觸摸傳感器及其制造方法
【專利摘要】本公開涉及利用具有壓電特性和電容感應特性這二者的材料的觸摸傳感器。本發(fā)明涉及觸摸傳感器及其制造方法。一種觸摸傳感器，包括：多個第一導電線；多個第二導電線；以及位于第一導電線與第二導電線之間的感測材料，感測第一導電線與第二導電線之間的電容變化以及感測施加到感測材料的力。
【專利說明】觸摸傳感器及其制造方法

【技術領域】
[0001]本公開涉及觸摸傳感器及其制造方法。更具體地，本公開涉及一種觸摸傳感器，其利用半導體和壓電材料。

【背景技術】
[0002]觸摸傳感器為廣泛用于智能電話、平板電腦及便攜式游戲機的觸摸敏感式顯示器的元件?，F(xiàn)有的觸摸傳感器可基于電阻、電容、聲學或光學觸摸感測技術。這些技術中的每一個都具有局限，諸如，沒有或有限的多點觸摸能力，有限的敏感性、復雜的檢測算法或者缺乏用戶友好性。
[0003]因此本領域存在對不具有這些缺點中的某些的觸摸傳感器的需求。本發(fā)明的實施例解決了該需求。


【發(fā)明內容】

[0004]觸摸傳感器包括第一導電線、第二導電線和位于第一導電線和第二導電線之間的用于感測第一導電線和第二導電線之間的電容變化和感測施加到感測材料的力的感測材料。
[0005]一種方法包括形成第一導電線，形成第二導電線，以及在第一導電線和第二導電線之間形成感測材料，該感測材料感測施加到感測材料的力以及感測第一導電線和第二導電線之間的電容變化。
[0006]在另一個實施例中，觸摸敏感式顯示器包括顯示器和顯示器上的觸摸傳感器，該觸摸傳感器包括第一導電線、第二導電線、和處于第一導電線與第二導電線之間的感測材料，該感測材料感測施加到感測材料的力以及感測第一導電線與第二導電線之間的電容變化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1A為根據(jù)示例性實施例的觸摸傳感器的斜視圖。
[0008]圖1B為根據(jù)示例性實施例的圖1A的示例性觸摸傳感器的一部分的前視圖。
[0009]圖2為根據(jù)示例性實施例的圖1A的示例性觸摸傳感器的分解視圖。
[0010]圖3A為根據(jù)示例性實施例的觸摸傳感器的斜視圖。
[0011]圖3B為根據(jù)示例性實施例的圖3A的示例性觸摸傳感器的一部分的前視圖。
[0012]圖4為根據(jù)示例性實施例的圖3A的示例觸摸傳感器的分解圖。
[0013]圖5A為根據(jù)示例性實施例的觸摸傳感器的斜視圖。
[0014]圖5B為根據(jù)不例性實施例的圖5A的不例性觸摸傳感器的一部分的前視圖。
[0015]圖6為根據(jù)示例性實施例的觸摸屏的分解視圖。
[0016]圖7為根據(jù)示例性實施例的觸摸傳感器和筆的斜視圖。
[0017]圖8為圖示根據(jù)示例性實施例的形成圖1A的示例性觸摸傳感器的方法的流程圖。
[0018]圖9為根據(jù)示例性實施例的具有觸摸敏感式顯示器的電子設備的頂視圖。

【具體實施方式】
[0019]在隨后的說明書中，對形成說明書一部分的附圖進行參考，且在附圖中通過圖解的方式示出了可被實施的特定實施例。這些實施例被充分詳細地描述，以使得本領域技術人員能夠實施本發(fā)明，且要理解，可采用其它實施例，以及可進行結構、邏輯和電氣的變化，而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，示例性實施例的隨后說明不以限制意義對待，且本發(fā)明的范圍通過所附的權利要求來限定。
[0020]圖1A為根據(jù)示例性實施例的大體以100指示的觸摸傳感器的斜視圖。多個第一導電跡線或線106可被在第一方向上形成在襯底108上。壓電層120可被形成在第一導電線106上，且半導體層130可被形成在壓電層120上。多個第二導電跡線或線140、142、144和146可以以基本上垂直于第一方向的第二方向形成在半導體層130之上。第一導電線106和第二導電線140、142、144和146當從觸摸傳感器100頂部看時，可形成導電線的網(wǎng)格。介電層150可形成在第二導電線140、142、144和146以及半導體層130之上。
[0021]當電流流過線106、140、142、144和146時，靠近第一導電線106或第二導電線140、142、144和146的導體(諸如人類手指)的位置可被感測到。該導體改變第一導電線106之一與第二導電線140、142、144和146之一之間的電容，其可由感測電路(未示出)感測。第一導電線106和第二導電線140、142、144和146的網(wǎng)格限定了敏感晶體管的陣列。
[0022]壓電層120可感測所施加的力。當被施加到觸摸傳感器100的力所加壓時，壓電層120產(chǎn)生電荷，其調制流過半導體層130和第二導電線140、142、144和146的電流。經(jīng)調制的電流可由感測電路(未示出)感測。
[0023]圖1B為圖1A的示例性觸摸傳感器100的一部分的前視圖，其圖示了根據(jù)示例測性實施例的晶體管之一。圖1B的前視圖包括為晶體管柵極的第一導電線106之一。第二導電線142為源極，第二導電線144為漏極，以及半導體層130為晶體管的溝道。
[0024]圖2為根據(jù)示例性實施例的圖1A的示例性觸摸傳感器100的分解視圖，以圖示觸摸傳感器100的形成。第一導電線106可沉積(Cbposit)在透明的襯底108上。襯底108可包括氧化銦錫聚乙烯對苯二甲酸酯(ITOPET)。第一導電線106可通過在ITOPET中圖案化氧化銦錫(ITO)來獲得。
[0025]壓電層120可為透明的并包括通過濺射沉積的AIN。半導體層130可為透明的并包括通過濺射沉積的ZnO，InGaZnO7Al (x) In(1-X)N或薄InN。半導體層130也可包括通過印刷形成的碳納米管或納米線。第二導電線140、142、144和146可被沉積在半導體層130上，且介電層150可被形成在第二導電線140、142、144和146以及半導體層130之上。第二導電線140、142、144和146可包括ITO且介電層150可包括二氧化硅。
[0026]圖3A為根據(jù)示例性實施例的大體以300指示的觸摸傳感器的斜視圖。多個第一導電跡線或線306可被以第一方向形成在襯底308上。多塊壓電材料320可被形成在第一導電線306上，且一塊半導體材料330可形成在每塊相應的壓電材料320上。兩個電觸點336可形成在每塊半導體材料330上，每一個處于每塊半導體材料330的每一端上。多個第二導電跡線或線342、344和346可被以基本上垂直于第一方向的第二方向形成在半導體材料塊330之上。第一導電線306和第二導電線342、344和346當從觸摸傳感器300的頂部看時可形成導電線網(wǎng)格。介電層350可被形成在第二導電線342、344和346及半導體材料塊330之上。
[0027]以類似于上述的觸摸傳感器100的操作方式，靠近第一導電線306或第二導電線342、344和346的導體(諸如人類手指)的位置可被感測到。該導體改變第一導電線306之一與第二導電線342、344和346之一之間的電容，其在電流流過線306、342、344和346時可由感測電路(未示出)來感測。第一導電線306與第二導電線342、344和346的網(wǎng)格可在觸摸傳感器300中限定敏感晶體管的陣列。
[0028]壓電材料塊320可感測所施加的力。當被施加到觸摸傳感器300的力所加壓時，最接近的壓電材料塊320產(chǎn)生電荷，其調制流過在該壓電材料塊320和附近的一對第二導電線342、344和346之上的半導體材料塊330的電流。經(jīng)調制的電流可由感測電路(未示出)來感測。
[0029]圖3B為圖3A的示例性觸摸傳感器300的一部分的前視圖，其圖示了根據(jù)示例性實施例的晶體管之一。圖3B的前視圖包括第一導電線306之一，其為晶體管的柵極。第二導電線342為源極，其通過電觸點336中的第一個而電耦合到半導體材料塊330。第二導電線344為漏極，其通過電觸點336中的第二個而電耦合到半導體材料塊330。該半導體材料塊330為晶體管的溝道。與圖1A的示例性觸摸傳感器100中的晶體管相比，觸摸傳感器300中的晶體管彼此被物理分隔。
[0030]圖4為根據(jù)示例性實施例的圖3A的示例性觸摸傳感器300的分解視圖，以圖示觸摸傳感器300的形成。第一導電線306可被沉積在透明的襯底308上。襯底308可包括ΙΤ0ΡΕΤ。第一導電線306可通過圖案化ITO來獲得。
[0031]壓電材料塊320可為透明的并包括AIN。半導體材料塊330可為透明的，并包括ZnO、InGaZnO, Al (x) In(1-X)N或薄InN。壓電材料塊320和半導體材料塊330可通過利用掩模在第一導電線306的選定區(qū)域上進行濺射來沉積。半導體材料塊330還可包括通過印刷形成的碳納米管或納米線。電觸點336可利用掩模沉積在每塊半導體材料330的任一端上。
[0032]第二導電線342、344和346可被預圖案化在介電層350上，且具有第二導電線342,344和346的介電層350可被接合到上述的元件上，以使得第二導電線342、344和346與電觸點336相接觸。介電層350位于第二導電線342、344和346和半導體材料塊330之上。第二導電線342、344和346可包括ΙΤ0,且介電層350可包括二氧化娃。
[0033]圖5A為根據(jù)示例性實施例的大體以500指示的觸摸傳感器的斜視圖。多個第一導電跡線和線506可被以第一方向形成在襯底508上。具有壓電和半導體特性這二者的復合層524可形成在第一導電線506上。多個第二導電跡線或線540、542、544和546可以以基本上垂直于第一方向的第二方向形成在復合層524之上。第一導電線506和第二導電線540、542、544和546在從觸摸傳感器500的頂部看時可形成導電線網(wǎng)格。介電層550可被形成在第二導電線540、542、544和546和復合層524之上。
[0034]當電流流過線506、540、542、544和546時，靠近第一導電線506或第二導電線540、542、544和546的導體(諸如，人類手指)的位置可被感測到。該導體改變第一導電線506之一與第二導電線540、542、544和546之一之間的電容，其可通過感測電路(未不出)來感測。第一導電線506和第二導電線540、542、544和546的網(wǎng)格限定敏感晶體管的陣列。
[0035]復合層524可感測所施加的力。當被施加到觸摸傳感器500的力所加壓時，復合層524產(chǎn)生電荷，所述電荷調制流過第一導電線506和第二導電線540、542、544和546的電流。經(jīng)調制的電流可由感測電路(未示出)來感測。
[0036]圖5B為圖5A的示例性觸摸傳感器500的一部分的前視圖，其圖示了根據(jù)示例性實施例的晶體管之一。圖5B的前視圖包括第一導電線506之一,其為晶體管的柵極。第二導電線542為源極，第二導電線544為漏極，且復合層524為晶體管的溝道。
[0037]觸摸傳感器500可以以與上述參考圖2所描述的形成觸摸傳感器100的類似的方式形成。取代形成壓電層120和半導體層130，復合層524可被形成。復合層524可為透明的，且可包括可通過濺射沉積的ZnO、GaN, InN或Al InN。襯底508可包括ITOPET。第一導電線506和第二導電線540、542、544和546可包括ΙΤ0。介電層150可包括二氧化硅。
[0038]圖6為根據(jù)示例性實施例的大體以600指示的觸摸敏感式顯示屏的分解視圖。觸摸傳感器602位于顯示器610上。觸摸傳感器602可為附圖中所示出的以及上述的觸摸傳感器100、300或500中的任意一個。顯不器610可為根據(jù)不例性實施例的液晶顯不器(IXD)和有機發(fā)光二極管(OLED)顯示器。
[0039]圖7為根據(jù)示例性實施例的觸摸傳感器710和大體以720指示的筆的斜視圖。觸摸傳感器710可為附圖中所示出的上述的可檢測兩個不同控制動作的觸摸傳感器100、300或500中的任意一個。筆720可包括書寫部分730和擦除部分740。書寫部分730為導電的，且可通過觸摸傳感器710中的電容感應來檢測。書寫部分730可被用于在包括觸摸傳感器710的觸摸屏上書寫。擦除部分740為不可通過電容感應檢測到的電絕緣體。擦除部分740可比書寫部分730更鋒利和更堅硬，且以力將擦除部分740施加到觸摸傳感器710可通過觸摸傳感器710中的壓電感應來檢測。書寫部分730可被用于書寫，而擦除部分740可被用于擦除?？商鎿Q地，書寫部分730為電絕緣體，其可經(jīng)由壓電感應來用于書寫，而擦除部分740為導電的且其可經(jīng)由電容感應來用于擦除。感測電路可區(qū)分通過筆720施加到觸摸傳感器710上的力的不同水平，且作為響應而觸發(fā)不同的功能?？商鎿Q地，筆720可為電絕緣體，其可經(jīng)由壓電感應來用于書寫，而擦除可經(jīng)由電容感應通過人類手指和手實施。
[0040]圖8為圖示根據(jù)示例性實施例的形成圖1A的示例性觸摸傳感器100的方法800的流程圖。該方法在810開始，且在820，第一導電線可以被以第一方向形成在襯底上。第一導電線可通過圖案化ITO來形成。在830，壓電層可被形成在第一導電線上。壓電層可包括通過濺射沉積的A1N。在840，半導體層可被形成在壓電層上。半導體層可包括ZnO、InGaZnO、Al (χ) Ιη(1-χ)Ν或薄InN,且可通過派射來沉積。在850,第二導電線可以被以基本上垂直于第一方向的第二方向形成在半導體層上。第二導電線可包括沉積在半導體層上的ΙΤ0。介電層可被形成在第二導電線和半導體層之上。介電層可包括二氧化硅。該方法在860結束。
[0041]圖9為根據(jù)示例性實施例的具有觸摸敏感式顯示器910的電子設備900的頂視圖。觸摸敏感式顯示器910可包括附圖中示出的和上述的觸摸傳感器100、300或500中的任一個。觸摸敏感式顯示器910可顯示信息，包括但不限于文本、圖像和視頻。手920或手920上的手指可通過圖像930附近的觸摸敏感式顯示器910來感測。電子設備900可為智能電話或平板電腦。
[0042]本文所描述的和所要求保護的本發(fā)明的實施例不限于本文所公開的特定實施例的范圍，這是因為這些實施例意欲作為本公開的若干方面的說明。任何等價的實施例意欲落入本公開的范圍。事實上，除了本文所示的和所描述的這些之外，本發(fā)明的實施例的各種變型根據(jù)前述說明將對于本領域技術人員來說變得顯而易見。這種變型也意欲落入所附的權利要求的范圍。
[0043]包括非專利文獻(例如，科技期刊文章)、專利申請公開和本發(fā)明所提及的專利的所有出版物通過引用來結合，可看作是其每一個被專門地且單獨地被指示以通過引用而并入。
【權利要求】
1.一種觸摸傳感器，包括: 多個第一導電線； 多個第二導電線；以及 位于第一導電線與第二導電線之間的感測材料，以感測第一導電線與第二導電線之間的電容變化以及感測施加到感測材料的力。
2.根據(jù)權利要求1的觸摸傳感器，其中，感測材料為敏感晶體管的一部分。
3.根據(jù)權利要求2的觸摸傳感器，其中，敏感晶體管包括: 壓電層；以及 半導體層。
4.根據(jù)權利要求2的觸摸傳感器，其中，敏感晶體管包括具有壓電特性和半導體特性這二者的材料層。
5.根據(jù)權利要求1的觸摸傳感器，其中，第一導電線處于第一方向，且第二導電線處于基本上與第一方向垂直的第二方向。
6.一種方法，其包括: 形成多個第一導電線； 形成多個第二導電線；以及 在第一導電線與第二導電線之間形成感測材料，該感測材料感測施加到感測材料的力，以及感測第一導電線與第二導電線之間的電容變化。
7.根據(jù)權利要求6的方法，其中，形成感測材料進一步包括: 形成壓電層；以及 形成半導體層。
8.根據(jù)權利要求7的方法，其中，形成感測材料進一步包括: 形成包括A1N的壓電層；以及 以任何組合的方式，形成選自包括ZnO、InGaZnO、Al (x) In (1-χ) N)和InN中的一個或多個的組的半導體層。
9.根據(jù)權利要求6的方法，其中，形成感測材料進一步包括形成具有壓電特性和半導體特性這二者的復合材料。
10.根據(jù)權利要求9的方法，其中，形成復合材料進一步包括，以任何組合的方式，形成選自包括ZnO、GaN、InN和A1 InN中的一個或多個的組的復合材料。
11.根據(jù)權利要求6的方法，其中: 形成多個第一導電線進一步包括:形成包括氧化銦錫的多個第一導電線；以及 形成多個第二導電線進一步包括:形成包括氧化銦錫的多個第二導電線。
12.根據(jù)權利要求6的方法，進一步包括，在第一導電線和第二導電線之上形成介電層。
13.—種觸摸敏感式顯不器，包括: 顯不器；以及 顯示器中的觸摸傳感器，該觸摸傳感器包括: 多個第一導電線； 多個第二導電線；以及 位于第一導電線與第二導電線之間的感測材料，該感測材料感測施加到感測材料的力，以及感測第一導電線與第二導電線之間的電容變化。
14.根據(jù)權利要求13的觸摸敏感式顯示器，其中: 感測材料為敏感晶體管的一部分并包括: 壓電層；以及 半導體層。
15.根據(jù)權利要求13的觸摸敏感式顯示器，其中，感測材料為敏感晶體管的一部分并包括具有壓電特性和半導體特性這二者的材料層。
【文檔編號】G06F3/041GK104298393SQ201410399838
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權日:2013年7月16日
【發(fā)明者】V·G·杜米特魯, S·D·科斯蒂, I·喬治斯庫, M·布熱齊努, B·C·塞爾班 申請人:霍尼韋爾羅馬尼亞有限公司