專利名稱：具有可變電阻層的電阻式觸摸屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電阻式觸摸屏，并且更特別是本發(fā)明涉及在電阻式觸摸屏內(nèi)形成電阻層。
背景技術(shù)：
電阻式觸摸屏廣泛地用于傳統(tǒng)CRT以及計(jì)算機(jī)并且特別是便攜式計(jì)算機(jī)的平板顯示裝置中。圖2和3表示現(xiàn)有技術(shù)四線電阻式觸摸屏10的一部分，其包括透明襯底12，該襯底具有限定觸摸區(qū)域的第一導(dǎo)電層14。該導(dǎo)電層通常包括氧化銦錫(ITO)或例如聚噻吩的導(dǎo)電聚合物。柔性透明覆蓋片材16包括通過(guò)隔離點(diǎn)20與第一導(dǎo)電層實(shí)體分開的第二導(dǎo)電層18。具有比導(dǎo)電層14的電阻低并限定邊緣區(qū)域的導(dǎo)電圖案30在透明襯底12上的導(dǎo)電層14的相對(duì)邊緣處布置在導(dǎo)電層14之上。導(dǎo)電圖案30通過(guò)與導(dǎo)電層14電接觸的另外材料層提供。導(dǎo)電圖案30還設(shè)置成與柔性透明覆蓋片材16上的導(dǎo)電層18的相對(duì)邊緣電接觸并位于該邊緣處(這是由于四個(gè)導(dǎo)電層通常稱為四線結(jié)構(gòu))。這些導(dǎo)電圖案30的形狀可調(diào)整以便改善觸摸屏響應(yīng)的線性度。見例如授予Jaeger的1986年11月25日的US 4,625,075。這些導(dǎo)電圖案30用來(lái)提供和導(dǎo)電層14和18的電連接。
在可選擇的結(jié)構(gòu)中(通常稱為五線結(jié)構(gòu))，所有的四個(gè)導(dǎo)電帶30位于襯底12中，并且第二導(dǎo)電層18是所謂的第五線。五線結(jié)構(gòu)可同樣在襯底12上采用用于四個(gè)導(dǎo)體30的特殊選擇的圖案，以便改善裝置響應(yīng)的線性度。
柔性透明覆蓋片材16例如通過(guò)手指壓力變形以便造成第一和第二導(dǎo)電層14和18進(jìn)入電接觸。電壓通過(guò)電連接件33作用在導(dǎo)電層14上，并且所得的信號(hào)在連接到層18的電連接件31上測(cè)量以便在一個(gè)方向上確定觸摸的位置。電壓接著作用在導(dǎo)電層18上，并且信號(hào)在電連接件33上測(cè)量以便在垂直方向上確定觸摸的位置。導(dǎo)電層14和18具有電阻，該電阻選擇成使得使用功率和位置測(cè)量精度最佳化。
在傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)制造方法中，導(dǎo)體30由印刷在導(dǎo)電層14和18上的銀油墨絲網(wǎng)制成。實(shí)際上，該方法具有許多缺陷。首先，銀油墨成本高，并且由于需要另外的制造步驟和材料，銀油墨絲網(wǎng)印刷的方法成本昂貴。其次，除非仔細(xì)地制備和印刷，銀油墨不會(huì)很好地粘接在導(dǎo)電層上。此外，將油墨粘接在導(dǎo)電層上的方法需要高溫，對(duì)于觸摸屏和相關(guān)顯示系統(tǒng)來(lái)說(shuō)產(chǎn)生許多問題。另外，觸摸屏的邊緣區(qū)域的寬度需要相當(dāng)大以便容納用來(lái)使得觸摸屏的響應(yīng)線性化的圖案。

發(fā)明內(nèi)容
因此需要一種提供用于電阻式觸摸屏的導(dǎo)電圖案的改進(jìn)裝置及其制造方法，該方法可降低邊緣區(qū)域的寬度，改善觸摸屏的強(qiáng)度并降低制造成本。
通過(guò)提供一種電阻式觸摸屏來(lái)滿足該需要，該觸摸屏包括限定觸摸區(qū)域的透明襯底；形成在透明材料上并在觸摸區(qū)域上延伸的第一導(dǎo)電材料層；連接到第一導(dǎo)電材料層的電連接件；透明柔性覆蓋片材；形成在透明柔性覆蓋片材上的第二導(dǎo)電材料層，該覆蓋片材以與襯底隔開的關(guān)系進(jìn)行安裝，由此觸摸區(qū)域內(nèi)的觸摸在觸摸點(diǎn)造成第一和第二導(dǎo)電材料層直接的電接觸；連接到第二導(dǎo)電材料層的電連接件；以及第一或第二導(dǎo)電材料層中的至少一個(gè)具有可變的導(dǎo)電性。
本發(fā)明的觸摸屏具有制造簡(jiǎn)單、降低成本以及提供更大的有效區(qū)域的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是表示本發(fā)明四線觸摸屏的截面圖的示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)四線觸摸屏的示意圖；圖3是表示現(xiàn)有技術(shù)四線觸摸屏側(cè)視圖的示意圖；圖4是表示制造本發(fā)明觸摸屏方法的側(cè)視圖的示意圖；圖5是制造方法的端視圖；圖6是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在觸摸區(qū)域具有連續(xù)變化的可變導(dǎo)電層的示意圖；圖7是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在邊緣區(qū)域具有寬度變化的可變導(dǎo)電層的示意圖；圖8是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在邊緣區(qū)域具有厚度變化的可變導(dǎo)電層的示意圖；以及圖9是表示用于調(diào)整圖像信號(hào)以便補(bǔ)償觸摸屏的透明度或顏色變化的顯示器和驅(qū)動(dòng)器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，通過(guò)使用布置在襯底12上的可變導(dǎo)電層32克服現(xiàn)有技術(shù)觸摸屏的問題。具有第二導(dǎo)電層34的柔性透明覆蓋片材16通過(guò)例如隔離點(diǎn)20的傳統(tǒng)裝置與可變導(dǎo)電層32分開。布置在襯底12上的導(dǎo)電層32和/或布置在柔性透明覆蓋片材16上的導(dǎo)電層34的導(dǎo)電性是可變。
可變導(dǎo)電層32和/或34的導(dǎo)電性的變化可以是連續(xù)的或不連續(xù)的。如果層的導(dǎo)電性是連續(xù)的，該層的薄膜電阻在層內(nèi)的各位置之間連續(xù)并逐漸地變化。如果層的導(dǎo)電性是不連續(xù)的，層內(nèi)的特定位置將具有顯著不同于附近位置的導(dǎo)電性。
在現(xiàn)有技術(shù)的觸摸屏中，電阻式觸摸屏的觸摸區(qū)域的導(dǎo)電層的薄膜電阻是通常在每平方300～600歐姆的范圍內(nèi)的恒定值。此范圍之外的電阻值可用于不同的目的，例如減小功率消耗或減小誤差。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在觸摸區(qū)域內(nèi)薄膜電阻在300～600歐姆的范圍內(nèi)變化或變化到該范圍之外。按照本發(fā)明的另一實(shí)施例，由圖2導(dǎo)電圖案限定的邊緣區(qū)域由可變導(dǎo)電層32的更導(dǎo)電的部分36代替。
用于透明導(dǎo)電涂層的典型材料包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)或例如聚噻吩的導(dǎo)電聚合物。當(dāng)這些材料涂覆在襯底上，其薄膜電阻可隨著沉積厚度變化。通過(guò)沉積改變厚度的材料，可以形成可變導(dǎo)電層。如果材料沉積兩倍的厚度，其薄膜電阻可降低一半。作為選擇，材料的組分可在單個(gè)層內(nèi)改變以便改變層的導(dǎo)電性。形成有可變導(dǎo)電圖案的襯底可以是剛性或柔性的。
特別是，例如是形成為改善觸摸屏響應(yīng)的線性度(例如1998年4月7日授予Barrett等人的US 5,736,668)或提供與電阻層連接的不連續(xù)導(dǎo)電邊緣圖案30可以構(gòu)造成形成可變的導(dǎo)電層32。例如這些專利所示的圖案可按照本發(fā)明形成可變導(dǎo)電層32。此外，可變導(dǎo)電層32可在觸摸區(qū)域內(nèi)連續(xù)改變以便同樣改善裝置響應(yīng)的線性度。作為選擇，邊緣區(qū)域和觸摸區(qū)域內(nèi)變化可用來(lái)改善觸摸屏響應(yīng)的線性度并降低邊緣區(qū)域的寬度。
圖6表示觸摸區(qū)域35內(nèi)的可變導(dǎo)電性的示意圖，從而改善在可變導(dǎo)電層32的每個(gè)拐角處具有電連接件33的五線裝置的響應(yīng)線性度。
圖7表示在具有可變寬度的導(dǎo)電邊緣區(qū)域36的可變導(dǎo)電性的頂視圖，以便改善在每個(gè)邊緣區(qū)域的中心處具有導(dǎo)電連接件33的五線裝置的響壓線性度。
圖8表示可變導(dǎo)電邊緣區(qū)域36的截面視圖，該區(qū)域成形用來(lái)改變響應(yīng)的線性度，其中變化的厚度提供可變的導(dǎo)電性。
可變導(dǎo)電層32可通過(guò)不同的裝置形成在襯底12上或形成在柔性透明覆蓋片材16上。2001年4月10日授予Wolk等人的US6,214,520描述如何使用傳熱元件以便形成多層裝置。作為選擇，噴墨裝置可構(gòu)造成以變化的量和厚度沉積例如聚噻吩的液體材料以便提供可變的導(dǎo)電層。其申請(qǐng)人已經(jīng)說(shuō)明使用噴墨裝置進(jìn)行導(dǎo)電材料的像素方向的沉積。此外，兩種方法都可用來(lái)沉積不同類型的材料，提供具有所需不同材料的多組分層以便提供優(yōu)選的導(dǎo)電性。這些技術(shù)還便于用來(lái)在表面上提供不連續(xù)的沉積以及連續(xù)變化的沉積。
另一有用的技術(shù)是濺射。本領(lǐng)域公知的技術(shù)可用于連續(xù)滾壓裝置工藝以便采用所需的掩模和開口控制裝置并使得連續(xù)襯底在濺射站下面通過(guò)以便提供可變導(dǎo)電層。參考圖4，其表示通過(guò)材料沉積站42和44之上的連續(xù)襯底40的側(cè)視圖。沉積站42和44加熱材料47，該材料在連續(xù)襯底40的表面上蒸發(fā)并凝結(jié)。通過(guò)控制材料的沉積，例如采用開啟和閉合的遮擋板或限制襯底特定位置上的沉積的掩模，可以控制襯底特定部分暴露于材料沉積的時(shí)間。參考圖5，其表示襯底40的端視圖，其中沉積站44具有掩模46以便通過(guò)更大的材料沉積區(qū)域48。
另一沉積的方法是液體涂層。通過(guò)使用包括液體材料的料斗，材料可以受控的方式流到連續(xù)運(yùn)動(dòng)的襯底上。通過(guò)改變沉積的厚度和位置，可以提供可變的導(dǎo)電層。提供可變導(dǎo)電涂層的又一方法是采用光刻技術(shù)，其方法是通過(guò)沉積透明導(dǎo)電材料的均勻?qū)硬⒂羞x擇地去除材料以便提供可變導(dǎo)電層。
一旦可變導(dǎo)電層設(shè)置在襯底上，襯底可與其他元件結(jié)合在一起，以便形成觸摸屏，如現(xiàn)有技術(shù)所述。
沉積材料的透明度對(duì)于任何觸摸屏來(lái)說(shuō)是關(guān)鍵的因素?？勺兊膶?dǎo)電層具有相應(yīng)的變化的厚度和透明度或顏色。對(duì)于不是顯示區(qū)域一部分的位置(例如導(dǎo)電圖案30)來(lái)說(shuō)，這不很重要。對(duì)于作為顯示區(qū)域一部分的位置來(lái)說(shuō)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示器的圖像信號(hào)可進(jìn)行調(diào)整以便適應(yīng)觸摸屏的透明度或顏色的任何變化。通過(guò)使用透明度或顏色圖表，其中顯示器內(nèi)的每個(gè)像素的亮度和顏色進(jìn)行調(diào)整以便補(bǔ)償觸摸屏的透明度，可以獲得具有正確亮度和顏色的顯示器。如圖9所示，用于調(diào)整圖像信號(hào)54以便提供補(bǔ)償觸摸屏的顏色或透明度的調(diào)整的圖像信號(hào)56的裝置可設(shè)置在顯示器控制器50中，該控制器具有速查表52，該速查表為具有觸摸屏58的顯示器的每個(gè)像素元件提供亮度和/或顏色調(diào)整。
本發(fā)明可與任何平板顯示器相結(jié)合，該顯示器包括(但不局限于)OLED和液晶顯示裝置。此外，OLED顯示器的襯底或覆蓋件可用作電阻式觸摸屏的襯底。
權(quán)利要求
1.一種電阻式觸摸屏，其包括a)限定觸摸區(qū)域的透明襯底；b)形成在透明區(qū)域上并在觸摸區(qū)域上延伸的第一導(dǎo)電材料層；c)連接到第一導(dǎo)電材料層的電連接件；d)透明柔性覆蓋片材；e)形成在透明柔性覆蓋片材上的第二導(dǎo)電材料層，該覆蓋片材以與襯底隔開的關(guān)系進(jìn)行安裝，由此觸摸區(qū)域內(nèi)的觸摸在觸摸點(diǎn)造成第一和第二導(dǎo)電材料層直接的電接觸；f)連接到第二導(dǎo)電材料層的電連接件；以及g)第一或第二導(dǎo)電材料層中的至少一個(gè)具有可變的導(dǎo)電性。
2.如權(quán)利要求1所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，至少一個(gè)導(dǎo)電材料層限定覆蓋觸摸區(qū)域并具有均勻?qū)щ娦缘膮^(qū)域以及邊緣區(qū)域，該邊緣區(qū)域具有比均勻?qū)щ娦愿叩膶?dǎo)電性，連接到至少一層的電連接件連接到邊緣區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，邊緣區(qū)域具有可變的導(dǎo)電性，其用來(lái)在至少一個(gè)導(dǎo)電材料層的觸摸區(qū)域內(nèi)使得電場(chǎng)線性化。
4.如權(quán)利要求2所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，邊緣區(qū)域具有可變的導(dǎo)電性，其用來(lái)補(bǔ)償邊緣區(qū)域的電阻。
5.如權(quán)利要求2所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，邊緣區(qū)域具有可變的導(dǎo)電性，其通過(guò)具有可變的寬度或厚度的圖案來(lái)設(shè)置。
6.如權(quán)利要求1所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，至少一個(gè)導(dǎo)電材料層在觸摸區(qū)域具有可變的導(dǎo)電性，其用來(lái)在觸摸區(qū)域內(nèi)使得導(dǎo)電材料層內(nèi)的電場(chǎng)線性化。
7.如權(quán)利要求1所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，襯底是剛性或柔性的。
8.如權(quán)利要求1所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，第一和第二導(dǎo)電層兩者具有可變的導(dǎo)電性。
9.如權(quán)利要求1所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，具有可變導(dǎo)電性的層包括ITO。
10.如權(quán)利要求1所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，具有可變導(dǎo)電性的層包括導(dǎo)電聚合物。
11.如權(quán)利要求8所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，具有可變導(dǎo)電性的層包括聚噻吩。
12.如權(quán)利要求1所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，具有可變導(dǎo)電性的層的導(dǎo)電性由層的厚度確定。
13.如權(quán)利要求1所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，具有可變導(dǎo)電性的層的導(dǎo)電性由層的可變成分來(lái)確定。
14.如權(quán)利要求1所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，襯底是平板顯示器的襯底或覆蓋件。
15.如權(quán)利要求14所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，平板顯示器裝置是OLED顯示器。
16.如權(quán)利要求6所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，可變導(dǎo)電性材料層在觸摸區(qū)域內(nèi)具有可變的透明度和/或顏色；并還包括用于驅(qū)動(dòng)與觸摸屏相關(guān)的顯示器以便補(bǔ)償觸摸屏的可變透明度和/或顏色的裝置。
17.如權(quán)利要求1所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，觸摸屏是四線觸摸屏，并且其中第一和第二導(dǎo)電材料層都具有可變的導(dǎo)電性。
18.如權(quán)利要求1所述的電阻式觸摸屏，其特征在于，觸摸屏是五線觸摸屏。
全文摘要
一種電阻式觸摸屏，其包括限定觸摸區(qū)域的透明襯底；形成在透明區(qū)域上并在觸摸區(qū)域上延伸的第一導(dǎo)電材料層；連接到第一導(dǎo)電材料層的電連接件；透明柔性覆蓋片材；形成在透明柔性覆蓋片材上的第二導(dǎo)電材料層，該覆蓋片材以與襯底隔開的關(guān)系進(jìn)行安裝，由此觸摸區(qū)域內(nèi)的觸摸在觸摸點(diǎn)造成第一和第二導(dǎo)電材料層直接的電接觸；連接到第二導(dǎo)電材料層的電連接件；以及第一或第二導(dǎo)電材料層中至少一個(gè)具有可變的導(dǎo)電性。
文檔編號(hào)G06F3/041GK1530818SQ20041002841
公開日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2004年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月11日
發(fā)明者R·S·科克, R S 科克 申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司