互補(bǔ)觸摸面板電極的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】互補(bǔ)觸摸面板電極
【背景技術(shù)】
[0001] 觸摸屏傳感器檢測(cè)施加到觸摸屏顯示器表面的物體（例如手指或觸筆）的位置、 或在觸摸屏顯示器的表面附近定位的物體的位置。這些傳感器沿顯示器的表面（例如在平 坦的矩形顯示器的平面內(nèi)）檢測(cè)物體的位置。觸摸屏傳感器的例子包括電容傳感器、電阻 式傳感器和投射式電容傳感器。這種傳感器包括覆蓋顯示器的透明導(dǎo)電元件。導(dǎo)電元件與 電子元件結(jié)合使用，電子元件使用電信號(hào)探測(cè)導(dǎo)電元件，以便確定靠近或接觸顯示器的物 體的位置。
[0002] 在觸摸屏傳感器領(lǐng)域中，需要改善對(duì)透明觸摸屏傳感器電學(xué)特性的控制，而不降 低顯示器光學(xué)質(zhì)量或特性。典型觸摸屏傳感器的透明導(dǎo)電區(qū)包括透明導(dǎo)電氧化物（TC0) (例如銦錫氧化物（IT0))的連續(xù)涂層，該涂層顯示具有基于電壓源的接觸位置和區(qū)總體形 狀的電勢(shì)梯度。該事實(shí)導(dǎo)致可能的觸摸傳感器設(shè)計(jì)和傳感器性能受到約束，并且需要通過(guò) 昂貴的信號(hào)處理電子器件或設(shè)置額外的電極來(lái)改變電勢(shì)梯度。因此，需要對(duì)與上述因素?zé)o 關(guān)的電勢(shì)梯度進(jìn)行控制的透明導(dǎo)電元件。
[0003] 此外，在觸摸屏傳感器領(lǐng)域還存在與導(dǎo)電元件的設(shè)計(jì)靈活性有關(guān)的需求。使用圖 案化透明導(dǎo)電氧化物（TC0)(例如銦錫氧化物（IT0))制造觸摸屏傳感器往往會(huì)限制導(dǎo)體的 設(shè)計(jì)。該限制與由具有各向同性的單一薄層電阻值的透明薄層導(dǎo)體形成的所有導(dǎo)電元件圖 案化過(guò)程中產(chǎn)生的約束有關(guān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 電極設(shè)計(jì)用于矩陣型互電容觸摸面板。在這種觸摸面板中的上部電極和下部電極 彼此交叉形成節(jié)點(diǎn)的情況下，上部電極和下部電極的圖案在交叉區(qū)域上變化，使得圖案為 互補(bǔ)的。在一些實(shí)施例中，這可允許與指點(diǎn)物品如手指的改善的電容耦合、以及改善的信噪 比性能特性。
[0005] 在一個(gè)實(shí)施例中，描述一種多層觸摸面板，該面板包括：上部電極，該上部電極由 微線材導(dǎo)體的互連上部網(wǎng)格構(gòu)成；下部電極，該下部電極由微線材導(dǎo)體的互連下部網(wǎng)格構(gòu) 成；設(shè)置在上部電極與下部電極之間的電介質(zhì)；其中上部電極與下部電極在交叉區(qū)域處交 叉，由此限定具有第一導(dǎo)體圖案的上部電極交叉區(qū)域和具有第二導(dǎo)體圖案的下部電極交叉 區(qū)域；
[0006] 其中第一導(dǎo)體圖案具有第一可變有源區(qū)域?qū)w密度，并且第二導(dǎo)體圖案具有第二 可變有源區(qū)域?qū)w密度；并且，
[0007] 其中第一可變有源區(qū)域?qū)w密度和第二可變有源區(qū)域?qū)w密度彼此互補(bǔ)。
[0008] 在另一個(gè)實(shí)施例中，描述多層觸摸面板，該面板包括：上部電極，該上部電極由微 線材導(dǎo)體的互連上部網(wǎng)格構(gòu)成；下部電極，該下部電極由微線材導(dǎo)體的互連下部網(wǎng)格構(gòu)成； 設(shè)置在上部電極與下部電極之間的電介質(zhì)；其中上部電極與下部電極在交叉區(qū)域處交叉， 由此限定具有第一導(dǎo)體圖案的上部電極交叉區(qū)域和具有第二導(dǎo)體圖案的下部電極交叉區(qū) 域；其中第一導(dǎo)體圖案具有均一有源區(qū)域?qū)w密度，并且第二導(dǎo)體圖案具有可變有源區(qū)域 導(dǎo)體密度；并且，其中第二導(dǎo)體圖案的至少一部分具有比第一導(dǎo)體圖案的有源區(qū)域?qū)w密 度高的有源區(qū)域?qū)w密度。
[0009] 在另一個(gè)實(shí)施例中，描述一種多層觸摸面板，該面板包括：上部電極，該上部電極 由微線材導(dǎo)體的互連上部網(wǎng)格構(gòu)成；下部電極，該下部電極由微線材導(dǎo)體的互連下部網(wǎng)格 構(gòu)成；設(shè)置在上部電極與下部電極之間的電介質(zhì)；其中上部電極與下部電極在交叉區(qū)域處 交叉，由此限定具有第一導(dǎo)體圖案的上部電極交叉區(qū)域和具有第二導(dǎo)體圖案的下部電極交 叉區(qū)域；其中第一導(dǎo)體圖案具有可變有源區(qū)域?qū)w密度，并且第二導(dǎo)體圖案具有均一有源 區(qū)域?qū)w密度；并且，其中第一導(dǎo)體圖案的至少一部分具有比第二導(dǎo)體圖案的有源區(qū)域?qū)?體密度低的有源區(qū)域?qū)w密度。
[0010] 下文描述了這些和其它實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 結(jié)合附圖，由以下對(duì)本發(fā)明各實(shí)施例的詳細(xì)描述可以更全面地理解本發(fā)明，其 中：
[0012] 圖1示出了觸摸屏傳感器100的示意圖；
[0013] 圖2示出了位于觸摸屏感測(cè)區(qū)域內(nèi)的對(duì)可見(jiàn)光透明的導(dǎo)電區(qū)的透視圖；
[0014] 圖3a和圖3b示出了使用UV激光器固化導(dǎo)電性墨以用于生成微導(dǎo)體的方法；
[0015] 圖4示出了用于生成微導(dǎo)體的凹版印刷法；
[0016]圖5示出了填充有導(dǎo)電材料的微復(fù)制凹槽的剖面圖；
[0017] 圖6示出了與填充有導(dǎo)電材料的微復(fù)制凹槽電容耦合的手指；
[0018] 圖7a和圖7b不出了在柔性基底上制備的微導(dǎo)體的圖案，所述圖案可用于制備觸 摸傳感器；
[0019] 圖8示出了以順維方向印刷在柔性網(wǎng)材料上的平行微導(dǎo)體；
[0020] 圖9示出了圖8中的柔性材料的一部分，上面增加了額外的互連導(dǎo)體；
[0021] 圖10示出了由圖9中的兩層材料構(gòu)造的矩陣觸摸傳感器的實(shí)例的剖面圖；
[0022] 圖11示出了觸摸屏傳感器的一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)體微圖案；
[0023] 圖12示出了圖3所示導(dǎo)體微圖案的一部分，該部分包括具有用來(lái)調(diào)節(jié)局部薄層電 阻的選擇性斷點(diǎn)的導(dǎo)電性網(wǎng)格，以及具有接觸墊形式的較大特征；
[0024] 圖13示出了沿圖3給定水平網(wǎng)格條的電阻調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)通過(guò)鄰接的網(wǎng)格中的選擇 性斷點(diǎn)生成；
[0025] 圖14為模擬圖3所示導(dǎo)體微圖案特性的電路圖，其中電容極板被電阻元件隔開(kāi)；
[0026] 圖15示出了觸摸屏傳感器的一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)體微圖案，所述微圖案包括具有不 同薄層電阻的被標(biāo)記為15a- 15e的區(qū)，這些區(qū)部分地由導(dǎo)電性微圖案網(wǎng)格內(nèi)的選擇性斷 點(diǎn)形成；
[0027] 圖15a_15e各自不出了圖15所不的變化的導(dǎo)體微圖案的一部分；
[0028] 圖16示出了與只含有均勻透明導(dǎo)電氧化物IT0的類(lèi)似形狀區(qū)的每單位長(zhǎng)度電阻 相比時(shí)，沿著其內(nèi)具有區(qū)15a和15b的楔形透明導(dǎo)電區(qū)的長(zhǎng)軸的每單位長(zhǎng)度電阻分布；
[0029] 圖17示出了層合在一起形成觸摸屏傳感器的一個(gè)實(shí)施例（X-Y網(wǎng)格型投射電容式 觸摸屏傳感器）的各層的布置方式；
[0030] 圖18示出了根據(jù)圖17的觸摸屏傳感器的實(shí)施例的X層或Y層的導(dǎo)體微圖案；
[0031] 圖19示出了圖10所示導(dǎo)體微圖案的一部分，該部分包括接觸具有接觸墊形式的 較大特征的對(duì)可見(jiàn)光透明的導(dǎo)電性網(wǎng)格，以及網(wǎng)格區(qū)之間的空間內(nèi)的電隔離導(dǎo)體沉積物；
[0032] 圖20示出了根據(jù)圖9的觸摸屏傳感器的另一個(gè)實(shí)施例的X層或Y層的導(dǎo)體微圖 案；
[0033] 圖21示出了圖12給定導(dǎo)體微圖案的一部分，該部分包括接觸具有接觸墊形式的 較大特征的對(duì)可見(jiàn)光透明的導(dǎo)電性網(wǎng)格，以及網(wǎng)格區(qū)之間的空間內(nèi)的電隔離導(dǎo)體沉積物；
[0034] 圖22示出了根據(jù)圖17的觸摸屏傳感器的另一個(gè)實(shí)施例的X層或Y層的導(dǎo)體微圖 案；并且
[0035] 圖23示出了圖22給定導(dǎo)體微圖案的一部分，該部分包括接觸具有接觸墊形式的 較大特征的對(duì)可見(jiàn)光透明的導(dǎo)電性網(wǎng)格，以及網(wǎng)格區(qū)之間的空間內(nèi)的電隔離導(dǎo)體沉積物；
[0036] 圖24示出了反映觸摸屏傳感器光學(xué)質(zhì)量的曲線圖，該圖為"開(kāi)放區(qū)域百分比"與 "導(dǎo)體跡線寬度（微米）"的關(guān)系圖，其中區(qū)3具有可用于觸摸屏傳感器的良好光學(xué)質(zhì)量，區(qū) 2具有比區(qū)3更佳的光學(xué)質(zhì)量，區(qū)1具有三個(gè)區(qū)中最佳的光學(xué)質(zhì)量。本文的開(kāi)放區(qū)域百分比 與開(kāi)放區(qū)域分率可互換使用。
[0037] 圖25和圖26示出了實(shí)例6至實(shí)例40的特征性六邊形網(wǎng)格（有時(shí)被稱(chēng)為"hex" 網(wǎng)格）和正方形網(wǎng)格的幾何形狀的掃描電子顯微照片。每一圖像中的淺色調(diào)線條表示金屬 導(dǎo)體的圖案，并且暗色區(qū)域表示在實(shí)例中所用的基底。
[0038] 圖27、圖27a和圖27b示出了第一圖案化基底的各種部分；
[0039] 圖28、圖28a和圖28b示出了第二圖案化基底的各種部分；
[0040] 圖29、圖30a、圖30b、圖31a、圖31b、圖31c、圖32、圖33、圖34、圖35和圖36示出 了包括開(kāi)放區(qū)域的各種電極構(gòu)形；
[0041] 圖37和圖38示出互補(bǔ)電極設(shè)計(jì)；
[0042] 圖39示出彼此交叉的上部電極和下部電極的平面圖；
[0043] 圖40示出彼此互補(bǔ)的列電極和行電極；
[0044] 圖41示出具有四行和四列且因此16個(gè)節(jié)點(diǎn)的矩陣型觸摸傳感器面板；
[0045] 圖42、圖43、圖44、圖45、圖46和圖47示出另外的互補(bǔ)電極設(shè)計(jì)實(shí)施例；
[0046] 圖48示出由圖27和圖28的第一圖案化基底和第二圖案化基底構(gòu)成的投射電容 式觸摸屏透明傳感器元件。
[0047] 附圖未必按比例繪制。附圖中使用的類(lèi)似標(biāo)號(hào)是指類(lèi)似組件。然而，應(yīng)當(dāng)理解，使 用標(biāo)號(hào)來(lái)指代給定附圖中的組件并非意圖限制在另一附圖中以相同標(biāo)號(hào)標(biāo)記的組件。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 在下面的描述中，參考形成本說(shuō)明一部分的一組附圖，并且其中通過(guò)圖示說(shuō)明若 干具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的前提下，可以設(shè)想出其他實(shí)施例 并進(jìn)行實(shí)施。因此，以下的【具體實(shí)施方式】不具有限制性意義。
[0049] 除非另外指明，否則本文所用的所有科技術(shù)語(yǔ)具有本領(lǐng)域中常用的含義。本文給 出的定義有利于理解本文中頻繁使用的某些術(shù)語(yǔ)，且并不意味著限制本發(fā)明的范圍。
[0050] 除非另外指明，否則本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中使用的表示特征尺寸、數(shù)量和物理特 性的所有數(shù)字均應(yīng)該理解為在所有情況下均是由術(shù)語(yǔ)"約"來(lái)修飾的。因此，除非有相反的 說(shuō)明，否則上述說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)中列出的數(shù)值參數(shù)均是近似值，根據(jù)本領(lǐng)域的技 術(shù)人員利用本文所公開(kāi)的教導(dǎo)內(nèi)容尋求獲得的所需特性，這些近似值可以變化。
[0051] 以端值表述的數(shù)值范圍包括歸入該范圍內(nèi)的所有數(shù)值（例如1到5包括1、1. 5、2、 2. 75、3、3. 80、4和5)以及該范圍內(nèi)的任何范圍。
[0052] 除非上下文另外明確指出，否則本說(shuō)明書(shū)以及所附權(quán)利要求中所用的單數(shù)形式 "一個(gè)"和"所述"涵蓋了具有多個(gè)指代物的實(shí)施例。如本說(shuō)明書(shū)和隨附權(quán)利要求書(shū)中所用， 術(shù)語(yǔ)"或"通常是以其包括"和/或"的含義使用，除非上下文明確地指出不是這樣。
[0053] 如本文所用，"對(duì)可見(jiàn)光透明"是指對(duì)可見(jiàn)光的至少一種偏振態(tài)的透射水平為至少 60%的透射率，其中透射百分比被歸一化為入射光（任選為偏振光）的強(qiáng)度。在"可見(jiàn)光透 明"含義范圍之內(nèi)的是，透射至少60%入射光的制品包括局部阻止光線至透射率低于80% (例如0% )的微觀特征（例如點(diǎn)、正方形或線條，其最小尺寸（例如寬度）在0.5微米至 10微米之間，或在1微米至5微米之間）；然而，在這種情況下，對(duì)于包括微觀結(jié)構(gòu)并且寬度 測(cè)量為微觀結(jié)構(gòu)的最小維度的1000倍的大致各向等大的區(qū)域，平均透射率大于60%。
[0054] 本發(fā)明涉及觸摸屏傳感器，通過(guò)對(duì)其中所包括的導(dǎo)體微圖案進(jìn)行設(shè)計(jì)來(lái)改變?cè)搨?感器的電學(xué)特性和光學(xué)特性。通過(guò)整合本文所述的導(dǎo)體微圖案，對(duì)觸摸屏傳感器而言產(chǎn)生 了若干優(yōu)點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，通過(guò)設(shè)計(jì)透明導(dǎo)電區(qū)內(nèi)的透明導(dǎo)電性能來(lái)控制使用過(guò)程中 觸摸感測(cè)區(qū)內(nèi)的電勢(shì)梯度。這導(dǎo)致簡(jiǎn)化了信號(hào)處理電子器件，并且就某些觸摸屏傳感器類(lèi) 型而言，簡(jiǎn)化（或消除）了電勢(shì)梯度（電場(chǎng)）線性化另外需要的額外的導(dǎo)體圖案的設(shè)計(jì)。在 一些實(shí)施例中，將本文所述的觸摸屏傳感器的電學(xué)特性設(shè)計(jì)成沿著透明傳感器元件產(chǎn)生受 控的電勢(shì)梯度。例如，將電學(xué)特性設(shè)計(jì)成在透明導(dǎo)電區(qū)內(nèi)沿著特定方向產(chǎn)生線性電勢(shì)梯度， 如果使用標(biāo)準(zhǔn)透明導(dǎo)體材料（例如連續(xù)IT0涂層），導(dǎo)電區(qū)的整體形狀通常會(huì)導(dǎo)致非線性梯 度。在一些實(shí)施例中，將電學(xué)特性設(shè)計(jì)成生成一定水平的非線性度以用于透明導(dǎo)電區(qū)的電 勢(shì)梯度，該非線性度水平高于形狀相同但由標(biāo)準(zhǔn)透明導(dǎo)體材料（例如連續(xù)的IT0涂層）構(gòu) 成的透明導(dǎo)電區(qū)應(yīng)當(dāng)具有的非線性度。更具體地講，對(duì)于包括鄰接的微圖案化導(dǎo)體形式的 透明薄層導(dǎo)體的矩形電容式觸摸屏（其感測(cè)區(qū)域拐角處具有電連接），通過(guò)設(shè)計(jì)薄層電阻 值的區(qū)域分布和各向異性，使得電場(chǎng)分布更加均勻，可在水平方向和垂直方向改善整個(gè)感 測(cè)區(qū)域的電勢(shì)梯度的線性度（和電場(chǎng)的均勻度）。在其它實(shí)施例中，傳感器包括由具有相同 厚度（即高度），但因微圖案化而具有不同有效薄層電阻的相同導(dǎo)體材料構(gòu)成的導(dǎo)體元件。 例如在一些實(shí)施例中，采用相同厚度（即高度）的相同導(dǎo)體材料生成限定第一微圖案幾何 形狀的導(dǎo)電跡線，從而在透明導(dǎo)電區(qū)內(nèi)導(dǎo)致第一水平的薄層電阻；并且生成限定第二微圖 案幾何形狀的導(dǎo)電跡線，從而在第二透明導(dǎo)電區(qū)內(nèi)導(dǎo)致第二水平的薄層電阻。例如，通過(guò)在 一些實(shí)施例（例如基于微圖案化金屬導(dǎo)體的實(shí)施例）中避免使用稀有元素（諸如銦），本發(fā) 明也允許在制造透明顯示傳感器過(guò)程中提高效率和資源利用率。
[0055] 本發(fā)明還涉及用于將信息或指令觸摸輸入電子裝置（例如計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話等） 中的接觸傳感器或接近傳感器。這些傳感器對(duì)可見(jiàn)光透明，并且可以與顯示器直接組合使 用，覆蓋顯示元件，并且與驅(qū)動(dòng)顯示器的裝置交接（作為"觸摸屏"傳感器）。傳感器元件 具有片狀形式，并且包括至少一個(gè)電絕緣的可見(jiàn)光透明基底層，其可支承下列中的一者或 多者：i)網(wǎng)格圖案化至基底表面兩個(gè)不同區(qū)上的導(dǎo)電材料（例如金屬），該基底表面具有兩 種不同的網(wǎng)格設(shè)計(jì)，以便生成具有不同有效薄層電阻值的兩個(gè)區(qū)，其中區(qū)中的至少一個(gè)是 位于傳感器的觸摸感測(cè)區(qū)域內(nèi)的透明導(dǎo)電區(qū)；ii)以網(wǎng)格幾何形狀圖案化至基底表面上的 導(dǎo)電材料（例如金屬），以便生成位于傳感器的觸摸感測(cè)區(qū)域內(nèi)并顯示具有各向異性的有 效薄層電阻的透明導(dǎo)電區(qū)；和/或iii)在有效電連續(xù)的透明導(dǎo)電區(qū)內(nèi)以網(wǎng)格幾何形狀圖案 化至基底表面上的導(dǎo)電材料（例如金屬），該幾何形狀在該透明導(dǎo)電區(qū)內(nèi)變化，以便在至少 一個(gè)方向生成局部有效薄層電阻的不同的值（例如用于透明導(dǎo)電區(qū)的連續(xù)變化的薄層電 阻），其中該透明導(dǎo)電區(qū)位于觸摸傳感器的感測(cè)區(qū)域內(nèi)。
[0056] 觸摸傳感器的感測(cè)區(qū)域是旨在覆蓋的傳感器區(qū)或覆蓋信息顯示器可見(jiàn)部分的區(qū)， 該區(qū)對(duì)可見(jiàn)光透明，以便允許看到信息顯示器。信息顯示器的可觀看部分是指信息顯示器 的具有可變信息內(nèi)容的部分，例如顯示器"屏幕"的被像素（例如液晶顯示器的像素）占據(jù) 的部分。
[0057] 本發(fā)明還涉及電阻式、電容式和投射電容式類(lèi)型的觸屏傳感器。對(duì)可見(jiàn)光透明的 導(dǎo)體微圖案尤其可用于與電子顯示器一體化的投射電容式觸摸屏傳感器。作為投射電容式 觸摸屏傳感器的部件，對(duì)可見(jiàn)光透明的導(dǎo)電微圖案可用于實(shí)現(xiàn)高觸摸靈敏度、多觸點(diǎn)檢測(cè) 和觸筆輸入。
[0058] 如下文所述，通過(guò)控制構(gòu)成透明微圖案化導(dǎo)體的二維網(wǎng)格的幾何形狀，可以控制 透明導(dǎo)電區(qū)內(nèi)兩個(gè)或更多個(gè)不同水平的薄層電阻、薄層電阻的各向異性或可變水平的薄層 電阻。
[0059] 對(duì)本發(fā)明的多個(gè)方面的認(rèn)識(shí)將通過(guò)