具有偽跨接線的電容式觸摸傳感器的制造方法
【專利說明】具有偽跨接線的電容式觸摸傳感器
背景
[0001]在電容式觸敏顯示設(shè)備中，在同時(shí)檢測來自用戶的手指或其它輸入設(shè)備時(shí)可顯示圖像。電容式觸敏顯示設(shè)備可包括觸摸表面、顯示棧(諸如液晶顯示器(LCD)棧)、以及位于其間的列電極和行電極的矩陣，并且所述矩陣被配置成基于電容的改變(例如，列和行之間的電容的改變、或行或列和地之間的電容的改變)來檢測觸摸輸入。電容的這種改變可被用來確定最靠近觸摸輸入的列-行對，以及確定觸摸輸入相對于該列-行對偏離中心的程度。以此方式，可在高分辨率檢測并解釋觸摸輸入以控制計(jì)算設(shè)備的各方面。
[0002]在一種現(xiàn)有電容式觸摸傳感器設(shè)計(jì)中，不透明金屬導(dǎo)體被用于電容式觸摸傳感器，且列電極和行電極在顯示器棧之間并在觸摸表面附近相對于LCD基本豎直和水平地定向。然而，使用這種設(shè)計(jì)，導(dǎo)電元件在視覺上遮擋顯示器棧的一部分，從而使得用戶由于電極-顯示器遮擋所帶來的各種偽像的形成而感知到觸摸傳感器的存在。對這些偽像的感知隨著觀察者的觀察角度而改變，但是在這種設(shè)計(jì)中特別可見，因?yàn)榱泻托斜回Q直以及水平地定向，平行于LCD中的底層像素的底層豎直列和水平行。
[0003]在另一種現(xiàn)有電容式觸摸傳感器設(shè)計(jì)中，電容式觸摸傳感器可包括透明導(dǎo)電氧化物(TCO)，諸如氧化銦錫(ITO)，以減少視覺感知度。然而，當(dāng)在大尺寸格式設(shè)備中使用時(shí)，TCO觸摸傳感器具有電阻，所述電阻與被測試的電容和某些其它雜散電容相組合可能導(dǎo)致足夠慢到限制觸摸傳感器的可實(shí)現(xiàn)激勵(lì)頻率的RC時(shí)間常數(shù)，并且從而限制期望SNR的可實(shí)現(xiàn)幀率。結(jié)果是，TCO—般限于在具有小于大致30英寸的對角線尺寸的顯示器中應(yīng)用。
[0004]如下面更詳細(xì)地討論的，對于最小化大尺寸格式電容式觸敏顯示設(shè)備的電容式觸摸傳感器的視覺感知度存在挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)一般地放慢了市場上這種設(shè)備的開發(fā)和采用。
概述
[0005]為了解決這些問題，提供了用于電容式觸敏顯示器的電極矩陣。電極矩陣可包括由間隙隔開的多個(gè)電極。每個(gè)電極可包括由相應(yīng)固定結(jié)構(gòu)在相對末端電連接的間隔開的多個(gè)導(dǎo)體。每個(gè)電極的導(dǎo)體可由多個(gè)跨接線在間隔處電橋接。電矩陣可進(jìn)一步包括位于間隙內(nèi)并被配置成跨其整個(gè)長度不導(dǎo)電的多個(gè)偽跨接線。
[0006]提供本概述以便以簡化形式介紹將在以下詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些概念。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并不旨在標(biāo)識所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護(hù)主題的范圍。而且，所要求保護(hù)的主題不限于解決該公開的任一部分中所注的任何或全部缺點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)方式。
附圖簡述
[0007]圖1是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的大尺寸格式多點(diǎn)觸摸顯示設(shè)備的透視圖。
[0008]圖2是圖1的大尺寸格式多點(diǎn)觸摸顯示設(shè)備的電容式觸敏顯示器的光學(xué)棧的剖視圖。
[0009]圖3A-F不出了根據(jù)本公開的一實(shí)施例的列電極矩陣的俯視不意圖。
[0010]圖4A-B示出了根據(jù)本公開的一實(shí)施例的行電極矩陣的俯視示意圖。
[0011]圖5是包括圖3A-F的列電極矩陣和圖4A-B的行電極矩陣的電容式觸敏電極矩陣的俯視示意圖。
[0012]圖6是用于圖1的顯示設(shè)備的圖像源的示意圖。
詳細(xì)描述
[0013]電容式觸敏顯示設(shè)備可包括觸摸表面、顯示器棧(諸如液晶顯示器(IXD)棧)、以及形成位于其間的觸摸傳感器的列電極和行電極的矩陣。這種觸敏顯示設(shè)備可利用顯示器棧來顯示用戶可查看的圖像，而同時(shí)使用電極矩陣來感測觸摸輸入(例如，經(jīng)由用戶手指或其它輸入設(shè)備，諸如指示筆)。觸摸輸入可包括單一觸摸輸入(例如，經(jīng)由單一手指)或多模態(tài)觸摸輸入(例如，經(jīng)由兩個(gè)或多個(gè)手指的并行輸入)，并可被解釋以控制該顯示設(shè)備被耦合至的計(jì)算設(shè)備的各方面。
[0014]列-行電極矩陣可被置于顯示設(shè)備的面向用戶的一側(cè)上一一例如，鄰近觸摸表面。然而，在此配置中，電極矩陣可遮擋顯示棧的各部分，從而降低所顯示的圖像的質(zhì)量并允許用戶感知電極矩陣。如此，電極矩陣可由透明導(dǎo)電氧化物(TC0)(諸如氧化銦錫(ITO))形成。然而，包括TCO的電容式觸摸傳感器呈現(xiàn)出相對低的導(dǎo)電性，從而使其在大尺寸格式觸敏顯示設(shè)備(諸如具有超過I米的對角線尺寸的那些顯示設(shè)備)中的應(yīng)用受到抑制。
[0015]替換地，電容式觸摸傳感器可包括具有低面積堅(jiān)固性的不透明電極。如本文使用的“低面積堅(jiān)固性”是指遮擋顯示器棧中的任何給定像素的相對小百分比(例如，1-5% )的基本不透明電極。然而，存在專屬于這種低面積堅(jiān)固性電極矩陣的數(shù)個(gè)問題。
[0016]盡管低面積堅(jiān)固性電極矩陣可遮擋顯示器像素的相對小的部分，然而遮擋可能不跨顯示器表面均勻分布。這可能使得某些像素或像素區(qū)域的外觀看上去比周圍像素區(qū)域更暗。用戶可能感知到更暗的像素區(qū)域并從而感知到電極矩陣的存在，即便形成矩陣的個(gè)體導(dǎo)體可能不能被光學(xué)分辨。
[0017]而且，取決于顯示器棧的類型和遮擋的位置，各種混疊偽像可從用戶的視野出現(xiàn)。例如，相對于在網(wǎng)格中水平和豎直對齊的像素被置于小角度的電極導(dǎo)體可能帶來可感知的、多種顏色的或灰色的線段，或其它偽像，諸如moir6(摩爾紋)圖案。這樣的偽像可由當(dāng)用戶的頭部相對于顯示器表面移動時(shí)帶來的視差變化所加重，因?yàn)轭^部運(yùn)動可能對偽像施加明顯的速度，從而增加其可感知度。
[0018]這些偽像的可感知度可因?yàn)榘ㄔ陔姌O中包括電橋接導(dǎo)體而增加。盡管包括橋接跨接線可允許觸摸傳感器在存在電中斷的情況下維持感測功能性，然而相鄰電極之間的區(qū)域可由于像素遮擋的變化以及所帶來的橋接和非橋接區(qū)域的光輸出的變化而增加其可感知度。對于包括被形成為附接于基板并相對于水平和豎直對齊的像素網(wǎng)格在傾角傾斜的分離的線的直導(dǎo)體的電極矩陣，存在其它問題。例如，這種矩陣可能需要更大量的處于相同電極節(jié)距(pitch)的電極來填充相同的矩形區(qū)域，因?yàn)榫匦蝺H填充整個(gè)平行四邊形矩陣的一子集。電極可附加地在傾角與矩形區(qū)域的邊相交，從而增加終止那些電極的難度。相應(yīng)地，各實(shí)施例涉及具有呈現(xiàn)出增加的均勻性并最小化如上所述的遮擋偽像的外觀的電極的電容式觸摸傳感器。
[0019]圖1示出根據(jù)本公開的一實(shí)施例的大尺寸格式多點(diǎn)觸摸顯示設(shè)備100。例如，顯示設(shè)備100可具有大于I米的對角線尺寸。在其它特別大尺寸格式的實(shí)施例中，該對角線尺寸可以為55英寸或更大。顯示器設(shè)備100可被配置成感測多個(gè)觸摸輸入源，諸如由用戶的手指102或由用戶操縱的指示筆104所施加的觸摸輸入。顯示設(shè)備100可被連接到圖像源S，諸如外部計(jì)算機(jī)或機(jī)載處理器。圖像源S可接收來自顯示設(shè)備100的多點(diǎn)觸摸輸入，處理該多點(diǎn)觸摸輸入，并作為響應(yīng)產(chǎn)生合適的圖形輸出106。以下參考圖6更詳細(xì)地描述圖像源S。
[0020]顯示設(shè)備100可包括電容式觸敏顯示器108以允許多點(diǎn)觸摸感測功能性。圖2示出了電容式觸敏顯示器108的光學(xué)棧的部分橫截面的示意圖。在此實(shí)施例中，顯示器108包括具有用于接收觸摸輸入的頂表面204的光學(xué)清澈的觸摸片202、以及將觸摸片202的底表面粘結(jié)于觸摸傳感器208的頂表面的光學(xué)清澈的粘結(jié)層206。觸摸片202可由合適的材料構(gòu)成，諸如玻璃或塑料。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將領(lǐng)會光學(xué)透明膠指的是一類透射入射到其上的基本上全部(例如，大約99 %的)可見光的膠粘劑。
[0021]如下面參考圖3-5更詳細(xì)地討論的，觸摸傳感器208裝備有電極矩陣，該電極矩陣包括位于觸摸片202下方一定距離處的電容式元件。如圖所示，電極可由兩個(gè)獨(dú)立的層形成:接收電極層210和傳送電極層212，每個(gè)層可在相應(yīng)的介電基板中形成，所述介電基板包含包括但不限于玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、或環(huán)烯聚合物(COP)膜的材料。接收和傳送電極層210和212隨后可由第二光學(xué)清澈的粘結(jié)層211粘結(jié)在一起。粘結(jié)層211可以例如是丙烯酸壓敏粘結(jié)膜。然而，在其它實(shí)施例中，層210、211和212可以被一體形成為單個(gè)層，其中電極被置于該一體層的相對表面上。
[0022]電極層210和212可通過各種適當(dāng)過程來形成。這樣的過程包括將金屬線沉積到粘結(jié)介電基板的表面上;選擇性地催化金屬膜(例如，經(jīng)由鍍覆)的后續(xù)沉積的材料的圖案化沉積;光刻；導(dǎo)電墨的圖案化沉積(例如，經(jīng)由噴墨、偏移、釋放或凹紋印刷)；用導(dǎo)電墨來填充介電基板上的槽;導(dǎo)電光阻的選擇性光學(xué)曝光(例如，通過掩模或經(jīng)由激光書寫)，之后是化學(xué)顯影來移除未曝光的光阻；以及對鹵化銀乳劑的選擇性曝光，之后是對潛影到金屬銀的化學(xué)顯影;之后又是化學(xué)固定。在一個(gè)示例中，金屬化傳感器膜可被置于基板的面向用戶的一側(cè)上，其中金屬不面向用戶的或替換地面向用戶但用戶和金屬之間有保護(hù)片(例如，由PET構(gòu)成)。雖然電極中通常不使用TCO，但部分地使用TCO來形成電極的一部分，而電極的其他部分由金屬形成是可能的。在一個(gè)示例中，電極可以是具有基本恒定橫截面的薄金屬，且其大小使得其不可被光學(xué)分辨且從而從用戶角度看可以是不顯眼的。可用于形成電極的合適材料包括各種合適金屬(例如，招、銅、鎳、銀、金等)、合金、碳的導(dǎo)電同素異形體(例如，石墨、富勒烯、無定形碳等)、導(dǎo)電聚合物、以及導(dǎo)電墨(例如，通過添加金屬或碳顆粒使其導(dǎo)電)。
[0023]接收電極層210可被指定一列電極層，其中電極至少部分對齊至豎直軸，而傳送電極層212可被指定一行電極層，其中電極至少部分對齊至水平軸。然而，這樣的指定是任意的且可被逆轉(zhuǎn)。要領(lǐng)會，本文描繪的豎直和水平軸和其它豎直和水平朝向是相對的，且不需要相對于固定參考點(diǎn)(例如，地球上的點(diǎn))來定義。為了檢測觸摸輸入，行電極可用時(shí)變電壓連續(xù)驅(qū)動，而列電極可被保持在地且流入每個(gè)列電極的電流被測量。電極可被配置成響應(yīng)于頂部表面204上的觸摸輸入而展示矩陣中的至少一個(gè)電容器的電容變化。電容器例如可在列電極和行電極之間的每個(gè)豎直交點(diǎn)處形成。
[0024]電容的改變可通過檢測電路在施加時(shí)變電壓時(shí)被檢測到。基于檢測時(shí)間和測量的電流中的衰減度和/或相移，被測試的電容可被估計(jì)且行和列被標(biāo)識為對應(yīng)于觸摸輸入。列和行電極的結(jié)構(gòu)在下面參考圖3-5更詳細(xì)地描述。
[0025]觸摸傳感器208的各方面可被選擇以最大化電容測量的SNR并從而增加觸摸感測的質(zhì)量。在一種方法中，增大接收電極和發(fā)光顯示棧214之間的距離。這可通過增加光學(xué)清澈的粘結(jié)層211的厚度來實(shí)現(xiàn)，例如，這可減小到達(dá)接收電極的噪聲。作為非限制性示例，粘結(jié)層211的厚度可以小于Imm且在一些實(shí)施例中小于0.2mm。到達(dá)接收電極的噪聲可替換地或附加地通過增大光學(xué)清澈粘結(jié)層216的厚度來減小。而且，列和行電感器的相對排列最大化了觸摸傳感器208的平面中的列和行導(dǎo)體之間的平均距離一一例如，在基本垂直于其中光L被從發(fā)光顯示器棧214發(fā)射的方向的方向上，如圖3-5中所示。
[0026]繼續(xù)圖2，發(fā)光顯示器棧214(其可以是液晶顯示器(LCD)棧、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)棧、等離子顯示面板(PDP)或其他平板顯示器棧)被定位電極層210和212下方。光學(xué)清澈的粘結(jié)層216使傳送電極層212的底表面與顯示器棧214的頂表面接合。顯示器棧214被配置成通過顯示器棧的頂表面發(fā)射光1，以使得所發(fā)射的光穿過層216、212、211、210、206、觸摸片202在發(fā)光方向上行進(jìn)并穿過頂表面204射出。通過這種方式，所發(fā)射的光可在用戶看來好像是在觸摸片202的頂表面204上顯示的圖像。
[0027]其中層211和/或216被省略的其它實(shí)施例是可能的。在此示例中，觸摸傳感器208可以是空氣間隙的且與顯示器棧214光學(xué)解耦。進(jìn)而，層210和212可在頂表面204上被分成薄片。而且，層210可被置于頂表面204上而層212可被相對放置且在頂表面2