CN103069365B - 包括力测量的定位触摸传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种触摸屏显示器传感器,其包括设置在透明基底的表面上的透明触摸感测元件和设置在所述透明触摸感测元件中的力感测元件。所述力感测元件包括两组微网片带,并且可包括所述微网片带之间的压力响应材料。所述微网片带包括金属导体迹线。所述微网片带组间隔开并占据基本平行的平面。

Description

包括力测量的定位触摸传感器

技术领域

[0001]提供了可测量施加的力并且可用于电子显示器上的触摸传感器。

背景技术

[0002]定位触摸屏传感器检测施加到触摸屏显示器表面的物体(例如手指或触笔)的位置或位于触摸屏显示器表面附近的物体的位置。这些传感器沿着显示器表面(即在平坦的矩形显示器的平面内)检测物体的位置。定位触摸屏传感器的实例包括电容式传感器、电阻式传感器和投射电容式传感器。这种传感器包括覆盖显示器的透明导电元件。导电元件可以与使用电信号探测导电元件的电子元件结合使用,以便确定靠近或接触显示器的物体的位置。

[0003]除定位感测之外,对于诸如触摸屏显示器的用户输入装置(例如,计算机用户输入装置)来说,测量与触摸事件相关的力的大小通常是有用的。已在此前描述了包括力测量的触摸屏显示器传感器的多种设计和构造。包括力测量的触摸屏显示器传感器的设计和构造包括:基于应变仪的实例,诸如在美国专利N0.5,541,371(Baller等人)中的公开;基于导电迹线或电极之间的电容变化的实例,所述导电迹线或电极存在于传感器中的通过电介质材料或包括材料和空气的电介质结构分离的不同层上,诸如在美国专利N0.7,148,882(Kamrath等人)和N0.7,538,760 (Hotel Iing等人)中所公开的;基于导电迹线之间的电阻变化的实例,所述导电迹线存在于传感器中的通过压敏电阻复合材料分离的不同层上,所述实例诸如在美国专利公开N0.2009/0237374(Li等人)中的公开;以及,基于导电迹线之间的偏振发展的实例,所述导电迹线存在于传感器中的通过压电材料分离的不同层上,所述实例诸如在美国专利公开N0.2009/0309616(Klinghult等人)中的公开。多数这种测量触摸力的触摸屏显示器传感器受一些缺点的限制。这些缺点包括:透明导电元件(例如,基于铟锡氧化物的元件)当发生应变时倾向于断裂;显眼的感测元件,因为它们可使显示器的可视度基本模糊所以不适于介于装置用户与信息显示器之间;以及庞大的力测量组件,其可导致不期望的装置或框厚度或其它大的装置尺寸。

发明内容

[0004]因此,在本领域中存在对这样的触摸显示器传感器系统的需求,其可测量触摸的位置和力,同时不使导电材料断裂,不使信息显示器的可视度变模糊,并且不使用导致不良产品设计的庞大的组件。提供的传感器克服了这些缺点的一些或全部。

[0005]在一个方面,提供的制品包括:具有可视区域的电子显示器;具有一表面的透明绝缘基底;以及力感测元件,所述力感测元件包括设置在所述基底的所述表面上的至少一个金属迹线微图案,其中所述透明绝缘基底设置在所述电子显示器上,并且其中所述力感测元件覆盖所述电子显示器的所述可视区域的至少一部分而基本不使所述显示器的可视区域模糊。所述制品可还包括设置在所述电子显示器上的透明的位置触摸感测元件。另外,通过将金属涂层设置在所述基底的所述表面上以及至少部分地蚀刻金属以形成设置在所述基底上的导电金属迹线微图案来提供一种制备提供的触摸屏显示器的方法。所述方法可还包括:提供具有凸起特征的油墨压模;以及在至少部分地蚀刻金属之前将所述油墨压模的所述凸起特征与所述金属涂层接触。所述方法可还包括:提供具有凸起特征的油墨压模,其中所述油墨压模通过自组装单层形成分子(monolayer-forming molecules)着墨;以及在部分地蚀刻金属之前将所述油墨压模的所述凸起特征与所述金属涂层接触。

[0006]在另一方面,提供的制品包括:具有可视区域的电子显示器;透明绝缘基底,所述透明绝缘基底设置在所述电子显示器的所述可视区域的至少一部分上;以及触摸传感器,所述触摸传感器设置在覆盖所述电子显示器的所述可视区域的至少一部分的所述基底的表面上;其中所述触摸传感器包括力感测元件,其中所述力感测元件包括第一组微网片带和第二组微网片带,其中所述微网片带各自包括金属导体迹线,其中所述第一和第二组微网片带占据沿着与所述平面垂直的方向间隔开的基本平行的平面,并且其中所述第一组微网片带的至少一个带与所述第二组微网片带的至少一个带交叉。提供的制品可还包括具有可视区域的电子显示器,其中所述力感测元件覆盖显示器的可视区域的至少一部分而基本不使显示器的可视区域模糊。

[0007] 在本公开中:

[0008] “导电迹线”意指在导电材料的图案中的窄的、线性图案元件;例如宽度为2微米,长度为100微米的导电线;

[0009 ] “导电的”是指体电阻率介于约I O—6至I欧姆-cm之间的材料;

[0010] “力感测元件”意指传感器或装置的受触摸事件的力的影响的那部分,所述影响方式为:影响程度与触摸事件的力的大小相关,以及所述大小可至少通过利用附着到力感测元件的电子器件大约测量到;在此所用的力感测元件可直接测量力或者可测量相关的性會K;

[0011] “将集成”或“集成”指将无源电路元件、力感测元件或电容感测元件直接放置或设置在基底的表面上;集成无源电路元件与分立无源电路元件大不相同,所述分立无源电路元件是例如必须接合至基底并电连接到基底(例如,焊料接合或引线键合)的片状电阻器或片状电容器;

[0012] “网片”指导电迹线的二维网,例如,彼此正交伸展以产生矩形(如方形)网格的迹线;

[0013] “金属”或“金属化”是指对于预期目的适合导电的导电材料,诸如元素性金属或合金。

[0014] “非导电的”和“绝缘的”可互换地使用,并且所述术语是指大体上不导电的材料,例如,体电阻率为至少16 Ω -cm,优选地至少18 Ω -cm,更优选地至少112 Ω -cm的材料;

[0015]导体微图案、或导体微图案的区域、或包括力感测导体微图案的至少一部分和触摸感测微图案的至少一部分的传感器的区域的“开放区域比率”(或开放区域或开放区域的百分比)是未被导体遮蔽的一个或多个微图案的比率;开放区域比率(或开放区域或开放区域的百分比)可用小数、分数或百分比表示;

[0016] “位置触摸感测元件”意指可检测在所述元件的表面上或沿着覆盖位置触摸感测元件的其它元件的表面上的一个或多个触摸或近触摸事件的位置的元件;

[0017] “基本平行”意指在一些方面大约沿着相同方向取向的图案元件;基本平行的图案元件的实例是微网片带(细长条纹或条带),它们沿着相同方向取向并且在平面上邻近但间隔开;一些基本平行的图案元件相对于笔直或平行可具有偏离;

[0018] “自组装单层”或“SAM”通常是指附着(如,通过化学键附着)在一表面上并且相对于该表面以及甚至相对于彼此采用优选取向的单分子层的分子。

[0019] “触摸传感器或感测”或“触摸屏”意指这样的传感器元件,所述传感器元件可用一个或多个身体部分(即,一个或多个手指)通过接触的方式触摸或靠近的方式触摸(间接地一扰动电场)而被激活,并且可检测触摸事件的力、触摸事件的位置,或二者;和

[0020] “对可见光透明”是指对可见光的透射水平为至少60%的透射率,其中透射百分比被归一化为入射光的强度。

[0021]包括提供的触摸传感器的提供的制品和方法克服了此前可测量力的触摸屏显示器传感器的缺点。提供的制品包括透明的触摸传感器,并且包括导电微网片带,所述导电微网片带当应变时抵抗断裂并且最低限度地模糊它们设置于其上的显示器的可视度。另外,提供的制品和方法避免了使用庞大的组件。

[0022]以上内容并非意图描述本发明每种实施方式的每一个公开实施例。附图说明和随后的具体实施方式更具体地对示例性实施例进行了举例说明。

附图说明

[0023]图1a是基底的透视图,所述基底包括设置在基底的表面上的四个力感测元件。

[0024]图1b是示出在图1a中示出的基底上包括的一个力感测元件的分解示图。

[0025]图2是提供的触摸屏显示器传感器的实施例的一部分的透视图。

[0026]图2A是图2的提供的触摸屏显示器传感器的部分(220)的分解图。

[0027]图3a和图3b是提供的触摸屏显示器传感器的侧视图。图3a是原生传感器的示图,而图3b是随着当例如用手指触摸和按压时发生的当被局部力压缩时的传感器的示图。

[0028]图4、图4a和图4b是提供的制品的实施例的不意图。

[0029]图5、图5a和图5b是提供的制品的实施例的不意图。

[0030]图6是可用于提供的触摸屏显示器中的触摸传感器的示意图。

具体实施方式

[0031]在下面的描述中,参考形成本说明的一部分的附图,并且其中以图示方式示出了若干具体实施例。应当理解,在不脱离本发明的范围或精神的前提下,可以设想出其他实施例并进行实施。因此,以下的具体实施方式不具有限制性意义。

[0032]除非另外指明,否则本说明书和权利要求书中使用的表示特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应该理解为在所有情况下由术语“约”来修饰。因此,除非有相反的指示,否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值,这些近似值可变化,具体取决于本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容获得的所需特性。通过端值表示的数值范围包括该范围内的所有数字(如,I到5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及该范围内的任何范围。

[0033]提供了一种包括具有可视区域的电子显示器的制品。电子显示器可为信息的任何可见的显示器,所述显示器是电子装置的一部分或与电子装置电气连通。电子显示器的实例包括含有产生可见光福射的电致发光(EL)灯、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)或等离子体组件的平板显示器,它们通常采用矩阵显示方式。电子显示器的其它实例包括反射或背光液晶显示器(IXD)。电子显示器的其它实例包括反射显示器,诸如电泳(EP)显示器或电润湿显示器。所述显示器具有可视区域,其可包括例如通过壳体中的开口或通过框架可被观看到的显示器的整个区域或显示器的一些部分。一般来讲,电子显示器的可视区域是包括用于呈现图像、数字或文本形式的可变化信息的装置的区域。

[0034]提供的传感器包括基底,所述基底被设置在电子显示器上。所述基底可以是透明绝缘基底,例如玻璃、聚合物、陶瓷或对可见光透明的任何其它基底。用于透明绝缘基底的示例性可用聚合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯萘(PEN)、聚酰亚胺(PI)和三醋酸酯纤维素(TAC)。如本文所用,“对可见光透明”是指对可见光的至少一种偏振态的透射水平为至少60%的透射率,其中透射百分比被归一化为入射光(任选为偏振光)的强度。在“可见光透明”含义范围之内的是,透射至少60%入射光的制品包括在其内或其上含有的不透明材料的图案,所述图案带有微观形貌(如点、方形或线条,该微观形貌的最小维度(如宽度)在0.5微米至10微米之间,或在I微米至5微米之间),所述图案局部地阻止光线使其透射率低于80%(如0%);然而,在这种情况下,对于包括微观形貌并且宽度为微观形貌最小维度1000倍的大致各向等大的区域,平均透射率为大于60%。

[0035] 作为另外一种选择,针对一些应用,基底在可见光光谱的一些区域中可为不透明的,但是仍然具有透明的可视区域。所述基底可具有能够支承力感测元件的表面。因此,基底自身可以是非导电的,并且其可具有导电迹线可以位于其上的表面。在一些实施例中,可以将额外层(例如,一至三个额外层)施加于基底和导电迹线图案之间。例如,平滑基底表面的钝化层可以存在于基底和导电迹线图案之间。在这些情况下,所述基底可以导电或可以不导电,但其上直接设置有导电迹线图案的层需要是非导电性的。

[0036]在一些实施例中,提供的制品包括力感测元件,所述力感测元件包括金属导体微图案(本文中可与“金属迹线微图案”互换使用),所述金属导体微图案带有最小尺寸在0.5微米和20微米之间的特征。在其它实施例中,力感测元件的金属导体微图案的特征的最小尺寸在I微米和5微米之间。在其它实施例中,力感测元件的金属导体微图案的特征的最小尺寸在1.5微米和4微米之间。最小尺寸意指可针对导体微图案测量的最小尺寸。例如,针对由线性导电迹线组成的微图案,所述最小尺寸是迹线的宽度(或者最窄的一个或多个迹线的宽度)。在一些实施例中,力感测元件的金属导体微图案的开放区域比率可在80%和99.75%之间。在一些其它实施例中,力感测元件的金属导体微图案的开放区域比率可在90%和99.5%之间。在其它实施例中,力感测元件的金属导体微图案的开放区域比率可在95%和99%之间。在一些实施例中,金属导体微图案具有约[X+0.5](单位为微米)的导体迹线;以及约[95-X]%和99.5%之间的开放区域比率,其中0^^<4.5。在一些其它实施例中,金属导体微图案具有约[98.5-(2.5X + 3.5)]%和[99.5-(X + 3.5)]%之间的开放区域比率,其中O彡X^3.5o

[0037]在一些实施例中,例如通过在金属导体上沉积深色材料,或者通过在金属导体的表面上形成深色反应产物,使得金属导体微图案(例如,迹线)颜色变深,如本领域所公知的那样。所述深色材料或深色反应产物的实例包括基于碳的材料、金属硫化物或金属氧化物。在一些实施例中,金属导体微图案包括规则网片。在一些实施例中,规则网片形成有相对于底层显示器的规则像素图案的偏角,如本领域所公知的那样。在一些实施例中,金属导体微图案包括无规或伪无规网片。在一些实施例中,微图案的金属导体(例如,导电金属迹线微图案)是在可不为金属的基质中包括金属粒子的复合材料,例如,在衍生自可印刷导电性油墨的聚合物基质中包括金属粒子的复合材料,如本领域所公知的那样。

[0038] 在一些实施例中,力感测元件的至少一部分包括覆盖(即,设置在上方)电子显示器的可视区域的至少一部分而基本不使显示器的可视区域模糊的导电金属迹线的至少一个微图案(即,“力感测元件金属导体微图案”)。“基本不使显示器的可视区域模糊”意指提供的透明绝缘基底具有这样的力感测元件,所述力感测元件具有不将电子显示器的可见光透射率减少得比以上描述的更多的金属导体微图案,并且透射穿过电子显示器的光足够清楚以使得电子装置显示的信息基本不失真并且可被正常观察者(没有任何明显视觉障碍的人)读取。显示器的可视度可受可见光透射率和具有带有金属导体微图案的力感测元件的透明绝缘基底的雾度二者的影响。上面已经描述了可见光透射率。可通过本领域普通技术人员之一容易测量到雾度或光散射。为了清楚起见,包括力感测元件的提供的基底的雾度可小于约50%,小于约40%,小于约30%,小于约20%,或甚至小于约10%。

[0039]当具有带金属导体微图案的力感测元件的透明绝缘基底介于观察者与显示器元件之间时,显示器的可视度也可受相对于底层显示器元件的像素大小和几何形状的特征大小和微图案几何形状的影响。针对具有带金属导体微图案的力感测元件的提供的透明绝缘基底,微图案优选包括金属迹线,其中微图案的最小特征大小(例如,微图案的迹线宽度)小于底层像素宽度的一半(沿着迹线的宽度方向),更优选地小于底层像素宽度的10%,最优选地小于底层像素宽度的5%。

[0040]用于形成导电迹线的至少一个微图案的可用的金属的实例包括金、银、钯、铂、铝、铜、镍、钼、妈、锡、合金,或它们的组合。导体的厚度可在例如5纳米(nm)和5nm之间,或1nm和500nm之间,或15nm和250nm之间。在多个实施例中,导体的厚度小于I微米。如本领域已知的那样,导体的理想厚度可以从所需薄层电阻开始计算,并考虑感测图案的几何形状(进而考虑其对平面内的载流横截面的影响)以及导体的体电阻。对于具有复杂几何形状的感测图案,本领域存在可用于计算薄层电阻的计算方法,如有限差分法或有限元法,本文称为对感测图案属性进行建模。可使用多种技术测量薄层电阻,其中包括本领域已知的四点探针技术和非接触涡电流法。

[0041]导电金属迹线的微图案可通过任何适当的图案化方法生成,例如包括利用蚀刻的照相平版印刷法或利用电镀的照相平版印刷法的方法(见,例如,美国专利N0.5,126,007(Smulovich) ;N0.5 ,492,611(Sugama等人);Νο.5,512,131 (Kumar等人);和Νο.6,775 ,907(Boyko等人))。另外,导电金属迹线的微图案可利用其它示例性方法创建,所述方法诸如激光固化掩蔽法(固化金属膜上的掩模层,然后蚀刻);喷墨印刷(掩蔽材料或种子材料的喷墨印刷,以用于后续的金属电镀);凹版印刷(种子材料的凹版印刷,以用于后续的金属电镀);微复制(在基底内形成微凹槽,然后填充导电材料或种子材料,以用于后续的金属电镀);或者,微接触印刷(在基底表面压印或旋转印刷自组装单层(SAM)图案)。利用大量的、高分辨率印刷方法通常允许精确设置导电元件,还允许按适合市售显示器像素的比例(伪随机地)改变导电迹线,以限制原本会出现的光学异常(例如,莫尔条纹图案)。

[0042]本文所述某些实施例可以采用比利用透明导体的现有传感器透光率更高的平侧“线状”导体。在一些实施例中,这些平侧“线状”导体提供了比现有圆形导线解决方案更大的可量测性,并且更容易控制导体的布置方式。本文所述微导体包括最大横截面尺寸为10μm或更小的导体。对于许多传感器应用而言,典型的是小于3μπι。利用掩蔽和蚀刻的方法通常产生低纵横比(0.05至0.5μηι厚X Iym至ΙΟμπι宽)的微导体。微复制槽可产生高达大于1:1的较高纵横比的微导体。

[0043]激光固化掩蔽法可以用于通过用紫外线激光选择性地固化图案来生成导电迹线的图案。该方法通常适用于基于薄膜(例如PET)或玻璃的基底。激光固化掩蔽法的例子为:用金属电镀基底(例如,将银或铜溅镀到玻璃或PET薄膜上);将UV固化性掩蔽油墨均匀涂布(例如,旋涂和浸涂)到电镀的基底上;用激光器固化印刷油墨的一部分,以在触摸传感器的活动区域内形成导电迹线,并且也可以固化连接电极与连接垫的(较宽)线条(可以通过光掩模减小激光器的光束宽度);去除未固化的油墨;以及通过蚀刻从基底上去除除掩蔽油墨下的图案以外的镀覆金属。

[0044]可采用喷墨印刷和种子油墨电镀,使用相对宽的种子油墨(催化剂油墨)线来印刷所需图案,然后用UV激光器(类似于上述激光固化掩蔽法)选择性地固化,以形成微导电迹线的图案。该方法的基底可以为薄膜(例如PET)或玻璃。喷墨印刷法使所用的油墨量最少,因此当油墨(例如,种子油墨)昂贵时是可用的。如果油墨成本相对低,则可用均匀涂布整个基底的另一种方法(例如,旋涂或浸涂)代替喷墨印刷。

[0045]凹版印刷需要将有待印刷的图像“蚀刻”到在筒上旋转的金属板内。当筒旋转时,蚀刻表面被油墨所填充,然后当填充油墨的蚀刻板和被印刷的薄膜彼此接触时,油墨就会在薄膜表面上沉积。种子油墨(或催化剂油墨)可以通过上述方法中的任何一种印刷。印刷和固化后,可将油墨与金属(例如铜)化学镀到一起,从而导致高导电率。种子油墨制造商包括英国剑桥的导电喷墨技术公司(Conductive Inkjet Technology)(卡柯洛公司(Carclo)的分公司)和英格兰法恩伯勒的奎奈蒂克公司(QinetiQ Company)。新墨西哥州阿尔伯克的卡伯可印刷电子器件和显不器公司(Cabot Printable Electronics and Displays)制造可喷墨印刷的银导电油墨。

[0046]微复制是可以用于形成导电金属迹线的微图案的另一种方法。微复制的沟槽可以被种子油墨填充并随后被电镀以使得它们导电。或者,可用本身导电的油墨填充沟槽,从而无需电镀工艺。第三种替代形式是用金属涂布基底,然后掩蔽在凹槽(底部)中的金属的一部分,然后蚀刻掉未掩蔽的金属(参见,例如PCT专利公布N0.W02010/002679(Stay等人)和N0.W02010/002519(Moran等人))。可以改变沟槽的实际形状,以优化提供最低光学干扰水平的横截面形状和尺寸,同时仍确保高导电率和高生产产量。

[0047]填充后的微复制沟槽会形成(相对于掩蔽金属薄膜)具有高纵横比横截面的导体。这样可以在光学可见度最低的情况下实现最高的导电率(观察方向狭窄的横截面)。填充微复制沟槽的方法和具有高纵横比的沟槽的理想形状在共同授让的美国专利公布N0.2007/0160811(Gaides等人)中有所描述。

[0048]微接触印刷是可以用于形成导电迹线的图案的又一种方法。微接触印刷是将自组装单层(SAM)图案压印或旋转印刷到基底表面上。该方法具有若干技术上重要的特征,包括形成非常微小比例的图案(如十分之一微米大小的特征尺寸)以及图案化单层向金属、陶瓷和聚合物的图案化扩展的能力。在示例性微接触印刷法中,基底被涂布金属(例如,将银或铜溅射涂布或电镀到玻璃或PET膜上);将自组装单层掩模压印到电镀基底上;并且,通过蚀刻去除除在掩模下的图案之外的涂布在基底上的金属(即,部分蚀刻)。如本领域已知的,微接触印刷可与金属沉积法结合使用,以产生添加的图案化方法(例如,包括化学镀)。

[0049]通常,力感测元件(金属迹线的微图案)可利用印刷方法进行加工。可以使用微接触印刷方法来制造它们。微接触印刷是用凸纹图案化的弹性体压模将自组装单层(SAM)图案化转印至基底。SAM可以按照压模的高凸纹图案被转印至基底。在薄膜金属上的微接触印届IjSAM可以用作抗蚀刻层。例如在特征结构尺寸(如迹线宽度)为一微米或更小的情况下,薄膜金属导体的高分辨率微图案化会是可能的。通过微接触印刷然后蚀刻来对薄膜金属进行减成微图案化在美国专利N0.5,512,131(Kumar等人)中有所描述。形成用于透明触摸屏显示器上的感测装置的集成无源电路元件的微接触印刷法公布于例如美国序列号12/767,884(Weaver等人)(2010年4月27日提交)中。

[0050]在一个实施例中,提供的制品中包括的力感测元件可为侧向电阻式应变仪。图1a是基底的透视图,所述基底包括设置在基底的表面上的四个力感测元件。图1b是示出在图1a中所示的基底上包括的一个力感测元件的分解示图。在图1a中,具体制品100的一部分(除去具有可视区域的电子显示器,其未示出)被示出。制品部分100包括具有一表面的透明绝缘基底102,在图示实施例中,所述表面是玻璃或透明绝缘聚合物的厚的透明块。制品100具有设置在基底102的表面上的四个力感测元件104。在图示实施例中,基底是基本刚性的,但可通过触摸事件的力而偏转。力感测元件位于制品的一个区域内,当该区域覆盖在(即,布置在)电子显示装置上时,其覆盖电子显示器的可视区域的至少一部分,但是基本不使显示器的可视区域模糊。在图示实施例中,力感测元件104被布置在显示器的可视部分的角落,并且如图1b所示和描述,它们由微网片的金属导电迹线构成,所述金属导电迹线具有如上所述的高开放区域比率,提高了所述金属导电迹线设置于其上的电子显示装置的可视度。

[0051]在一些实施例中,当与合适的电子器件结合时,触摸传感器包括力感测元件,所述力感测元件还用作位置触摸感测元件。例如,在图1a中,当多个力感测元件104与基底102集成时,响应于单独的力感测元件的差可用于确定除触摸事件的力的大小之外的触摸事件的位置。在一些实施例中,当与合适的电子器件结合时,触摸传感器包括与位置触摸感测元件分离的力感测元件。例如,力感测元件104还可与位置触摸感测元件(例如电阻式位置触摸感测元件)结合,所述电阻式位置触摸感测元件在本领域中是熟知的(见,例如,美国专利公开N0.2005/0076824(Cross等人))。在一个这种方法中,力感测元件104可集成在基底102上,同时基底102构成电阻式位置触摸感测元件的一部分。在该方法中,力感测元件104可集成在作为基底102(例如,聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)或玻璃)的半刚性基片的一侧,并且导电聚合物涂层可设置在相对侧上,所述导电聚合物涂层构成气隙分离的电阻式位置触摸感测元件的底部(例如)导电层,如本领域公知的那样。另外,例如,力感测元件104还可与表面电容式位置触摸感测元件结合,所述表面电容式位置触摸感测元件在本领域中是熟知的(见,例如,美国专利N0.6,549,193 (Huang等人))。最后,例如,力感测元件104还可与投射电容式位置触摸感测元件结合,所述投射电容式位置触摸感测元件在本领域中是熟知的(见,例如,美国专利公开N0.2005/0083307(Aufderheide等人))。

[0052]图1b是图1a中所示的力感测元件之一的分解图。力感测元件104是侧向电阻式应变仪感测元件,并且包括金属迹线微图案(本文中称作“微网片”)106(包括U形网格)或导电金属迹线的微网片。微图案106的末端与电阻测量装置108电气连通。力感测元件104的电阻随着微图案的应变而变化。例如,力感测元件104的电阻随元件沿着其长轴方向被拉伸而增大(因此用作应变仪),元件的所述拉伸将这样实现:使基底弯曲(或偏转)使得沿着元件的长轴方向出现弧(此时元件位于偏转的基底的外(凸)表面上)。当力感测元件104相对于面对用户触摸表面位于刚性基底的下侧时,可产生这种效果。在图1a的具体制品中,位于基本矩形基底102的角落的四个力感测元件的组合可检测例如通过触摸事件导致的基底的偏转,以及来自触摸事件的力的量和力的位置。触摸事件的力的位置和量可这样确定:测量所有四个元件的电阻变化,并将测量到的变化与已在校正工序中记录的已知触摸力的位置和大小相关的电阻变化进行比较。电阻的测量对于本领域的那些普通技术人员是公知的。使用校正工序建立触摸事件的位置与多个感测元件的响应之间的关系对于触摸显示器领域的那些普通技术人员是公知的,所述触摸显示器领域例如表面电容触摸显示器领域、声脉冲识别触摸显示器领域或基于力的触摸显示器领域。

[0053]在另一方面,提供了一种触摸传感器,其包括具有一表面的透明绝缘基底和透明力感测元件(例如,当传感器与电子显示器结合以形成触摸屏电子显示器时设置在电子显示器的可视区中的力感测元件),其中力感测元件包括:设置在基底的所述表面上的金属迹线主微图案;对电极,所述对电极透明并且与金属迹线主微图案间隔开;以及介于金属迹线微图案与对电极之间(并且在一些实施例中,与金属迹线微图案和对电极直接毗邻)的压力响应材料(所述触摸传感器在本文中称作“两层力感测触摸传感器”)。金属迹线主微图案具有网片的几何形状,并且具有80%和99.75%之间的开放区域比率。在一些其它实施例中,力感测元件的金属迹线主微图案的开放区域比率可在90%和99.5%之间。在其它实施例中,力感测元件的金属迹线主微图案的开放区域比率可在95%和99%之间。在一些实施例中,金属迹线主微图案具有约[X+0.5](以微米(μπι)为单位)的导体迹线;和约[95-Χ]%和99.5%之间的开放区域比率,其中0<Χ<4.5。在一些其它实施例中,金属迹线主微图案具有约[98.δ-Ο.5Χ+3.5)]% 和 [99.5-(Χ+3.5)]% 之间的开放区域比率 ,其中 0<Χ<3.5。金属迹线主微图案包括最小尺寸在0.5μπι和20μπι之间的特征。在其它实施例中,力感测元件的金属迹线主微图案的特征的最小尺寸在Iym和5μηι之间。

[0054]在一些实施例中,力感测元件的金属迹线主微图案的特征的最小尺寸在1.5μηι和4μπι之间。特征的最小尺寸意指金属迹线主微图案的特征的可测量的最小尺寸。例如,对于由线性导电迹线组成的微图案,最小尺寸是迹线的宽度(或者最窄的一个或多个迹线的宽度)。根据导电迹线主微图案的整个先前描述,对电极可为导电迹线的次级微图案。作为另外一种选择,对电极可包括透明导电氧化物(例如,铟锡氧化物),或其可包括导电聚合物(例如,聚(3,4-乙烯二氧噻吩)_聚苯乙烯磺酸盐(PED0T-PSS))。压力响应材料可为:例如,压电材料,响应于施加的压力产生偏振;压敏电阻材料,体电导率响应于施加的压力发生变化;或者低弹性模量绝缘材料或甚至可压缩的绝缘材料,在例如施加局部单轴压力时容易变形。当置于金属迹线主微图案与对电极之间时,后面的低模量或可压缩材料在本文中被称作可变形电介质形式的压力响应材料。可变形电介质的实例包括开孔泡沫、凝胶和非交联或轻度交联聚合物(例如聚氨酯或硅树脂)形式的材料。这种材料可具有小于lOMPa、小于5MPa、小于2MPa或甚至小于IMPa的弹性模量。在一些实施例中,可变形电介质材料具有0.05MPa和5MPa之间的弹性模量。在一些实施例中,可变形电介质材料具有0.1MPa和IMPa之间的弹性模量。可变形电介质形式的压力响应材料的其它实例包括通过空气分离的图案化绝缘材料(例如,喷墨印刷的点状图案)或带有气阱的结构化绝缘材料(例如,波状的)(例如,通过压印形成的波状的聚合物膜)。对电极优选设置在第二透明绝缘基底的表面上。通常,相对于对电极和第二透明绝缘基底的位置,具有金属迹线主微图案的透明绝缘基底可被取向为朝着触摸传感器(或触摸显示器)用户。在这个方面,触摸传感器设有带有两个主表面的平面状的柔性透明绝缘基底,第一表面被取向为朝着传感器用户(本文中称作构造的顶部),而第二表面具有设于其上的导电迹线主微图案、位于网片形式的导电迹线主微图案下方的一层压力响应材料、平面状对电极(例如,网片形式的导电迹线的次级微图案或透明导电氧化物材料的涂层)和优选比上述柔性透明绝缘基底更刚性的第二透明绝缘基底。优选地,柔性透明绝缘基底比第二透明绝缘基底更薄。通常,柔性透明绝缘基底的厚度小于150μπΐ,更通常地,厚度小于ΙΟΟμπί。第二透明绝缘基底的厚度可大于150μπΐ,厚度至少为250μm,或甚至厚度至少为500μηι(例如,1mm、1.5mm、2mm)。柔性透明绝缘基底可为聚合物膜,所述聚合物膜诸如(例如)包括聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET )、聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)或聚碳酸酯的膜。柔性透明绝缘基底可为薄玻璃片(例如,ΙΟΟμm厚或更小)。第二透明绝缘基底可为聚合物片或玻璃片,例如,聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚碳酸酯或钠钙硅玻璃。

[0055] 在两层力感测触摸传感器的一些方面,提供触摸屏显示器传感器(触摸传感器)以用于与具有可视区域的电子显示器组合,所述传感器包括透明绝缘基底,所述透明绝缘基底具有一表面和设置在所述表面上的力感测元件。力感测元件可包括两组微网片的微图案带,并且每个微网片带可包括金属导体的迹线。力感测元件和触摸感测元件可覆盖显示器的可视区域的至少一部分而基本不使显示器的可视区域模糊。每个微网片带可为透明的。力感测元件可为透明的。力感测元件当与合适的电子器件结合时也可用作位置触摸感测元件,作为另外一种选择,力感测元件可与分离的位置触摸感测元件(例如,已描述的电阻式位置触摸感测元件、表面电容式位置触摸感测元件或投射电容式位置触摸感测元件)结合。

[0050]提供的触摸屏显示器传感器中的力感测元件可包括压力响应材料元件,诸如压敏电阻式、压电式或电容式感测元件。压电式感测元件测量由于施加的机械应力导致的材料的电阻变化。压敏电阻式感测元件可包括压敏电阻材料。压敏电阻材料的实例包括诸如锗、多晶硅、非晶硅、碳化硅和单晶硅的半导体材料。在一些实施例中,压敏电阻材料可包括在例如绝缘基质的基质中的导电粒子。导电粒子可包括透明的导体或半导体。在一个实施例中,压敏电阻材料包括分散在绝缘、透明、可变形的基质中的铟锡氧化物(ΙΤ0)、掺锑的氧化锡(ATO)、掺铝的氧化锌(AZO)或其它透明导电氧化物的粒子。在一些实施例中,所述基质可包括聚合物材料,所述聚合物材料诸如丙烯酸粘合剂、硅树脂、聚氨酯或氟弹性体(诸如聚偏二氟乙烯或其与例如六氟丙烯(HFP)或四氟乙烯(TFE)的共聚物或三元共聚物的任一种)。作为在两层力感测元件中的压力响应材料的可用的压敏电阻材料的其它实例包括复合物,所述复合物包括绝缘基质和导电细丝,例如,碳纳米管或金属纳米线(例如,银、金)。由此制造的可用的金属纳米线和复合物在美国专利公开N0.2008/0259262(Jones等人)中有所描述。这种复合物可为透明的,并且这种细丝可为肉眼不可见的。提供的触摸屏显示器中的力感测元件和触摸感测元件可具有以上针对具有带可视区域的电子显示器的制品描述的任何特征。

[0057]压电式感测兀件可包括压电材料。压电式感测材料使用“压电效应”将机械冲击或机械或声学振动转化为电偏振或电信号。在一些实施例中,压电材料包括可将自身与电场(即,铁电式)对齐并使得所述材料改变尺寸的极化分子或域。压电材料的实例包括石英、钛酸钡或锆钛酸铅(PZT)。压电材料的其它实例包括聚偏二氟乙烯和相关组合物。在一些实施例中,用于力感测元件的压电材料可包括聚合物,所述聚合物诸如(例如)聚偏二氟乙烯(PVDF)或其衍生物,例如辐射PVDF或PVDF与其它单体(HFP或TFE)的共聚物。在本申请中,压电聚合物由于其容易加工、柔性和光学特性(折射率、透明度、雾度)而比压电陶瓷更优选。

[0058]两层力感测触摸传感器可包括置于金属迹线主微图案与压力响应材料之间或对电极与压力响应材料之间的额外材料。在金属迹线主微图案之间添加额外材料对于减轻金属迹线微图案与压力响应材料之间的任何不利的相互作用可以是可取的。不利的相互作用的实例可为金属迹线微图案被硬导电填料粒子(例如ΙΤ0)机械损坏。可置于金属迹线主微图案与压力响应材料之间或对电极与压力响应材料之间的可用的额外材料的实例是导电聚合物(例如,PED0T-PSS、聚苯胺或聚对苯乙炔)。

[0059]图2是提供的触摸屏显示器传感器(触摸传感器)的实施例的一部分的透视图。图2示出了触摸屏显示器传感器200。触摸屏显示器传感器200包括透明基底202。透明基底202可为刚性的,并且在一些实施例中,可为电子显示装置的一部分。通常,透明基底202可为玻璃或透光聚合物块,所述透光聚合物块诸如(例如)聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯或聚碳酸酯。设置在透明刚性基底202上的是一组基本平行的微网片带204。每个微网片带附着到分离的电极206。第二组基本平行的微网片带208排列为基本垂直于第一组基本平行的微网片带204中的带,并且这些带的每个附着到分离的电极210。每个微网片带包括金属迹线的阵列(在分解图示为222),其具有大比率的宽阔开放的空间。所述两组带通过压力响应材料212沿着Z-方向分离,所述压力响应材料包括压敏电阻材料、压电材料、电阻材料或电容绝缘材料(压力响应材料)的至少一个。图2中所示的总体构造可包括所列材料的任一种。用于分离所述两组带的可用的材料可包括,例如,那些本领域普通技术人员熟知的各向异性粘合剂。

[0060]图3a和图3b是提供的触摸屏显示器传感器300的侧视图。图3a是原生传感器(不施加力)的示图。传感器300包括可为电子装置的显示器的顶层的刚性透明基底302。第一组基本平行的微网片带304被设置在刚性基底302上。每个带附着到单独的电极(未示出)。一层压敏电阻、压电、电阻或电容材料312被设置在所述第一组基本平行的微网片带304上。第二组基本平行的微网片带308通过层312与第一组基本平行的微网片带304分离并且被取向为与第一组基本平行的微网片带304垂直但位于与第一组基本平行的微网片带304的平面基本平行的平面内。在一些实施例中,第一组的每个微网片带与第二组带的微网片带交叉,沿着Z-方向间隔开,从而形成二维的力感测元件的阵列。柔性透明绝缘基底310位于第二组基本平行的微网片带上方。

[0061]图3b显示出在图3a中所示的同一传感器,不同之处在于:力(诸如,触摸力)已施加到柔性绝缘基底310上,从而在所述两组带中的一个或多个交叉位置处压缩所述材料。如可在图3b中看出的,在压缩部分下方的区域中,直接位于所述压缩部位下方的第一微网片带304和第二微网片带308的电阻式、电容式或其它压力响应式感测材料变形。通过电力监视在所述阵列中的每个力感测元件,可测量力的力量和所述力量的力在通过微网片带覆盖的整个区域上的位置。因此,本说明书的传感器(压敏电阻、压电或可变形电介质材料或结构置于光透射微网片的带的正交组之间)可针对局部施加的力的多个触摸(例如,两个触摸、三个触摸、四个触摸或甚至多达5个、10个或20个触摸)测量力的力量和所述力量的力的位置。也就是说,本说明书的传感器是定位多触摸传感器。其还可被描述为全点可寻址或成像传感器。

[0062]在一些实施例中,在某一时刻可用作位置触摸感测元件的至少一部分的金属导体微图案的至少一部分在另一时刻可用作力感测元件的至少一部分。在所述实施例中,使用这样的电子器件,所述电子器件可按次序针对定位触摸感测利用微图案带进行必要的一个或多个测量,并且可针对力感测进行必要的一个或多个测量。在其它实施例中,可用作位置触摸感测元件的一部分的金属导体微图案的至少一部分可同时用作力感测元件的至少一部分。在所述实施例中,使用这样的电子器件,所述电子器件可针对定位触摸感测进行必要的一个或多个测量,并且同时针对力感测进行必要的一个或多个测量。

[0063]为了进一步描述力感测元件金属导体微图案与定位触摸感测金属导体微图案之间的定位关系,描述所述微图案在显示器的平面中的相对位置(或者当所述微图案投射到显示器的平面中时;或换句话说,当通过观看显示器的显示器用户以相对于显示器的平面的垂直角度或近垂直角度观看时)有时是可用的。所述后一方面的力感测微图案与定位触摸感测微图案之间的相对位置在本文中被称作平面内相对位置。在一些实施例中,力感测元件金属导体微图案的至少一部分与定位触摸感测金属导体微图案的至少一部分之间的平面内相对位置为使得包括力感测元件金属导体微图案的所述部分和定位触摸感测金属导体微图案的所述部分的区域(例如,4mm2区域、1mm2区域或10mm2区域)的开放区域具有

0.80和0.9975之间(即,80%和99.75%之间)的开放区域。在一些优选实施例中,力感测元件的金属导体微图案的开放区域比率在0.90和0.995之间。在一些更优选的实施例中,力感测元件的金属导体微图案的开放区域比率在0.95和0.99之间。

[0064]利用导电金属微图案进行定位触摸感测的测量在本文引用的公开中有所描述。利用导体微图案进行力感测的测量包括,例如:i)导体微图案的电阻变化;ii)邻近或置于一个或多个导体微图案的一个或多个部分之间的材料的电阻变化;iii)一个或多个导体微图案的一个或多个部分之间的电容变化对它们的环境(“固有电容”对对电极(即,互电容));和i V )—个或多个导体微图案的一个或多个部分之间的偏振态(电荷)变化对对电极(置于一个或多个导体微图案的一个或多个部分与对电极之间的压电材料产生)。

[0065]响应于施加到所述传感器的力的导体微图案的电阻的变化以及包括微图案的应变响应的测量(即,其中施加的力引起导体微图案的变形)使得微图案被用作电阻式应变仪。在优选实施例中,力感测金属导体微图案集成到传感器的透明基底上或中以作为在透明基底上或中的导体材料的图案。“集成”意指导体材料的图案直接位于基底表面上或与之邻近(即,不是例如用焊料或导电粘合剂安装的分立的应变仪组件的一部分)。合适的金属迹线微图案的其它实例包括用于单个微迹线或用于微网片的螺线型导电路径。可用作电阻式应变仪元件的导电材料的螺线型路径在本领域中是已知的(见,例如,PCT专利公开N0.ff094/02921(Young)o

[0066] 提供的制品可还包括适于覆盖电子显示器显示的透明的位置触摸感测元件。所述触摸感测元件可包括用于定位一个或多个触摸或近触摸(“接近”)事件的一个或多个位置的装置。用于定位一个或多个触摸或近触摸事件的一个或多个位置的装置可基于光学、视觉或电检测。光学检测装置可包括例如边装式(edge-mounted)红外线相机(一维)系统,如美国专利公开N0.2010/0045629(Newton)中的描述。视觉检测装置可包括二维成像相机和图像分析,例如在美国专利公开N0.2009/0278799(Wilson)中的描述。电检测装置可包括电阻式触摸传感器,例如在美国专利N0.3,662,105(Hurst等人)中的描述。电检测装置可包括表面电容式触摸传感器,例如在美国专利N0.6,549,193和N0.6,781,579( 二者均授予Huang等人)中的描述。通常,电检测装置包括投射电容式触摸传感器,例如在美国专利公开N0.2009/0219257(Frey 等人)中的描述。

[0067]根据本发明的触摸屏显示器传感器通常利用微接触印刷工艺加工。微接触印刷法包括功能化分子从弹性体压模至被选为按照例如自组装单层(SAM)形式捆绑功能化分子的基底的接触转移。微接触印刷工艺总体在美国专利N0.5,512,131 (Kumar等人)中有所描述。微接触印刷的自组装单层可用作图案化的蚀刻掩模。当蚀刻掩模应用到薄金属膜上,例如绝缘基底(例如,聚合物膜、玻璃或陶瓷基底)上时,所述自组装单层允许根据SAM的图案将金属膜蚀刻图案化。虽然本文所述的传感器的制造有利地包括微接触印刷步骤,但本文所述的传感器不以任何方式限于所述制造方法。可使用能够产生所描述的图案、微图案、组件、力感测元件或感测区域的任何制造方法。根据本发明的可用的导体图案还可利用基于照相平版印刷法的方法加工。虽然不一定容易实现,但也可利用柔性版印刷、照相凹版印刷或基于通过镶嵌到微结构基底中来图案化导电材料的其它方法加工根据本发明的可用导体图案,例如在 PCT 专利公开 N0.W02010/002519(Moran 等人)或 N0.W02010/002679(Stay 等人)中的描述。

[0068]提供的力传感器和包括所述力传感器的显示器可用于形成具有优于现有的触摸显示器的那些特性的改善的特性的触摸用户界面。具体地讲,提供的力传感器和包括所述力传感器的显示器具有针对一个或多个触摸记录力的值以及触摸位置(即,多触摸力测量传感器和多触摸力测量触摸显不器)的能力。相对于传统的电阻式或表面电容式触摸传感器或显示器(常常是单触摸),提供的传感器和显示器可解决多个触摸位置的问题,并且还提供触摸力的测量。相对于先前的在刚性盖片(例如,玻璃或聚碳酸酯)下组装的矩阵式互电容式传感器,提供的传感器和显示器提供对多个触摸的力的测量而非仅位置的测量。相对于先前的基于透明导电氧化物(例如,铟锡氧化物、ΙΤ0)电极的矩阵式互电容式、压敏电阻式或压电式力测量触摸传感器或显示器,提供的传感器和显示器提供随着被使用不太倾于断裂和性能退化的更加稳固的材料构造。相对于先前的记录触摸事件的位置的力测量触摸面板,提供的传感器和显示器包括的微图案化金属导体是可被显示器的可视区覆盖的感测元件的一部分,从而避免了在可视区外布置庞大的力传感器的需求,所述庞大的力传感器不期望地增大包括触摸显示器的装置的总体尺寸。稳固的、耐用的、不使显示器模糊的、显示器覆盖的、多触摸、力测量的一个传感器元件或多个传感器元件的生成允许设计和制造具有更宽范围的输入数据的电子装置。例如,当包括上述能力和特征时,游戏装置、工业设备控制机构或者计算机图形用户界面可被制为更加容易使用和强大。

[0069]通过以下实例进一步说明了本发明的目的和优点,但是这些实例中叙述的特定材料及其用量、以及其他条件和细节不应理解为对本发明进行不当限制。

[°07°] 实例(都是预示的)

[0071] 第一图案化基底

[0072]使用热蒸镀机在由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的厚度125微米(μπι)的第一可见光透明基底上涂覆10nm的银薄膜,以生成第一银金属化膜。PET可以产品号ST504购自特拉华州威明顿的杜邦公司(Ε.1.du Pont de Nemours)。银可以99.99%纯度的3mm银丸的形式购自威斯康辛州密尔沃基的斯爱克公司(Cerac Inc.)。

[0073] 对着之前已用标准照相平版印刷技术进行图案化的1cm直径的硅片(业内有时称之为“母模”),模制出厚度为3mm的第一聚(二甲基硅氧烷)压模,该材料称为PDMS^WSYLGARD184购自密歇根州米德兰的陶氏化学公司(Dow Chemical C0.)。在65°C下,将PDMS在硅片上固化2小时。然后从硅片上剥离PDMS,以生成具有两种不同低密度区域的第一压模,这两种不同的低密度区域具有凸起特征图案:第一连续六边形网孔图案(网片带)和第二不连续六边形网孔图案。凸起特征限定了共享边缘的六边形的边缘。不连续六边形是在线段中包含选择性中断的六边形。选择性中断的长度小于ΙΟμπι。中断被设计为大约5μπι。为了降低它们的可见性,优选地,中断应该小于10Μ1,或甚至5μπι或更小,或者在Ιμπι和5μπι之间。每一个凸起的六边形轮廓图案的高度均为2μπι并且面积覆盖率均为1%至3%(对应于97%至99%的开放区域),并且线段的宽度为2μπι至3μπι。第一压模还包括限定500μπι宽的互连迹线的凸起特征。第一压模具有第一结构化的侧面和相对的第二基本平坦的侧面,第一结构化的侧面具有六边形网孔图案区域和互连迹线特征。

[0074]通过微接触印刷制备第一图案化基底,如下所述。将压模放入包含直径为2mm的玻璃小珠的玻璃培养皿中,使其结构化侧面向上。这样,第二基本平坦侧面就直接接触玻璃珠。玻璃小珠起到将压模托离培养皿底部的作用,从而让随后的油墨溶液基本上与压模的整个平坦侧面接触。将溶于乙醇的1mM的1-十八硫醇(可购自俄勒R州波特兰的梯希爱美国公司(TCI America))油墨溶液用吸移管移入压模下方的培养皿中。油墨溶液与压模的第二基本平坦的侧面直接接触。经过充分的着墨时间(如3小时)使油墨扩散到压模中之后,从培养皿中取出第一压模。将着墨的压模设置到工作面上,使其结构化侧向上。使用手持辊将第一银金属化膜施加到压模的已着墨的结构化表面上,使得银薄膜直接接触结构化表面。金属化膜在着墨的压模上保留15秒。然后从着墨的压模上移除第一金属化膜。将移除的膜放入银蚀刻剂溶液中三分钟,该溶液包含(i)0.030摩尔硫脲(密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich))和(ii)0.020摩尔硝酸铁(西格玛奥德里奇公司)的去离子水溶液。蚀刻步骤后,将所得第一基底用去离子水漂洗并用氮气干燥,以生成第一图案化表面。在着墨的压模与第一金属化基底的银接触的地方,蚀刻后仍然保留有银。因此,着墨的压模和银薄膜之间未接触的地方的银被移除。

[0075]图4、图4a和图4b表示第一图案化基底400,其具有在基底的第一侧面上在多个第一连续区域404之间交替布置的多个第一网片带402,所述第一侧面即包含已被蚀刻并图案化的银金属化膜的侧面(从薄膜基底的正面观看);即,从布置蚀刻和图案化的银金属的侧面观看)。第一图案化基底包括导电迹线微图案,所述导电迹线微图案包括网片带和不连续区域。网片带经测量宽度为3mm并且间隔开3mm。该基底的相对的第二面为基本上裸露的PET膜。每个第一网片带402具有设置在一端的对应的500μπι宽的导电互连迹线406。图4a示出了第一网片带402的分解图,其具有形成六边形格栅结构的多条连续线条。图4b示出了第一不连续区域404的分解图,其具有形成不连续的六边形网片结构的多条不连续线条(在每一个六边形中示为选择性中断)。网片带402和不连续区域404的每个网片结构具有97%至99%的开放区域。每个线段的宽度为2至3μπι。

[0076] 第二图案化基底

[0077]与第一图案化基底相似,通过微接触印刷制造第二图案化基底,利用第二可见光基底生产第二银金属化膜。制备第二压模,该压模具有插入第二不连续六边形网孔图案的第二连续六边形网孔图案(网片带)。

[0078]图5、图5a和图5b示出了第二图案化基底520,其具有在第二基底的第一侧上在多个第二不连续区域524之间交替布置的多个第二网片带522(从背侧穿过膜基底观看;S卩,从与布置蚀刻和图案化的银金属的相对的侧面观看)。第二图案化基底包括导电迹线微图案,所述导电迹线微图案包括网片带和不连续区域。网片带经测量具有5.5_的宽度,并且它们隔开0.5mm。每个第二网片带522具有设置在一端的对应的500μπι宽的第二导电互连迹线526。图5a示出了一个第二网片带522的分解图,其具有形成六边形网片结构的多条连续线条。图5b示出了一个第二不连续区域524的分解图,其具有形成不连续的六边形网片结构的多条不连续线条(在每一个六边形中示为选择性中断)。选择性中断的长度小于ΙΟμπι。中断被设计为大约5μπι。为了降低它们的可见性,优选地,所述中断应该小于10μπι、5μπι或更小,或者在Ιμπι和5μπι之间。网片带522的每个网片结构和每个不连续区域524具有97%至99%的开放区域。每个线段的宽度为2μπι至3μπι。

[0079] 实例1-带有具有压敏电阻式压力响应材料的触摸传感器的显示器的形成

[0080]以上制备的第一和第二图案化基底被用于生产如下两层力感测触摸传感器,所述两层力感测触摸传感器包括压敏电阻式压力响应材料。压力响应材料置于第一和第二图案化基底之间,其中每个基底的图案化表面(具有导电迹线微图案)面对压力响应材料。压力响应材料是分散在基质中的透明导电粒子的复合物。在美国专利N0.5,763,091 (Karata等人)的实例I中的衍生自导电ITO油墨的膜被用作压力响应材料。所述膜可涂布到第一图案化基底的导电迹线微图案上。所述膜被选择性地涂布到所述基底表面上,以覆盖第一带和第一不连续区域,但不覆盖图4中的互连迹线406的接线端。接着,第二图案化基底通过施加的压力层合到压力响应材料的表面上,从而产生根据图6的触摸传感器(大约40mm X 60mm的感测区域)。第二图案化基底的取向为使得其导电迹线微图案面对压力响应材料。按照以下方式执行利用导电ITO油墨的膜的涂布和所述层合,所述方式即:互连迹线606和626的接线端不被膜覆盖,从而允许与互连迹线的接线端的电接触。

[0081]描述的两层力感测触摸传感器可(在互连迹线606和626的接线端)连接到被设计为在每个交叉区域630连续地探测第一图案化基底和第二图案化基底之间的电阻的电子器件。图6示出了触摸屏传感器元件640的俯视平面图,其中第一图案化基底和第二图案化基底已经层合。区域630表示第一网片带和第二网片带的重叠部分。区域632表示第一网片带和第二不连续区域的重叠部分。区域634表示第二网片带和第一不连续区域的重叠部分。并且,区域636表示第一不连续区域和第二不连续区域的重叠部分。虽然存在多个这样的重叠区域,但为了便于说明,图中每一种只示出一个区域。可通过本领域中任何合适的方法执行用电子器件测量电阻。针对每个重叠部分的区域630测量电阻允许检测和标测由施加到压敏电阻材料形式的压力响应材料上的局部压力(即,触摸压力)导致的整个传感器上的电阻变化。因此,上述触摸传感器可用作定位触摸传感器,并且带有导电迹线微图案的所述两个图案化基底以及置于其间的压敏电阻式压力响应材料代表位置触摸感测元件。随着施加的压力增大,由于导电粒子之间的接触增加,在整个压力响应压敏电阻材料上的电阻逐渐减小。因此,上述触摸传感器可与电子器件结合以产生力感测触摸传感器系统。上述触摸传感器可用作力触摸传感器,并且带有导电迹线微图案的所述两个图案化基底以及置于其间的压敏电阻式压力响应材料代表力感测元件。上述触摸传感器还层合到Imm厚的聚碳酸酯基片上。传感器的层合状态是,其第二图案化基底的背侧(即,其上未设置导电迹线微图案的主表面)面对所述基片。其它合适的基片有:聚(甲基丙烯酸甲酯)或玻璃(例如,Imm厚)。传感器利用购自明尼苏达州圣保罗的3M公司的光学透明层合粘合剂8172层合到基片上,以产生多层构造。层合到基片上的上述触摸传感器被前方的带有30mmX41mm的可视区域的液晶显示器(LCD)(即,以ANDpSi025TD-LED-KIT可购自加利福尼亚州森尼韦尔的普迪电子公司(Purdy Electronics Corporat1n)的电子显示器)覆盖并安装到所述LCD。触摸传感器被安装为使其基片面对显示器。触摸传感器的交叉部分的区域630覆盖电子显示器的可视区域(即,交叉部分的区域630设置在电子显示器的可视区域内)。

[0082] 实例2-带有具有压敏电阻式压力响应材料的触摸传感器的显示器的形成。

[0083]以上制备的第一和第二图案化基底可被用于生产如下两层力感测触摸传感器,所述两层力感测触摸传感器包括压敏电阻式压力响应材料。压力响应材料可置于第一和第二图案化基底之间,其中每个基底的图案化表面(具有导电迹线微图案)面对压力响应材料。所述压力响应材料是以下材料组分依次形成的多层:1)第一导电聚合物层;ii)分散在基质中的透明导电粒子的复合物层;以及iii)第二导电聚合物层。所述第一导电聚合物层和第二导电聚合物层具有相同的组成和厚度。在美国专利N0.5,763,091(Kawata等人)的实例I中的衍生自导电ITO油墨的膜被用作分散在基质中的透明导电粒子的复合物。PED0T-PSS涂层(可购自马萨诸塞州牛顿的世泰科公司(H.C.Starck)的CLEV1 PH1000)被用作第一和第二导电聚合物层。第一导电聚合物层被涂布到第一图案化基底的导电迹线微图案上。第一导电聚合物根据聚合物制造商的说明书被涂布到第一图案化基底上,以覆盖第一带和第一不连续区域,但不覆盖图4中的互连迹线406的接线端。接着,第二导电聚合物层根据聚合物制造商的说明书被涂布到第二图案化基底上,以覆盖第二带和第二不连续区域,但不覆盖图5中的互连迹线526的接线端。接着,在美国专利N0.5,763,091 (Kawata等人)的实例I中的衍生自导电ITO油墨的膜被涂布到第一导电聚合物层上,以覆盖第一带和第一不连续区域,但不覆盖图4中的互连迹线406的接线端。最后,第二图案化基底通过施加的压力层合到第一图案化基底上。第二导电聚合物表面的外露表面(在涂布之后)邻近第一图案化基底上的衍生自导电ITO油墨的膜的表面,以产生根据图6的触摸传感器(大约40mmX60mm的感测区域)。第二图案化基底的取向为使得其导电迹线微图案面对压力响应材料。按照互连迹线606和626的接线端不被覆盖的方式执行导电聚合物涂布、利用导电ITO油墨的膜的涂布以及所述层合。

[0084]描述的两层力感测触摸传感器可(在互连迹线606和626的接线端)连接到被设计为在每个交叉区域630连续地探测第一图案化基底和第二图案化基底之间的电阻的电子器件。图6示出了触摸屏传感器元件640的俯视平面图,其中第一图案化基底和第二图案化基底已经层合。区域630表示第一网片带和第二网片带的重叠部分。区域632表示第一网片带和第二不连续区域的重叠部分。区域634表示第二网片带和第一不连续区域的重叠部分。并且,区域636表示第一不连续区域和第二不连续区域的重叠部分。虽然存在多个这样的重叠区域,但为了便于说明,图中每一种只示出一个区域。可通过本领域中任何合适的方法执行用电子器件测量电阻。针对每个重叠部分的区域630测量电阻允许检测和标测由施加到压敏电阻材料形式的压力响应材料上的局部压力(即,触摸压力)导致的整个传感器上的电阻变化。因此,上述触摸传感器可用作定位触摸传感器,并且带有导电迹线微图案的所述两个图案化基底以及压敏电阻式压力响应材料代表位置触摸感测元件。随着施加增大的压力,由于导电粒子之间的接触增加,在整个压力响应压敏电阻材料上的电阻逐渐减小。因此,上述触摸传感器可与电子器件结合以产生力感测触摸传感器系统。上述触摸传感器可用作力触摸传感器,并且带有导电迹线微图案的所述两个图案化基底以及压敏电阻式压力响应材料代表力感测元件。上述触摸传感器还层合到I毫米厚的聚碳酸酯基片上。传感器的层合状态是,其第二图案化基底的背侧(即,其上未设置导电迹线微图案的主表面)面对所述基片。其它合适的基片有:聚(甲基丙烯酸甲酯)或玻璃(例如,I毫米厚)。传感器利用购自明尼苏达州圣保罗的3M公司的光学透明层合粘合剂8172层合到基片上,以产生多层构造。层合到基片上的上述触摸传感器被前方的带有30mmX41mm的可视区域的液晶显示器(IXD)(即,以ANDpSi025TD-LED-KIT可购自加利福尼亚州森尼韦尔的普迪电子公司的电子显示器)覆盖并安装到所述LCD。触摸传感器被安装为使其基片面对显示器。触摸传感器的交叉部分的区域630覆盖电子显示器的可视区域(S卩,交叉部分的区域630设置在电子显示器的可视区域内)。

_5] 实例3-带有具有压敏电阻式压力响应材料的触摸传感器的显示器的形成。

[0086]以上制备的第一和第二图案化基底可被用于生产如下两层力感测触摸传感器,所述两层力感测触摸传感器包括压敏电阻式压力响应材料。所述压力响应材料被包括在以下材料组分依次形成的多层中:i)第一透明导电粘合剂层;ii)压敏电阻层;以及iii)第二透明导电粘合剂层。第一和第二图案化基底的带区域被透明导电粘合剂材料首先印刷以形成第一和第二透明导电粘合剂层。透明导电粘合剂材料根据美国专利公开N0.2003/0114560(Yang等人)的实例24制备。利用喷墨印刷来印刷所述透明导电粘合剂材料,如本领域所公知的那样。接着在第一和第二图案化基底的除互连迹线606和626的接线端之外的所有互补区域(与带区域互补)印刷非导电压敏粘合剂材料。非导电透明导电粘合剂材料根据美国专利公开No2003/0114560(Yang等人)的实例24制备,但不添加抗静电剂C。所述压力响应材料可置于第一和第二图案化基底之间,并且每个基底的图案化表面(具有导电迹线微图案)面对压力响应材料。接着,在美国专利N0.5,763,091 (Karata等人)的实例I中的衍生自导电ITO油墨的膜被涂布到第一透明导电粘合剂层上,以覆盖第一带和第一不连续区域,但不覆盖图4中的互连迹线406的接线端。最后,带有第二透明导电粘合剂的第二图案化基底通过辊层合到第一图案化基底上。第二透明导电粘合剂表面的外露表面(在涂布之后)邻近第一图案化基底上的衍生自导电ITO油墨的膜的表面,以产生根据图6的触摸传感器(大约40mmX 60mm的感测区域)。第二图案化基底的取向为使得其导电迹线微图案面对压力响应材料。按照互连迹线606和626的接线端不被覆盖的方式执行粘合剂印刷、利用导电ITO油墨的膜的涂布以及所述层合。

[0087]描述的两层力感测触摸传感器可(在互连迹线606和626的接线端)连接到被设计为在每个交叉区域630连续地探测第一图案化基底和第二图案化基底之间的电阻的电子器件。图6示出了触摸屏传感器元件640的俯视平面图,其中第一图案化基底和第二图案化基底已经层合。区域630表示第一网片带和第二网片带的重叠部分。区域632表示第一网片带和第二不连续区域的重叠部分。区域634表示第二网片带和第一不连续区域的重叠部分。并且,区域636表示第一不连续区域和第二不连续区域的重叠部分。虽然存在多个这样的重叠区域,但为了便于说明,图中每一种只示出一个区域。可通过本领域中任何合适的方法执行用电子器件测量电阻。针对每个重叠部分的区域630测量电阻允许检测和标测由施加到压敏电阻材料形式的压力响应材料上的局部压力(即,触摸压力)导致的整个传感器上的电阻变化。因此,上述触摸传感器可用作定位触摸传感器,并且带有导电迹线微图案的所述两个图案化基底以及压敏电阻式压力响应材料代表位置触摸感测元件。随着施加增大的压力,由于导电粒子之间的接触增加,在整个压力响应压敏电阻材料上的电阻逐渐减小。因此,上述触摸传感器可与电子器件结合以产生力感测触摸传感器系统。上述触摸传感器可用作力触摸传感器,并且带有导电迹线微图案的所述两个图案化基底以及压敏电阻式压力响应材料代表力感测元件。上述触摸传感器还层合到I毫米厚的聚碳酸酯基片上。传感器的层合状态是,其第二图案化基底的背侧(即,其上未设置导电迹线微图案的主表面)面对所述基片。其它合适的基片有:聚(甲基丙烯酸甲酯)或玻璃(例如,I毫米厚)。传感器利用购自明尼苏达州圣保罗的3M公司的光学透明层合粘合剂8172层合到基片上,以产生多层构造。层合到基片上的上述触摸传感器被前方的带有30mmX41mm的可视区域的液晶显示器(IXD)(即,以ANDpSi025TD-LED-KIT可购自加利福尼亚州森尼韦尔的普迪电子公司的电子显示器)覆盖并安装到所述LCD。触摸传感器被安装为使其基片面对显示器。触摸传感器的交叉部分的区域630覆盖电子显示器的可视区域(S卩,交叉部分的区域630设置在电子显示器的可视区域内)。

[0088] 实例4-带有具有压电式压力响应材料的触摸传感器的显示器的形成。

[0089]以上制备的第一和第二图案化基底被用于生产如下两层力感测触摸传感器,所述两层力感测触摸传感器包括压电式压力响应材料。所述压力响应材料被包括在以下材料组分依次形成的多层中:i)第一透明导电粘合剂层;ii)压电层;和iii)第二透明导电粘合剂层。第一和第二图案化基底的带区域被透明导电粘合剂材料首先印刷以形成第一和第二透明导电粘合剂层。透明导电粘合剂材料根据美国专利公开N0.2003/0114560(Yang等人)的实例24制备。利用喷墨印刷来印刷所述透明导电粘合剂材料,如本领域所公知的那样。接着在第一和第二图案化基底的除互连迹线606和626的接线端之外的所有互补区域(与带区域互补)印刷非导电压敏粘合剂材料。非导电透明导电粘合剂材料根据美国专利公开N0.2003/0114560(Yang等人)的实例24制备,但不添加抗静电剂C。所述压力响应式压电材料可置于第一和第二图案化基底之间,并且每个基底的图案化表面(具有导电迹线微图案)面对压力响应材料。压电层是根据美国专利公开N0.2010/0068460(Moriyama等人)中的比较例I制备的PVDF膜。通过根据美国专利N0.6,080,487中的实例4处理粘合剂层的每个主表面,压电层被制造为适于附着到所述粘合剂层。通过利用辊将第一和第二图案化基底层合到压电材料来使压电材料置于它们之间,从而产生图6所示的两层触摸传感器(大约40_X60mm的感测区域)。

[0090]描述的两层力感测触摸传感器可(在互连迹线606和626的接线端)连接到被设计为探测第一带和第二带的每个的电势的电子器件。图6示出了触摸屏传感器元件640的俯视平面图,其中第一图案化基底和第二图案化基底已经层合。区域630表示第一网片带和第二网片带的重叠部分。区域632表示第一网片带和第二不连续区域的重叠部分。区域634表示第二网片带和第一不连续区域的重叠部分。并且,区域636表示第一不连续区域和第二不连续区域的重叠部分。虽然存在多个这些重叠区域,但为了便于说明,在图中每一种只示出一个区域。可通过本领域中任何合适的方法执行用电子器件进行电压的测量。针对每个带测量电压允许检测和标测由施加到压电材料形式的压力响应材料上的局部压力(即,触摸压力)导致的整个传感器上的电压变化。因此,上述触摸传感器可用作定位触摸传感器,并且带有导电迹线微图案的所述两个图案化基底以及压电式压力响应材料代表位置触摸感测元件。随着施加增大的压力,在整个压力响应式压电材料上的电压的大小逐渐增大,如通过压力响应式压电材料的压电特性的描述并且通过压力响应式压电材料的压电系数量化。因此,上述触摸传感器可与电子器件结合以产生力感测触摸传感器系统。上述触摸传感器可用作力触摸传感器,并且带有导电迹线微图案的所述两个图案化基底以及压电式压力响应材料代表力感测元件。上述触摸传感器还层合到Imm厚的聚碳酸酯基片上。传感器的层合状态是,其第二图案化基底的背侧(即,其上未设置导电迹线微图案的主表面)面对所述基片。其它合适的基片有:聚(甲基丙烯酸甲酯)或玻璃(例如,Imm厚)。传感器利用购自明尼苏达州圣保罗的3M公司的光学透明层合粘合剂8172层合到基片上,以产生多层构造。层合到基片上的上述触摸传感器被前方的带有30mmX41mm的可视区域的液晶显示器(IXD)(即,以ANDpSi025TD-LED-KIT可购自加利福尼亚州森尼韦尔的普迪电子公司的电子显示器)覆盖并安装到所述LCD。触摸传感器被安装为使其基片面对显示器。触摸传感器的交叉部分的区域630覆盖电子显示器的可视区域(S卩,交叉部分的区域630设置在电子显示器的可视区域内)。

[0091] 实例5-带有具有可变形电介质压力响应材料的触摸传感器的显示器的形成。

[0092]以上制备的第一和第二图案化基底被用于生产如下两层力感测触摸传感器,所述两层力感测触摸传感器包括电介质压力响应材料。压力响应材料置于第一和第二图案化基底之间,其中每个基底的图案化表面(具有导电迹线微图案)面对压力响应材料。压力响应材料是电绝缘弹簧隔膜。美国专利N0.7,538,760中的带有触摸垫1000的粘合剂层的PET弹簧隔膜被用作压力响应材料。一片压力响应材料被切割成第一和第二图案化基底的带的阵列的大小。压力响应材料通过辊层合到第一图案化基底表面的导体图案化表面上,以覆盖第一带和第一不连续区域,但不覆盖图4中的互连迹线606的接线端。接着,第二图案化基底通过辊层合到压力响应材料的表面,以产生根据图6的触摸传感器(大约40_X60mm的感测区域)。第二图案化基底的取向为使得其导电迹线微图案面对压力响应材料。按照以下方式执行所述层合,所述方式即:互连迹线606和626的接线端不被覆盖,从而允许与互连迹线的接线端的电接触。

[0093]描述的两层力感测触摸传感器可(在互连迹线606和626的接线端)连接到被设计为在每个交叉区域630连续地探测第一图案化基底和第二图案化基底之间的电容的电子器件。图6示出了触摸屏传感器元件640的俯视平面图,其中第一图案化基底和第二图案化基底已经层合。区域630表示第一网片带和第二网片带的重叠部分。区域632表示第一网片带和第二不连续区域的重叠部分。区域634表示第二网片带和第一不连续区域的重叠部分。并且,区域636表示第一不连续区域和第二不连续区域的重叠部分。虽然存在多个这样的重叠区域,但为了便于说明,图中每一种只示出一个区域。

[0094]用于对透明传感器元件(带)进行互电容测量的电子器件是PIC18F87J10(亚利桑那州钱德勒的微芯科技公司(Microchip Technology))、AD7142(马萨诸塞州诺伍德的亚德诺器件公司(Analog Devices))和MM74HC154WM(缅因州南波特兰的仙童半导体公司(Fairchild Semiconductor))HC18F87J10是该系统的微控制器。其控制MM74HC154WM驱动的传感器带的选择。它也配置AD7142以进行适当的测量。如本领域所知的,该系统的用途包括设置多个校正值。这些校正值可因触摸屏而异。该系统可驱动16个不同的带,AD7142可测量12个不同的带。AD7142的配置包括选择要转换的信道的数量、测量的精度或速度、是否应施加电容补偿,以及模数转换器的连接。AD7142的测量值为16位值,它表示透明传感器元件矩阵内的导电带之间的交叉点的电容。

[0095] AD7142完成测量后会通过中断来发信号告知微控制器收集数据。微控制器随后通过SPI端口收集数据。收到数据后,微控制器将MM74HC154WM递增到下一驱动行,并清除AD7142中的中断,从而向其发送信号以收集下一组数据。在上述采样过程不断进行的同时,微控制器还通过串行接口向具有监视器的计算机发送数据。如本领域的技术人员所已知的,该串行接口允许进行简单的计算机编程,以提供来自AD7142的原始数据并查看触摸和无触摸之间的数值如何变化。计算机程序在整个显示器上提供不同的颜色,具体取决于16位值的数值。根据校正,当16位值低于某个值时,显示区域会呈现白色。根据校正,当高于该阈值时,显示区域会呈现绿色。该数据以4字节标头(O X AAAAAAAA )、I字节信道(OX 00-0X0F)、24字节数据(代表电容测量值)和回车(O X 0D)的格式异步发送。

[0096]针对每个重叠部分的区域630测量互电容允许检测和标测由施加到可变形电介质材料形式的压力响应材料上的局部压力(即,触摸压力)导致的整个传感器上的电容变化。因此,上述触摸传感器可用作定位触摸传感器,并且带有导电迹线微图案的所述两个图案化基底以及置于其间的可变形电介质压力响应材料代表位置触摸感测元件。随着施加增大的压力,由于第一带和第二带之间的间距减小,在整个压力响应式压敏电阻材料上的电容逐渐增大。因此,上述触摸传感器可与电子器件结合以产生力感测触摸传感器系统。上述触摸传感器可用作力触摸传感器,并且带有导电迹线微图案的所述两个图案化基底以及置于其间的可变形电介质压力响应材料代表力感测元件。上述触摸传感器还层合到I毫米厚的聚碳酸酯基片上。传感器的层合状态是,其第二图案化基底的背侧(即,其上未设置导电迹线微图案的主表面)面对所述基片。其它合适的基片有:聚(甲基丙烯酸甲酯)或玻璃(例如,Imm厚)。传感器利用购自明尼苏达州圣保罗的3M公司的光学透明层合粘合剂8172层合到基片上,以产生多层构造。层合到基片上的上述触摸传感器被前方的带有30mm X 41mm的可视区域的液晶显示器(LCD)(即,以ANDpSi025TD-LED-KIT可购自加利福尼亚州森尼韦尔的普迪电子公司的电子显示器)覆盖并安装到所述LCD。触摸传感器被安装为使其基片面对显示器。触摸传感器的交叉部分的区域630覆盖电子显示器的可视区域(S卩,交叉部分的区域630设置在电子显示器的可视区域内)。

[0097] 实例6-带有具有一体式应变仪的触摸传感器的显示器的形成。

[0098]根据以下步骤加工带有力感测元件的触摸传感器。提供了基片基底。包括金属迹线微图案的应变仪元件(力感测元件)集成到基片的表面上。所述应变仪连接到适于针对流过应变仪的电流测量电阻的电子器件。

[0099]通过微接触印刷和蚀刻在基片上加工包括微图案化的金属导体迹线的应变仪。利用热蒸镀机将经测量厚度为2_的聚碳酸酯基片蒸汽涂布10nm的银薄膜,以产生第一银金属化膜。聚碳酸酯基片以LEXA可商购自沙特阿拉伯利雅德的沙伯基础创新塑料公司(SABICInnovative Plastics),并且经测量为168mmX 220mm。银可以99.99%纯度的3mm银丸形式购自威斯康辛州密尔沃基的斯爱克公司。

[0100] 对着之前已用标准照相平版印刷技术进行图案化的1cm直径的硅片(业内有时称之为“母模”),模制出厚度为3mm的PDMS压模。该PDMS可以产品SYLGARD184购自密歇根州米德兰的陶氏化学公司。在65 °C下,将PDMS在硅片上固化2小时。然后从硅片上剥离PDMS,以生成具有凸起特征图案的压模。压模的凸起特征包括具有连续方形网孔图案(网片回路)的区域和具有不连续方形网孔图案的区域。所述连续方形网孔图案呈现图1b的网片回路的形式。也就是说,凸起特征限定了共边连接的方形(限定连续方形网片回路)的边,所述连续方形网片回路为图1b中所示的连续的、未中断的网片回路。不连续方形网孔图案是在线段中含有选择性中断的方形网孔图案,这以另一方式限定了完整的方形网孔图案。PDMS压模包括在与图1b的网片回路互补的区域中的不连续方形网孔图案(未示出)。中断被设计为大约5μπι。为了降低它们的可见性,优选地,所述中断应该小于ΙΟμπι,更优选地,小于5μπι或更小,例如,在Iym和5μπι之间。每个凸起的方形轮廓图案的高度为2μπι,具有2%的面积覆盖(对应于98%的开放区域),并且线段的宽度为2μπι。方形网片的间距为200μπι。压模具有第一结构化侧面(其具有方形网孔图案区域和互连迹线特征)以及相对的第二基本平坦的侧面。

[0101]带有一体式应变仪(力感测元件)的基片的制备如下。将压模放入包含直径为2mm的玻璃小珠的玻璃培养皿中,使其结构化侧面向上。这样,第二基本平坦侧面就直接接触玻璃珠。玻璃小珠起到将压模托离培养皿底部的作用,从而让随后的油墨溶液基本上与压模的整个平坦侧面接触。将溶于乙醇的1mM的1-十八硫醇(可购自俄勒R州波特兰的梯希爱美国公司)油墨溶液用吸移管移入压模下面的培养皿中。油墨溶液与压模的第二基本平坦的侧面直接接触。经过充分的着墨时间(如3小时)使油墨扩散到压模中之后,从培养皿中取出第一压模。将基片放置到工作表面上,使其金属化侧面向上。所述压模被布置在金属化基片表面的角的Icm范围内,如图1所示地取向,所述回路的末端朝向所述角。允许着墨的压模接触金属化基底15秒,然后去除。对基片的其它三个角重复上述压印工序。将所述基片放入银蚀刻剂溶液中三分钟,该溶液包含(i)0.030摩尔硫脲(密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司)和(ii)0.020摩尔硝酸铁(西格玛奥德里奇公司)的去离子水溶液。蚀刻步骤后,将所得第一基片用去离子水漂洗并用氮气干燥,以生成第一图案化表面。在着墨的压模与第一金属化基片的银接触的地方,蚀刻后仍然保留有银。因此,着墨的压模和银薄膜直接未接触的地方的银被移除。结果是四个网片回路透明应变仪集成到聚碳酸酯基片上,一个应变仪占一个角。

[0102]图1示出了具有透明网片回路应变仪、在聚碳酸酯基片上集成的力感测元件104(每个包括金属迹线微图案)的所得触摸传感器,所述应变仪采用导电网片回路(示于图1b中)的形式。所述网片回路应变仪的电阻响应于基片的变形而变化。具体地讲,对于被取向为使其一体式应变仪相对于触摸压力位于背侧并且通过它的角支承的基片,增加触摸压力使得应变仪被拉伸并使得它们的电阻值升高。电阻的变化程度大约与施加到触摸传感器的力成比例。因此,包括导电迹线微图案的每个网片回路应变仪构成力感测元件104。触摸的位置可通过将四个应变仪(力感测元件)的电阻的变化进行比较以及随后的校正工序来确定,如本领域所公知的(例如,美国专利公开N0.2009/0243817 (Son))。包括导电迹线微图案的每个网片回路应变仪构成位置触摸感测元件。上述触摸传感器被前方的带有158mmX210mm的可视区域的液晶显示器(LCD)(即,以ANDpSil04EA5S-HB-KIT可购自加利福尼亚州森尼韦尔的普迪电子公司的电子显示器)覆盖并安装到所述LCD。触摸传感器被安装为使其一体式应变仪面对显示器。触摸传感器的一体式应变仪(力感测元件104)覆盖电子显示器的可视区域(即,力感测元件104设置在电子显示器的可视区域内)。

[0103]不偏离本发明的范围和精神的前提下,对本发明的各种改进和改变对于本领域技术人员将是显而易见的。应当理解,本发明不旨在不恰当地限于本文提供的示例性实施例和实例,这些实例和实施例仅以举例的方式提出,而且本发明的范围旨在仅受所附权利要求书的限制。在本公开中引用的所有参考文献都以引证的方式全文并入本申请。

Claims (20)

1.一种触摸传感器制品,包括: 具有可视区域的电子显示器; 具有表面的透明绝缘基底;和 力感测元件,所述力感测元件包括至少一个网片,所述网片包括设置在所述基底的所述表面上的金属迹线微图案,所述网片是金属迹线的二维网, 其中所述透明绝缘基底设置在所述电子显示器上, 其中所述力感测元件覆盖所述电子显示器的可视区域的至少一部分,而基本不使所述显示器的可视区域模糊, 并且其中所述力感测元件包括侧向电阻式应变仪感测元件。
2.根据权利要求1所述的触摸传感器制品,还包括透明的位置触摸感测元件。
3.根据权利要求1所述的触摸传感器制品,其中所述透明绝缘基底包括聚合物片或玻璃片。
4.根据权利要求3所述的触摸传感器制品,其中所述聚合物片包括聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯或玻璃。
5.根据权利要求1所述的触摸传感器制品,其中所述金属迹线包括银、金、钯、铂、铜、镍、招、钼或妈。
6.根据权利要求1所述的触摸传感器制品,其中所述力感测元件的开放区域比率为至少 80 %。
7.根据权利要求1所述的触摸传感器制品,其中所述金属迹线的宽度在0.5微米和20微米之间。
8.一种触摸传感器制品,包括: 具有可视区域的电子显示器; 透明绝缘基底,所述透明绝缘基底设置在所述电子显示器的可视区域的至少一部分上;和 触摸传感器,所述触摸传感器设置在覆盖所述电子显示器的可视区域的至少一部分的所述基底的表面上; 其中所述触摸传感器包括力感测元件, 其中所述力感测元件包括第一组微网片带和第二组微网片带, 其中所述微网片带各自包括金属导体迹线的二维网, 其中所述第一和第二组微网片带占据基本平行的平面,所述基本平行的平面沿着与所述平面垂直的方向间隔开,以及 其中所述第一组微网片带的至少一个带与所述第二组微网片带的至少一个带交叉。
9.根据权利要求8所述的触摸传感器制品,还包括覆盖所述显示器的可视区域的至少一部分而基本不使所述显示器的可视区域模糊的位置触摸感测元件。
10.根据权利要求8所述的触摸传感器制品,其中所述力感测元件包括压敏电阻材料、压电材料或电容力感测元件。
11.根据权利要求10所述的触摸传感器制品,其中所述压敏电阻材料包括分散在基质中的透明导电粒子。
12.根据权利要求11所述的触摸传感器制品,其中所述透明导电粒子包括铟锡氧化物。
13.根据权利要求10所述的触摸传感器制品,其中所述压电材料包括聚合物。
14.根据权利要求13所述的触摸传感器制品,其中所述压电材料包括聚偏二氟乙烯或其衍生物。
15.根据权利要求8所述的触摸传感器制品,其中所述力感测元件包括电阻式应变仪元件。
16.根据权利要求8所述的触摸传感器制品,其中该基本平行的微网片带包括宽度为0.5微米至10微米的迹线。
17.根据权利要求8所述的触摸传感器制品,其中所述力感测元件的微网片的开放区域比率为至少80 %。
18.根据权利要求8所述的触摸传感器制品,其中所述第一组微网片带被取向为使得该基本平行的微网片带基本垂直于所述第二组微网片带中的基本平行的微网片带。
19.根据权利要求18所述的触摸传感器制品,其中每个基本平行的微网片带包括电极。
20.根据权利要求19所述的触摸传感器制品,其中所述力感测元件包括来自每组平行的微网片带的一个电极,并且其中所述力感测元件被布置在所述带交叉的位置。
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