CN103597431A

CN103597431A - 具有多层电极和垫层的触敏装置

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Publication number: CN103597431A
Application number: CN201280027940.9A
Authority: CN
Inventors: 南希·S·伦霍夫; 克拉克·I·布赖特; 马克·E·弗兰泽; 丹尼斯·M·布兰纳
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2032-06-05
Also published as: WO2012170399A3; EP2718792A4; WO2012170399A2; TW201305877A; EP2718792A2; US20120313873A1; JP2014520322A; CN103597431B

Abstract

本发明公开了一种触摸传感器，其包括一个或多个多层电极以及设置在基底上的垫层。所述垫层设置在所述多层电极与所述基底之间。所述多层电极包括通过透明或半透明的居间层分离的至少两个透明或半透明的导电层。所述居间层包括位于所述第一导电层和第二导电层之间的导电通道，以有助于降低在采用所述导电膜或电极的装置中的特定层之间发生的界面反射。

Description

具有多层电极和垫层的触敏装置

相关申请的交叉引用

本申请涉及2011年6月9日提交的美国专利申请No.61/495,214“Method of Making Touch Sensitive Device With Multilayer Electrode andUnderlayer”（制备具有多层电极和垫层的触敏装置的方法）；2003年10月15日提交的美国专利申请No.10/686141“Patterned Conductor Touch ScreenHaving Improved Optics”（具有改善的光学器件的图案化导体触摸屏）；2009年8月13日提交的美国专利申请No.12/540394“Conducting Film orElectrode with Improved Optical and Electrical Performance for Display andLighting Devices and Solar Cells”（用于显示器和照明装置以及太阳能电池的具有改善的光学性能和电性能的导电膜或电极）；2008年6月18日提交的美国专利申请No.12/141544“Conducting Film or Electrode with ImprovedOptical and Electrical Performance”（具有改善的光学性能和电性能的导电膜或电极）；以及2009年12月16日提交的美国专利申请No.12/639363“Touch Sensitive Device with Multilayer Electrode Having Improved Opticaland Electrical Performance”（带有具有改善的光学性能和电性能的多层电极的触敏装置）。

背景技术

触摸屏向使用者提供与计算装置进行交互的简单而直观的方式，通常采取的方式为通过触摸覆盖在显示器上的透明触摸传感器来发送指令。触摸传感器通常由单层电极构造而成，所述单层电极由透明导电氧化物形成。

发明内容

符合本发明的具有一个或多个导电多层电极的触摸传感器包括基底、图案化垫层和多个多层电极，每个多层电极包括由透明或半透明的居间层分离的两个透明或半透明的导电层。所述垫层可充当蒸气和/或扩散阻挡层，从而限制来自基底的逸气或其他污染物不利地影响第一导电层。垫层可充当耦合层，从而提高基底层与导电层之间的附着性。垫层可充当成核层，从而促进导电层的生长并实现改善的微结构。通过利用具有低于基底的折射率的垫层，可降低图案化区域和非图案化区域之间的对比度。

设置在两个导电层之间的居间层包括这两个导电层之间的导电通道。在一些实施例中，这样的电极构造有助于降低在采用所述电极构造的装置中发生的界面反射。居间层还提高导电层在挠曲和弯曲条件下的耐久性。在导电层之间使用居间层和导电通道允许各个导电层更薄。更薄的各个导电层比具有相同组合导电层厚度的单个导电层更具柔韧性。使单个厚导电层挠曲可能会引起断裂，而在同样条件下两个更薄的导电层可经受挠曲而无损。两个导电层之间的导电通道还提供冗余电通道，使得一个导电层中的断裂不会导致导电性的完全损失。在单个厚导电层中，断裂可导致开路和过早出现装置故障。居间层可被选择为使导电膜的整体柔韧性优化。

附图说明

附图包含在本说明书中并构成本说明书的一部分，并且它们结合具体实施方式阐明本发明的优点和原理。在这些附图中，

图1示出了触敏装置和电子器件的示意图；

图2示出了示例性触敏装置中所用的触摸面板的一部分的横截面；

图3示出了示例性触敏装置中所用的触摸面板的一部分的横截面；

图4是具有居间层和垫层的多层电极的示意图，其中所述居间层具有导电路径；

图5是具有居间导电层和垫层的多层电极的示意图；

图6是具有居间层和垫层的多层电极的示意图，其中所述居间层具有分散在粘结剂中的导电粒子；

图7是具有垫层和多个居间层的多层电极的示意图；

图8A是具有垫层和多个居间层的多层电极的示意图；

图8B是矩阵型触摸屏在节点处的横截面的示意图，示出了具有垫层和多个居间层的X轴多层电极以及具有垫层和多个居间层的Y轴多层电极；

图9A-C示出了多层电极和垫层可以呈现的各种图案；并且

图10示出了用于矩阵型触摸屏原型的多层电极和垫层图案的平面图。

图11是由多个子层构成的垫层的示意图。

具体实施方式

本发明的实施例涉及触摸传感器，所述触摸传感器具有多层电极以及设置在多层电极与基底之间的图案化垫层。多层电极/图案化垫层组合可用在例如层之间所产生的反射对装置性能有害的任何传感器或显示器内。基底可以是任何合适的材料，例如玻璃或PET。多层电极/图案化垫层组合还可被组装到不透明的触摸传感器中。多层电极和垫层可被图案化以呈现条形、三角形、蜂窝形或任何其他合适的图案。垫层的图案可与多层电极的图案相同、类似、或不同。传感器可耦合到电子部件，所述电子部件检测电极间或电极对地的电容的变化，从而确定触摸或近似触摸的坐标。

垫层可充当蒸气和/或扩散阻挡层，从而限制来自基底或基底上的图案化材料的逸气或其他污染物不利地影响第一导电层。垫层可充当耦合层，从而提高对透明导电氧化物（TCO）层（例如，铟锡氧化物（ITO））的附着性。垫层可充当成核层，从而促进ITO层的生长并实现改善的微结构。通过使用具有低于基底的折射率的垫层，可降低图案化区域与非图案化区域之间的对比度。

多层电极包括具有特定折射率的两个或更多个导电层以及具有不同折射率并具有导电通道的居间导电层或绝缘层。导电层和居间层各自为透明或半透明的。当这些基底组装到触摸传感器内时，调谐电极叠堆内的各个层的厚度和各个层的光学折射率，以使有害的菲涅耳反射最小化。在一个实施例中，多层电极的导电层是对称的，意味着它们具有相同的厚度。在其他实施例中，导电层可具有不同的厚度。导电层和居间层描述于2009年12月16日提交的美国专利申请No.12/639363“Touch Sensitive Device withMultilayer Electrode Having Improved Optical and Electrical Performance”（带有具有改善的光学性能和电性能的多层电极的触敏装置）中，该专利申请的内容以引用方式并入本文。

在图1中，示出了示例性触摸装置110。装置110包括连接至电子电路的触摸面板112，为了简便起见，将电子电路一起集合成标记为114且统称为控制器的单个示意框。为了简便起见，所示触摸面板112具有5×5矩阵的列电极116a-e和行电极118a-e，但是也可使用其他数量的电极和其他矩阵大小、以及其他电极图案，包括非矩阵型图案，例如用于表面电容型触摸传感器的非图案化单层。列电极和行电极是多层电极（将在下面进一步描述），并且设置在基底（图1中未示出）上，其中垫层将电极与基底分离。垫层稍后在具体实施方式中描述。在图1所示的实施例中，垫层具有与列（下）电极对应的图案。

与现有技术的一些实施例相比，在一些实施例中面板112上的传感器叠堆（即，基底层、垫层和多层电极）得到改善的电特性和光学特性。面板112通常是大致透明的，以使得使用者能够透过面板112来观察物体，例如计算机、电视、手持装置、移动电话或其他外围设备的像素化显示器。边界120表示面板112的观察区域且还优选地表示此显示器（如果使用的话）的观察区域。从平面图的视角看，多层电极116a-e,118a-e在观察区域120上空间分布。为了易于说明，多层电极被示出为宽且显眼的，但实际上它们可相对较窄且使用者不易察觉。此外，这些电极可设计为在矩阵的节点附近具有可变宽度，例如，以菱形垫或其他形状的垫的形式增加的宽度，以便增大电极间的边缘场，从而增强触摸对电极间电容耦合的效果。从深度的视角看，列电极可位于与行电极不同的平面内（从图1的视角看，列多层电极116a-e位于行多层电极118a-e的下面），使得列电极与行电极之间不进行显著的欧姆接触，并且使得给定列电极与给定行电极之间的唯一显著的电耦合为电容耦合。多层电极的矩阵通常位于防护玻璃、塑料膜、硬质涂膜等的下面，以使得电极受到保护而不与使用者的手指或其他触摸相关工具发生直接物理接触。此类防护玻璃、膜等的暴露表面可被称为触摸表面。也可使用本文所述的多层电极形成除矩阵之外的触敏装置构型。例如，包括两个电极的电容按钮设置在表面上，在按钮区域内彼此足够接近以具有电容耦合。这两个电极（一者或两者为多层电极）彼此可处于同一平面上、形成于同一层中。另外，除了矩阵（由多个电极构成）以外，诸如单片型电极的其他构型也是可以的。此类片型电极有时用在表面电容型传感器中，并且电极为基本上覆盖整个触摸表面的非图案化涂层。一般而言，可使用本文所述的多层电极形成大多数已知的电极构型。

将基底与含电极层分离的垫层可均匀地设置在整个基底层上，或者可被图案化为仅处于基底层与列电极或行电极中的任一者或两者之间。换句话讲，垫层本身可具有图案，所述图案可与含电极层的图案有关，基于含电极层的图案，或类似于含电极层的图案。

在示例性实施例中，多层电极（116a-e,118a-e）中的每一个可由具有特定折射率的两个或更多个导电层以及具有不同折射率并且具有导电通道的居间导电层构成。在示例性实施例中，具有图案的图案化垫层设置在下多层电极阵列与基底之间，该图案与下多层电极阵列的图案对应。

其他实施例包括共用基底布置方式，其中行多层电极设置在基底的第一侧上，并且列多层电极设置在基底的第二侧上。在此类实施例中，分别与行多层电极或列多层电极的图案对应的图案化垫层设置在基底的第一侧和第二侧两者上，从而将任一侧上的电极与基底分离。

给定的行电极与列电极之间的电容耦合主要取决于电极彼此最靠近的区域中的电极的几何形状。此类区域对应于电极矩阵的“节点”，图1中标出了其中的一些节点。例如，列多层电极116a与行多层电极118d之间的电容耦合主要发生在节点122处，列多层电极116b与行多层电极118e之间的电容耦合主要发生在节点124处。图1的5×5矩阵具有25个此类节点，这些节点中的任一个均可由控制器114经由适当选择将相应列多层电极116a-e单独地耦合到控制器的一条控制线126以及适当选择将相应行多层电极118a-e单独地耦合到控制器的一条控制线128来寻址。

在互电容型系统中，当使用者的手指130或其他触摸工具接触或近似接触装置110的触摸表面时，如触摸位置131处所示，该手指电容耦合至电极矩阵。该手指从矩阵，尤其从最靠近触摸位置的那些电极吸引电荷，这样便改变了与一个或多个最近节点对应的电极之间的耦合电容。例如，触摸位置131处的触摸最接近与多层电极116c/118b对应的节点。优选地，控制器被构造为快速检测矩阵所有节点的电容变化（如果有的话），并且能够分析相邻节点的电容变化大小，以通过内推法准确地确定节点之间的触摸位置。此外，有利地，控制器114被设计为检测同时或在重叠的时间施加至触摸装置的不同部分的多个不同触摸。因此，例如，如果在手指130触摸的同时，另一个手指132在触摸位置133处触摸装置110的触摸表面，或者如果相应触摸至少暂时地重叠，则控制器优选地能够检测这两个触摸的位置131,133，并且在触摸输出114a上提供此类位置。

许多可能的驱动和检测程序是可行的并且是本领域已知的。对地电容型系统测量发生在电极矩阵节点附近的对地电容的变化，而不是电极间电容的变化。

现在转到图2，我们可看到触摸装置（例如，图1的装置110）中所用的多层触摸传感器210的一部分的示意性侧视图。触摸传感器210包括上层212（其将是最靠近使用者的层，并且该层的上表面212a将限定触摸传感器的触摸区域），该层可以是玻璃、PET或耐用涂层。上电极层214包括第一组多层电极。介电层216将上电极层与下电极层218分离，下电极层也包括一组多层电极218a-e，在一个实施例中这些电极与第一组电极正交。根据特定构造，电介质（例如，光学透明的粘合剂）可填充在多层电极218a-e之间的空间中。在一些实施例中，上电极和下电极彼此不正交。所示垫层51按照与下电极层218的图案对应的方式图案化。它将电极层218的多层电极与下层220分离。类似的“覆盖层”可设置在上层212与上电极层214的电极之间，但图2中未示出。此图2中的下层220是基底层，类似于上层，它可以是玻璃、PET或其他材料。上层212的暴露表面212a或下层220的暴露表面220a可以是或包括触摸传感器210的触摸表面。这是组成触摸传感器的叠堆的简化视图；更多或更少的层以及其他居间层也是可以的。

现在转到图3，我们可看到传感器叠堆10，即触摸装置（例如，图1的装置110）中所用的多层触摸传感器210的一部分的示意性三维视图。图3的横截面对应于可在例如图1的节点122或124处看到的横截面，并且包括上层212、电极层214、介电层216、电极层218、垫层51和下层220。电极所反射的光包括平面反射以及由于折射率失配而在各层界面处发生的有害菲涅耳反射，图中以反射24,26,27,28和29表示。菲涅耳反射通常是宽带的，因此会降低显示器的颜色饱和度。电极所反射的光包括散射和界面菲涅耳反射。这些反射会降低底层显示器的黑色电平，从而降低对比度。这些反射也使传感器内的电极更易被使用者发现，特别是在将显示器关闭或在大于电极的区域中设置成单一颜色时。

菲涅耳反射的大小取决于层界面处的折射率之比。垂直入射时，它通过下列公式确定：

R = {(\frac{n - 1}{n + 1})}^{2};

n = \frac{n_{2}}{n_{1}}

其中n为具有折射率n2、n1的两种介质的相对折射率。在具有最高相对折射率的界面处，菲涅耳反射最强。例如，当图3所示的传感器叠堆10的各层的近似折射率对于电极为n=2.0，对于基底为n=1.65时，在不存在垫层的情况下，ITO电极层与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底层之间的界面处将出现最高折射率阶跃。因此，垫层将这两层分离，从而可改善与传感器关联的光学质量。要注意是，传感器叠堆10包括上层212与电极层214之间的ITO/PET界面。本文所述的垫层也可用作设置在上层212与电极层214之间的覆盖层。

本发明实施例的多层电极设计获得优良的光学性能和电性能。多层电极设计中的居间介电层是透明或半透明的层，具有允许两个导电层之间电接触的导电通道。所述通道可以通过控制居间层的厚度和沉积条件而自然地形成。还可通过以下方式调节最接近基底的第一导电层的化学特性和物理特性以便能够形成这些通道：改变居间层的润湿性质，使得居间层是不连续的以允许相邻层之间电接触。或者，所述通道可使用诸如激光烧蚀、离子轰击或湿法/干法蚀刻等技术来形成。

居间层可使用诸如溅射、电子束蒸镀和热蒸镀等气相沉积技术来沉积。居间层可包括聚合物（包括共聚物，例如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚烯烃、聚环氧化合物、聚醚等）和无机材料（例如，金属氧化物、氮化物、碳化物以及它们的混合物）。优选的非导电居间层包括聚丙烯酸酯和硅氧化物。居间层也可利用溶液涂覆来形成。还可使用超级阻膜工艺，其中单体被蒸镀到基底上并原位固化。超级阻膜包括多层膜，该多层膜通过例如在玻璃或其他合适基底上的大量层中、或在无机材料和有机聚合物的交替层中顺序地真空沉积两种无机介电材料来制备，如美国专利No.5,440,446、5,877,895和6,010,751中所述，这些专利均以引用方式并入本文，就如同做了充分阐述一样。

一个实施例被示出为图4的叠堆40。该多层电极包括透明导电氧化物（TCO）或半透明导电氧化物的两个高折射率导电层42和50，这两个导电层通过具有导电通道的较低折射率的透明或半透明层46分开，该导电通道包括导电联接件44，该导电联接件延伸穿过透明层46中的孔48以连接电极42和50。基底52为电极提供支撑。为说明该概念，将这些层分开绘制。

在一个实施例中，垫层51提供传感器叠堆的相邻层之间的光学匹配层。垫层51可以利用诸如溅射、电子束蒸镀和热蒸镀等气相沉积技术来沉积。垫层可包括聚合物（包括共聚物，例如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚烯烃、聚环氧化合物、聚醚等）和无机材料（例如，金属氧化物、氮化物、碳化物以及它们的混合物）。优选的非导电居间层包括聚丙烯酸酯和硅氧化物，尤其是SiAlOx或SiOx。垫层还可利用溶液涂覆来形成。如果垫层被图案化，则它可为导电的。垫层的理想折射率取决于基底的折射率以及相邻层的有效折射率。其他合适的垫层包含阻膜和超级阻膜。阻膜的例子在美国专利No.7,468,211中有所描述，其以引用方式并入本文，如同被充分阐述一样。还可以使用超级阻膜工艺，其中单体被蒸镀到基底上并原位固化。超级阻膜包括多层膜，该多层膜通过例如在玻璃或其他合适基底上的大量层中、或在无机材料和有机聚合物的交替层中顺序地真空沉积两种无机电介质材料来制备，如美国专利No.5,440,446、5,877,895和6,010,751所述，这些专利均在前面以引用方式并入本文，就如同做了充分阐述一样。

在一个实施例中，垫层的图案化可以若干方式来实现。例如，可将光致抗蚀剂图案化于连续设置在基底上的垫层上，随后对垫层进行蚀刻，然后剥去光致抗蚀剂，在蚀刻剂由于光致抗蚀剂的存在而未接触到的区域中露出垫层的图案。在另一实施例中，水溶性油墨（例如，美国专利No.4,714,631“Rapidly Removable Undercoating for Vacuum Deposition ofPatterned Layers onto Substrates”（用于将图案化层真空沉积到基底上的可快速移除的内涂层）中所描述的，该专利的内容全文以引用方式并入）可用作剥离（liftoff）掩模。在此类方法中，在垫层之前在最终将缺少垫层的基底区域中施加剥离掩模。然后，可利用上述技术或本领域中已知的那些技术将垫层均匀地施加在整个基底上。然后，可用水来去除包括剥离掩模的叠堆区域，在未如此去除的区域中留下图案化垫层。还可利用相同的剥离掩模将导电多层电极层和垫层两者图案化，从而为这两个层实现相同的图案。在此类工艺中，如前所述将垫层施加到剥离掩模，然后将多层电极材料的连续层施加到垫层，然后在水浴中清洗叠堆。

类似技术可应用于多层电极存在于共用基底的不同侧上的实施例。

在前面提及的具有垫层和覆盖层两者的实施例中，覆盖层可具有如本文中针对垫层所阐述的相同的构造。在一些实施例中，垫层和覆盖层具有不同的构造。

在另一个实施例中，居间层是折射率比任一侧导电层低的透明或半透明导体，如图5的叠堆54所示。在图5中可看到与针对图4所描述的相同的垫层51。在叠堆54中所包括的多层电极中，居间导电层58可提供TCO或半透明导电氧化物的两个相邻导电层56和60之间的连续导电通道。基底62为多层电极提供支撑。居间层58可包含溶液涂覆的或电沉积的导电聚合物。它还可以是气相沉积的透明导体。导电聚合物包括以下示例材料：聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和PEDOT/PSS（聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸）。导电层的组合厚度受到薄层电阻要求的限制，但可对各个层的厚度进行优化，以获得所需的光学特性。

在另一个实施例中，居间层包含分散在粘结剂中的导电粒子，如图6的叠堆64所示。粘结剂68中的导电粒子70提供TCO或半透明导电氧化物的导电层66和72之间的导电通道，从而形成多层电极。如前面所述的相同垫层51存在于此实施例中。基底74为叠堆提供支撑。粘结剂可以是导电的或绝缘的。导电粒子可以是有机的、无机的、或金属的。导电粒子也包括镀金属的粒子。可通过改变粘结剂和导电粒子的体积分数来调节居间层的折射率。

多层电极的基体以及埋置的导电纳米粒子可包括如下物质。基体可包含任何透明或半透明的（导电的或绝缘的）聚合物（如，丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、或上文列出的导电聚合物）或者透明或半透明的无机材料，这些无机材料可为导电的（例如上文列出的TCO）或绝缘的（SiO₂、氮化硅（Si_xN_y）、氧化锌（Z_nO）、氧化铝（Al₂O₃）、或氟化镁（MgF₂））。导电纳米粒子可包括导电聚合物（例如上文列出的那些）、金属（如，银、金、镍、铬）或镀金属的粒子。如果基体是导电的，那么纳米粒子可以是绝缘的，具体地讲，它们可以是上文列出的绝缘材料（如，SiO₂、氮化硅、氧化锌、或其他绝缘材料）的纳米粒子。

使用多层电极的装置的基底层可包括用于制造显示器或电子装置的任何类型的基底材料。基底可为刚性的，例如通过使用玻璃或其他材料而具有刚性。基底也可是弯曲的或柔性的，例如通过使用塑料或其他材料而具有柔性。可使用以下示例性材料制备基底：玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚碳酸酯（PC）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚砜（PES）、聚芳酯（PAR）、聚酰亚胺（PI）、聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、多环烯烃（PCO）、三乙酸纤维素（TAC）和聚氨酯（PU）。

其他适用于基底的材料包括三氟氯乙烯-偏二氟乙烯共聚物（CTFE/VDF）、乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、氟化乙烯-丙烯共聚物（FEP）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、全氟烷基-四氟乙烯共聚物（PFA）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚氟乙烯（PVF）、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（TFE/HFP）、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯三元共聚物（THV）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物（HFP/VDF）、四氟乙烯-丙烯共聚物（TFE/P）和四氟乙烯-全氟甲醚共聚物（TFE/PFMe）。

用于多层电极的TCO包括下列示例性材料：ITO；锡氧化物；镉氧化物（CdSn₂O₄、CdGa₂O₄、CdIn₂O₄、CdSb₂O₆、CdGeO₄）；铟氧化物（In₂O₃、Ga、GaInO₃（Sn、Ge）、(GaIn)₂O₃）；锌氧化物（ZnO(Al)、ZnO(Ga)、ZnSnO₃、Zn₂SnO₄、Zn₂In₂O₅、Zn₃In₂O₆）；以及镁氧化物（MgIn₂O₄、MgIn₂O₄--Zn₂In₂O₅）。另外，TCO无需是这些氧化物的化合物和混合物，例如In₂O₃和ZnO；SnO₂和ZnO；有或没有掺杂物。

如图7和图8A所示，虽然上述的实施例包括由居间层分离的两个透明或半透明的导电层，但是可根据所需的光学特性和电特性加入另外的透明或半透明的导电层和居间层。图7和图8A所示的叠堆76和90包括基底88和垫层51以及充当单个电极的下列层：多个透明或半透明的导电层78,82和86；导电层之间的透明或半透明的居间层80和84。也可加入导电层和居间层的附加层，使得电极具有针对特定装置进行优化或调谐的任何层数。也可将传感器组装到显示器叠堆上，其中与显示器叠堆接触的层可视需要为导电的或绝缘的，如关于图7所示的导电层78或图8A所示的绝缘层92（例如光学透明粘合剂）所示。此外，可根据所需的最终用途，将多层电极“调谐”成不同的光学特性。例如，可根据所需用途或性质来改变用于居间层的材料以及层的厚度，以例如降低显示器处于关闭状态时的反射。

图7和图8A示出了包括垫层51以及具有3个导电层（和2个居间层）的多层电极的传感器叠堆，而图8B从具有X和Y电极的矩阵型触摸屏上的节点的横截面示出了叠堆91，每个电极具有3个导电层叠堆。与居间层80和84结合的导电层78,82和86包括例如X轴电极。绝缘层92（其可以是合适的光学透明粘合剂或PET层）将X轴电极与Y轴电极分离，所述Y轴电极由与居间层80b和84b结合的导电层78b,82b和86b构成。虽然该构造是每个电极3个导电层，但是其他布置方式也是可以的，例如给定电极的导电层为3个，另一电极的导电层大于或小于3个。尽管图8B中未示出，绝缘层92B与导电层78B之间也可存在垫层（或者更准确地讲，覆盖层）。

图9a至图9c示出与垫层结合的多层电极的各种构型。图9a示出了引线900连接到每个拐角的片型非图案化多层电极901。图9b示出了被构造为条形的多层电极902；图9c示出了被构造为重复菱形的多层电极903。这些实施例中每一个的垫层51可按照图9a和图9b所示的形状图案化，或者它们可不同地图案化。图10是具有行多层电极906和列多层电极905的传感器的示意图。垫层可仅设置在电极906和905与基底（图10中未示出）之间的区域中，或者垫层可为连续的。另外，垫层可与电极906和905中的两者或任一者类似地图案化。

从光学特性的角度看，垫层主要有两个目的。第一目的是切实可行地使界面的反射尽可能低。第二目的是使图案化多层电极（例如，图10中的905和906）和基底区域（图10中未示出）的反射匹配，以使电极对使用者或观察者的可见性最小化。

对于先前所讨论的垫层为单层的实施例，对于第一目的而言，低折射率底涂层是优选的。理想的是，如果与底涂层相邻的介质为空气，则垫层51的折射率等于基底折射率的平方根，以使图案化时多层电极被移除的区域的抗反射性最佳。当无法使用合适的材料实现这样的低折射率时，可使用较高折射率（其比基底折射率低），这常常使光学性能降低。如果与垫层相邻的介质不是空气，例如是合适的光学透明粘合剂或PET层，则理想垫层折射率介于此介质的折射率与基底的折射率中间。垫层的厚度可非常薄（小于最佳四分之一波长光学厚度）或者非常大（即，远厚于四分之一波长），并且仍提供光学有益效果。在垫层处于多层电极下方的区域中，可调节叠堆中的厚度以适应底涂层，如本领域技术人员所知的。

对于第二目的，为了使具有多层电极和没有多层电极的区域之间的光学对比度（即，反射率差异）最小化，理想的是垫层的折射率应该等于叠堆的有效折射率。为此目的，垫层折射率可与基底折射率一样高。因此，可在这两个目的之间折中选择垫层的折射率（和厚度）。

图11是由多个子层构成的垫层的示意图。当针对垫层使用两个或更多个子层（图11）时，与单层时相比有时可更好地满足这两个目的之间的折中。例如，如果双子层垫层包括高折射率子层（大于基底的折射率），然后是低折射率子层（小于或至多等于基底的折射率），则在一些实施例中，与实际的低折射率单垫层（例如SiO₂或SiAlO_x）相比，此双子层垫层可在更宽的波长范围上实现更低的反射率。那么，这使得在具有多层电极叠堆的区域中也能够使用较低的反射率，而不会引起具有多层电极与没有多层电极的区域之间的对比度不期望地变高。高折射率层可以是TCO，或者可以是电介质，例如Si_xN_y、AlN_z或者用于透明光学涂层的许多高折射率电介质，诸如金属氧化物氧化钛、氧化锆、氧化铌或金属氧氮化物，如本领域技术人员已知的。

除非另外指明，否则本说明书和权利要求中所用的表示量、性质量度等的所有数字将被理解为都用术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在说明书和权利要求中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可以随本领域的技术人员使用本申请的教导内容寻求获得的特性而变化。并不旨在将等同原则的应用限制在权利要求书范围内，至少应该根据所记录的有效数位的数目和通过应用惯常的四舍五入法来理解每个数值参数。虽然给出本发明宽范围的数值范围和参数是近似值，但就任何数值均在本文所述具体实例中列出来说，其记录尽可能地精确并合理。然而，任何数值可以包括与测试或测量限制相关的误差。

在不脱离本发明的精神和范围的前提下，对本发明的各种修改和更改对于本领域内的技术人员将显而易见，而且应当理解，本发明不限于本文所列出的示例性实施例。例如，除非另外指明，否则读者应当理解，所公开的一项实施例的特征也可应用于所公开的所有其他实施例。还应当理解，本文引用的所有美国专利、专利申请公开案和其他专利和非专利文档均在不与上述公开内容相抵触的情况下以引用方式并入。

Claims

1.一种用于接近感测装置的传感器，包括：

基底层；

第一电极层，所述第一电极层具有多个电极；

第二电极层，所述第二电极层具有多个电极；和，

介电层，所述介电层将所述第一电极层和第二电极层分离；

图案化垫层，所述图案化垫层设置在所述基底层和所述第一电极层之间；

其中所述第一层和第二层相对于彼此设置为形成电极矩阵，并且其中所述第一电极层或第二电极层中的至少一些所述电极包括：

透明或半透明的第一导电层；

透明或半透明的第二导电层；和

位于所述第一导电层和第二导电层之间的透明或半透明的居间层，所述居间层包括所述第一导电层和第二导电层之间的导电通道。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述垫层设置在所述基底层上。

3.根据权利要求1所述的传感器，其中所述基底层是透明的。

4.根据权利要求3所述的传感器，其中所述基底层包含聚对苯二甲酸乙二醇酯。

5.根据权利要求1所述的传感器，其中所述垫层包括多个子层。

6.根据权利要求5所述的传感器，其中所述垫层具有不同于所述基底层的折射率。

7.根据权利要求6所述的传感器，其中所述垫层具有不同于所述第一电极层的折射率。

8.根据权利要求5所述的传感器，其中所述子层包括具有第一折射率的第一子层和具有第二折射率的第二子层，并且其中所述第一折射率和所述第二折射率是不相同的。

9.根据权利要求1所述的传感器，其中所述垫层在所述第一电极层或第二电极层的电极下方的区域中。

10.根据权利要求1所述的传感器，其中所述垫层是不连续的。

11.根据权利要求1所述的传感器，其中所述垫层被图案化为蜂窝图案。

12.根据权利要求11所述的传感器，其中所述第一电极层和第二电极层的电极被图案化为蜂窝图案。

13.根据权利要求1所述的传感器，其中所述第一电极层和第二电极层的所述多个电极是图案化电极，并且所述垫层基于所述第一电极层或第二电极层中的任一者或两者的图案而图案化。

14.根据权利要求1所述的传感器，其中所述第一导电层和第二导电层各自包含透明或半透明的导电氧化物。

15.根据权利要求14所述的传感器，其中所述第一居间层或第二居间层包含介电聚合物或无机介电材料或含有二氧化硅纳米粒子的介电聚合物。

16.根据权利要求15所述的传感器，其中所述第一居间层或第二居间层包括折射率不同于所述第一导电层和第二导电层的折射率的层。

17.根据权利要求14所述的传感器，其中所述导电通道包括延伸穿过所述第一导电层和第二导电层之间的孔的导电联接件。

18.根据权利要求14所述的传感器，其中所述第二居间层包含粘结剂，并且其中所述导电通道包含悬浮在所述粘结剂中并在所述第一导电层和第二导电层之间延伸的导电粒子。

19.根据权利要求1所述的传感器，还包括：

电子器件，所述电子器件可通信地耦合到所述传感器的所述电极，并且被构造用于接收来自至少一些所述电极的信号，并基于这些信号确定所述触摸传感器上的触摸或近似触摸的坐标。

20.根据权利要求1所述的传感器，还包括上层，所述上层包含聚对苯二甲酸乙二醇酯或玻璃。

21.根据权利要求19所述的传感器，还包括电子可寻址显示器，并且其中所述传感器设置在所述显示器上，使得可通过所述传感器看到出现在所述电子可寻址显示器的观察区域上的元件。