CN104106024B - 用于触摸传感器电极的网格图案 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于触敏装置的电极，所述电极包括微线材导体，所述微线材导体被布置成限定电连续区域并包括非电连续的内部区。所述电连续区域可根据一种图案被图案化，并且所述内部图案可根据另一图案被图案化。

Description

用于触摸传感器电极的网格图案
相关申请的交叉引用
本专利申请要求提交于2012年2月10日的美国临时专利申请No.61/597572的权益，该专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。
技术领域
本公开涉及触摸屏传感器领域。更具体地，涉及触摸屏传感器以及用于在触摸传感器中使用的基于微线材的电极。
背景技术
触摸屏传感器用于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(例如在平坦的矩形显示器的平面内)检测物体的位置。触摸屏传感器的例子包括电容传感器、电阻式传感器和投射式电容传感器。这种传感器包括覆盖显示器的透明导电元件。导电元件与电子元件结合使用，电子元件使用电信号探测导电元件，以便确定靠近或接触显示器的物体的位置。
在触摸屏传感器领域，需要在不降低显示器光学质量或特性的情况下改善对透明触摸屏传感器的电学特性的控制。典型触摸屏传感器的透明导电区包括透明导电氧化物(TCO)(例如铟锡氧化物(ITO))的连续涂层，该涂层显示具有基于电压源的接触位置和区总体形状的电势梯度。该事实导致可能的触摸传感器设计和传感器性能受到约束，并且需要通过昂贵的信号处理电子器件或设置额外的电极来改变电势梯度。因此，需要对与上述因素无关的电势梯度进行控制的透明导电元件。
此外，在触摸屏传感器领域还存在与导电元件的设计灵活性有关的需求。使用图案化透明导电氧化物(TCO)(例如铟锡氧化物(ITO))制造触摸屏传感器往往会限制导体的设计。该限制与由具有各向同性的单一薄层电阻值的透明薄层导体形成的所有导电元件图案化过程中产生的约束有关。
发明内容
用于例如触摸感测应用的微线材电极构形。所述电极包括与下伏的基准网格一致地经过图案化的连续的微线材、以及由根据另一图案进行图案化的不连续的微线材构成的内部区。所述内部区通过例如微线材导体中的小的断点而变成不连续的。在一些实施例中，所述另一图案与下伏的基准网格的图案相同。对所述内部区进行的图案化可使所述内部区不太容易被使用者注意到，并且所述内部区的不连续性可使所述内部区比其它电性连续区更能透过电场。
在一个实施例中，描述一种触摸屏传感器，所述触摸屏传感器包括：上电极层，所述上电极层包括复合电极阵列，所述复合电极阵列由设置成第一图案的多个连续的微线材导体构成；下电极层，所述下电极层包括多个电极；其中上电极和下电极被电介质层隔开且共同限定具有多个节点的电极矩阵，所述上电极与所述下电极在所述节点处相交；其中所述上电极层的复合电极形成与复合电极电隔离的内部区，所述区由不连续的微线材导体构成。
下文描述了这些和其它实施例中的一些。
附图说明
结合附图，由以下对本发明各实施例的详细描述可以更全面地理解本发明，其中：
图1示出了触摸屏传感器100的示意图；
图2示出了位于触摸屏感测区域内的对可见光透明的导电区的透视图；
图3a和图3b示出了使用UV激光器固化导电性油墨以用于生成微导体的方法；
图4示出了用于生成微导体的凹版印刷法；
图5示出了填充有导电材料的微复制凹槽的剖面图；
图6示出了与填充有导电材料的微复制凹槽电容耦合的手指；
图7a和图7b示出了在柔性基底上制备的微导体的图案，所述图案可用于制备触摸传感器；
图8示出了以顺维方向印刷在柔性网材料上的平行微导体；
图9示出了图8中的柔性材料的一部分，上面增加了额外的互连导体；
图10示出了由图9中的两层材料构造的矩阵触摸传感器的实例的剖面图；
图11示出了触摸屏传感器的一个实施例的导体微图案；
图12示出了图3所示导体微图案的一部分，该部分包括具有用来调节局部薄层电阻的选择性断点的导电性网格，以及具有接触垫形式的较大特征；
图13示出了沿图3给定水平网格条的电阻调节，该调节通过邻接的网格中的选择性断点生成；
图14为模拟图3所示导体微图案特性的电路图，其中电容极板被电阻元件隔开；
图15示出了触摸屏传感器的一个实施例的导体微图案，所述微图案包括具有不同薄层电阻的被标记为15a–15e的区，这些区部分地由导电性微图案网格内的选择性断点形成；
图15a-15e各自示出了图15所示的变化的导体微图案的一部分；
图16示出了与只含有均匀透明导电氧化物ITO的类似形状区的单位长度电阻相比时，沿着其内具有区15a和15b的楔形透明导电区的长轴的单位长度电阻分布；
图17示出了层合在一起形成触摸屏传感器的一个实施例(X-Y网格型投射电容式触摸屏传感器)的各层的布置方式；
图18示出了根据图17的触摸屏传感器的实施例的X层或Y层的导体微图案；
图19示出了图10所示导体微图案的一部分，该部分包括接触具有接触垫形式的较大特征的对可见光透明的导电性网格，以及网格区之间的空间内的电隔离导体沉积物；
图20示出了根据图9的触摸屏传感器的另一个实施例的X层或Y层的导体微图案；
图21示出了图12给定导体微图案的一部分，该部分包括接触具有接触垫形式的较大特征的对可见光透明的导电性网格，以及网格区之间的空间内的电隔离导体沉积物；
图22示出了根据图17的触摸屏传感器的另一个实施例的X层或Y层的导体微图案；并且
图23示出了图22给定导体微图案的一部分，该部分包括接触具有接触垫形式的较大特征的对可见光透明的导电性网格，以及网格区之间的空间内的电隔离导体沉积物；
图24示出了反映触摸屏传感器光学质量的曲线图，该图为“开放区域百分比”与“导体迹线宽度(微米)”的关系图，其中区3具有可用于触摸屏传感器的良好光学质量，区2具有比区3更佳的光学质量，区1具有三个区中最佳的光学质量。本文的开放区域百分比与开放区域分率可互换使用。
图25和图26示出了实例6至实例40的特征性六边形网格(有时被称为“hex”网格)和正方形网格的几何形状的扫描电子显微照片。每一图像中的浅色调线条表示金属导体的图案，并且暗色区域表示在实例中所用的基底。
图27、图27a和图27b示出了第一图案化基底的各种部分；
图28、图28a和图28b示出了第二图案化基底的各种部分；
图29、图30a、图30b、图31a、图31b、图31c、图32、图33、图34、图35和图36示出了包括开放区域的各种电极构形；
图37示出了由图27和图28的第一图案化基底和第二图案化基底构成的投射式电容型触摸屏透明传感器元件。
附图未必按比例绘制。附图中使用的类似标号是指类似组件。然而，应当理解，使用标号来指代给定附图中的组件并非意图限制在另一附图中以相同标号标记的组件。
具体实施方式
在下面的描述中，参考形成本说明一部分的一组附图，并且其中通过图示说明若干具体实施例。应当理解，在不脱离本发明的范围或实质的前提下，可以设想出其它实施例并进行实施。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。
除非另外指明，否则本文所用的所有科技术语具有本领域中常用的含义。本文给出的定义有利于理解本文中频繁使用的某些术语，并且并不意味着限制本发明的范围。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求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均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，这些近似值可以变化。
以端值表述的数值范围包括归入该范围内的所有数值(例如1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。
除非上下文另外明确指出，否则本说明书以及所附权利要求中所用的单数形式“一个”和“所述”涵盖了具有多个指代物的实施例。如本说明书和随附权利要求书中所用，术语“或”通常是以其包括“和/或”的含义使用，除非上下文明确地指出不是这样。
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％入射光的制品包括局部阻止光线至透射率低于80％(例如0％)的微观特征(例如点、正方形或线条，该微观特征的最小尺寸(例如宽度)在0.5微米至10微米之间，或在1微米至5微米之间)；然而，在这种情况下，对于包括微观结构并且宽度为微观结构最小尺寸1000倍的近似大致等轴区域，平均透射率大于60％。
本发明涉及触摸屏传感器，通过对其中所包括的导体微图案进行设计来改变该传感器的电学特性和光学特性。通过整合本文所述的导体微图案，对触摸屏传感器而言产生了若干优点。在一些实施例中，通过设计透明导电区内的透明导电性能来控制使用过程中触摸感测区内的电势梯度。这导致简化了信号处理电子器件，并且就某些触摸屏传感器类型而言，简化(或消除)了电势梯度(电场)线性化另外需要的额外的导体图案的设计。在一些实施例中，将本文所述的触摸屏传感器的电学特性设计成沿着透明传感器元件产生受控的电势梯度。例如，将电学特性设计成在透明导电区内沿着特定方向产生线性电势梯度，如果使用标准透明导体材料(例如连续ITO涂层)，导电区的整体形状通常会导致非线性梯度。在一些实施例中，将电学特性设计成生成一定水平的非线性度以用于透明导电区的电势梯度，该非线性度水平高于形状相同但由标准透明导体材料(例如连续的ITO涂层)构成的透明导电区应当具有的非线性度。更具体地讲，对于包括邻接的微图案化导体形式的透明薄层导体的矩形电容式触摸屏(其感测区域拐角处具有电连接)，通过设计薄层电阻值的区域分布和各向异性，使得电场分布更加均匀，可在水平方向和垂直方向改善整个感测区域的电势梯度的线性度(和电场的均匀度)。在其它实施例中，传感器包括由具有相同厚度(即高度)，但因微图案化而具有不同有效薄层电阻的相同导体材料构成的导体元件。例如在一些实施例中，采用相同厚度(即高度)的相同导体材料生成限定第一微图案几何形状的导电迹线，从而在透明导电区内导致第一水平的薄层电阻；并且生成限定第二微图案几何形状的导电迹线，从而在第二透明导电区内导致第二水平的薄层电阻。例如，通过在一些实施例(例如基于微图案化金属导体的实施例)中避免使用稀有元素(诸如铟)，本发明也允许在制造透明显示传感器过程中提高效率和资源利用率。
本发明还涉及用于将信息或指令触摸输入电子装置(例如计算机、移动电话等)中的接触传感器或近程传感器。这些传感器对可见光透明，并且可以与显示器直接组合使用，覆盖显示元件，并且与显示器驱动装置接口(作为“触摸屏”传感器)。传感器元件具有片状形式，并且包括至少一个电绝缘的可见光透明基底层，其可支承下列中的一者或多者：i)网格图案化至基底表面两个不同区上的导电材料(例如金属)，该基底表面具有两种不同的网格设计，以便生成具有不同有效薄层电阻值的两个区，其中区中的至少一个是位于传感器的触摸感测区域内的透明导电区；ii)以网格几何形状图案化至基底表面上的导电材料(例如金属)，以便生成位于传感器的触摸感测区域内并显示具有各向异性的有效薄层电阻的透明导电区；和/或iii)在有效电连续的透明导电区内以网格几何形状图案化至基底表面上的导电材料(例如金属)，该几何形状在该透明导电区内变化，以便在至少一个方向生成不同的局部有效薄层电阻值(例如用于透明导电区的连续变化的薄层电阻)，其中该透明导电区位于触摸传感器的感测区域内。
触摸传感器的感测区域是旨在覆盖的传感器区或覆盖信息显示器可见部分的区，该区对可见光透明，以便允许看到信息显示器。信息显示器的可观看部分是指信息显示器的具有可变信息内容的部分，例如显示器“屏幕”的被像素(例如液晶显示器的像素)占据的部分。
本发明还涉及电阻式、电容式和投射电容式类型的触摸屏传感器。对可见光透明的导体微图案尤其可用于与电子显示器一体化的投射电容式触摸屏传感器。作为投射电容式触摸屏传感器的部件，对可见光透明的导电微图案可用于实现高触摸灵敏度、多触点检测和触笔输入。
如下文所述，通过控制构成透明微图案化导体的二维网格的几何形状，可以控制透明导电区内两个或更多个不同水平的薄层电阻、薄层电阻的各向异性或可变水平的薄层电阻。
对本发明的多个方面的认识将通过下面所供实例的讨论来获得，但本发明并不受此限制。
图1示出了触摸屏传感器100的示意图；触摸屏传感器100包括具有触摸感测区域105的触摸屏面板110。触摸感测区域105电连接至触摸传感器驱动装置120。触摸屏面板110整合到显示装置中。
图2示出了处于触摸屏面板的触摸感测区域(例如图1的触摸感测区域105)内的对可见光透明的导电区101的透视图。对可见光透明的导电区101包括可见光透明基底130和设置在可见光透明基底130之上或之内的导电微图案140。可见光透明基底130包括主表面132，并且是电绝缘的。对可见光透明的基底130可由任何可用的电绝缘材料(例如玻璃或聚合物)形成。可用于可见光透明基底130的聚合物的例子包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。导电微图案140可由多个线性金属特征形成。
图2也示出了坐标系，用来描述会位于触摸屏面板的触摸感测区域内的对可见光透明的导电区101。一般来讲，对于显示装置，x轴和y轴对应于显示器的宽度和长度，z轴通常沿着显示器的厚度(即高度)方向。除非另外指出，否则本文将始终使用此规则。在图2的坐标系中，x轴和y轴被定义为平行于对可见光透明的基底130的主表面132，并且可以对应于方形或矩形表面的宽度方向和长度方向。z轴垂直于该主表面，并且通常沿着可见光透明基底130的厚度方向。形成导电微图案140的多个线性金属特征的宽度对应于沿y轴线性延伸的平行线性金属特征的x方向距离，正交的线性金属特征的y方向距离对应于正交的线性金属特征的宽度。线性金属特征的厚度或高度对应于z方向距离。
在一些实施例中，位于触摸屏面板的触摸感测区域内的对可见光透明的导电区101包括两层或更多层各具有导电微图案140的可见光透明基底130。
导电微图案140沉积在主表面132上。由于传感器将与显示器进行接口以形成触摸屏显示器或触摸面板显示器，基底130是对可见光透明的并且基本上平坦。基底和传感器可以大体为平面和柔性的。所谓对可见光透明是指可通过触摸传感器查看显示器提供的信息(例如文本、图像或数字)。可以实现包括沉积金属(如果将金属沉积成适当的微图案，甚至可以包括沉积厚度足以阻挡光线的金属)形式的导体的触摸传感器的可见性和透明性。
导电微图案140包括至少一个对可见光透明的导电区，该区覆盖显示器的提供信息的可见部分。所谓“对可见光透明的导电”是指可透过导电微图案区观看显示器的该部分，并且该微图案的区在图案的平面内导电，或换句话说，沿着导电微图案沉积到其上并与其相邻的基底的主表面导电。优选的导电微图案包括具有二维网格(例如方形网格、矩形(非方形)网格或正六边形网络)的区，其中导电迹线限定了网格内封闭的开放区域，该处未沉积与网格迹线电接触的导体。本文将开放空间以及其边缘处的相关导体迹线称为单元。网状结构单元的其它可用几何形状包括随机单元形状和不规则多边形。
在一些实施例中，限定导电微图案的导电迹线被设计成在大于五个相邻单元、优选地四个相邻单元、更优选地三个相邻单元、甚至更优选地两个相邻单元的组合边缘长度的距离内不包括大致直的区段。最优选地，限定微图案的迹线被设计成在大于单个单元的边缘长度的距离内不包括直的区段。因此，在一些实施例中，限定微图案的迹线在长距离(例如10厘米、1厘米或甚至1毫米)内不是直的。具有如上所述最短长度的直线区段的图案尤其可用于触摸屏传感器，其优点是最大限度减少对显示器可见度的干扰。
在考虑到导体材料的光学特性和电学特性的情况下，可设计导电微图案的二维几何形状(即图案的在平面内的或沿着基底主表面的几何形状)，以实现可用于触摸屏传感器的特殊透明导电特性。例如，尽管导体材料的连续(未图案化)沉积层或涂层具有按其体电阻率除以厚度计算的薄层电阻，但在本发明中，也通过使导体微图案化来设计不同的薄层电阻水平。
在一些实施例中，二维导电微图案被设计成在传感器的导电区(例如对可见光透明的导电区)内实现各向异性薄层电阻。所谓“各向异性薄层电阻”意指当沿两个正交方向测量或建模时，导电微图案的薄层电阻的数量级不同。
相比之下，在一些实施例中，二维导电微图案被设计成在传感器的导电区(例如对可见光透明的导电区)内实现各向同性薄层电阻。所谓“各向同性薄层电阻”是指当沿着平面内任意两个正交方向测量或建模时，导电微图案的薄层电阻的大小相同，如在由两个方向的宽度恒定的迹线所形成的方形网格的情况中。
区内各向异性的薄层电阻可包括的在一个方向上的薄层电阻比正交方向的薄层电阻至少大10％(或者至少大25％、至少大50％、至少大100％、至少大200％、至少大500％、甚至至少大10倍)。在一些实施例中，区内的各向异性的薄层电阻包括：一个方向上的薄层电阻比正交方向上的薄层电阻大至少1.5倍。在一些实施例中，区内的各向异性的薄层电阻包括：一个方向上的薄层电阻比正交方向上的薄层电阻大1.1倍至10倍，在其它实施例中大1.25倍至5倍，并且在另一些实施例中大1.5倍至2倍。
可产生各向异性薄层电阻的导电微图案几何形状的例子为具有固定导电迹线宽度的大致矩形的微型格栅(非正方形)。就这种矩形微型格栅(非正方形)而言，各向异性的薄层电阻可由重复格栅单元的几何形状所引起，该格栅单元的一个边缘比另一个边缘长10％、长25％、长至少50％、长100％、甚至长10倍。通过改变不同方向的迹线宽度(例如在其它高度对称的网格单元图案中)，可产生各向异性的薄层电阻。生成各向异性的薄层电阻的后一种方法的例子是导电迹线的方形网格(例如间距200微米)，其中第一方向的迹线宽度为10微米，正交方向的迹线宽度为9微米、7.5微米、5微米、或甚至1微米。区内各向异性的薄层电阻可包括这样的情形：即一个方向具有有限的可测量的薄层电阻，另一个方向具有基本无限大的薄层电阻，就像平行导电迹线图所产生的那样。在一些实施例中，如上所述，区内各向异性的薄层电阻包括这样的情形：即第一方向具有有限的可测量的薄层电阻，在正交于第一方向的方向具有有限的可测量的薄层电阻。
为了确定某个导电微图案区是否为各向同性或各向异性的，本领域的技术人员将会知道，必须相对于微图案的尺度合理选择所关注的区的尺度，以进行相应的特性量度或计算。例如，一旦将导体完全图案化，在导体上选择在不同量度方向会产生薄层电阻差值的量度位置和尺度就不重要了。以下详细说明的例子可更加清楚地说明这一点。如果考虑的是具有正方形网格的各向同性几何形状的导体图案，该网格具有宽100微米的导体迹线和1毫米的间距(在网格内形成900微米×900微米的正方形开口)，并且使用具有固定间距25微米(在外侧两个电流探针之间产生75微米的间距)的四个线性布置的探针沿正方形开口边缘对其中一条迹线内的薄层电阻进行四点探针测量，则根据探针是否与迹线平行对齐或正交对齐，可以利用测得的电流值和电压值算出不同的薄层电阻水平。因此，即使正方形格栅几何形状会在比正方形格栅单元尺寸更大的范围内产生各向同性的薄层电阻，仍然可以通过测量发现薄层电阻具有各向异性。因此，为了限定本发明的导电微图案(例如构成网格的微图案的对可见光透明的导电区)的薄层电阻的各向异性，在其中对薄层电阻应当进行测量或建模的相应尺度大于网格单元的长度尺度，优选地大于两个单元的长度尺度。在一些情况下，在网格内五个或更多个单元的长度尺度内对薄层电阻进行测量或建模，以显示该网格的薄层电阻具有各向异性。
与导电微图案在某个区内的薄层电阻显示具有各向异性的实施例相比之下，具有透明导电氧化物(例如铟锡氧化物或ITO)薄膜的传感器在相邻导体区内的薄层电阻显示具有各向同性。在后一种情况下，可以像使用四点探针测量法在不同方向以不断减小的探针间距对邻接区的薄层电阻进行测量那样进行测量和建模，不同方向的相同电流和电压读数清楚地表明具有各向同性。
在一些实施例中，二维导电微图案被设计成当在给定方向进行测量时，在传感器的两个不同的图案化导体区实现不同水平或量级的薄层电阻。例如，对于所述不同的薄层电阻水平而言，这两个中较大的一个可超出较小的一个大于1.25倍、大于1.5倍、大于2倍、大于5倍、大于10倍、或甚至大于100倍。在一些实施例中，这两个薄层电阻值中较大的一个超出较小的一个1.25倍至1000倍，在其它实施例中超出1.25倍至100倍，在其它实施例中超出1.25倍至10倍，并且在其它实施例中超出2倍至5倍。对于被视为所具有的薄层电阻不同于另一区的薄层电阻的区来讲，所述区将具有比所述另一区大至少1.1倍的薄层电阻。
在一些实施例中，微图案被设计成使电邻接的两个图案化的导体区实现上述不同水平的薄层电阻，这就是说，这两个图案化的导体区为沿着二者之间的边界彼此电接触的图案化的导体区。共享导电边界的两个图案化的导体区中的每一个都可以具有各自一致但再次不同的图案几何形状。在一些实施例中，微图案被设计成使非电邻接的两个不同的图案化的导体区实现不同水平的薄层电阻，这就是说，这两个图案化的导体区之间不共享二者沿着该边界电接触的边界。不共享导电边界的两个图案化的导体区中的每一个都可以具有各自一致但再次不同的几何形状。对于电不相邻区，二者具有与相同的实心导体元件(例如母线或垫)电接触的图案也在本发明范围内。在一些实施例中，微图案被设计成使彼此电隔离因而可被电信号独立寻址的两个区实现不同水平的薄层电阻。电隔离的两个网格区中的每一者可具有一致但再次不同的图案几何形状。最后，在一些实施例中，微图案被设计成通过从例如电邻接的两个区中的第一区到第二区产生连续变化的薄层电阻而使两个不同的区实现不同水平的薄层电阻。
包括两个在量度方向具有不同薄层电阻的区的二维导电微图案可用于在感测区域内设计具有适合该区的优选薄层电阻水平(例如每平方在5Ω和100Ω之间的较低薄层电阻，任选地包括可变或各向异性的薄层电阻)的对可见光透明的导电区，并且可用于设计电元件，例如，作为可以在感测区域以内或以外的触摸屏传感器一部分的电阻元件，该电阻元件包括具有经选择最适合电阻器功能的薄层电阻(例如在每平方在150Ω和1000Ω之间的较高薄层电阻)的薄层导体，该薄层电阻也可能最适合其它设计约束条件，例如使电阻器所占区最小化的约束条件。
如上所述，在具有可测量或建模的有限薄层电阻的区和方向内，导电微图案的薄层电阻可在每平方0.01Ω至1MΩ的范围内，或者在每平方0.1Ω至1000Ω的范围内，或者在每平方1Ω至500Ω的范围内。在一些实施例中，导电微图案的薄层电阻在每平方1Ω至50Ω的范围内。在其它实施例中，导电微图案的薄层电阻在每平方5Ω至500Ω的范围内。在其它实施例中，导电微图案的薄层电阻在每平方5Ω至100Ω的范围内。在其它实施例中，导电微图案的薄层电阻在每平方5Ω至40Ω的范围内。在其它实施例中，导电微图案的薄层电阻在每平方10Ω至30Ω的范围内。在指定可表征导电微图案或导电微图案区的薄层电阻中，如果微图案或微图案区在任何方向都具有实现导电的给定数值的薄层电阻，则认为该微图案或微图案区具有该数值的薄层电阻。
用于实现传感器的透明度以及显示器的通过传感器的可见度的合适导体微图案具有某些属性。首先，在透过其中观看显示器的导电微图案区中，被导体遮挡的传感器区域分率应小于50％、或小于25％、或小于20％、或小于10％、或小于5％、或小于4％、或小于3％、或小于2％、或小于1％、或在0.25％至0.75％的范围内、或小于0.5％。
导电微图案或导电微图案区的开放区域分率(或开放区域或“开放区域百分比”)是指未被导体遮挡的微图案区或微图案区的比例。开放区域等于1减去被导体遮挡的区域分率，并且可以便利且互换地表达为小数或百分比。被导体遮挡的区域分率可与微图案化导体的线条密度互换使用。微图案化导体可与导电微图案互换使用。因此，对以上段落中给定的被导体遮挡的分率的值，开放区域值大于50％、大于75％、大于80％、大于90％、大于95％、大于96％、大于97％、大于98％、大于99％、99.25％至99.75％、99.8％、99.85％、99.9％甚至99.95％。在一些实施例中，导体微图案一区(例如,可见光透明的导电区)中的开放区域介于80％和99.5％之间，在其它实施例中介于90％和99.5％之间，在其它实施例中介于95％和99％之间，在其它实施例中介于96％和99.5％之间，在其它实施例中介于97％和98％之间，并且在其它实施例中高达99.95％。关于使用实用的制备方法对可用光学特性(例如导电性图案元件的高透射率和不可见性)和电学特性及性能的可再生实现，开放区域的优选值介于90％和99.5％之间，更优选地介于95％和99.5％之间，或最优选地介于95％和99.95％之间。
为了将对于显示器像素图形的干涉减至最小并避免使用者或观看者裸眼看到图案元件(例如导线)，导电性图案元件的最小尺寸(例如导线或导电迹线的宽度)应小于或等于约50微米、或小于或等于约25微米、或小于或等于约10微米、或小于或等于约5微米、或小于或等于约4微米、或小于或等于约3微米、或小于或等于约2微米、或小于或等于约1微米、或小于或等于约0.5微米。
在一些实施例中，导电性图案元件的最小尺寸在0.5微米和50微米之间，在其它实施例中在0.5微米和25微米之间，在其它实施例中在1微米和10微米之间，在其它实施例中在1微米和5微米之间，在其它实施例中在1微米和4微米之间，在其它实施例中在1微米和3微米之间，在其它实施例中在0.5微米和3微米之间，在其它实施例中在0.5微米和2微米之间。关于可用光学特性(例如导电性图案元件的高透射率和对肉眼的不可见性)和电学特性的可再生的实现，并且考虑到使用实用制造方法的约束条件，导电性图案元件的最小尺寸的优选值在0.5微米和5微米之间，更优选地在1微米和4微米之间，最优选地在1微米和3微米之间。
通常，沉积的导电材料会不可取地降低触摸传感器的透光率。基本上，只要有导电材料沉积的地方，就使用者的可见度而言，显示器被遮挡。导电材料所造成的衰减度与导体微图案内被导体覆盖的传感器或传感器区的区域分率成比例。
通常，期望透明的触摸屏传感器呈现较低的雾度值。雾度是指与光通过介质时的散射有关的特性，例如用Haze-Gard仪器(Haze-Gard plus，得自马里兰州哥伦比亚的毕克-加特纳(BYK Gardner,Columbia,Maryland))测量。在一些实施例中，触摸屏传感器呈现小于10％、在一些实施例中小于5％、在一些实施例中小于4％、在一些实施例中小于3％、在一些实施例中小于2％的雾度。本发明公开了能实现包括导体微图案的区的高透射(也称为可见光透射比)、低雾度和低导体迹线可见度的理想组合的实施例。因此，当用作触摸屏传感器感测区域或区的一部分时，例如当微图案覆盖显示器的可见区时，导体微图案尤其可用。
在一些实施例中，为了在即使薄层电阻不均匀分布的情况下(例如衍生自导电材料的不均匀网)，也可以产生在整个可见显示区上具有均匀透光率的对可见光透明的显示传感器，传感器包括添加到导体微图案的隔离的导体沉积物，该沉积物起到在整个图案上保持透光率的均匀度的作用。这种隔离的导体沉积物没有连接到传感器的驱动装置(例如电路或计算机)，因而不起电作用。例如，对于包括第一区和第二区的金属导体微图案，其中第一区具有由线宽为3微米、间距为200微米的正方形网格组成的网状结构(3％的区域被金属遮挡，即开放区域为97％)，第二区具有由线宽为3微米、间距为300微米的正方形网格组成的网状结构(2％的区域被金属遮挡，即开放区域为98％)，通过在图案中间距为300微米网格区的每一个开放单元内增加100个等间距的3微米×3微米金属导体正方形，可以使第一区和第二区都具有均匀的平均透光率。这100个3微米×3微米的正方形(900平方微米)遮挡每一个300微米×300微米单元(90000平方微米)的另外的1％的区域，因而使第二区的平均透光率等于第一区的平均透光率。可在相邻透明导电区之间的空间区(例如包括二维网格或网络形式的微图案化导体的相邻透明导电区)内增加类似的隔离的金属结构，以便在整个传感器(包括透明导电区和它们之间的空间)上保持均匀的透光率。除了隔离的导体正方形之外，其它用于定制光学均匀度的有用的隔离导体沉积物还包括圆形和线条。电隔离的沉积物的最小尺寸(例如正方形特征的长度、圆形特征的直径或线性特征的宽度)小于10微米、小于5微米、小于2微米或甚至小于1微米。
关于使用实用制造方法对可用光学特性(例如导电性图案元件的高透射性和不可见性)进行的可再生的实现，电隔离沉积物的最小尺寸优选地介于0.5微米和10微米之间，更优选地介于0.5微米和5微米之间，甚至更优选地介于0.5微米和4微米之间，甚至更优选介于1微米和4微米之间，并且最优选在1微米和3微米之间。在一些实施例中，电隔离的导体沉积物的布置被设计成缺乏周期性。就限制与下面的显示器的周期性像素图案的不利的可见相互作用而言，缺乏周期性是优选的。对于具有沉积物并且缺乏连接到解码或信号发生和/或处理电子器件的微图案元件的整个区而言，要使电隔离的导体沉积物整体缺乏周期性，只需要所述沉积物的至少一部分的本来周期性的布置出现个别中断。这种电隔离的导体沉积物可说成具有非周期性布置方式，或者可说成电隔离的导体沉积物的非周期性布置。在一些实施例中，电隔离的导体沉积物被设计成缺乏间距小于10微米的直的平行边缘，所述直的平行边缘例如边缘长度为5微米的正方形沉积物的相对表面所存在的。更优选地，隔离的导体沉积物被设计成缺乏间距小于5微米的直的平行边缘，更优选地小于4微米，甚至更优选地小于3微米，甚至更优选地小于2微米。缺乏直的平行边缘的电隔离的导体沉积物的例子有椭圆形、圆形、五边形、七边形和三角形。在电隔离的导体沉积物的设计当中缺乏直的平行边缘起到使光衍射伪像最小化的作用，这种伪像会破坏集成了传感器的显示器的可观看性。
导电微图案对光学均匀度的影响可以量化。如果将传感器从而导体微图案的覆盖显示器可见区的总区分段成1毫米×1毫米区的阵列，则优选的传感器包括这样的导体微图案，在该导体微图案当中，没有一个所述区其被遮挡的区域分率与所有区的平均值相差大于75％。更优选地，没有一个所述区其被遮挡的区域分率与所有区的平均值相差大于50％。更优选地，没有一个所述区其被遮挡的区域分率与所有区的平均值相差大于25％。甚至更优选地，没有一个所述区其被遮挡的区域分率与所有区的平均值相差大于10％。如果将传感器从而导体微图案的覆盖显示器可见区的总区分段成5毫米×5毫米区的阵列，则优选的传感器包括这样的导体微图案，在该导体微图案当中，没有一个所述区其被遮挡的区域分率与所有区的平均值相差大于50％。优选地，没有一个所述区其被遮挡的区域分率相差大于50％。更优选地，没有一个所述区其被遮挡的区域分率与所有区的平均值相差大于25％。甚至更优选地，没有一个所述区其被遮挡的区域分率与所有区的平均值相差大于10％。
与透明导电氧化物(TCO)(例如ITO)相反，本发明有利地允许使用金属作为透明导电传感器中的导电材料。ITO具有某些缺陷，例如，在某些构造中会产生与腐蚀相关的劣化，弯曲时往往会开裂，当作为薄层电阻为每平方100Ω至1000Ω以下的涂层沉积时透射光的高度衰减(由于反射和吸收)，以及由于铟的稀缺性而增加的成本。ITO也难以沉积成具有均匀而可复制的电学特性，导致需要更复杂、更昂贵的电子器件连接至导电性图案以构造触摸屏传感器。
可用于形成导电微图案的金属的例子包括金、银、钯、铂、铝、铜、镍、锡、合金以及它们的组合。在一些实施例中，导体是透明的导电氧化物。在一些实施例中，导体是ITO。导体的厚度可以在5纳米和5微米之间、或在10纳米和500纳米之间、或在15纳米和250纳米之间。在多个实施例中，导体的厚度小于1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，并考虑微图案的几何形状(进而考虑其对平面内的载流横截面的影响)以及导体的体电阻率。对于几何形状复杂的微图案，本领域存在可用于计算薄层电阻的计算方法，例如有限差分法或有限元法，本文称为微图案属性的建模。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。
可以集成本发明的传感器的可用显示器的例子包括液晶显示器、阴极射线管显示器、等离子体显示面板和有机发光二极管显示器。
根据本发明的导体图案可通过任何合适的图案化方法来产生，例如包括通过蚀刻进行的照相平版法或通过镀覆进行的照相平版法(参见例如美国专利No.5,126,007、美国专利No.5,492,611、美国专利No.6,775,907)。另外，导体图案可利用若干其它示例性方法中的一种形成(下文将对每一种方法进行详细讨论)：
1.以激光固化形成掩模(将金属膜上的掩模层固化，然后蚀刻)；
2.喷墨印刷(掩模材料或种子材料的喷墨印刷，以用于后续的金属镀覆)；
3.凹版印刷(种子材料的凹版印刷，以用于后续的金属镀覆)；
4.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，以用于后续的金属镀覆)；或，
5.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可以精确设置导电元件，以及允许按适合市售显示器像素的比例伪(随机地)改变微导体，以限制其它可能出现的光学异常(例如莫尔条纹)。
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10微米或更小的导体。对于许多传感器应用，优选小于3微米。利用掩蔽和蚀刻的方法通常产生低的纵横比(0.05至0.5μm厚×1μm至10μm宽)的微导体。微复制凹槽可产生高达大于1:1的较高纵横比的微导体。
掩模激光固化法可用于通过使用紫外线激光器选择性地固化图案来形成微导体。该方法通常适用于基于膜(例如PET)或玻璃的基底。示例性的掩模激光固化法可以包括下列步骤：
1.用金属镀覆基底(例如，将银或铜溅镀到玻璃或PET膜上)；
2.将UV固化性掩蔽油墨均匀涂布(例如，旋涂和浸涂)到经镀覆的基底上；
3.用激光器固化印刷油墨的一部分，以在触摸传感器的有源区域内形成微导体电极，并且也可以固化用于将电极互连到连接器焊垫的(较宽)线(可以通过光掩模减小激光的光束宽度)；
4.移除(冲洗掉)未固化的油墨；以及
5.通过蚀刻移除基底上镀覆的金属，掩模油墨下面的图案除外。
可采用喷墨印刷法和种子油墨镀敷法，用比较宽的种子油墨(催化剂油墨)线条来印刷所需图案，然后用UV激光器(类似于上述掩模激光固化法)选择性地固化，以形成微导体。该方法的基底可以为膜(例如PET)或玻璃。
图3a和图3b示出了这种方法，借此：
1.将种子油墨66喷墨印刷到基底67上；
2.用激光器65固化印刷油墨的一部分，以在触摸传感器的有源区域内形成微导体电极68，并且也可以固化用于将电极互连到连接垫的(较宽)线(可以通过光掩模减小激光的光束宽度)；
3.移除(冲洗掉)未固化的油墨；以及
4.对种子油墨的固化图案进行无电镀覆(以导电金属)。
喷墨印刷法使所用的油墨量最小化，因此凡是油墨(例如种子油墨)昂贵的场合，应当考虑这种方法。如果油墨成本相对较低，则可用均匀涂布整个基底的另一种方法(例如，旋涂或浸涂)代替喷墨印刷法。用于上述种子油墨方法的喷墨印刷和镀覆的油墨材料和方法可得自英国剑桥的卡柯洛技术塑料的导电喷墨技术分公司(Conductive InkjetTechnology division of Carclo Technical Plastics,Cambridge,UK)。
凹版印刷法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膜彼此接触时，油墨就会在膜表面上沉积。所述过程示于图4中，图4显示使用来自油墨槽73的油墨线条74来印刷第一基底76。使压印滚筒70抵靠印刷筒75滚动，印刷筒75具有填充有来自油墨槽73的油墨的蚀刻槽72。此一过程可用于制作库存材料以供后续加工，或者可用于制作大体积传感器的特定X分量部件或Y分量部件。
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示器公司(Cabot Printable Electronics and Displays)制造可喷墨印刷的银导电油墨。
微复制是可用来形成微导体的又一种方法。图5示出了填充或部分填充的微复制凹槽的剖面图。凹槽可以先填充种子油墨81，然后再镀覆(参见金属化层80)，以使其导电。或者，可用本身导电的油墨填充凹槽，从而无需电镀工艺。第三种选择是用金属涂布基底，然后用掩模遮挡凹槽(底部)中的金属部分，然后再通过蚀刻移除未遮挡的金属(参见例如专利申请No.61/076731(“Method of Forming a Microstructure”(形成微结构的方法))和专利申请No.61/076736(“Method of Forming a Patterned Substrate”(形成图案化基底的方法))。凹槽的实际形状可被改变，以优化横截面形状和尺寸，从而在确保高导电率和高产出率的同时，将光的干涉程度降至最低。
填充后的微复制沟槽会形成(相对于掩蔽金属膜)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)。填充微复制凹槽的方法和具有高纵横比的凹槽的理想形状在共同授予的美国专利申请(Gaides等人)US2007/0160811中有所描述。
图6示出了具有深度大于宽度的微复制电极的高纵横比触摸表面的剖面图。在一个实施例中，深宽比大于1:1的微复制结构会产生更好的性能。一般来讲，微复制结构的宽度越小，透过触摸传感器从显示器射出的光就越多。此外，较深(而不是较宽)的凹槽会减小限制从第一表面进入传感器的光反射的表面区域。这些优点是在不损失电容信号的情况下获得的。图6示出了与触摸传感器86的印刷铜电极87电容耦合的手指85，这种耦合不仅发生在传感器的顶面，也发生在传感器的侧面。
微接触印刷是可用于形成微导体的又一种方法。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(例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。
示例性微接触印刷法的步骤如下：
1.用金属涂布基底(例如，将银或铜溅镀或镀覆到玻璃或PET膜上)；
2.将自组装单层掩模压印到所镀覆基底上；以及
3.通过蚀刻移除基底上涂布的金属，掩模下面的图案除外。
微接触印刷法在例如美国专利No.5,512,131(Kumar)和共同待审的3M专利申请No.61/032273(“Methods of Patterning a Conductor on a Substrate”(在基底上图案化导体的方法))中有所描述。微接触印刷通常不受基底的约束。例如，基底可以为PET、玻璃、PEN、TAC或不透明塑料。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)。
图7a示出了用于小电容触摸屏的矩阵传感器。两个电极图案(91和92)、互连线以及连接垫都印刷在柔性基底(例如PET)上。然后将两个图案组装在一起，以在平行平面内形成两层电极，其中上层平面内的电极正交于下层平面内的导体，如图所示(参见图7b)。有时，需要在下层电极平面下方设置屏蔽层(未示出)。
图7所示图案可以使用本文所述方法中的一种进行印刷，并且使用单个印刷步骤同时印刷用于形成电极的<10μm微导体和从电极向连接垫传输信号的互连线(通常为>10μm)，而且连接垫本身也可以在同一印刷过程中形成。例如，使用微接触印刷法同时印刷相对于图27所述的3μm微导体和500μm导电迹线706。该具体实施例提供多种优点：
1.电极与互连线的对齐自动进行，并且非常准确；
2.相比其它互连线印刷方法(例如导电油墨的丝网印刷)，互连线可印刷得更窄并且具有更密集的间距。以及
3.相比现有互连线印刷方法(例如导电油墨的丝网印刷)，互连线厚度(垂直于基底平面)要小得多。较厚的互连线会在层合层之间引起可见的间隙，并且会降低层合层之间的密封性。
图8示出了具有位于基底96表面的平行微导体95的微复制和填充后的“毛坯”构造材料。料片取向为垂直(97)。基底可以为PET、PEN或聚碳酸酯，微导体可以按本文和/或下列专利所公开的方法沉积在微复制凹槽中：3M专利申请No.61/076731(“Method of Forminga Microstructure”(形成微结构的方法))和3M专利申请No.61/076736(“Method ofForming a Patterned Substrate”(形成图案化基底的方法))。在一个实施例中，微导体的间距优选地介于50μm与500μm之间。
通过将所选微导体与印刷(如喷墨印刷或丝网印刷)电介质连接在一起，可以将该坯料加工成触摸传感器元件(例如电极或屏蔽)，其中印刷电介质具有绝缘跨接作用，使后印刷(例如喷墨印刷或丝网印刷)的导电性油墨(使用本文所述方法印刷)可以跨接一些微导体，并且只与所选微导体接触。因此，可以制备图9所示传感器的互连线和连接垫，图中示出了带有穿过电介质的通孔1000的喷墨印刷的电介质表面1002，以及也通过喷墨印刷的导电迹线1001。虽然图8和图9示出了在基底料片方向印刷的微导体，但有时在垂直于基底料片方向印刷微导体是有利的。
图10示出了矩阵触摸传感器的实例的剖面图，该传感器由两层微复制的微导体坯料和后印刷的隔离的两层喷墨导电迹线构成。最上层1010包括微复制的微导体；下一层1011为印刷的电介质；下一层1012包括后处理的导体；下一层1013为粘合剂；下一层1014为后处理的导体；下一层1015为印刷的电介质，并且最终层1016包括微复制的微导体。
在一些实施例中，通过在本来为连续而均匀的网格内的导电迹线中包括选择性断点，可以生成在至少一个方向具有不同薄层电阻的透明导电区。这个选择性设置断点的方法尤其可用于产生这样的制品，该制品包括在整个制品上的透光率为均匀的对可见光透明的导电区的图案。初始网格可为各向同性或各向异性的。例如，可制作具有正方形微型网格的细长矩形透明导电条，以通过生成周期性系列断点沿其长轴呈现出周期性的薄层电阻，断点处于在长轴方向具有矢量分量的迹线中，并且周期性地在长轴方向。这种薄层电阻的周期性可用于解码矩形条附近物体(例如手指)的位置。通过选择迹线的宽度、厚度和面密度以及断点总数，可设计沿透明导电元件的每单位长度的电阻的周期性变化，其特征在于单位长度电阻的峰值为单位长度电阻最小值的至少2倍，优选地为其最小值的至少5倍，更优选地为其最小值的至少10倍。
在其它的在本来连续而均匀的网格内包括选择性断点的实施例中，可设置断点，以在给定方向生成大致连续变化的薄层电阻。除了仅由元件总体形状所生成的非线性度之外，连续变化的薄层电阻可用于扩大沿透明导电元件的电场的非线性度。例如，如本领域已知的那样，对于以细长等腰三角形(该等腰三角形的底边上施加有相对于其顶点的电势)形式存在的具有均匀薄层电阻的透明导电元件，由于沿从底边到顶点的电场方向的单位长度电阻存在梯度(由三角形变窄的宽度生成)，该导电元件呈现出从底边到顶点的非线性电场。对于基于此类三角形透明导电元件的指状交叉阵列的触摸传感器，有利的是电场的非线性度甚至更大，导致用来解码阵列附近物体(例如手指)位置的电路的信噪比也更大。通过选择迹线的宽度、厚度和面密度以及断点总数，可设计沿透明导电元件的单位长度的薄层电阻，该电阻在1厘米以上的距离内增加至少1.1、或至少1.2、或至少1.5、或至少2倍。
在一些实施例中，通过在两个区中的每一个内包括具有其特有设计的相邻网格，并且每一个网格不必包括选择性设置的断点，可在至少一个方向生成两个具有不同薄层电阻的透明导电区。两个具有会导致对于在单个方向(例如图2的x方向)流过的电流而言不同薄层电阻值的设计的网格，其例子包括两个这样的网格，这两个网格具有相同厚度(图2的z方向尺寸)的相同导电材料的沉积物，但在y方向具有不同的单位宽度载流横截面区域(图2的y-z平面)。这样一对网格区的一个例子是两个正方形网格区，这两个区各包括宽度2微米但间距不同(例如100微米和200微米)的导电迹线。这样一对网格区的另一个例子是两个矩形网格区(非正方形，一个方向间距为100微米，与之正交方向间距为200微米)，这两个区各包括宽度2微米但取向不同(例如第一区内的矩形单元的长轴相对于第二区内的矩形单元呈90度取向)的导电迹线。
在一些实施例中，传感器包括用来承载导体图案的对可见光透明的绝缘基底层，该图案包括对可见光透明的微图案区和具有不透明的较大特征的区，其中对可见光透明的微图案区和较大特征区包括相同导体(例如金属)的大约相同厚度的图案化沉积物。较大特征可以采取例如与对可见光透明的导电微图案区接触的宽导电迹线的形式，或采取用于接触电子解码、信号发生或信号处理装置的垫的形式。在相同绝缘层上与对可见光透明的导电微图案区组合的有用较大特征的宽度在例如25微米至3毫米之间、25微米至1毫米之间、25微米至500微米之间、25微米至250微米之间或50微米至100微米之间。
一种示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案，以及第二区微图案。导电微图案包括金属线性导电特征，该特征的厚度为小于500纳米，并且宽度在0.5微米与5微米之间。第一区微图案在第一方向的第一薄层电阻值在每平方5Ω和500Ω之间，该微图案对可见光透明，并且开放区域在95％和99.5％之间。第二区微图案在第一方向具有不同于第一薄层电阻值的第二薄层电阻值。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案。导电微图案包括金属线性导电特征，该特征的厚度为小于500纳米，并且宽度在0.5微米与5微米之间。第一区微图案具有各向异性的第一薄层电阻，并且相互正交方向的薄层电阻值为至少1.5倍的关系，该微图案对可见光透明，并且开放区域在95％和99.5％之间。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案，以及第二区微图案。导电微图案包括金属线性导电特征，该特征的厚度小于500纳米，并且宽度在1微米与4微米之间。第一区微图案的第一薄层电阻值在第一方向为每平方在5Ω和100Ω之间，该微图案对可见光透明，并且具有在96％和99.5％之间的开放区域。第二区微图案在第一方向具有不同于第一薄层电阻值的第二薄层电阻值。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案，以及第二区微图案。导电微图案包括金属线性导电特征，该特征的厚度为小于500纳米，并且宽度在0.5微米与5微米之间。第一区微图案在第一方向的第一薄层电阻值在每平方5Ω和500Ω之间，该微图案对可见光透明，并且开放区域在95％和99.5％之间。第二区微图案在第一方向具有不同于第一薄层电阻值的第二薄层电阻值。该微图案也包括电隔离的导体沉积物。对于位于对可见光透明的感测区域内的所有1毫米×1毫米传感器正方形区，该区当中没有一个被遮挡的区域分率与所有区的平均值之差为大于75％。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案，以及第二区微图案。导电微图案包括金属线性导电特征，该特征的厚度为小于500纳米，并且宽度在0.5微米与5微米之间。第一区微图案在第一方向的第一薄层电阻值在每平方5Ω和500Ω之间，该微图案对可见光透明，并且开放区域在95％和99.5％之间。第二区微图案在第一方向具有不同于第一薄层电阻值的第二薄层电阻值。该微图案也包括电隔离的导体沉积物。对于位于对可见光透明的感测区域内的所有5毫米×5毫米传感器正方形区，该区当中没有一个被遮挡的区域分率与所有区的平均值之差为大于50％。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案。导电微图案包括金属线性导电特征，该特征的厚度小于500纳米，并且宽度在1微米与4微米之间。第一区微图案具有各向异性的第一薄层电阻，并且相互正交方向的薄层电阻值为至少1.5倍的关系，该微图案对可见光透明，并具有在96％和99.5％之间的开放区域。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案。导电微图案包括金属线性导电特征，该特征的厚度为小于500纳米，并且宽度在0.5微米与5微米之间。第一区微图案具有各向异性的第一薄层电阻，并且相互正交方向的薄层电阻值为至少1.5倍的关系，该微图案对可见光透明，并且开放区域在95％和99.5％之间。该微图案也包括电隔离的导体沉积物。对于位于对可见光透明的感测区域内的所有1毫米×1毫米传感器正方形区，该区当中没有一个被遮挡的区域分率与所有区的平均值之差为大于75％。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案。导电微图案包括金属线性导电特征，该特征的厚度为小于500纳米，并且宽度在0.5微米与5微米之间。第一区微图案具有各向异性的第一薄层电阻，并且相互正交方向的薄层电阻值为至少1.5倍的关系，该微图案对可见光透明，并且开放区域在95％和99.5％之间。该微图案也包括电隔离的导体沉积物。对于位于对可见光透明的感测区域内的所有5毫米×5毫米传感器正方形区，该区当中没有一个被遮挡的区域分率与所有区的平均值之差为大于50％。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案。第一区微图案包括宽度在0.5微米和5微米之间的金属线性导电特征。第一区微图案对可见光透明，并且开放区域在95％和99.5％之间。对于第一区微图案的所有1毫米×1毫米正方形区，该区当中没有一个被遮挡的区域分率与所有正方形区的平均值之差为大于75％。在一个实施例中，第一区微图案也包括电隔离的导体沉积物。在一个实施例中，金属线性导电特征的厚度为小于500纳米。在一个实施例中，第一区微图案在第一方向的第一薄层电阻值每平方在5Ω和100Ω之间。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案。第一区微图案包括宽度在0.5微米和5微米之间的金属线性导电特征。第一区微图案对可见光透明，并且开放区域在95％和99.5％之间。对于第一区微图案的所有5毫米×5毫米正方形区，该区当中没有一个被遮挡的区域分率与所有正方形区的平均值之差为大于50％。在一个实施例中，金属线性导电特征的厚度为小于500纳米。在一个实施例中，第一区微图案也包括电隔离的导体沉积物。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案。导电微图案包括金属线性导电特征，该特征的厚度为小于500纳米，并且宽度在0.5微米与5微米之间。第一区微图案的第一薄层电阻值在第一方向每平方在5Ω和100Ω之间，该微图案对可见光透明，并且开放区域在95％和99.5％之间。该微图案也包括电隔离的导体沉积物。对于位于对可见光透明的感测区域内的所有1毫米×1毫米传感器正方形区，该区当中没有一个被遮挡的区域分率与所有区的平均值之差为大于75％。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案。导电微图案包括金属线性导电特征，该特征的厚度为小于500纳米，并且宽度在0.5微米与5微米之间。第一区微图案的第一薄层电阻值在第一方向每平方在5Ω和100Ω之间，该微图案对可见光透明，并且开放区域在95％和99.5％之间。该微图案也包括电隔离的导体沉积物。对于位于对可见光透明的感测区域内的所有5毫米×5毫米传感器正方形区，该区当中没有一个被遮挡的区域分率与所有区的平均值之差为大于50％。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案，以及第二区微图案。导电微图案包括金属线性导电特征，该特征的厚度为小于500纳米，并且宽度在0.5微米与5微米之间。第一区微图案在第一方向的第一薄层电阻值在每平方5Ω和500Ω之间，该微图案对可见光透明，并且开放区域在95％和99.5％之间。第二区微图案在第一方向具有不同于第一薄层电阻值的第二薄层电阻值。该传感器也包括设置在可见光透明基底之上或之内的较大导电特征，该较大特征包括与微图案中所包括的相同材料和厚度的连续导体沉积物，并且测得的最小尺寸为至少25微米。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案。导电微图案包括金属线性导电特征，该特征的厚度为小于500纳米，并且宽度在0.5微米与5微米之间。第一区微图案具有各向异性的第一薄层电阻，并且相互正交方向的薄层电阻值为至少1.5倍的关系，该微图案对可见光透明，并且开放区域在95％和99.5％之间。该传感器也包括设置在可见光透明基底之上或之内的较大导电特征，该较大特征包括与微图案中所包括的相同材料和厚度的连续导体沉积物，并且测得的最小尺寸为至少25微米。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案，以及第二区微图案。导电微图案包括金属线性导电特征，该特征的厚度为小于500纳米，并且宽度在0.5微米与5微米之间。第一区微图案在第一方向的第一薄层电阻值在每平方5Ω和500Ω之间，该微图案对可见光透明，并且开放区域在95％和99.5％之间。第二区微图案在第一方向具有不同于第一薄层电阻值的第二薄层电阻值。该传感器也包括设置在可见光透明基底之上或之内的较大导电特征，该较大特征包括与微图案中所包括的相同材料和厚度的连续导体沉积物，并且测得的最小尺寸为至少500微米。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案。导电微图案包括金属线性导电特征，该特征的厚度为小于500纳米，并且宽度在0.5微米与5微米之间。第一区微图案具有各向异性的第一薄层电阻，并且相互正交方向的薄层电阻值为至少1.5倍的关系，该微图案对可见光透明，并且开放区域在95％和99.5％之间。该传感器也包括设置在可见光透明基底之上或之内的较大导电特征，该较大特征包括与微图案中所包括的相同材料和厚度的连续导体沉积物，并且测得的最小尺寸为至少500微米。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案。第一区微图案包括宽度在5微米和10微米之间的导电迹线。第一区微图案对可见光透明，并且开放区域在90％和99.95％之间，开放区域优选地在95％和99.95％之间，更优选地在97％和98％之间。对于第一区微图案的所有5毫米×5毫米正方形区，该区当中没有一个被遮挡的区域分率与所有正方形区的平均值之差为大于75％、优选地为大于50％、更优选地为大于25％、最优选地为大于10％。在一个实施例中，第一区微图案包括宽度在0.5微米和5微米之间、优选地在1微米和3微米之间的导电迹线。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案。第一区微图案包括宽度在1微米和10微米之间的导电迹线。第一区微图案对可见光透明，并且开放区域在90％和99.5％之间。第一区微图案包括另外连续均匀网格内的导电迹线中的选择性断点。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案。所述第一区微图案包括宽度约为[X+0.5](单位为微米)的导电迹线以及介于[95–X]％与99.5％之间的开放区域比例，其中0≤X≤4.5。在一个实施例中，第一区微图案内的触摸屏传感器表现出小于10％的雾度值以及大于75％的透射率。在另一个实施例中，第一区微图案内的触摸屏传感器表现出小于5％的雾度值以及大于85％的透射率。在一个实施例中，第一区微图案包括宽度约为[98.5–(2.5X÷3.5)]％和[99.5–(X÷3.5)]％的导电迹线，其中0≤X≤3.5。
另一个示例性的触摸屏传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区微图案。第一区微图案包括宽度约为9.6μm且间隔4mm的平行导电迹线，从而得到99.75％的开放区域比例。微复制电极的该实施例包括宽度约4μm至10μm、中心距为0.5mm至约5mm的平行导体。导体可以沿长度方向成形到PET基底网上，这样导体长度可以大于1m。使用例如相对于图8和图9所述的方法可以将成组的相邻导体电互连，以形成总宽度1mm至12mm的电极。可对相邻电极的导体进行互连，以使电极如例如在共同未决的美国专利申请公开No.2007/0074914中所公开的一样相互交错。
实例
下文描述示例性的触摸屏传感器设计。它们可利用已知的照相平版印刷方法(例如在美国专利No.5,126,007或美国专利No.5,492,611中所描述的方法)来制作。.导体可利用在本领域中已知的物理气相沉积方法(例如溅射或蒸镀)来沉积。除非另外指明，否则以下实例包括采用微接触印刷技术图案化的导体(参见上文以及另外共同待审的美国专利申请No.61/032,273中的技术说明)。如本领域所已知的(例如美国专利No.4,087,625、美国专利No.5,386,219、美国专利No.6,297,811、WO 2005/121940 A2)，当连接到解码电路时，本文举例说明的每一种导电性图案都可作为透明触摸屏传感器使用。
实例1
将根据下文所述的金薄膜微图案沉积到无色玻璃薄片(厚度大约1毫米)上。微图案240在图11和图12中示出。金层的厚度或高度为约100纳米。微图案240涉及一系列具有水平窄迹线242的水平(x轴)网格条241，测得迹线242宽度为大约2微米。这些水平网格迹线242中的四个与较大特征接触垫260电连通。这些网格条的宽度大约为6毫米。因此，在13个等间距的迹线244横跨6毫米的宽度(y轴)、13个等间距的迹线242横跨6毫米的长度(x轴)的情况下，迹线的正方形网格的间距为500微米。如图12所示，某些迹线具有测量值为大约25微米的断点250(为便于定位，图中有所夸大)。对于具有间距为500微米的2微米宽不透明迹线的正方形格栅来讲，不透明迹线的填充因数为0.80％，从而得到开放区域为99.20％。对于相同的、但每500微米具有一个25微米断点的正方形格栅来讲，填充因数为0.78％，从而得到开放区域为99.22％。因此，所述设计包括具有99.22％的开放区域的1mm×6mm区以及具有99.20％的开放区域的6mm×6mm区。具有网格的玻璃制品的平均可见光透射率为约0.92*0.992＝91％(与图案的无导体沉积区域内的透光率界面反射损耗有关的系数为0.92)。沿水平条方向，存在用四条金迹线连在一起的一系列完整的格栅区。假设溅射的金薄膜的有效体电阻率为5E-06Ω-cm，则每一个2微米宽500微米长金薄膜段的电阻都为大约125Ω。具有完整格栅且用于在条方向通过电流的区的有效薄层电阻每平方为大约115Ω。连接具有完整格栅的各区的四条迹线在区之间形成的电阻为大约62.5Ω。导电迹线元件的上述布置形成沿图13所示条方向在空间上变化的单位长度电阻。图14示出了水平网格条阵列的等效电路。该电路具有一系列由电阻器连接的板。
实例2
将根据下文所述的金薄膜微图案沉积到无色玻璃薄片(厚度大约1毫米)上。微图案340在图15中示出。金的厚度为约100纳米。微图案340具有一系列指状交叉楔形或三角形的透明导电区。每一个楔都由网格构成，该网格由狭窄的金属迹线342、344组成，测得迹线342和344(参见图15a–图15c)的宽度为大约2微米。测得网格楔在底部处的宽度为大约1厘米，长度为大约6厘米。迹线342和344的正方形网格间距为500微米。在楔内的所选网格区内(参见图15a–图15b)，有意设置长度测量值为大约25微米的断点350，以改变楔内的局部薄层电阻，从而让电流沿其长轴流过。如图15a和图15b即区15a和15b(这些区在图15中相隔大约1厘米)所示，在网格中包含断点350，所述断点会使沿长轴方向的薄层电阻增大大于1.2倍。总体设计另外包括区15c(如图15c中所示)，区15c与区15a和15b电隔离并间隔开，并且区15c具有薄层电阻值小于区15a和15b的网格。网格区15c的开放区域分率为99.20％，而网格区15a和15b的开放区域分率则分别为99.20％和99.21％。总体设计也包括区15d和15e(如图15d和图15e所示)，这些区的网格间距大于区15a、15b和15c的网格间距，但迹线宽度相同，从而增加了薄层电阻和可见光透射率。
图16示出了如上所述改变网格特性对沿楔的电阻梯度的影响相对于在相同形状的区上使用标准ITO涂层的情况。总体设计也包括以沿图案左右侧的导电引线形式存在的较大导电特征，该引线宽大约1毫米，并且用厚大约100纳米的金薄膜进行图案化。
实例3
触摸屏传感器的透明传感器元件400在图17中示出。传感器元件400包括两个图案化导体层410和414(例如X轴层和Y轴层)、两个光学透明的粘合剂层412和416、以及底板418，这些元件层合在一起，为了清楚起见在图17中将其描述为分开的。导体层410和414包括透明的导电性网格条，其中一个层取向为x轴方向，另一层取向为y轴方向，参见图2。底板418为玻璃片，其面积为6厘米×6厘米、厚度为1毫米。合适的光学透明粘合剂为得自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota)的光学透明层合粘合剂8141(Optically Clear Laminating Adhesive 8141)。对于X层和Y层中的每一个，都使用具有金属微图案的透明聚合物膜。将根据下文所述的金薄膜微图案沉积到PET薄片上。合适的PET基底包括得自特拉华州威明顿市的杜邦(DuPont,Wilmington,Delaware)的厚度为大约125微米的ST504 PET。
微图案440在图18和图19中示出。金的厚度为约100纳米。微图案具有呈一系列平行网格条442形式的透明导电区。除了末端为用来连接电子器件(其用于对触摸底板的手指进行电容性检测)的正方形垫460(面积为大约2毫米×2毫米，包括厚度为大约100纳米的金薄膜形式的连续导体)的网格条之外，还存在与该电子器件电隔离的网格条441。隔离的网格条441起到保持整个传感器的光学均匀度的作用。每一个网格条都由网格构成，该网格由窄的金属迹线443组成，迹线443的宽度为大约5微米。每一个网格条的宽度为大约2毫米，长度为66毫米。每一个网格条内都有宽度为大约0.667毫米、长度为12毫米的矩形单元。这个网格设计起到在每一个网格条内的长轴迹线之间提供连接线的作用，以在长轴迹线中存在任何断路缺陷的情况下保持沿网格条的电连续性。然而，与采用具有此类连接线的间距为0.667毫米的正方形网格相反，图18和图19的矩形网格以沿网格条的薄层电阻为代价提供了更为理想的透光率。更具体地讲，图18和图19所示网格条和具有间距0.667毫米的正方形网格的2毫米宽网格条均具有沿网格条长轴方向基本相同的薄层电阻(每平方大约50Ω)。然而，正方形网格会遮挡1.5％的透明导电区，而图18和图19所示网格只遮挡0.8％的透明导电区。
实例4
描述了用于触摸屏传感器的透明传感器元件。传感器元件包括两个图案化导体层、两个光学透明的粘合剂层和底板，如图17所示。底板是面积为6厘米×6厘米、厚度为1毫米的玻璃片，如图17所示层合在一起。合适的光学透明粘合剂为得自3M公司(3M Company)的光学透明层合粘合剂8141。对于X层和Y层中的每一个，都使用具有金属微图案的透明聚合物膜。将根据下文所述的金薄膜微图案沉积到PET薄片上。合适的PET基底包括得自杜邦(DuPont)的厚度测量值为大约125微米的ST504 PET。
微图案540在图20和图21中示出。金的厚度为100纳米。微图案540具有呈一系列平行网格条542形式的透明导电区。除了末端为用来连接电子器件(其用于对触摸底板的手指进行电容性检测)的正方形垫560的网格条542之外，还存在与该电子器件电隔离的直线段541。直线段541位于网格条542之间的区内，具有与网格条基本相同的几何形状，不同的是其具有如图13所示的大约25微米的断点550。隔离的线段541起到保持整个传感器的光学均匀度的作用。每一个网格条542都由网格构成，该网格由狭窄的金属迹线制成，这些迹线的宽度测量值为大约5微米。测得每一个网格条542的宽度为大约2毫米、长度为66毫米。每一个网格条542内都有宽度测量值为大约0.667毫米、长度测量值为12毫米的矩形单元。图12和图13所示网格542遮挡0.8％的透明导电区。图12和图13所示隔离线段541也遮挡网格条542之间其所占区的0.8％的区域。
实例5
描述了用于触摸屏传感器的透明传感器元件。传感器元件包括两个图案化导体层、两个光学透明的粘合剂层和底板，如图17所示。底板是面积为6厘米×6厘米、厚度为1毫米的玻璃片，如图17所示层合在一起。合适的光学透明粘合剂为得自3M公司(3M Company)的光学透明层合粘合剂8141。对于X层和Y层中的每一个，都使用具有金属微图案的透明聚合物膜。将根据下文所述的金薄膜微图案沉积到PET薄片上。合适的PET基底包括得自杜邦(DuPont)的厚度测量值为大约125微米的ST504PET。
微图案640在图22和图23中示出。金的厚度为约100纳米。微图案640具有呈一系列平行网格条642形式的透明导电区。除了末端为用来连接电子器件(其用于对触摸底板的手指进行电容性检测)的正方形垫660的网格条642之外，还存在与该电子器件电隔离的直线段641。直线段641位于网格条之间的区内，并具有与网格条的线段类似的几何形状。电隔离线段641起到保持整个传感器的光学均匀度的作用。每一个网格条641、642都由网格构成，该网格由狭窄的金属迹线制成，该迹线的宽度为约3微米。测得每一个网格条642的宽度为大约2毫米、长度为66毫米。每一个网格条642内都具有随机成形的单元。图22和图23所示的网格642遮挡小于5％的透明导电区。图22和图23所示的隔离线段641也遮挡网格条之间小于其所占区的5％的区域。
制备金属化聚合物膜基底(例如实例6至40)
提供聚合物膜基底，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(ST504，美国特拉华州威明顿市的杜邦公司(E.I.DuPont de Nemours and Company,Wilmington,Delaware))。用Haze-Gard测定ST504PET膜的光学特性。测得雾度和透射率分别为大约0.67％和92.9％。
一些基底膜带有金涂层，一些带有银涂层。涂金基底通过热蒸镀法制备(DV-502A，新泽西州莫里斯敦的丹顿真空设备公司(Denton Vacuum,Moorestown,New Jersey))。对于涂金基底，基底表面首先涂布20埃的铬，然后再涂布100纳米的金。就涂银基底而言，采用了两种不同的方法。一些涂银基底通过热蒸镀法制备(DV-502A，新泽西州莫里斯敦的丹顿真空设备公司(Denton Vacuum,Moorestown,New Jersey))，一些则通过溅射法制备(3M)。在所有情况下基底表面都涂布100纳米的银。
压模制作
采用照相平版印刷法在直径10厘米的硅晶片上制备光致抗蚀剂(Shipley1818，宾夕法尼亚州费城的罗门哈斯公司(Rohm and Haas Company,Philadelphia,Pennsylvania))的图案，由此产生用于模制弹性体压模的两种不同的母模。不同的母模基于本文称之为“六边形”和“正方形”的两种不同的网格形状。六边形是指由限定具有正六边形形状的封闭区域的线条网络组成的图案。正方形是指由限定具有正方形形状的封闭区域的线条网络组成的图案。通过将未固化的聚二甲基硅氧烷(PDMS,SylgardTM 184，密歇根州米德兰的道康宁(Dow Corning,Midland Michigan))倾注在母模上形成大约3.0毫米的厚度，对照母模模铸了弹性体压模。通过将接触母模的未固化有机硅暴露于真空中来除去气体，然后将其在70℃下固化2小时。从母模上剥离后，得到具有浮雕图案的PDMS压模，其浮雕图案具有高度大约1.8微米的凸起特征。对于六边形网格和正方形网格压模，其凸起结构是限定各自网格几何形状的线条，如上所述。
涂墨
将压模的背面(无浮雕图案的平坦表面)与十八烷硫醇(“ODT”O0005,美国马萨诸塞州的韦尔斯利山的TCI美国公司(TCI AMERICA,Wellesley Hills,Massachusetts))的乙醇溶液接触20小时，以对压模进行着墨。对具有正方形网格图案的压模使用10mM的ODT溶液，并对具有六边形网格图案的压模使用5mM的ODT溶液。
压印
用按上述方法着墨的压模压印金属化聚合物膜基底。压印时，首先将金属化膜样本的一个边缘与压模表面接触，然后使用直径大约3.0厘米的泡沫辊轧制膜，使之与整个压模接触，通过这种方式使膜与压模面朝上的浮雕图案表面接触。轧制步骤需要的时间少于1秒。轧制步骤之后，让基底与压模接触10秒。然后将基底从压模剥离，该步骤需要的时间少于1秒。
蚀刻
压印之后，将具有印刷图案的金属化膜基底浸渍到蚀刻剂溶液中，以用于选择性地进行蚀刻和金属图案化。对于承载金薄膜的印刷金属化膜基底，蚀刻剂含有1克硫脲(T8656，密苏里州圣路易斯的西格玛-奥德里奇(Sigma-Aldrich,St.Louis,Missouri))、0.54毫升浓盐酸(HX0603-75，新泽西州Gibbstown的EMD化学公司(EMD Chemicals,Gibbstown,New Jersey))、0.5毫升过氧化氢(30％，5240-05，新泽西州菲利普斯堡的Mallinckrodt Baker(Mallinckrodt Baker,Phillipsburg,New Jersey))和21克去离子水。为了使金薄膜图案化，将印刷金属化膜基底在蚀刻溶液中浸渍50秒。对于承载银薄膜的印刷金属化膜基底，蚀刻剂含有0.45克硫脲(T8656，密苏里州圣路易斯的西格玛-奥德里奇(Sigma-Aldrich,St.Louis,Missouri))、1.64克硝酸铁(216828，密苏里州圣路易斯的西格玛-奥德里奇(Sigma-Aldrich,St.Louis,Missouri))和200毫升去离子水。为了使银薄膜图案化，将印刷金属化膜基底在蚀刻溶液中浸渍3分钟。在对金进行图案化蚀刻之后，使用由2.5克高锰酸钾(PX1551-1，新泽西州Gibbstown的EMD化学公司(EMD Chemicals,Gibbstown,New Jersey))、4克氢氧化钾(484016，密苏里州圣路易斯的西格玛-奥德里奇(Sigma-Aldrich,St.Louis,Missouri))和100毫升去离子水配成的溶液对残余的铬进行蚀刻。
表征
选择性蚀刻和金属图案化之后，使用光学显微镜(型号ECLIPSE LV100D，配有DS-Fi1数字照相机和NIS-Elements D软件，纽约梅尔维尔的尼康(Nikon,Melville,NewYork))、扫描电镜(SEM，型号JSM-6400，日本东京的日本电子株式会社(JEOL Ltd,Tokyo,Japan))和Haze-Gard(Haze-Gard plus，马里兰州哥伦比亚的毕克-加特纳(BYK Gardner,Columbia,Maryland))对金属图案进行表征。采用微观技术确定金属图案中的线条特征的宽度。使用Haze-Gard确定网格涂布膜的透射率和雾度。Haze-Gard测定应在使用光学透明粘合剂(3M产品)将玻璃上的图案化膜层合之后进行。指定高、中、低可见度因子，以描述金属图案中的线条特征的可见度(人用肉眼观察)。
实例6
按照上述方法制备并表征金薄膜的六边形网格图案。油墨溶液含有溶解在乙醇中的浓度为5mM的十八碳硫醇。用油墨溶液接触压模背面20小时。压印时间为10秒。图1给定完成的金薄膜微图案拍摄的SEM显微图。测得实际线条宽度为大约1.63微米。根据所测线条宽度和为400微米的所设计边缘到边缘宽度来重新计算开放区域的百分比，结果为99.2％。通过Haze-Gard来确定金六边形网格涂层膜的光学特性。测得雾度和透射率分别为大约1.14％和91.6％。该实例被指定为高可见度，因为可易于看到线条宽度1.63微米、边缘到边缘宽度400微米的金六边形网格图案。
实例7至15
根据实例1中所述的程序制备并表征了金薄膜的六边形网格图案。利用SEM对每一实例的实际线条宽度进行了测量并列于表1中。接着，根据实际线条宽度及所设计的边缘到边缘宽度对开放区域的百分比进行了重新计算并列于表1中。表1还给出了通过Haze-Gard所测量的每一实例的雾度值和透射率值以及分配给每一实例的可见度因子。
实例16
按照上述方法制备并表征金薄膜的正方形网格图案。油墨溶液含有溶解在乙醇中的浓度为10mM的十八碳硫醇。用油墨溶液接触压模背面20小时。压印时间为10秒。使用光学显微镜测得实际线条宽度为大约4.73微米。根据所测线条宽度和为320微米的所设计间距来重新计算开放区域的百分比，结果为97.0％。通过Haze-Gard来确定金正方形网格涂层膜的光学特性。测得雾度和透射率分别为大约1.58％和88.6％。该实例被指定为高可见度，因为可易于看到线条宽度4.73微米、间距320微米的金正方形网格图案。
实例17-23
根据实例11中所述的程序制备并表征了金薄膜的正方形网格图案。利用光学显微镜对每一实例的实际线条宽度进行了测量并列于表1中。接着，根据实际线条宽度及所设计的间距对开放区域的百分比进行了重新计算并列于表1中。表1还给出了通过Haze-Gard所测量的每一实例的雾度值和透射率值以及分配给每一实例的可见度因子。
实例24
按照上述方法制备并表征银薄膜的六边形网格图案。涂银基底通过溅射法制备。油墨溶液含有溶解在乙醇中的浓度为5mM的十八碳硫醇。用油墨溶液接触压模背面20小时。压印时间为10秒。图2给定完成的银薄膜微图案拍摄的SEM显微图。测得实际线条宽度为大约2.43微米。根据所测线条宽度和为600微米的所设计边缘到边缘宽度来重新计算开放区域的百分比，结果为99.2％。通过Haze-Gard来确定金六边形网格涂层膜的光学特性。测得雾度和透射率分别为大约1.19％和91.8％。该实例被指定为高可见度，因为可易于看到线条宽度2.43微米、边缘到边缘宽度600微米的银六边形网格图案。
实例25至32
根据实例19中所述的程序制备并表征了银薄膜的六边形网格图案。利用SEM对每一实例的实际线条宽度进行了测量并列于表1中。接着，根据实际线条宽度及所设计的边缘到边缘宽度对开放区域的百分比进行了重新计算并列于表1中。表1还给出了通过Haze-Gard所测量的每一实例的雾度值和透射率值以及分配给每一实例的可见度因子。
实例33
按照上述方法制备并表征银薄膜的正方形网格图案。涂银基底通过热蒸镀法制备。油墨溶液含有溶解在乙醇中的浓度为10mM的十八碳硫醇。用油墨溶液接触压模背面20小时。压印时间为10秒。使用光学显微镜测得实际线条宽度为大约5.9微米。根据所测线条宽度和为320微米的所设计间距来重新计算开放区域的百分比，结果为96.3％。通过Haze-Gard来确定银正方形网格涂层膜的光学特性。测得雾度和透射率分别为大约1.77％和88.9％。该实例被指定为高可见度，因为可易于看到线条宽度5.9微米、间距320微米的银正方形网格图案。
实例34-40
根据实例28中所述的程序制备并表征了银薄膜的正方形网格图案。利用光学显微镜对每一实例的实际线条宽度进行了测量并列于表1中。接着，根据实际线条宽度及所设计的间距对开放区域的百分比进行了重新计算并列于表1中。表1还给出了通过Haze-Gard所测量的每一实例的雾度值和透射率值以及分配给每一实例的可见度因子。
表1
1区是指如图24所示出和标记的不同区。
实例41
使用如共同授予的美国临时申请61/032,273所述的微接触印刷和蚀刻法制备了透明传感器元件并将其与大致如图27、图28和图29所示的触摸传感器驱动装置组合在一起。然后将该装置与连接到显示器上的计算机处理单元整合，以测试该装置。该装置能够检测多个单一和/或同时发生的手指触摸的位置，这在显示器上以图形方式证实。该实例使用微接触印刷和蚀刻技术(也参见共同待决的美国专利申请No.61/032,273)来形成在触摸传感器中使用的微导体图案。
透明传感器元件的形成
第一图案化基底
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(μm)的第一对可见光透明的基底上蒸镀100nm银薄膜，以生成第一银金属化膜。PET可以产品号ST504商购自特拉华州威明顿的杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours,Wilmington,DE)。银可以99.99％的3mm纯银丸形式从威斯康星州密尔沃基的Cerac Inc.(Cerac Inc.,Milwaukee,WI)商购获得。
贴靠之前已用标准照相平版印刷技术进行图案化的10cm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并可以产品号Sylgard 184从位于美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司(Dow Chemical Co.,Midland,MI)商购获得。在65℃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的第一压模，这两种不同的低密度区具有凸起特征的图案：第一连续六边形网格图案和第二不连续六边形网格图案。也就是说，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断点的六边形。选择性断点的长度小于10μm。断点被设计和估算为大约5μm。为了降低它们的可见度，已发现，优选地，所述断点应该小于10μm，更优选地，小于5μm或更小，例如，在1和5μm之间。每一个凸起的六边形轮廓图案的高度均为2μm并且区域覆盖率均为1％至3％(对应于97％至99％的开放区域)，并且线段的测量宽度为2μm至3μm。第一压模也包括限定500μm宽迹线的凸起结构。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，第一侧面具有六边形网格图案区和迹线。
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小珠。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10毫摩尔的1-十八碳硫醇(产品号C18H3CS，97％，可从俄勒冈州波特兰的TCI美国公司(TCI America,Portland OR)商购获得)油墨溶液用吸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(例如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。将着墨的压模放到工作面上，使其结构化侧面向上。使用手持辊将第一银金属化膜施加到压模此时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停留15秒。然后从着墨的压模移除第一金属化膜。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(产品号T8656，密苏里州圣路易斯的西格玛-奥德里奇(Sigma-Aldrich,St.Louis,MO))和(ii)0.020摩尔硝酸铁(产品号216828，西格玛-奥德里奇(Sigma-Aldrich))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。在着墨的印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直接未接触的地方的银被移除。
图27、27a图和图27b示出了第一图案化基底700，其具有多个第一连续区702，第一连续区位于基底的第一侧面(其为此时已蚀刻和图案化了银金属化膜的侧面)上，并在多个第一不连续区704之间交替。该基底的相对的第二面为基本上裸露的PET膜。每一个第一区702均具有设置在一端的对应的500μm宽导电迹线706。图27a示出了第一区702的分解图，其具有形成六边形网格结构的多条连续线条。图27b示出了第一不连续区704的分解图，其具有形成不连续的六边形网格结构的多条不连续线条(在每一个六边形中被示出为选择性断点)。区702和704的每一个网格结构都具有97％至99％的开放区域。每一线段均为2到3μm。
第二图案化基底
使用第二对可见光透明的基底如第一图案化基底一样制备第二图案化基底，以制备第二银金属化膜。产生第二压模，该压模具有介于第二不连续六边形网格图案之间的第二连续六边形网格图案。
图28、28a图和图28b示出了第二图案化基底720，其具有多个第二连续区722，所述第二连续区位于第二基底的第一侧面上并在多个第二不连续区724之间交替。第二区722中的每一个都具有在一端处设置的对应的500μm宽第二导电迹线726。图28a示出了一个第二区722的分解图，其具有形成六边形网格结构的多条连续线条。图28b示出了一个第二不连续区724的分解图，其具有形成不连续的六边形网格结构的多条不连续线条(在每一个六边形中被示出为选择性断点)。选择性断点的长度小于10μm。断点被设计和估算为大约5μm。为了降低它们的可见度，已发现，优选地，所述断点应该小于10μm，更优选地，小于5μm或更小，例如，在1和5μm之间。区722和724的每一个网格结构都具有97％至99％的开放区域。每一线段均为2到3μm。
投射电容式触摸屏传感器元件的形成
利用以上制备的第一和第二图案化基底如下产生双层投射电容式触摸屏透明传感器元件。
使用得自美国明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)的光学透明层合粘合剂8141将第一和第二图案化基底粘着在一起，以产生多层构造。用手持辊来使这两个图案化基底层合，其中第一导电迹线区706和第二导电迹线区726无粘合剂。使用光学透明的层合粘合剂8141将该多层构造层合到0.7mm厚的浮法玻璃上，使得第一基底的第一侧靠近浮法玻璃。无粘合剂的第一导电迹线区706和第二导电迹线区726允许与第一图案化基底700和第二图案化基底720进行电连接。
用于对透明传感器元件进行互电容测量的集成电路是PIC18F87J10(亚利桑那州钱德勒的微芯科技公司(Microchip Technology,Chandler,Arizona))、AD7142(马萨诸塞州诺伍德的模拟器件公司(Analog Devices,Norwood,Massachusetts))和MM74HC154WM(缅因州南波特兰的飞兆半导体公司(Fairchild Semiconductor,South Portland,Maine))。PIC18F87J10是该系统的微控制器。它控制对MM74HC154WM所驱动的感应条的选择。它还配置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个不同的感应条，AD7142可测量12个不同的感应条。AD7142的构形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条之间的交叉点的电容。
AD7142完成测量后会通过中断信号指示微控制器收集数据。微控制器然后通过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中的中断信号，从而指示其收集下一组数据。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知的，该串行接口允许简单的计算机程序诠释来自AD7142的原始数据，从而了解在触摸和无触摸之间数值如何变化。根据16位值的数值，该计算机程序在整个显示器上呈现不同的颜色。当16位值低于某个值时，基于校正，显示区呈现白色。当高于该阈值时，基于校正，显示区呈现绿色。该数据以4字节标头(0xAAAAAAAA)、1字节信道(0x00–0x0F)、24字节数据(代表电容测量值)和回车(0x0D)的格式异步发送。
系统的测试结果
将透明传感器元件连接到触摸传感器驱动装置。当手指触摸玻璃表面时，计算机监视器将触摸感测区域内发生的触摸的位置以监视器的对应位置中的颜色变化(白到绿)的形式呈现。当两根手指同时触摸玻璃表面时，计算机监视器将触摸感测区域内发生的触摸的位置以监视器的对应位置中的颜色变化(白到绿)的形式呈现。当三根手指同时触摸玻璃表面时，计算机监视器将触摸感测区域内发生的触摸的位置以监视器的对应位置中的颜色变化(白到绿)的形式呈现。
实例42
微复制电极的一个实施例包括宽约0.5微米至约5微米(图5中的Y维度)、中心距为约2mm至约5mm的平行导体。使用例如相对于图8和图9所述的方法可以将成组的相邻导体电互连，以形成总宽度1mm至10mm的电极。
使用本文所述和所引用的方法，通过在PET透明基底上形成10μm宽(图5中的X维度)、20μm深(图5中的Z维度)、间距4mm的矩形微复制凹槽来制备迹线。凹槽的平行阵列宽100mm。凹槽在PET网方向印刷，因此其长度即为PET网长度(>20米)。
凹槽内填充有Conductive Inkjet Technologies,(CIT)制造的种子油墨。用薄层油墨将凹槽填平，然后通过类似于丝网印刷的方法使用刮墨刀移除多余的油墨。然后使用UV光固化种子油墨。然后，使用铜对具有填充了油墨的凹槽的基底进行化学镀。所得微导体分别宽大约9.6μm。注墨、UV固化和化学镀过程都由CIT执行。基底上的凹槽宽<10μm、深20μm、间距2mm的微导体也采用所述方法制备。
利用微线材导体的电极设计
现在参见图29到图36来描述多个不同的微线材电极实施例。上文所述的微线材印刷技术为单独电极图案提供很大的设计灵活性。此种设计灵活性可增强性能特性。例如，如在名称为“具有复合电极的触敏装置(Touch Sensitive Devices with CompositeElectrodes)”的美国专利申请公开No.US2010/0026,664中所进一步描述，可定制电极设计以改善被称为穿透性(即，允许电场穿过电极以与指点物体(例如手指)进行电容性耦合的趋势)的特征。在一些布置中，具有穿透性的上电极可更好地允许指点物体(即手指)与下电极之间的电容性耦合，所述下电极位于上电极与下电极相互交叉之处。这可使电极具有更好的信噪比性能。然而，电极中的孔洞或空隙可使其更容易被使用者在视觉上注意到，这一般是不可取的。以下所大致显示的实施例被结构化于基准网格上，并包括连续的和不连续的微线材导体区，这可提高电性能并实现一致的视觉特性，从而使电极图案化不太容易被注意到。
图29示出了根据本发明第一实施例的传感器电极的一部分。图29的传感器电极图案可用于例如取代图28中所示的电极。图29的传感器电极是由两个一致的单元微图案810构成，这两个微图案包括第一图案和第二图案，所述第一图案是由具有第一特征平均单元间距的不连续微线材形成的第一基准网格构成(810a)，所述第二图案是由第一图案的网修改而来，其中所述第二图案与第一图案一致并包括由连续的微线材结构形成的网(810b)，所述连续的微线材结构形成单个电极817。所述电极包括由遵循第三图案的不连续微线材形成的内部区815，所述第三图案可与第一图案或第二图案相同或类似。(在该图29中，第一图案、第二图案和第三图案是相同的图案，其是在第一点阵网格之后建模的—是偏离轴线45度的重复的正方形，但在其它实施例中，第一图案、第二图案和第三图案可相同也可不同)。内部区815所具有的尺寸实质上大于第一特征平均单元间距。
第一图案、第二图案和第三图案的选择被设计成在感测装置的整个有源区域中形成均一的光学特性。在一个实施例中，第一图案、第二图案和第三图案全部基于相同的图案，即如图29所示的第一点阵网格。平均单元间距以及形成网格的图案化微线材的宽度决定下伏的网格的平均开放区域和光学密度，光学密度会主要地影响总体传感器特性例如光学透射率和反射率。下伏的网格的某些局部区是导电的(第二图案)还是不导电的(第一图案和第二图案)取决于沿微线材长度的小(且几乎不可见的)断点的图案化。第一图案(即图29所示的下伏的点阵网格)是由简单的正方形阵列构成的，这些正方形的轴线相对于印刷纸面为45度取向。应当理解，可供选择的设计可包括图29所示的点阵网格图案，包括但不限于使用三角形棱锥体形、梯形、平行四边形、六边形或其它重复形状的点阵网格图案。在一些实施例中，构成阵列的单元可以是具有直边的多边形；在其它实施例中，构成阵列的单元的边界可以是弯曲的、凸的或凹的。构成阵列的所述多个单元不需要面积相等，尽管对于光学密度来讲，局部平均单元间距优选地在整个感测装置中保持均一。在替代实施例中，任何阵列的主轴均可沿任意角度设置。在一些实施例中，第一图案点阵网格不需要由规则的重复单元阵列构成，而是可由无任何可分辨的主轴的金属微线材的不规则网构成。可能优选的是，金属线材的伪随机网仍由局部平均单元间距表征，此可形成均一的光学特性。甚至是金属微线材的随机网也可通过沿线材长度图案化有恰当数目的小断点来变成局部导电性或非导电性的。
这三个图案中的每一个均由平均单元间距来表征。特征单元间距可在10微米与1毫米之间变化，然而，出于光学透射率和图案可见度的原因，在一个实施例中，单元间距优选地处于100微米与350微米之间。微线材导体可被图案化成具有介于0.2微米与10微米之间的宽度。在一个实施例中，微线材宽度小于3微米，并且优选地小于2微米。
在一个实施例中，图29所示的第二图案即包括电极817的电连续图案是与第一图案的网格一致的。第二图案的设计会形成触摸传感器的电极的电学功能和电路。图29中的第二图案被设计成垂直取向的连续导电电极，其用作传感器电极阵列中的多个上列电极中的一个。图29所示的图案是上电极阵列中的一个，但也可以是下电极阵列中的一个。在替代实施例中，与图29的第二图案类似的第二图案可形成沿任意角度定向的电极。
由图29的第二图案形成的传感器电极包括根据第三图案的内部区815。所述内部区包括由不连续的或断开的微线材形成的网格，在一些实施例中，这与第一图案非常类似或相同。在一个实施例中，内部区包括在任何方向上大于350微米的尺寸。在由第三图案形成的内部区内，下伏的第一图案网格包括沿微线材的断点，以使间隙内的网格不导电。在一个实施例中，内部区被图案化成与第一图案一致。
图29的第二图案中所示的内部区815只表示可沿传感器电极817的长度排列的众多内部区中的两个。例如，这些内部区中的一个或多个可被设置成保持居中在与下电极相关的交叉点上方，所述内部区具有与下电极间距相同的间距。在图29的列电极内存在非导电的内部区或孔洞会增大当手指或任何接地物体放在行电极与列电极中的一个的交叉点附近时传感器所检测到的电容差值信号。内部区的存在会增大列电极对于从下伏的行电极发出的电场的穿透性。在一个实施例中，列电极的第二图案中的内部区所跨越的距离等于第一图案或第二图案的至少两个网格单元。在又一实施例中，由第三图案限定的电极中的内部区应至少为第一图案或第二图案在任何图案方向上的平均单元间距(或网格大小)的至少两倍。常常，列电极内跨度达350微米的无任何图案化微图案的内部区(即，裸孔洞)将足够大而被人眼注意到。然而，在图29中，以第一图案或第二图案(如在图29所示的实施例中所述，第一图案与第二图案是相同的)的网格的延续部分来填充内部区，以实现均一的光学密度来使内部区实质上不会被人眼看到。I换句话讲，第一图案可被认为形成一基准网格，并且第二图案和第三图案与该基准网格一致。通过这种方式，可在传感器电极中设计跨度达1到5mm的电极内部区，并且图案被看到的风险降低。
在一些实施例中，由图29的第二图案形成的传感器电极的宽度“A”可介于200微米到10毫米范围内。
图30a示出了根据第二实施例的传感器电极的一部分。图30a的传感器电极图案可用于取代图28中所示的垂直电极。图30a的传感器电极是由一致的微图案构成，所述微图案包括由具有第一特征平均单元间距的第一网格构成的第一图案、和从第一图案的网修改的第二图案、以及第三图案，其中第二图案包括导电电极817B，第三图案包括位于电极817B中的内部区815B，所述内部区所具有的内部尺寸实质大于第一特征平均单元间距。图30a所示的第一微图案与图29中使用的下伏的网格图案相同。可有用地取代针对图29所述的任何可供选择的网格图案，包括金属微线材的规则的六边形网格图案或不规则的网。
图30a中的第二图案形成上传感器电极的功能几何形状，其是通过使连续的一串下伏网格单元导电来构成，以形成宽度局部地只为第一图案的单个平均单元的电极。然而，图30a中的完整传感器电极是由导电链所形成的缠结的梯子或棚架结构组成，所述导电链是由下伏的第一图案的单元构成的。在第二图案的梯子的横档之间或者棚架的藤之间，通过微线材中的小的断点使第一图案的下伏网格变成非导电的，以形成内部区815B。在图30a所示的实施例中，包含内部区的第三图案与第一图案和第二图案相同。而在其它实施例中，它们也可以不同。在图30a的特定例子中，将第二图案的导电单元布置成由较大的菱形构成的相连阵列或超级结构，所述图案沿图的垂直轴线连续地延伸。在菱形的相对两侧上的导电链之间的距离恰好是下伏网格结构的7个单元。因此，以与图29类似的方式，图30的电极图案包括由第二图案的导电迹线隔开的一系列非导电内部区。这些大的非导电区会增大图30a所示传感器电极的穿透性；间隙会增大当接地物体(例如手指)放置在行电极和列电极交叉点附近时传感器所检测到的电容性差值信号。
在一个实施例中，传感器电极在其由图30a的第二图案形成的最宽点处的宽度介于200微米到10毫米范围内。
在图30a中，用于构成较大的菱形超级结构的导电迹线只与下伏网格结构或基准网格的单个单元一样宽。在替代实施例中，导电迹线的宽度可为2个、3个、4个或更多个单元。另外，超级结构的导电迹线不需要沿其长度具有均匀的宽度。与图30a类似的第二图案的导电链可由宽度包含下伏网格中1个、2个或3个单元的段构成。在替代实施例中，如果第一微图案是由金属微线材的不规则网构成，则超级结构中导电段的宽度可由任何大于特征平均单元间距的平均分数表征。例如，导电迹线的有效宽度可为平均单元间距的1.1倍、或1.6倍、或者平均单元间距的2.3倍。
在图30a中，将用于在第二图案超级结构的导电迹线内形成网格栅格的微线材显示为断开的迹线。因此，导电迹线具有各向异性导电性方面，其中与第二图案中的导电迹线的方向正交的方向上的导电性与沿导电迹线长度方向的导电性相比非常低。然而，在替代实施例中，导电迹线内的所以微线材均可无断点地被图案化，使得第二图案的导电性最大化并为各向异性的。
现在转到图30b，其显示与根据图30a所示的电极配置类似的电极构形，但在这种情况下，还另外包括岛状物819，岛状物819与电极817b电隔离并位于非电连续的内部区815b内。岛状物819是由依照下伏网格图案并与下伏网格图案一致的电连续的微线材形成，在本实施例中，所述下伏网格图案形成图案1、图案2和图案3。
图31a示出了电极的再一实施例。图31a的传感器电极是由一致的微图案构成，所述微图案包括由具有第一特征平均单元间距的第一网格构成的第一图案、和从第一图案的网修改的第二图案、以及第三图案，其中第二图案包括导电电极817C，第三图案包括位于电极817C中的内部区815C，所述内部区所具有的内部尺寸实质大于第一特征平均单元间距。图31a所示的第一微图案利用与图29所示相同的下伏网格图案。可有用地取代针对图29所述的任何可供选择的网格图案，包括金属微线材的规则的六边形网格图案或不规则的网。图31a的第二图案形成导电电极的功能形状，其包括下伏网格中的电连续的、或断开的导电单元。形成电极817C的图31a所示第二图案的导电迹线被布置成棚架型结构。在所述棚架结构的某些部分中，导电迹线为下伏网格结构或基准网格的2个单元宽，而在棚架的其它部分中，导电迹线仅为1个单元宽。在各导电迹线之间形成的内部区在水平方向上为4个单元宽，而在垂直方向上为9个单元高。下伏的第一图案的光学密度在整个传感器中的所有位置保持恒定，并且因此图31a中的棚架(导电超级结构)的具体几何形状将实际上无法被人眼看到。
在一些实施例中，由图31a的第二图案形成的传感器电极817C的宽度可介于200微米到10毫米范围内。
图31b示出了根据图31a所示的电极构形的变型。电极817cc包括电连接到电极817cc的分支元件818，所述分支元件818从电极817cc向外延伸。在根据图31a所示的实施例中，分支元件延伸到内部区中。分支元件与第三图案(其是与内部区相关的图案)一致。分支元件的图案也与第一图案的基准网格一致。分支元件是由连续的微线材构成。
任两个分支元件之间的距离均等于或大于下伏网格的平均特征单元间距。针对817cc所示的各分支元件818相隔的距离等于内部区815c的第三图案网格内的两个特征单元间距。I在替代实施例中，可通过增大或减小各分支元件之间的间隔(一般是增大或减小下伏基准间距的整数倍)，在内部区内提供更大或更小的分支元件密度。通过这种方式，可将与这些内部区相关的对电场的穿透性调成适合于特定应用。
在电极817cc中使用的连续微线材导体具有特征平均宽度，并且各分支元件的宽度是相同的；即，各分支元件可具有构成电极817cc的躯干部的电连续微线材导体的几何形状。
图31c显示根据图31a和图31b所示的电极构形的又一变型。电极817ccc不包括根据图31a和图31b所示的内部区。电极817ccc具有主电极躯干819，并且分支元件818从躯干向外延伸，各分支元件818均由与下伏基准网格一致的连续微线材形成。分支元件向外延伸到第一图案的围绕区域内，所述第一图案的围绕区域包括非电连续的或断开的微线材，所述微线材也与下伏基准网格图案一致。下伏基准网格的每一单元均具有特征平均单元间距，并且各分支元件之间的距离为至少一个单元。在所示实施例中，每一分支元件均在不超过一个末端区域耦接到电极躯干。电极817ccc的主躯干沿第一方向设置，并且分支元件沿实质上横切第一方向的方向向外延伸。
分支元件818的长度大于基准网格的特征平均单元间距。在一些实施例中，分支元件可比特征平均单元间距长超过5倍，并且在其它实施例中，分支元件可比特征平均单元间距长超过10倍。在图31c中附接到电极817ccc的分支元件818包括多个不同的长度。在一些实施例中，这些长度被选择成适形于导电电极的优选轮廓或形状。例如，电极817ccc的各分支元件合在一起适形于在中心躯干上保持居中的菱形形状。
可通过所设计的长度变化和分支元件818之间间距的变化来调整电极817ccc的电容灵敏度和作为位置函数的穿透性。例如，电极817ccc的各分支元件相隔下伏基准网格的一个单元间距。在替代实施例中，分支元件可间隔开两个或三个单元间距的距离。
如图27和图28所示，触摸传感器常常采用彼此平行设置的多个电极。然而，对于穿过平行的触摸电极并处于平行的触摸电极之间的小的物体来讲，传感器的电容性触摸响应并非总是均匀的。与图31c所示分支元件类似的分支元件818可用于填充平行电极之间的空间并使传感器响应变平滑。通过使用从平行的触摸电极向外延伸并设置在平行的触摸电极之间的微线材分支元件，可提高每一电极的传感器响应、同时使总背景电容的增加量相对很小。在一些实施例中，可使相邻电极的微线材分支元件在触摸电极之间的空间中交错或相互缠结。触摸电极的此种相互缠结确保即使触摸物体的尺寸小，也可同时从两个相邻的电极中的每一个记录到触摸响应。由于常常将触摸位置作为来自相邻电极的电容信号的内插来计算，因而使分支元件在平行电极之间相互缠结的能力会提高触摸传感器的报告的准确性。
图32示出了另一电极实施例。图32的传感器电极是由一致的微图案构成，所述微图案包括由具有特征平均单元间距的单元构成的第一下伏基准网格图案、和从第一图案的网修改的第二图案、以及第三图案，其中第二图案包括导电电极817c，第三图案包括位于电极817d中的内部区815d。与第一图案相比，第二图案具有较大的特征单元间距。第二图案包括超级单元阵列，其中这些超级单元中的每一个均包括第一图案中的整数倍单元(在图32所示的超级单元中包括九个第一图案单元)。第二图案的特征单元间距是第一特征单元间距的整数倍(大于或等于2)(在图32中，倍数为3)。限定电极817d的微线材均被图案化且无断点，并且是连续导电的。电极817d的内部区根据第三图案(其在本实施例中与第一图案相同)被图案化，并通过沿微线材的长度的断点而变成非导电的，从而使内部区变成电隔离的区。
图32的传感器电极817d是由第二图案中的超级单元阵列形成的。图32的第二图案超级单元阵列形成沿垂直轴线连续导电的电极817d，并可例如用作图28所示列电极中的一个。图32中的第二图案具有通过在两个与三个超级单元之间交替而形成的宽度。图32中的有效电极宽度可为200微米到10毫米范围内的任意值。
根据图29所述的可供选择的网格图案中的任一个均可被实施成如图32所示的一致的点阵结构。例如，第二导电性图案可由可具有900微米跨度的六边形单元构成，而第一图案则由300微米跨度的六边形单元构成。在其中第一图案的网格是由微线材的伪随机网形成的实施例中，第二图案也可被设计成微线材的随机网。在该伪随机实施例中，可使第二特征单元间距为大于第一特征单元间距的任意距离。然而，为获得有用的穿透性增大量，优选的是使第二特征单元间距至少两倍于第一特征单元间距。
与图27和图28所示的简单连接的电极几何形状相比，对于图32中的上电极包含内部区(以及根据本文所讨论的其它实施例所述的对应内部区)可具有多种优点。图32的电极结构的穿透性大大提高。例如，尽管这两个电极中的下伏网格均可由特征间距(其是决定图案的普遍光学密度的间距)为200微米的单元构成，然而图32中的超级结构导电性网格(用于形成电极17D的第二图案)可具有为800微米、1000微米或1200微米的大得多的特征单元间距。第二图案的导电迹线之间的内部区允许来自下伏的底部电极的电场穿透。成比例地，耦合顶部电极与底部电极的电场中有较大分率的部分变成了边缘场，所述边缘场在传感器上方延伸，从而可有用地与附近的手指或导电物体相互作用。这些边缘场的比例或有效性可取决于图32中的导电性第二图案中的间距与a)用于将上电极与下电极隔开的电介质的厚度之比，或者与b)用于将上电极与放置于传感器上的手指隔开的覆盖电介质的厚度之比。在一个实施例中，可优选的是使导电性第二图案的单元间距为上面所限定的厚度中的任一者或两者的至少1/4，并且更优选的是单元间距为这两个厚度中的任一者或两者的至少1/2。由于图32中的第二图案的超级结构导电性网格允许单元间距大于350微米，并且在一些实施例中大于600微米，因而超级结构网格能实现具有厚于1毫米且在一些实施例中厚于2毫米的覆盖电介质的穿透性传感器设计。
本文所述的实施例包括电极的与电极电隔离的图案化内部区，所述实施例使其中第二图案的导电迹线覆盖电极表面区域的小于1％、且在许多情况下小于表面区域的0.5％的电极结构成为可能。这些小的百分比表示穿透性得到提高。
本文所述的实施例可对投射式电容传感器的性能提供另一优点。在存在手指时传感器所检测到的电容性差值信号会随传感器电极的穿透性而增大，并且同时手指与传感器电极之间的绝对电容性耦合与穿透性较小的电极相比会下降。由于可破坏感测功能的噪声信号往往会随传感器电极与手指之间的电容按比例变化，因而图32中的导电性超级结构的穿透性质(或金属迹线所覆盖的小的相对表面区域)会改善感测信号、同时降低传感器对噪声的易感性。
图33示出了另一实施例。图33的传感器电极是由一致的微图案构成，所述微图案包括由具有第一特征平均单元间距的第一网格构成的第一图案、和从第一图案的网修改的第二图案、以及第三图案，其中第二图案包括导电电极817e，第三图案包括位于电极817e中的内部区810e，所述内部区具有各种不同的尺寸和形状。限定电极817e的微线材被图案化且无断点，并且是连续导电的。通过沿微线材的长度的断点，使构成电极810e的内部区的第三图案的单元与电极817e电隔离。
与针对图32所示电极构形而显示的相比，第三图案(即电极817e的内部区815e)不均一。在图33所示电极的左边缘和右边缘附近，内部区比下伏的网格图案(第一图案)的单元大四倍。在电极817e的中心轴附近，内部区815e的单元仅为第一图案的单元的两倍。
构成导电电极的第二图案是由不均一的单元间距来表征。图32中所示的导电电极被表征为具有固定的特征单元间距的超级单元，而相比之下，电极817e中的超级结构单元间距则作为位置函数而变化。沿电极817e的左边缘和右边缘定位的连续网格的单元间距大于沿中心轴线的单元间距。
图33中构成导电性第二图案的网格单元是大致各向同性的，这意味着单元尺寸在两个正交方向上几乎相等且是下伏网格的单元尺寸的整数倍(大于或等于2倍)。
根据图29所述的可供选择的网格图案中的任一个均可用于如图33所示的一致的点阵结构。例如，第二导电性图案可由尺寸为第一图案中六边形单元的尺寸的两倍或更多倍的六边形单元构成。在其中第一图案的网是由微线材的伪随机网形成的实施例中，导电性第二图案和其电隔离的内部区也可被设计成微线材的伪随机网。在该伪随机实施例中，导电性第二图案中的线材之间的平均距离可为下伏的第一图案的平均特征单元间距的至少两倍。
已经沿图33中的电极817e的中心轴线，设计出与图31a、图31b和图31c所示实施例类似的导电迹线、或躯干。该导电躯干是由一串相连的且导电性的网格单元构成，其中中心躯干仅与下伏的第一图案或基准网格结构的单个单元一样宽。
在触摸传感器的一种电学设计中，触摸传感器的电容差值信号与手指和传感器电极之间的绝对电容成比例。对于例如图32和图33中所示的电极，手指与传感器电极之间的电容将随第二图案中导电性微线材的数目和密度而增大。电极817e的设计可允许传感器与物体(即，手指)之间的电容随着沿传感器电极作为其位置函数而变化。传感器电极的表观局部中心点位于XX位置。随着物体经过XX位置远离垂直线向左或向右移动，第二图案导电性网格的密度减小(或者单元间距增大)，并且随着物体经过XX位置远离水平线朝传感器电极顶部或底部移动，第二图案网格的密度减小。随着手指远离中心点XX移动，超级结构网格的密度近似各向同性地且径向地减小。因此，图33的第二图案导电性网格允许电容性差值信号作为距离传感器XX中心点的局部距离函数而变化。与在电极结构内不包括类似的内部区分布或种类的传感器相比，此种所设计的传感器响应变化使传感器能够以好得多的准确度来检测到并解释手指位置。
在根据图33所示的具体实施例中，构成电极817e的第二图案的单元间距随位置而在400微米与1000微米之间变化。第二图案导电性网格的密度和局部电容在传感器上相隔小于1mm的点之间变化很大。所述结构另外与5毫米到7毫米的相邻传感器电极间距相容。具有内部区变化的此种结构可适应对小的手指的位置检测和对直径小到1mm的尖笔的位置检测，甚至当这些物体显著地小于传感器电极之间的间距时。
应当理解，图33和对电极设计的其它类似图示仅示出较长感测电极的一部分。图33所示的总体网格图案可沿垂直或列电极的整个长度而根据另一电极阵列的电极的间距以某些间隔重复，其中所述电极是传感器阵列中的多个上列电极中的一个。电极817e的图案的局部中心点XX与行电极和列电极的交叉部位的中心点一致。由于电极817e的图案沿每一上电极的长度重复，因而将在每一行电极和列电极的交叉部位处存在多个局部中心点XX。
由图33的第二图案形成的传感器电极中心点XX的间距可介于200微米到10毫米范围内。上电极或列电极的最大水平宽度或范围可以是作为所述间距的分率的任意宽度，例如电极宽度可在所述间距的20％与所述间距的98％之间变化。交叉的行电极的宽度可以是作为所述间距的分率的任意宽度，例如宽度可在所述间距的30％到所述间距的98％之间变化。优选地，下电极或行电极的宽度将介于所述间距的70％与98％之间。
图34示出了电极构形的另一实施例。图34的传感器电极是由一致的微图案构成，所述微图案包括由具有第一特征平均单元间距的第一网格构成的第一图案、和从第一图案的网修改的第二图案、以及第三图案，其中第二图案包括导电电极817f，第三图案包括位于电极817f中的内部区815f，所述内部区具有各种不同的尺寸和形状。用于限定第二图案的单元的微线材均不设置有断点且均是连续导电的。通过图案中沿微线材长度的断点，电极817f的内部区815f均是非电连续的且均与电极817f隔离，并且均不导电。
图34所示电极中的第二图案的单元间距随着沿传感器的位置而以类似于图33所示电极的方式变化，不同的是图33中的单元尺寸变化不像图34中所示的一样是各向同性的。在图34的左边缘和右边缘附近，导电性第二图案的单元比下伏的网格图案的单元大4倍。在图34的垂直中心线附近，第二图案的单元只是第一图案的三倍。构成图34中的超级结构第二图案的单元是矩形的。例如，被标记为“PP”的超级结构单元沿水平方向的宽度是下伏网格的单元尺寸的四倍且沿垂直方向的高度是下伏网格的单元尺寸的八倍。
根据图29所述的可供选择的网格图案中的任一个均可用于如图34所示的一致的点阵结构。通过围起一系列宽度约为四个六边形单元宽度且高度约为八个六边形单元宽度的下伏六边形单元，仍可形成大致矩形的超级结构单元。在其中第一图案的网格是由微线材的伪随机网形成的实施例中，导电性的第二图案也可被设计成微线材的伪随机网。在该随机实施例中，导电性第二图案中各线材之间的平均距离不需要沿两个正交方向相等。
沿图34的中心线，显示第二图案中的导电躯干，其类似于前述实施例中所用的导电躯干。该导电躯干是由多个单个宽的相邻网格单元的轮廓沿垂直轴线构成。根据该中心列导电单元的第三图案的构成内部区的侧向微线材仍保持为断开的迹线。
对于图34的超级结构导电性网格，已提供作为沿传感器电极的位置函数而变化的电容变化。传感器电极的表观局部中心点位于QQ位置。随着指点物体沿水平方向经过QQ位置远离垂直线向左或向右移动，超级结构导电性网格的密度下降。然而，随着手指经过QQ点远离水平线垂直移动，超级结构网格的密度变化非常小。因此，超级结构网格的密度并不随着距离中心点QQ的距离而具有各向同性变化。而是，图34的电极中所示的超级结构被设计成具有以垂直中心线为中心镜像对称的密度变化。
图35示出了电极构形的另一实施例。图35的传感器电极是由两个一致的微图案构成，所述微图案包括由具有第一特征平均单元间距的第一网格构成的第一图案和由第一图案的网修改的第二图案，其中第二图案包括具有多种较大单元间距的第二超级结构网格。用于限定第二网格的边界的微线材均不被图案化有断点且均是连续导电的。通过沿微线材长度的断点，使位于第二图案的间隙内的第一图案的单元不导电。
图35的超级结构类似于图34，不同的是图35的电极图案的总体宽度或范围比图34中所示的更窄，并且超级结构中的单元间距的变化不显著得多。构成导电性第二图案的超级结构单元是矩形的，并且密度变化表现出以垂直躯干或中心线为中心的镜像对称性。
如果在图35的传感器电极的整个宽度中进行测量，将会注意到：该超级结构图案是由六个垂直导电线构成，而图34中的图案则是由八个垂直导电线构成。因此，图35中的电极图案将在上电极与手指之间具有较小的总电容。在一些应用中，这种相对于手指减小的电容可使电容性传感器的输出的信噪比提高。然而，图34中的图案可为传感器制造商提供优点，这是因为沿每一列具有八个垂直线的电极为电流的流动提供更多的冗余路径，并因此在制造时因导电迹线断裂或错误地图案化而出现失效缺陷的可能性较低。
然而，由于在图34和图35所示电极的导电性网格中超级结构单元的间距较大，因而图34和图35的传感器图案中相对于手指的总电容明显小于假如由下伏网格中八个垂直延伸且接近相邻的单元构成传感器图案时所得到的总电容。因此，与具有类似宽度的简单连接的且基于网格的电极结构相比，图34和图35所示的电极提供更大的穿透性和相对于手指的更小的电容。
在图35所示实施例的变型中，可增加侧向的导电单元(第二图案)棚架或延伸，所述棚架或延伸沿每一行与列交叉部位的水平中心线从垂直迹线向左和向右突出。电极图案的此种侧向延伸将一定程度地增加上电极与手指之间的总电容，但是其也可在手指沿传感器电极长度上下移动时提供电容差值信号的变化。因此，导电单元的侧向延伸可提高位置报告的准确度，同时使传感器电极与手指之间总电容的增加相对很小。
尽管已主要在上电极的上下文中描述了图29到图35的实施例，然而类似设计和图案化也可用于下电极。换句话讲，下电极可包括与下电极电隔离的内部区，但包括具有断点或分支元件的图案化微导体。
图36示出了电极构形的另一实施例。图36的传感器电极是由一致的微图案构成，所述微图案包括由具有第一特征平均单元间距的第一网格构成的第一图案、和从第一图案的网修改的第二图案、以及第三图案，其中第二图案包括导电电极，第三图案包括位于电极中的内部区815b，所述内部区具有各种不同的尺寸和形状。通过沿微线材长度的断点，电极的内部区815b均是非电连续的且均与电极隔离，并且均不导电。
图36所示第二图案的单元间距随电极内的位置而变化。然而，与图33到图35的电极相比，图36所示实施例中的超级结构单元在电极的中心处比在边缘处大。在图36中的菱形图案的中心附近，导电性第二图案的超级结构单元比下伏的基准网格的单元大3倍。然而，在菱形的外拐角处，单元尺寸较小。
图36所示电极包括内部区815b。内部区的尺寸在电极内的作为位置函数而变化。在菱形的中心的内部区大于在外边缘附近的内部区。
图36所示电极能实现使传感器与物体(即，手指)之间的电容作为物体沿传感器电极的位置函数而变化的设计。第二图案导电性网格的密度随着物体从菱形的中心朝边缘移动而增大(且单元间距减小)。随着手指远离中心点移动，超级结构网格的密度近似各向同性地且径向地增大。此种所设计变化的穿透性或单元间距在一些实施例中能使传感器响应随着手指在电极上移动而更逐渐地变化。
图37示出了多层触摸屏传感器元件740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730表示第一和第二连续区的重叠部分。区732表示第一连续区和第二不连续区的重叠部分。区734表示第二连续区和第一不连续区的重叠部分。区736表示第一和第二不连续区的重叠部分。虽然存在多个这些重叠区，但为了便于说明，在图中每一种只示出一个区。元件740的列电极或行电极可根据本文所述实施例进行配置。
本领域技术人员将会知道，本发明可以通过除本发明所公开的那些实施例之外的实施例加以实施。描述公开的实施例的目的是为了举例说明而不是限制，并且本发明仅受以下权利要求书的限制。

Claims (23)

1.一种触摸屏传感器，包括：
上电极层，所述上电极层包括复合电极阵列，所述复合电极阵列由设置成第一图案的多个连续的微线材导体构成；
下电极层，所述下电极层包括多个电极；
其中所述上电极和所述下电极被电介质层隔开且共同限定具有节点的电极矩阵，所述上电极和所述下电极在所述节点处相交；
其中所述上电极层的复合电极形成由不连续的微线材导体构成的内部区，所述不连续的微线材导体与所述连续的微线材导体电隔离。
2.根据权利要求1所述的触摸屏传感器，其中所述内部区的所述不连续的微线材导体被设置成第二图案。
3.根据权利要求2所述的触摸屏传感器，其中所述第一图案与所述第二图案相同。
4.根据权利要求2所述的触摸屏传感器，其中所述内部区比所述复合电极的电性连续区对电场具有更强的穿透性。
5.根据权利要求2所述的触摸屏传感器，其中所述上电极层和所述下电极层被取向成使得所述上电极层的所述复合电极的所述内部区定位在所述节点处。
6.根据权利要求2所述的触摸屏传感器，其中所述第一图案或所述第二图案包括重复的正方形、菱形、六边形或八边形。
7.根据权利要求6所述的触摸屏传感器，其中所述重复的正方形、菱形、六边形或八边形并非全部为相同的大小。
8.一种用于在触摸传感器中使用的基于微线材的电极，所述电极包括：
由图案化连续导电性微线材形成的网格，所述网格具有由图案化不连续导电性微线材形成的内部区，所述图案化不连续导电性微线材与所述图案化连续导电性微线材电隔离。
9.根据权利要求8所述的基于微线材的电极，其中所述内部区被图案化成在所述微线材中包括断点。
10.根据权利要求8所述的基于微线材的电极，其中所述内部区在所述微线材中包括断点。
11.根据权利要求8所述的基于微线材的电极，其中微线材包括导体，所述导体具有以微米为单位的X+0.5的迹线宽度；以及介于[95–X]％和99.5％之间的开放区域分率，其中0≤X≤4.5。
12.根据权利要求11所述的基于微线材的电极，其中所述开放区域分率介于[98.5–(2.5X÷3.5)]％和[99.5–(X÷3.5)]％之间，其中0≤X≤3.5。
13.一种用于在触摸传感器中使用的基于微线材的电极，所述电极包括：
多个连续的微导体，所述多个连续的微导体限定具有第一特征平均单元间距的第一网格图案，所述第一网格图案具有包括不连续的微导体的内部区，所述不连续的微导体具有第二特征平均单元间距；并且其中所述内部区在侧向尺寸比所述第二特征平均单元间距的区域的侧向尺寸大的区域上延伸。
14.根据权利要求13所述的基于微线材的电极，其中第一特征平均单元间距和第二特征平均单元间距基本上相等。
15.根据权利要求13所述的基于微线材的电极，其中所述第一特征平均单元间距大于所述第二特征平均单元间距。
16.根据权利要求13所述的基于微线材的电极，其中所述第一特征平均单元间距是所述第二特征平均单元间距的整数倍。
17.根据权利要求13所述的基于微线材的电极，其中所述网格图案是规则的多边形网格。
18.根据权利要求13所述的基于微线材的电极，其中所述网格图案是伪随机的网格。
19.根据权利要求13所述的基于微线材的电极，其中所述第一特征平均单元间距在所述电极的中心附近较大且随着远离所述电极的所述中心而减小。
20.根据权利要求13所述的基于微线材的电极，其中所述第一特征平均单元间距能够作为距离所述电极的中心的位置的函数而改变。
21.根据权利要求13所述的基于微线材的电极，还包括设置在所述内部区内的由电连续的微线材形成的岛状物。
22.根据权利要求21所述的基于微线材的电极，其中所述岛状物是根据具有第三特征平均单元间距的网格图案设置的，所述第三特征平均单元间距基本上等于所述第一特征平均单元间距。
23.根据权利要求13所述的基于微线材的电极，其中所述第一特征平均单元间距在所述电极的中心附近较小且随着远离所述电极的所述中心而增大。
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