CN1196993C - 用于触摸屏的三层防反射涂层 - Google Patents
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Abstract
一种包括三层防反射涂层(ARC)的触摸屏。触摸屏可以是模拟或点阵电阻触摸屏。防反射涂层包括两个高折射率层和一个低折射率层。暴露的高折射率层是导电的。防反射涂层能够施加到软层和固定层的一个或全部上。
Description
发明领域
本发明涉及触摸传感器或触摸屏。本发明更具体地涉及用于触摸传感器或触摸屏的防反射涂层。
发明背景
通常,诸如电容或电阻触摸屏之类的触摸传感器或触摸屏用于能够变化图像的计算机驱动的显示器之前或是用于能够提供固定图像的不变显示器之前。触摸传感器或触摸屏提供了一个接口,这样人们可以(通过它)向计算机或其它控制装置提供命令。触摸屏可以用于计算机,控制面板,控制器,袖珍管理器(organizer)(Palm PilotR organizer),娱乐厅游戏机(arcade games),或其它需要人类交互的电子装置。通常,触摸屏放置在显示器上(前面)并且包括至少一个用于传感触按的存在和位置的传导层。
作为一种触摸屏类型的实例,常规的电阻触摸屏包括了两个层,经常把它们称作软(flex)层和固定(stable)层。软层和固定层在相对表面上都有透明导电涂层。通过空气间隙或其它非传导介质把软层和固定层分开。
当从触摸屏的外部前表面压下时,两个透明导电的涂层形成电接触。更具体地说,由于软层的变形,在软层上的导电涂层和固定层上的导电涂层接触。固定层是典型地不可变形的。通常的电阻触摸屏包括点阵(matrix)触摸屏和模拟(analog)触摸屏。
点阵触摸屏通常有在一个表面(软层)上以行形成图像和在相对表面(固定层)上以列(垂直于行)形成图案的透明导电涂层。当施加力量并且形成上述的电接触时,就闭合分离的开关。分离开关对应特定的行或列。可以使用计算机或其它电路提供到行或列的电信号并且确定对应闭合的分离开关的横向位置和纵向位置(X,Y坐标)。
在模拟电阻触摸屏中,在软层和固定层上使用透明导电表面。导电涂层有均匀的面电阻率。用于模拟电阻触摸屏的面电导率在100和1000Ohms/square之间,更宜为200到400Ohms/square的电阻率。
在一个透明传导(电阻)层的一端通过导电母线(bus bar)施加电压,而同一层的另一端接地,通过屏幕形成线性电压梯度。构造该母线,使在一个屏幕上形成垂直电压梯度并且在另一个屏幕上形成水平电压梯度。当手指或触笔之类的力施加到软层上时,软层与固定层电接触并且闭合开关。随着开关的闭合,使用一个浮动层接收接触点上另一层的梯度产生的电压。然后每一层的作用颠倒了,并在另一层测量电压。模拟电阻触摸屏连接到计算机或电路上,后两者对电压解码并把它转换成符合触按的位置。使用两个电压读数来分配用于定位触按位置的垂直和水平(X,Y坐标)电压位置。能够足够快地电记录这些点从而数字化那些信号并将其记下来。
通常需要使触摸屏的光透过率在整个可见光谱内达到最大。如果当光通过触摸屏时被吸收或是反射,就会为光透过触摸屏带来不利的影响。在两种材料的任意分界面的反射光量依赖于两种材料在分界面每侧的折射率和厚度。反射量正比于折射率(折射率差越大,反射的光越多)。被反射的光不通过触摸屏。
通常,联系触摸屏软层和固定层的导电涂层折射率典型地为1.8到2.2。与导电涂层空气间隙相关的空气折射率是1.0。
导电涂层和空气间隙分界面的最大折射率差是整个触摸屏结构中最大的折射率差。因此,导电涂层和空气间隙导致了最大的光反射量。这样,需要降低导电涂层和空气间隙分界面的反射量。
防反射涂层通常使用在基片上交替地具有低和高的折射率或是高和低的折射率的透明材料层。选择折射率使得层的折射率和厚度导致在被第一和第二层反射回去的光之间有破坏的干涉。如果设计光学厚度使反射光的破坏干涉最大,就可以使反射光总量最小。
传统的触摸屏系统使用双层防反射涂层来减小在导电涂层和空气间隙分界面的反射。双层防反射涂层用于软层基层。双层防反射涂层包括在基层上的二氧化硅层和在二氧化硅层上的导电涂层。二氧化硅层上的导电涂层用于上述的触按传感。
这样,需要使通过触摸屏的光透过量最大。进一步需要提供比使用双层防反射涂层的触摸屏的透过量更大的触摸屏。
发明摘要
一个涉及用于触摸屏的防反射涂层的具体实施例。该触摸屏包括透明材料。该触摸屏允许通过透明材料进行观看。透明材料有靠近触摸屏外部的外侧和靠近触摸屏内部的内侧。防反射涂层包括第一层,第二层和第三层。第一层布置在邻近透明材料的内侧。第一层有高的折射率。第二层有低的折射率,布置得靠近第一层。第三层布置得靠近第二层并且比第一层离第二层更近。第三层可导电并被用于传感触摸屏上的触按。防反射涂层减少了内部界面的反射。
另一个实施例涉及包含聚酯薄膜的触摸屏幕层。该触摸屏允许通过聚酯薄膜层进行观看。聚酯薄膜有远离触按的外侧和靠近触按的内侧。触摸屏也包括用于增加通过聚酯薄膜的透射的防反射涂层。防反射涂层包括邻近内侧的第一层,布置得靠近第一层的第二层,和布置得靠近第二层的第三层。第三层比第一层离第二层更近。第三层是导电的。
本发明的另一个具体实施例涉及制造触摸屏的方法。触摸屏包括透明材料。触摸屏提供通过透明材料的视觉标记。透明材料有靠近触摸屏外部的外侧和靠近触摸屏内部的内侧。该方法包括提供邻近透明材料内部的第一层,提供邻近第二层的第二层,并且提供邻近第二层的第三层。第一层有高的折射率,第二层有低的折射率。第三层比第一层离第二层更近。第三层是导电的并且邻近空气间隙。第一,第二和第三层减小了在内部空气界面的反射。
附图概述
下面将连同参考附图描述示范实施例,其中同样的数字表示同样的元件。
图1是触摸屏等尺寸分解图;
图2是如图1所示的触摸屏的正视图;
图3是如图1所示的触摸屏的横截面图,示出了两个三层防反射涂层;
图4是如图2所示的更详细的一个三层防反射涂层的横截面图。
较佳实施例的详细描述
参考图1和图2,触摸屏10体现为一种DynaclearTM 4线模拟电阻接触面板。另外,触摸屏10可以选择为点阵触摸屏,或其它类型的触摸传感装置。触摸屏10包括软层20,间隔架30和固定层40。
软层20和固定层40宜为由空气间隙32隔离的相对衬底(图1)。间隙32允许表面21和41上的导电层之间接触但又使表面21和41相互隔离。层20和40各自有利地包括分别在内部表面21和41上的三层防反射涂层(见图3和4)。层20包括外部表面22,层40包括外部表面42。层20包括一组导电母线24,层40包括一组导电母线44。
屏幕10传感在表面22上触按的存在(existence)和位置。外部表面22比内部表面21离触按更近。间隔30是绝缘的并且提供层20和层40之间的空气间隙32。层20一变形就越过空气间隙32接触层40。当层20接触层40时,就可以传感来自手指或笔尖的触按。通常当导电表面21接触导电表面41时就传感该触按。
母线24和44可以典型地有比表面21和41的电导率大1000倍的银油墨(ink)。通常表面21和41包括电阻率为100-1000Ohms/square的氧化铟锡(ITO)。表面21和41较佳地取为电阻率为200-400Ohms/square。该薄膜通常由喷溅技术沉积。
典型的层20和40是诸如玻璃或聚酯的半透明薄衬底。在这里使用的术语半透明是指允许至少一些或所有光通过。半透明材料包括所有透明和/或非不透明的材料。层20和40较适宜由.005到.007英寸厚的聚酯薄膜(PET)制造。层20和40中的三层防反射涂层包括分别在表面21和41上的(ITO)薄膜。
通过触摸屏10提供图像。这样的图像源有阴极射线管(CRTs),液晶显示器(LCDs),等离子体显示器,EL显示器,书,图画,或其它信息源。触摸屏10可以包括提供视觉标记(indicia)的镶嵌物或包括能够提供可变视觉标记的屏幕。这样,可以连同屏幕10通过层20和40看到图像。
参考图3,屏幕10包括与表面21或层20相关的三层防反射涂层52和与表面41或层40相关的三层防反射涂层54。另一种方式是,屏幕10只在层20或层40的一个上有三层防反射涂层。层20和40是透明层的复合物,通过它光可以传播。例如,可以通过层20和40提供来自视觉标记(indicia)47的光。
层20包括硬涂层56,衬底60和涂层52。层40类似包括衬底70和涂层54。衬底60和70是诸如玻璃,塑料或PET的透明材料。
层56与层20的表面22相关联。层56最好取为紫外光固化的丙烯酸盐,它提供有0.0001到0.0015英寸厚的硬涂层。层56可以有粗糙的表面以减小表面22的反射闪耀度并且降低表面22上的指纹可见度。可以通过诸如石英颗粒这样的填充材料产生层56的粗糙表面。
表面21通常不包括诸如层56这样的硬涂层。表面21可以包括有织纹的涂层,诸如填充了玻璃或塑料球体的丙烯酸或其它透明聚酯涂层以防止在最终在触摸屏结构中的牛顿环。
层20建立在PET层或衬底60上。防反射涂层52包括层62,层64和层66。层62直接施加到衬底60上或在层60上涂覆的牛顿环上。层62可以是在表面21上制备的高折射率透明材料,诸如,氧化锡铟(ITO),氧化锑锡,氧化锡或氧化钇。层62可以是导电层或是非导电层。
层64是二氧化硅层。层66是ITO层,当传感触按时,它用作提供层20和层40之间电接触的层。
类似防反射涂层52,防反射涂层54布置到PET层或衬底70上。防反射涂层54由层62,层64和层66组成。涂层54的层62,64和66类似于涂层52的层62,64和66。
参看图4,图4描绘了防反射涂层52。不过,对防反射涂层52的描述可用于防反射涂层54。虽然给出了特定的材料和厚度,描述的细节只是实例。通过喷溅或蒸发沉积技术可以把层62,64和66布置到衬底60上。
层62最好是有1.8和2.9之间高折射率的薄膜或涂层。层62可以是氧化锡铟(ITO)。层62可以换用其它高折射率的材料制造,这些材料包括但不仅限于氧化锡,氧化锆,氧化钇,氧化钛和氧化铌。根据使用的材料类型,层62的厚度范围为10-100nm。
层64较佳地是有1.4和1.6之间的低折射率,并且是绝缘材料。层64最好是厚度为15到60nm的二氧化硅。层64的替换厚度范围是10到100nm。
层66较佳地是导电材料的薄膜或涂层。层66可以是ITO,而其它导电材料也可以使用。层66可以与层62相似。层66较佳地有1.8到2.2之间的高折射率。层66可取为20到30nm厚。层66替换的厚度的10-100nm。
在较佳实施例中,层66是25nm厚,层64是45nm厚,层62是70nm厚。在另一个实施例中,层66是30nm厚,层64是39nm厚,层62是78nm厚。层62,64和66各自的替换厚度范围为10到100nm。另外,虽然增加额外层会增加涂层52的成本,防反射涂层52可包括多于三层的层。
常规的触摸屏10不包括涂层62和64,一般从每个ITO反射大约8%的光到空气界面。虽然常规反射涂层可以减少该反射到4%到6%,防反射涂层62和64可以进一步减少该反射到1.5%到2.5%。这是相对常规的防反射涂层的巨大增进也是相对没有防反射涂层的触摸屏的进步。
可以理解,虽然给出了本发明的较佳实施例,其目的只是为了举例说明。本发明的设备和方法不限于描述的精确的细节,几何结构,尺寸,材料和条件。在不背离本发明的精神时,可以对详细细节进行不同的改变,其中本发明的精神由下面的权利要求限定。
Claims (20)
1.一种用于触摸屏的防反射涂层,该触摸屏包括透明材料,其中触摸屏提供了通过透明材料的视觉标记,透明材料有靠近触摸屏外部的外侧和靠近触摸屏内部的内侧,其特征在于,该防反射涂层包括:
邻近透明材料的内侧布置第一层,第一层有高的折射率;
邻近第一层的第二层,第二层有低的折射率;以及
邻近第二层的第三层,第二层在第一层与第三层之间,第三层具有高的折射率和至少每平方约200欧姆的层电阻率并被配置为传感触摸屏上的触摸输入的位置。
2.如权利要求1所述的防反射涂层,其特征在于,其中第一层的折射率为1.7-2.9,第二层的折射率为1.4-1.6。
3.如权利要求2所述的防反射涂层,其特征在于,其中第三层的折射率为1.8-2.2。
4.如权利要求1所述的防反射涂层,其特征在于,其中第一层是导电层。
5.如权利要求1所述的防反射涂层,其特征在于,其中第二层是二氧化硅,第三层是氧化锡铟。
6.如权利要求1所述的防反射涂层,其特征在于,其中第一层,第二层,第三层的厚度在10和100纳米之间。
7.如权利要求1所述的防反射涂层,其特征在于,其中第一层加在第二层上,第二层加在第三层上。
8.如权利要求6所述的防反射涂层,其特征在于,其中第二层的厚度在15到60纳米之间。
9.如权利要求1所述的防反射涂层,其特征在于,其中触摸屏的内部空气界面的反射被第一层,第二层,第三层从大约8个百分点减少到小于大约2.5个百分点。
10.一种触摸屏,其特征在于,包括:
聚酯薄膜,其中触摸屏通过聚酯薄膜提供视觉标记,所述聚酯薄膜有靠近和远离触按的外侧;以及
用于提高聚酯薄膜透过率的防反射涂层,所述防反射涂层包括邻近内侧的第一层,邻近第一层的第二层和邻近第二层的第三层,第二层在第一层与第三层之间,其中第三层具有至少每平方约200欧姆的层电阻率并被配置为传感触摸屏上的触摸输入的位置。
11.如权利要求10所述的触摸屏,其特征在于,其中第一层的折射率为1.7-2.9,第二层的折射率为1.4-1.6。
12.如权利要求10所述的触摸屏,其特征在于,其中第三层用于传感触按。
13.如权利要求12所述的触摸屏,其特征在于,其中第一层是导电层。
14.如权利要求10所述的触摸屏,其特征在于,其中第二层是二氧化硅,第三层是氧化锡铟。
15.如权利要求14所述的触摸屏,其特征在于,其中第一层,第二层和第三层的厚度在10和100纳米之间。
16.一种制造触摸屏的方法,触摸屏包括透明材料,其中触摸屏通过透明材料提供视觉标记,所述透明材料有靠近触摸屏外部的外侧和靠近触摸屏内部的内侧,其特征在于,该方法包括:
提供邻近透明材料内侧的第一层,并且第一层有高的折射率;
提供邻近第一层的第二层,并且第二层有低的折射率;以及
提供邻近第二层的第三层,第三层有高的折射率,第二层在第一层与第三层之间,第三层具有至少每平方约200欧姆的层电阻率并被配置为传感触摸屏上的触摸输入的位置。
17.如权利要求16所述的方法,其特征在于,其中第一层施加到有聚酯层的透明材料。
18.如权利要求16所述的方法,其特征在于,其中第二层施加到第一层。
19.如权利要求16所述的方法,其特征在于,其中第三层施加到第二层。
20.如权利要求16所述的方法,其特征在于,其中第三层是氧化锡铟。
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