CN1530818A - 具有可变电阻层的电阻式触摸屏 - Google Patents

具有可变电阻层的电阻式触摸屏 Download PDF

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Abstract

一种电阻式触摸屏，其包括：限定触摸区域的透明衬底；形成在透明区域上并在触摸区域上延伸的第一导电材料层；连接到第一导电材料层的电连接件；透明柔性覆盖片材；形成在透明柔性覆盖片材上的第二导电材料层，该覆盖片材以与衬底隔开的关系进行安装，由此触摸区域内的触摸在触摸点造成第一和第二导电材料层直接的电接触；连接到第二导电材料层的电连接件；以及第一或第二导电材料层中至少一个具有可变的导电性。

Description

具有可变电阻层的电阻式触摸屏
技术领域
本发明涉及电阻式触摸屏，并且更特别是本发明涉及在电阻式触摸屏内形成电阻层。
背景技术
电阻式触摸屏广泛地用于传统CRT以及计算机并且特别是便携式计算机的平板显示装置中。图2和3表示现有技术四线电阻式触摸屏10的一部分，其包括透明衬底12，该衬底具有限定触摸区域的第一导电层14。该导电层通常包括氧化铟锡(ITO)或例如聚噻吩的导电聚合物。柔性透明覆盖片材16包括通过隔离点20与第一导电层实体分开的第二导电层18。具有比导电层14的电阻低并限定边缘区域的导电图案30在透明衬底12上的导电层14的相对边缘处布置在导电层14之上。导电图案30通过与导电层14电接触的另外材料层提供。导电图案30还设置成与柔性透明覆盖片材16上的导电层18的相对边缘电接触并位于该边缘处(这是由于四个导电层通常称为四线结构)。这些导电图案30的形状可调整以便改善触摸屏响应的线性度。见例如授予Jaeger的1986年11月25日的US 4,625,075。这些导电图案30用来提供和导电层14和18的电连接。
在可选择的结构中(通常称为五线结构)，所有的四个导电带30位于衬底12中，并且第二导电层18是所谓的第五线。五线结构可同样在衬底12上采用用于四个导体30的特殊选择的图案，以便改善装置响应的线性度。
柔性透明覆盖片材16例如通过手指压力变形以便造成第一和第二导电层14和18进入电接触。电压通过电连接件33作用在导电层14上，并且所得的信号在连接到层18的电连接件31上测量以便在一个方向上确定触摸的位置。电压接着作用在导电层18上，并且信号在电连接件33上测量以便在垂直方向上确定触摸的位置。导电层14和18具有电阻，该电阻选择成使得使用功率和位置测量精度最佳化。
在传统的现有技术制造方法中，导体30由印刷在导电层14和18上的银油墨丝网制成。实际上，该方法具有许多缺陷。首先，银油墨成本高，并且由于需要另外的制造步骤和材料，银油墨丝网印刷的方法成本昂贵。其次，除非仔细地制备和印刷，银油墨不会很好地粘接在导电层上。此外，将油墨粘接在导电层上的方法需要高温，对于触摸屏和相关显示系统来说产生许多问题。另外，触摸屏的边缘区域的宽度需要相当大以便容纳用来使得触摸屏的响应线性化的图案。
发明内容
因此需要一种提供用于电阻式触摸屏的导电图案的改进装置及其制造方法，该方法可降低边缘区域的宽度，改善触摸屏的强度并降低制造成本。
通过提供一种电阻式触摸屏来满足该需要，该触摸屏包括限定触摸区域的透明衬底；形成在透明材料上并在触摸区域上延伸的第一导电材料层；连接到第一导电材料层的电连接件；透明柔性覆盖片材；形成在透明柔性覆盖片材上的第二导电材料层，该覆盖片材以与衬底隔开的关系进行安装，由此触摸区域内的触摸在触摸点造成第一和第二导电材料层直接的电接触；连接到第二导电材料层的电连接件；以及第一或第二导电材料层中的至少一个具有可变的导电性。
本发明的触摸屏具有制造简单、降低成本以及提供更大的有效区域的优点。
附图说明
图1是表示本发明四线触摸屏的截面图的示意图；
图2是现有技术四线触摸屏的示意图；
图3是表示现有技术四线触摸屏侧视图的示意图；
图4是表示制造本发明触摸屏方法的侧视图的示意图；
图5是制造方法的端视图；
图6是按照本发明的一个实施例在触摸区域具有连续变化的可变导电层的示意图；
图7是按照本发明的一个实施例在边缘区域具有宽度变化的可变导电层的示意图；
图8是按照本发明的一个实施例在边缘区域具有厚度变化的可变导电层的示意图；以及
图9是表示用于调整图像信号以便补偿触摸屏的透明度或颜色变化的显示器和驱动器的示意图。
具体实施方式
参考图1，通过使用布置在衬底12上的可变导电层32克服现有技术触摸屏的问题。具有第二导电层34的柔性透明覆盖片材16通过例如隔离点20的传统装置与可变导电层32分开。布置在衬底12上的导电层32和/或布置在柔性透明覆盖片材16上的导电层34的导电性是可变。
可变导电层32和/或34的导电性的变化可以是连续的或不连续的。如果层的导电性是连续的，该层的薄膜电阻在层内的各位置之间连续并逐渐地变化。如果层的导电性是不连续的，层内的特定位置将具有显著不同于附近位置的导电性。
在现有技术的触摸屏中，电阻式触摸屏的触摸区域的导电层的薄膜电阻是通常在每平方300～600欧姆的范围内的恒定值。此范围之外的电阻值可用于不同的目的，例如减小功率消耗或减小误差。在本发明的一个实施例中，在触摸区域内薄膜电阻在300～600欧姆的范围内变化或变化到该范围之外。按照本发明的另一实施例，由图2导电图案限定的边缘区域由可变导电层32的更导电的部分36代替。
用于透明导电涂层的典型材料包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或例如聚噻吩的导电聚合物。当这些材料涂覆在衬底上，其薄膜电阻可随着沉积厚度变化。通过沉积改变厚度的材料，可以形成可变导电层。如果材料沉积两倍的厚度，其薄膜电阻可降低一半。作为选择，材料的组分可在单个层内改变以便改变层的导电性。形成有可变导电图案的衬底可以是刚性或柔性的。
特别是，例如是形成为改善触摸屏响应的线性度(例如1998年4月7日授予Barrett等人的US 5,736,668)或提供与电阻层连接的不连续导电边缘图案30可以构造成形成可变的导电层32。例如这些专利所示的图案可按照本发明形成可变导电层32。此外，可变导电层32可在触摸区域内连续改变以便同样改善装置响应的线性度。作为选择，边缘区域和触摸区域内变化可用来改善触摸屏响应的线性度并降低边缘区域的宽度。
图6表示触摸区域35内的可变导电性的示意图，从而改善在可变导电层32的每个拐角处具有电连接件33的五线装置的响应线性度。
图7表示在具有可变宽度的导电边缘区域36的可变导电性的顶视图，以便改善在每个边缘区域的中心处具有导电连接件33的五线装置的响压线性度。
图8表示可变导电边缘区域36的截面视图，该区域成形用来改变响应的线性度，其中变化的厚度提供可变的导电性。
可变导电层32可通过不同的装置形成在衬底12上或形成在柔性透明覆盖片材16上。2001年4月10日授予Wolk等人的US6,214,520描述如何使用传热元件以便形成多层装置。作为选择，喷墨装置可构造成以变化的量和厚度沉积例如聚噻吩的液体材料以便提供可变的导电层。其申请人已经说明使用喷墨装置进行导电材料的像素方向的沉积。此外，两种方法都可用来沉积不同类型的材料，提供具有所需不同材料的多组分层以便提供优选的导电性。这些技术还便于用来在表面上提供不连续的沉积以及连续变化的沉积。
另一有用的技术是溅射。本领域公知的技术可用于连续滚压装置工艺以便采用所需的掩模和开口控制装置并使得连续衬底在溅射站下面通过以便提供可变导电层。参考图4，其表示通过材料沉积站42和44之上的连续衬底40的侧视图。沉积站42和44加热材料47，该材料在连续衬底40的表面上蒸发并凝结。通过控制材料的沉积，例如采用开启和闭合的遮挡板或限制衬底特定位置上的沉积的掩模，可以控制衬底特定部分暴露于材料沉积的时间。参考图5，其表示衬底40的端视图，其中沉积站44具有掩模46以便通过更大的材料沉积区域48。
另一沉积的方法是液体涂层。通过使用包括液体材料的料斗，材料可以受控的方式流到连续运动的衬底上。通过改变沉积的厚度和位置，可以提供可变的导电层。提供可变导电涂层的又一方法是采用光刻技术，其方法是通过沉积透明导电材料的均匀层并有选择地去除材料以便提供可变导电层。
一旦可变导电层设置在衬底上，衬底可与其他元件结合在一起，以便形成触摸屏，如现有技术所述。
沉积材料的透明度对于任何触摸屏来说是关键的因素。可变的导电层具有相应的变化的厚度和透明度或颜色。对于不是显示区域一部分的位置(例如导电图案30)来说，这不很重要。对于作为显示区域一部分的位置来说，用来驱动显示器的图像信号可进行调整以便适应触摸屏的透明度或颜色的任何变化。通过使用透明度或颜色图表，其中显示器内的每个像素的亮度和颜色进行调整以便补偿触摸屏的透明度，可以获得具有正确亮度和颜色的显示器。如图9所示，用于调整图像信号54以便提供补偿触摸屏的颜色或透明度的调整的图像信号56的装置可设置在显示器控制器50中，该控制器具有速查表52，该速查表为具有触摸屏58的显示器的每个像素元件提供亮度和/或颜色调整。
本发明可与任何平板显示器相结合，该显示器包括(但不局限于)OLED和液晶显示装置。此外，OLED显示器的衬底或覆盖件可用作电阻式触摸屏的衬底。

Claims (18)

1.一种电阻式触摸屏，其包括：
a)限定触摸区域的透明衬底；
b)形成在透明区域上并在触摸区域上延伸的第一导电材料层；
c)连接到第一导电材料层的电连接件；
d)透明柔性覆盖片材；
e)形成在透明柔性覆盖片材上的第二导电材料层，该覆盖片材以与衬底隔开的关系进行安装，由此触摸区域内的触摸在触摸点造成第一和第二导电材料层直接的电接触；
f)连接到第二导电材料层的电连接件；以及
g)第一或第二导电材料层中的至少一个具有可变的导电性。
2.如权利要求1所述的电阻式触摸屏，其特征在于，至少一个导电材料层限定覆盖触摸区域并具有均匀导电性的区域以及边缘区域，该边缘区域具有比均匀导电性高的导电性，连接到至少一层的电连接件连接到边缘区域。
3.如权利要求2所述的电阻式触摸屏，其特征在于，边缘区域具有可变的导电性，其用来在至少一个导电材料层的触摸区域内使得电场线性化。
4.如权利要求2所述的电阻式触摸屏，其特征在于，边缘区域具有可变的导电性，其用来补偿边缘区域的电阻。
5.如权利要求2所述的电阻式触摸屏，其特征在于，边缘区域具有可变的导电性，其通过具有可变的宽度或厚度的图案来设置。
6.如权利要求1所述的电阻式触摸屏，其特征在于，至少一个导电材料层在触摸区域具有可变的导电性，其用来在触摸区域内使得导电材料层内的电场线性化。
7.如权利要求1所述的电阻式触摸屏，其特征在于，衬底是刚性或柔性的。
8.如权利要求1所述的电阻式触摸屏，其特征在于，第一和第二导电层两者具有可变的导电性。
9.如权利要求1所述的电阻式触摸屏，其特征在于，具有可变导电性的层包括ITO。
10.如权利要求1所述的电阻式触摸屏，其特征在于，具有可变导电性的层包括导电聚合物。
11.如权利要求8所述的电阻式触摸屏，其特征在于，具有可变导电性的层包括聚噻吩。
12.如权利要求1所述的电阻式触摸屏，其特征在于，具有可变导电性的层的导电性由层的厚度确定。
13.如权利要求1所述的电阻式触摸屏，其特征在于，具有可变导电性的层的导电性由层的可变成分来确定。
14.如权利要求1所述的电阻式触摸屏，其特征在于，衬底是平板显示器的衬底或覆盖件。
15.如权利要求14所述的电阻式触摸屏，其特征在于，平板显示器装置是OLED显示器。
16.如权利要求6所述的电阻式触摸屏，其特征在于，可变导电性材料层在触摸区域内具有可变的透明度和/或颜色；并还包括用于驱动与触摸屏相关的显示器以便补偿触摸屏的可变透明度和/或颜色的装置。
17.如权利要求1所述的电阻式触摸屏，其特征在于，触摸屏是四线触摸屏，并且其中第一和第二导电材料层都具有可变的导电性。
18.如权利要求1所述的电阻式触摸屏，其特征在于，触摸屏是五线触摸屏。
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