CN86102920A

CN86102920A - 供触敏涂覆层使用的粒子垫片

Info

Publication number: CN86102920A
Application number: CN86102920.8A
Authority: CN
Inventors: 戴维·劳伦斯·埃珀森
Original assignee: John Fluke Manufacturing Co Inc
Current assignee: FRANK CORP; General Dana Technology Co.,Ltd.
Priority date: 1985-09-26
Filing date: 1986-04-29
Publication date: 1987-11-11
Also published as: CA1283943C; FR2587831A1; CN1010143B; GB8620813D0; JP2561651B2; DE3628810A1; DE3628810C2; GB2180994B; GB2180994A; FR2587831B1; JPS6276221A

Abstract

在触敏涂覆层面板的两个透明层之间，喷涂精细粒子，从而构成绝缘垫片。

Description

本发明总的来说涉及放置在触敏涂复层（TSO）组件中相邻而且一般是平行的各层之间的小尺寸粒子垫片的制备，从而防止各层间接触，除非加上象手指按的压力，以在可测的位置有意识地获得这样的接触。

现在有大量的仪器在使用，其中各种操作是靠施加外力，例如用户用手指按来完成的，以此在两个相邻的且分开距离很小的柔性层之间获得光学的或电接触，因此产生信号，这些电信号再用外加的电路进一步处理。这些例子包括电梯楼层选择按扭、某些计算机终端和近来出现的触敏涂复层屏，此屏使计算机监视器的使用者能操作存储在计算机里的数据。

当触敏涂复层（TSO）组件与计算机监视器一起使用时，其工作方式要求光线穿过多个透明层，从而使用户可以操作存储在计算机里的数据，在TSO组件里，通过光学非干涉方法得到相邻的透光层，有时是导电层的间隔变得越来越重要。正象从图1和2所看到的那样，一种方法是在相邻压敏导电层之间给出小型塑料非导电凸起或尖点，从而把导电层分开。这种塑料垫片的凸起通常以均匀方式分布，并且是可见的，因此，对于用户是有干扰的。这种方法的例子出现在美国专利4，423，299号中，该专利于1983年颁发给古罗（Gurol）等人，题目为“触敏透明转换器阵列”。

作为很一般的设想，甚至对不透明的距离很近的间隔层，例如从使用方照亮的触敏键盘面板，以预定方式确保导电或者不导电的分离是很需要的。

因此，需要有一种解决该问题的简单，便宜的方法，即要用预定距离分离两个通常是平行的各层，而又不消除用外力引起各表面互相靠近，从而获得在各面之间的可确定位置接触的便利性。当待分离的各层是导电的时，它们之间的分离一定是不导电的。

因此，本发明一个目的是提供容易使用和低廉的方法，使两个相邻的距离很近实际上是平行的表面分开一个预定的小距离。

本发明另一个目的是提供一种方法，使TSO组件里的光学透明相邻层的两个导电表面实现非导电的分离。

本发明的第三个目的是把TSO组件中的两个相邻层的两个相邻的，通常是平行的表面实现一个预定的小距离的分离。这样由使用者在TSO组件一侧施加的预定压力将实现两个相邻表面之间的位置可确定的接触。

本发明的第四目的是，提供一种光学非干涉方法，来分离两个相邻的相距很近，通常是平行的间隔表面的分离，以致于由使用者施加的可控压力可在耦合电路中产生表明在压力施加位置的信号。

当然应该理解，“光学透明”是一个术语，它包含着“半透明”以及“部分透明和部分不透明”，既是实际的又是暂时的（例如，当包含液晶显示时）。

本发明的上述的和另外一些目的是通过在两个相邻层的两个相邻表面中的一个上沉积适合材料的精细粒子来实现的，这种沉积是以预定的区域密度和在预定的粒子尺寸范围内进行的。为了便于使用，粒子材料最好是光学外干涉的，具有化学惰性，而又便宜的材料。符合这个要求的适合材料是褐色氧化铝粒子，这种粒子以悬浮在水中的状态很容易喷涂在加工表面上。因此，当把相邻表面并置时，在粒子随机分布之后，水分蒸发掉，这使两个表面以较小的预定距离被分离，该距离以上述粒子中的最大者来表征。使用者加在具有被分离表面之一的层上的压力可使相邻表面间的接触在粒子的任何一边发生，对这些表面或推荐实施例中对导电的很薄的膜没有不利的影响，其中导电薄膜可以真空沉积在柔性表面上。悬浮在碱土金属的氯化物溶液中的玻璃小珠也可以提供满意地分离。喷涂到表面上的光学非干涉精细粒子粘附在该表面上，在这些精细粒子适当的随机分布之后，载体流体在每种情况下都蒸发掉，从而在此后定位于相邻导电层之间。尽管对造成精细粒子在它所喷涂的表面上出现所希望的粘附的真正原因还不完全理解，但可认为，这种粘附是由于小的或分子键力，就象大家所知道的范德瓦尔（Van der weal）力。这样，粒子并不依靠两个隔开表面之一对另一个表面压力来维持粒子的分布到适当位置。据信，流体载体也用来避免和防止范德瓦尔力在粒子之间发挥作用。这样，就提供了对粘附到被喷涂表面上的粒子的所需要的随机分布。

图1是普通扁平的TSO组件的典型平面图，图中通过透明层可见一个正视的圆点图样，它表示在两个间隔很小的层之间的塑料垫片，在这里，间隔很小的层有导电的相邻表面。

图2是图1同一个普通TSO组件的垂直剖面图，该图显示出其中所包括的众多层。

图3是普通喷涂装置的示意图，悬浮粒子和液体载体材料从这个装置被喷涂到某一表面上。

图4表示具有选择尺寸范围的粒子在某一表面上的随机分布的放大示意图。

图5是对图4的视图垂直剖视的剖面图，它表示了两个相邻表面，被沉积于它们之间的较大粒子的随机分布在相对的两侧的同时接触所分离。

在所有附图中，为了便于在别处参考，相同数码用来表示相同部件或部件中的零件。

下面的描述主要集中于在相邻的间隔很小又实际是平行的表面之间的非导电精细粒子垫片的使用，以及为此获得这种粒子的满意分布的方法上。在最佳实施例中，被隔开的表面有被选择取向的导电带，在外力作用下，导电带之间的电接触是可能的。图1是普通扁平的通常为矩形的TSO面板11的平面图，TSO平板11通过它四周的一组导线12和13与解码器电路14相连，解码器电路14很可能与为了简便未画出的计算机连接。

本领域的技术人员将能看出，与间隔很小的分离表面有关的其他几何形状，例如，园柱形或球形的形状也是可行的，有时甚至是需要的。正如这里所指出的那样，该表面一般的或其具体使用的几何形状，决不影响这个发明的有效性。

在外力作用下，例如，借助于笔尖或用户手指能够确定接触点，触敏面板不一定需要导电表面。使用基于光-伏式操作，即不利用导电的可接触表面的触敏面板的例子可在属于卡斯戴（Kasday）的美国专利4，484，179号中找到，题目为“接触位置敏感表面”而在1981年11月出版的IBM的技术公开公报（Technical Disclosure Bulltins）第24卷第6期中，题目为“用于阴极射线管的光学涂复层输入器件”、在1983年11月出版的第26卷第6期上，题目为“光学键盘器件和技术”中也可找到。这两种类型的触敏面板，即使用和不使用导电相邻可接触表面的主要要求是，保持相邻表面的正常分离，直到它们在外力作用下使它们接触为止，其次是通过对由于这样的接触而产生的信号进行处理以确立接触点的位置。本领域的技术人员将很容易理解，这种相邻表面不需要是扁平的，同时在选择位置上甚至有一个或两个表面可以是不透明的。但是，这些可根据题目而变动。正象这里所描述的，不管其后借以产生、传输和处理信号的方式如何，本发明将用来把这样的相邻表面以预定的间隔分离。很清楚，如果导电表面实际上通过这种小的粒子或小珠被实际分离，正象这里指出和要求的那样，那么，这种粒子和小珠必须是不导电的。在这里所讨论的最佳实施例的情况是导电表面被分离的情况;然而，本领域的技术人员很容易了解本发明有很广的应用范围。

图2是沿垂直面板方向剖切的图1面板垂直剖面图。

普通类型的典型TSO面板，正象在图2所看见的那样，它包括顶部柔性光学透明层15，15有外部上表面16和下表面17。在下表面17上粘附着导电薄膜18，导电薄膜18一般是按预定的图案沉积的导电金属膜，导电薄膜18下表面为19。视应用情况，可以发现，金属氧化物、金属混合物，或金属和金属氧化物是人们希望用来制作这种导电预定图案的材料。还有第二光学透明柔性层20，20一般平行于层15，它有上表面22，下表面21。最好也是以金属真空沉积的方法，将具有上表面24的导电材料23的预定图案加到表面24上，正象图2所示，保证两个导电表面19和24的预定分离的普通方法是提供如图25所示的非导电凸起的预定图案（在图1可以很好的看清）。如图2所示，以下层20为基底的这些凸起25与上导电薄膜18的表面19实际上是接触的。在一些普通的TSO面板里，在层20的下面还有另外一层32，它一般是不导电的，当层20对着有上顶表面31的一般透明的后背平板30放置时，层32用来防止牛顿环的形成。

图3示意地描述了借助普通的喷涂装置51，通过喷嘴52喷出的喷液55的应用，结果使在预定的粒子尺寸范围内较大的粒子53和较小粒子54沉积在光学透明层20的上表面上。本领域的技术人员将会明白：当这样的组件直接安置在计算机的光学监视器之前时，为了让操作者必须看到面板后边是什么东西的地方能使这种TSO面板满意的工作，导电金属沉积层18和23一般是非常薄的，可能只有几个原子厚度。在如此薄的厚度上用高度导电的金属，如以已知类型的真空沉积方式，在它上面沉积金，则导电层太薄，以至于射到位于该沉积层下的透明层上的光线大多数透射过去。

喷液55不仅包括特定尺寸范围内的粒子53和54，还包括象水这样的使粒子在喷涂作用下处于悬浮状态的载体。研究表明，粒子为3-50微米大小，最好悬浮在水中的褐色氧化铝（含将近96%的Al₂O₃）提供所要求的效果。其他比得上的非导电、具有化学惰性的稳定材料是白色的氧化铝和小的玻璃珠。人们发现，碱土金属（如：钾、钠或钙）的氯化物水溶液特别适于作为象玻璃珠这样的粒子的液体载体。虽然对涉及到什么过程和分子水平力还不完全了解，但业已发现，当载体变干时，粒子趋于牢固地粘附在诸如丙烯酸塑料、玻璃、聚酯薄膜（TM）、聚碳酸酯一类的适合的光学透明材料上，以及由典型真空沉积过程所产生的导电金属或氧化物薄膜上。本领域的技术人员将会知道，把精细粒沉积物喷涂在具有导电带的预定图案的表面上，则它将不仅粘附在导电带上，而且也粘附在导电带之间的非导电区域上。

在粒子喷出及随后载体材料晒干之后，则粒子覆盖表面与也有一个导电带的预定图案的第二层并置。通过在规定的尺寸范围内适当的选择粒子，有可能保证那些尽管互相很靠近的导电表面通常保留一定量的分离，这个量是由同时与两个相邻表面接触的最大粒子的尺寸所决定的。正象上面讨论的那样，人们发现，一旦粒子被沉积在一个表面上，从此它们就不移动。当然也应该理解，最好最大的粒子在相邻表面之间同时接触，而较小粒子则粘附在它们最初被喷涂到的表面上。这一点在图5中看得最清楚，图5是对图4所示的表面垂直剖切而得到的。从图5中很容易看到，最大粒子是如何与上层的导电表面19和下层类似的导电表面24接触的，较小粒子分散在较大粒子中间。

把外部局部力加在表面16上（见图2）的使用者将使得层15向内挠曲靠近层20。如果施加的压力足够大，尽管在小的间隙中有粒子53和54存在，导电表面19也将与导电表面24产生局部接触，从而构成外部电路的一部分，并通常产生一个加力位置的有用的信号指示。试验表明，尺寸在3-50微米范围内的粒子在导电层18和23上不产生任何有害的影响，也不对柔性光学透明层15和20造成任何损失。此外，人们发现，就实用而言，尺寸小于100微米的褐色氧化铝，在TSO组件中不能用肉眼看见。

业已发现，对尺寸在3-50微米范围内的粒子分布所希望的密度为每平方吋有300～1000个粒子。每平方吋有少于300～1000个粒子时，则导电表面之间有可能出现间断和不规则的短路。对于其分布密度大于每平方吋1000个粒子的情况，则为了得到局部电接触，需要应用高启动压力。本领域的技术人员立刻能明白：通过对已知尺寸范围的粒子分布的预定密度进行控制，可以调整对于TSO面板的启动压力。因此，对于这种元件，这一点成为有用的设计因素。

如上所述，通过试验研究，业已证明在预定的分布密度和预定尺寸范围内，可利用精细粒子最有效地分离两个光学透明导电表面，并且在长期使用中没有任何不良影响。此外，如前面所指出的，本领域的技术人员可以发现，对于具体应用，最好利用白色氧化铝，小玻璃珠，或其它类似的具有化学惰性和稳定性的粒子，这些粒子还有一个固有的优点是：在典型的计算机设备和监视器工作的温度或更高的温度上，这些粒子实际上是稳定的。

精细粒子的悬浮体和载流体的喷涂沉积即可用普通手工操作的喷雾器型喷镀装置，更准确地说，也可用一种复杂的和经济可行的方法，即用普通类型的计算机控制或机械化的喷涂装置完成。

从前面所述可明显看出，本发明可按这里专门叙述和公开的另一种方式实施，也可以以同样的效果用在被分离的可接触表面不导电的情况。因此，在不偏离本发明范围的情况下，也可对这里公开的特定实施例进行修改，这些修改已包括在下述的权利要求范围内。

Claims

1、一种装置，在此装置中，两个被隔开但又靠得很近，并且通常是平行的材料层在外力作用下被移动相互靠近，从而在它们之间建立局部接触，其特征在于：

由第一种材料构成的第一层包括第一表面和与之平行的第二表面；

由第二种材料构成的第二层包括第三表面和与之平行的第四表面；

其大小在预定尺寸范围内的粒子沉积在上述第一和第二层之间，从而所述粒子以预定的密度随机地分布，而且该粒子的一部分分别同时与它的所述第二和第三表面接触。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：上述第一表面是触敏涂复层面板的接触表面。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：上述粒子尺寸在3-50微米之间。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：上述粒子以每平方吋有300～1000个粒子的密度随机地分布。

5、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：上述粒子包括褐色氧化铝。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：上述粒子包括玻璃小珠。

7、一种用来使通常平行的各层的两个相邻表面进行不导电分离的方法，它在外力作用下造成局部的实际接触，其特征在于：

沉积在上述表面的第一表面的粒子，其尺寸在预定尺寸范围内随机地分布，并且以预定的表面密度随机分布。

在上述装置中，上述两个表面中的第一和第二表面并置，使沉积在上述第一表面的部分粒子与上述第一表面和第二表面同时接触。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述沉积步骤包括把在液体载体材料内的粒子的悬浮液喷涂在上述第一表面上。

9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于：上述沉积步骤包括把在水中的褐色氧化铝悬浮粒子喷涂在上述第一表面上。

10、根据权利要求7所述的方法，其特征在于：上述沉积步骤包括把碱土金属的氯化物的水溶液里的玻璃小珠悬浮液喷涂在上述第一表面上。

11、根据权利要求7所述的方法，其特征在于：上述预定的尺寸范围为3-50微米之间。

12、根据权利要求7所述的方法，其特征在于：上述预定表面密度为每平方吋300～1000个粒子。

13、一种装置，在此装置中的两个被分开又靠很近且通常是平行的透明层在外力作用下被移动相对靠近，在它们之间建立局部接触，其特征在于：

第一透明材料层包括第一表面和与之平行的第二表面;

第二透明材料层包括第三表面和与之平行的第四表面;

在预定尺寸范围内定尺寸的粒子置于上述第一和第二层之间，其结果使上述粒子以预定的密度随机地分布，它们的一部分同时分别与上述第二和第三表面接触。

14、根据权利要求13所述的装置，其特征在于：上述第一透明材料是聚酯薄膜（TM）。

15、根据权利要求13所述的装置，其特征在于：上述第一表面是触敏涂复层面板的接触表面。

16、根据权利要求13所述的装置，其特征在于：上述粒子的尺寸在3-5微米之间。

17、根据权利要求13所述的装置，其特征在于：上述粒子以每平方吋为300～1000个粒子的密度随机地分布着。

18、根据权利要求13所述的装置，其特征在于：上述粒子包括褐色氧化铝。

19、根据权利要求13所述的装置，其特征在于：上述粒子包括玻璃小珠。

20、一种用于使通常平行的各层的两个相邻表面分开的方法，它能在外力作用下构成局部的实际接触，其特征在于：

沉积在上述表面的第一表面上的粒子，在预定尺寸范围内随机地排列，并以预定表面密度随机地分布。

在上述装置中，把上述两个表面的第一和第二表面并置，由此使沉积在上述第一表面上的部分上述粒子与上述第一表面和上述第二表面同时接触。

21、根据权利要求20所述的方法，其特征在于：上述沉积步骤包括把液体载体内的上述悬浮粒子喷涂在上述第一表面上。

22、根据权利要求20所述的方法，其特征在于：上述沉积步骤包括把水中的褐色氧化铝的悬浮粒子喷涂在第一表面上。

23、根据权利要求20所述的方法，其特征在于：上述沉积步骤包括把在碱土金属的氯化物的水溶液中的玻璃小珠悬浮液喷涂在上述第一表面上。

24、根据权利要求20所述的方法，其特征在于：上述预定尺寸范围为3-50微米。

25、根据权利要求20所述的方法，其特征在于：上述预定表面密度是每平方吋300～1000个粒子。

26、一种装置，在此装置中两个被分开但离得很近的导电又互相平行的透明材料层，在外力作用下被移动相互靠近，结果在它们之间建立局部电接触，其特征在于：

第一非导电透明材料的第一层包括第一表面和与之平行的第二表面;

光学透明层的第一导电材料以预定形状、尺寸和方位的第一组带区附着在上述第二表面上;

第二非导电透明材料的第二层包括第三表面和与之平行的第四表面。

光透明层的第二导电材料以预定形状、尺寸和方位的第二组带区附着在上述第三表面上;

在预定尺寸范围内的非导电粒子位于上述第一和第二组导电带区之间，其方式使上述粒子中的最大者以预定的密度随机地分布，由此它们的一部分至少同时与上述第一和第二组带区中的一个带区接触。

27、根据权利要求26所述的装置，其特征在于：上述第一透明材料是聚酯薄膜（TM）。

28、根据权利要求26所述的装置，其特征在于：上述第一表面被接触，把上述第一组带区向第二组带区移动，从而使每组带区的各自的带区之间建立局部电接触。

29、根据权利要求28所述的装置，其特征在于：上述第一表面是触敏涂复层面板的接触表面。

30、根据权利要求26所述的装置，其特征在于：上述第一和第二导电材料是金。

31、根据权利要求26所述的装置，其特征在于：上述第一导电材料包括金属氧化物。

32、根据权利要求26所述的装置，其特征在于：上述第一导电材料至少含有一种金属。

33、根据权利要求26所述的装置，其特征在于：提供一些电路，这些电通路把至少从上述第一和第二组带区中的一个带区连接到一个电路上。

34、根据权利要求26所述的装置，其特征在于：上述粒子的尺寸在3-50微米之间。

35、根据权利要求26所述的装置，其特征在于：上述粒子以每平方吋为300～1000个粒子的密度随机地分布。

36、根据权利要求26所述的装置，其特征在于：上述粒子包括褐色氧化铝。

37、根据权利要求26所述的装置，其特征在于：上述粒子包括玻璃小珠。

38、一种用来把通常是平行的两层中的两个导电表面进行非导电分开的方法，此方法在外力作用下使两个表面构成局部实际接触，其特征在于：

沉积在上述导电表面的第一表面上的非导电粒子在预定尺寸范围内随机排列，并以预定表面密度随机地分布;

在上述装置中，对上述两个表面中的第一和第二表面并置，这样沉积在上述第一表面上的一部分上述粒子同时与上述第一表面和上述第二表面接触。

39、根据权利要求38所述的方法，其特征在于：上述沉积步骤包括把流体载体材料的上述粒子的悬浮液喷涂在上述第一表面上。

40、根据权利要求38所述的方法，其特征在于：上述沉积步骤包括把水中的褐色氧化铝粒子的悬浮液喷涂在上述第一表面上。

41、根据权利要求38所述的方法，其特征在于：上述沉积步骤包括把碱土金属的氯化物的水溶液里的玻璃小珠悬浮液喷涂在上述第一表面上。

42、根据权利要求38所述的方法，其特征在于：上述预定的尺寸范围为3～50微米。

43、根据权利要求38所述的方法，其特征在于：上述预定的表面密度为每平方吋有300～1000个粒子。