DE102013201508A1

DE102013201508A1 - Dünne dielektrische Schicht für einen Berührungssensorstapel

Info

Publication number: DE102013201508A1
Application number: DE102013201508A
Authority: DE
Inventors: David Brent GUARD; Jalil SHAIKH
Original assignee: Atmel Corp
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2013-08-01
Also published as: US20130194198A1; DE202012103308U1

Abstract

In einer Ausführungsform wir ein Verfahren zur Ausbildung eines Berührungssensors zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfasst das Ausbilden eines Substrats und einer Vielzahl von Elektroden mit einem oder mit mehreren leitfähigen Materialien auf einer ersten Oberfläche des Substrats, Das Verfahren umfasst des Weiteren die Ausbildung einer dielektrischen Schicht, die weniger als 40 μm dick ist, auf der Vielzahl der Elektroden und zumindest einem Abschnitt der ersten Oberfläche des Substrats, wobei zwischen der dielektrischen Schicht und der Vielzahl der Elektroden keine Klebstoffschicht angeordnet ist.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Berührungssensoren.
Hintergrund
Ein Berührungssensor kann die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder die Annäherung eines Objekts (wie z. B. den Finger eines Benutzers oder einen Stift) innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors detektieren, der z. B. einem Anzeigebildschirm überlagert ist. In einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung kann es der Berührungssensor einem Nutzer ermöglichen, direkt mit dem auf dem Bildschirm dargestellten zu interagieren, und nicht nur indirekt mit einer Maus oder einem Touchpad. Ein Berührungssensor kann befestigt sein auf, oder Bestandteil sein von, einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, einem persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einem Smartphone, einem Satellitennavigationsgerät, einem tragbaren Medienabspielgerät, einer tragbaren Spielekonsole, einem Kiosk-Computer, einem Kassengerät, oder anderen geeigneten Geräten. Ein Steuerpaneel auf einem Haushaltsgerät oder einer anderen Einrichtung kann ebenfalls einen Berührungssensor beinhalten.
Es gibt eine Anzahl verschiedener Arten von Berührungssensoren, wie z. B. resistive Berührungsbildschirme, Berührungsbildschirme mit akustischen Oberflächenwellen und kapazitive Berührungsbildschirme. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier ggf. einen Berührungsbildschirm mit umfassen, und umgekehrt. Wenn ein Objekt die Oberfläche des kapazitiven Berührungsbildschirms berührt oder in dessen Nähe kommt, so kann eine Kapazitätsänderung innerhalb des Berührungsbildschirms am Ort der Berührung oder der Annäherung auftreten. Eine Berührungssensorsteuereinheit kann die Kapazitätsänderung verarbeiten, um ihre Position auf dem Berührungsbildschirm zu bestimmen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen beispielhaften Berührungssensor mit einer beispielhaften Berührungssensorsteuereinheit.
2a eine beispielhafte dünne dielektrische Schicht, die auf der Oberseite eines beispielhaften Substrats ausgebildet ist, wobei Elektroden durch ein leitfähiges Material ausgebildet werden.
2b zeigt eine Anzeige und einen beispielhaften Stapel eines Berührungssensors, der die dünne dielektrische Schicht aus 2a beinhaltet.
3a zeigt eine weitere beispielhafte dünne dielektrische Schicht, die auf der Unterseite eines beispielhaften Substrats ausgebildet ist, wobei Elektroden durch ein leitfähiges Material ausgebildet werden.
3b zeigt eine Anzeige und einen beispielhaften Stapel eines Berührungssensors, der die dünne dielektrische Schicht aus 3a beinhaltet.
4a zeigt beispielhafte dünne dielektrische Schichten, die auf der Ober- und der Unterseite eines beispielhaften Substrats ausgebildet sind, wobei Elektroden durch ein leitfähiges Material ausgebildet werden.
4b zeigt eine Anzeige und einen beispielhaften Stapel eines Berührungssensors, der die dünnen dielektrischen Schichten aus 4a beinhaltet.
5 zeigt ein Beispielverfahren zur Ausbildung eines Stapels eines Berührungssensors mit einer oder mit mehreren dünnen dielektrischen Schichten.
Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor 10 mit einer beispielhaften Berührungssensorsteuereinheit 12. Der Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 können die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder der Annäherung eines Objekts innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 10 detektieren. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier ggf. sowohl den Berührungssensor als auch seine Berührungssensorsteuereinheit umfassen. In ähnlicher Weise kann eine Bezugnahme auf eine Berührungssensorsteuereinheit ggf. sowohl die Berührungssensorsteuereinheit als auch ihren Berührungssensor umfassen. Der Berührungssensor 10 kann ggf. einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche beinhalten. Der Berührungssensor 10 kann ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden (oder ein Feld von Elektroden von nur einem Typ) beinhalten, die auf einem oder auf mehreren Substraten angebracht sind, die aus einem dielektrischen Material bestehen können. Ein Bezug auf einen Berührungssensor kann hier ggf. sowohl die Elektroden auf dem Berührungssensor als auch das Substrat oder die Substrate umfassen, auf denen die Elektroden angebracht sind. Umgekehrt kann eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor ggf. die Elektroden des Berührungssensors, nicht aber die Substrate, auf denen sie angebracht sind, umfassen.
Eine Elektrode (entweder eine Ansteuerelektrode oder eine Ausleseelektrode) kann ein Bereich aus leitfähigem Material sein, der eine bestimmte Form hat, wie z. B. eine Kreisscheibe, ein Quadrat, ein Rechteck, eine dünne Linie, oder eine andere geeignete Form oder deren Kombinationen. Ein oder mehrere Schnitte in einer oder in mehreren Schichten aus einem leitfähigen Material können (zumindest zum Teil) die Form einer Elektrode bilden und die Fläche der Form kann (zumindest zum Teil) durch diese Schnitte begrenzt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode ungefähr 100% der Fläche ihrer Form bedecken (manchmal als 100%-ige Füllung bezeichnet). In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus Indiumzinnoxid (ITO) bestehen und das ITO der Elektrode kann ungefähr 100% der Fläche ihrer Form bedecken. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode deutlich weniger als 100% der Fläche ihrer Form bedecken. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material (FLM) bestehen, wie z. B. Kupfer, Silber oder einem kupfer- oder silberhaltigen Material, und die feinen Leitungen aus leitfähigem Material können ungefähr 5% der Fläche ihrer Form in einem schraffierten, netzartigen oder einem anderen geeigneten Muster bedecken. Eine Bezugnahme auf FLM kann hier ggf. derartige Materialien umfassen. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Elektroden bestehend aus bestimmten leitfähigen Materialien in bestimmten Formen mit bestimmten Füllungen in bestimmten Mustern beschreibt oder illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden aus jedem geeigneten leitfähigen Material in jeder geeigneten Form mit jedem geeigneten Füllprozentsatz in jedem geeigneten Muster.
Gegebenenfalls können die Formen der Elektroden (oder anderer Elemente) eines Berührungssensors im Ganzen oder zum Teil ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors bilden. Eine oder mehrere Eigenschaften der Implementierung dieser Formen (wie z. B. das leitfähige Material, die Füllung, oder die Muster innerhalb der Formen) können im Ganzen oder zum Teil ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors bilden. Ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrerer Eigenschaften seiner Funktionalität bestimmen und ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrere optisch, Eigenschaften des Berührungssensors, wie z. B. die Durchsichtigkeit, die Brechung oder die Reflektion bestimmen.
Ein mechanischer Stapel kann das Substrat (oder mehrere Substrate) und das leitfähige Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 bildet, enthalten. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der mechanische Stapel eine erste Schicht aus einem optisch klaren Klebstoff (OCA) unterhalb eines Abdeckpanels beinhalten. Das Abdeckpanel kann durchsichtig sein und aus einem widerstandsfähigen Material bestehen, das für eine wiederholte Berührung beeignet ist, wie z. B. Glas, Polycarbonat, oder Polymethylmethacrylat (PMMA). Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Abdeckpanele besehend aus jedem geeigneten Material. Die erste Schicht aus OCA kann zwischen dem Abdeckpanel und dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektrode bildet, angeordnet sein. Alternativ kann ggf. eine dünne Schicht aus einem dielektrischen Material zwischen dem Abdeckpaneel und dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet, angeordnete sein, und das Abdeckpaneel kann mittels eines In-Mold-Laminationsprozesses (IML) auf der dünnen dielektrischen Schicht gebildet werden (dies wird im Detail in Verbindung mit 2a und 2b erläutert). Der mechanische Stapel kann auch eine zweite Schicht aus OCA und eine dielektrische Schicht (die aus PET oder einem anderen geeigneten Material besteht, ähnlich zu dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet) beinhalten. Alternativ kann gegebenenfalls eine dünne Beschichtung aus einem dielektrischen Material anstelle der zweiten Schicht aus OCA und der dielektrischen Schicht angebracht werden (dies wird im Detail in Verbindung mit 3a und 3b erläutert). Die zweite Schicht aus OCA kann zwischen dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet, und der dielektrischen Schicht angeordnet sein und die dielektrische Schicht kann zwischen der zweiten Schicht aus OCA und einem Luftspalt angrenzend an eine Anzeige eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 enthält, angeordnet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Abdeckpanel eine Dicke von ungefähr 1 mm haben; die erste Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben. Das Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektrode bilde, kann eine Dicke von 0,05 mm haben; die zweite Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben, die dielelektrische Schicht kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben und die dünne Beschichtung mit dielektrischem Material kann eine Dicke zwischen ungefähr 0,5 μm und ungefähr 0,05 mm haben. Obwohl die vorliegende Offenbarung einen konkreten mechanischen Stapel mit einer konkreten Zahl von konkreten Schichten bestehend aus bestimmten Materialien mit einer bestimmten Dicke beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten mechanischen Stapel mit jeder geeigneten Zahl von geeigneten Schichten von jedem geeigneten Material mit jeder geeigneten Dicke. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann in bestimmten Ausführungsformen eine Schicht aus Klebstoff oder einem Dielektrikum, die dielektrische Schicht, die zweite Schicht aus OCA und den obenstehend beschriebenen Luftspalt ersetzen, so dass kein Luftspalt zur Anzeige hin besteht.
Ein oder mehrere Abschnitte des Substrats des Berührungssensors 10 können aus Polyethylenterephthalat (PET) oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Substrate, bei denen irgendein geeigneter Abschnitt aus irgendeinem geeigneten Material besteht. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden in dem Berührungssensor 10 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 aus dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material bestehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Kupfer oder aus einem kupferhaltigen Material bestehen und eine Dicke von ungefähr 0,5 μm bis ungefähr 5 μm und eine Breite von ungefähr 1 μm bis ungefähr 10 μm haben. In einem anderen Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Silber oder einem silberhaltigen Material besehen und gleichermaßen eine Dicke von 0,5 μm bis ungefähr 5 μm und eine Breite von 1 μm bis ungefähr 10 μm haben. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Elektroden bestehend aus jedem geeigneten Material.
Der Berührungssensor 10 kann eine kapazitive Form der Berührungserfassung implementieren. In einer Gegenkapazitätserfassung kann der Berührungssensor 10 ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden beinhalten, die ein Feld von kapazitiven Knoten bilden. Eine Ansteuerelektrode und eine Ausleseelektrode können einen kapazitiven Knoten bilden. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden, die den kapazitiven Knoten bilden, können einander nahekommen, machen aber keinen elektrischen Kontakt miteinander. Stattdessen sind die Ansteuer- und Ausleselektroden kapazitiv miteinander über einen Abstand zwischen ihnen gekoppelt. Eine gepulste oder alternierende Spannung, die an die Ansteuerelektroden (durch die Berührungssensorsteuereinheit 12) angelegt wird, kann eine Ladung auf den Ausleseelektroden induzieren und die induzierte Ladungsmenge kann von externen Einflüssen (wie z. B. einer Berührung oder der Annäherung eines Objekts) abhängen. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Kapazitätsänderung an den kapazitiven Knoten auftreten und die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen. Durch Messung der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg, kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 den Ort der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 bestimmen.
In einer Eigenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 ein Feld von Elektroden einer einzigen Art beinhalten, die einen kapazitiven Knoten bilden. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Änderung der Eigenkapazität an dem kapazitiven Knoten auftreten und die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen, z. B. als Änderung der Ladungsmenge, die erforderlich ist, um die Spannung an dem kapazitiven Knoten um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen. Wie bei der Gegenkapazitätsimplementierung kann durch eine Messung der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg die Position der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 durch die Berührungssensorsteuereinheit 12 bestimmt werden. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Formen der kapazitiven Berührungserfassung.
In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere Ansteuerelektroden zusammen eine Ansteuerleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in jeder anderen geeigneten Richtung verläuft. In ähnlicher Weise können eine oder mehrere Ausleseelektroden zusammen eine Ausleseleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in jeder anderen geeigneten Richtung verläuft. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuerleitungen im Wesentlichen senkrecht zu den Ausleseleitungen verlaufen. Eine Bezugnahme auf eine Ansteuerleitung kann gegebenenfalls eine oder mehrere Ansteuerelektroden mit umfassen, die die Ansteuerleitung bilden, und umgekehrt. In ähnlicher Weise kann hier eine Bezugnahme auf eine Ausleseleitung gegebenenfalls eine oder mehrere Ausleselektroden mit umfassen, die die Ausleseleitung bilden, und umgekehrt.
Der Berührungssensor 10 kann Ansteuer- und Ausleseelektroden haben, die in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind. In einer derartigen Konfiguration kann ein Paar aus einer Ansteuer- und einer Ausleseelektrode, die miteinander über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten bilden. Bei einer Eigenkapazitätsimplementierung können Elektroden von nur einer Art in einem Muster auf einem einzigen Substrat angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ zu den Ansteuer- oder Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind, kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer anderen Seite des Substrats angeordnet sind, haben. Darüber hinaus kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden haben, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines anderen Substrats angeordnet sind. In derartigen Konfigurationen kann eine Kreuzungsstelle einer Ansteuerelektrode und einer Ausleseelektrode einen kapazitiven Knoten bilden. Derartige Kreuzungsstellen können Orte sein, an denen die Ansteuerungs- und Ausleseelektroden einander „kreuzen” oder einander in der jeweiligen Ebene am nächsten kommen. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden machen keinen elektrischen Kontakt miteinander, sondern sind über ein Dielektrikum an der Kreuzungsstelle kapazitiv miteinander gekoppelt. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Konfiguration konkreter Elektroden beschreibt, die konkrete Knoten ausbilden, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Konfigurationen aller geeigneten Elektroden, die irgendwelche geeigneten Knoten bilden. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden, die auf jeder geeigneten Seite von geeigneten Substraten in jedem geeigneten Muster angeordnet sind.
Wie obenstehend beschrieben, kann eine Kapazitätsänderung an einem kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 eine Berührungs- und Annäherungseingabe an dem Ort des kapazitiven Knotens anzeigen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung erfassen und verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort der Berührungs- oder Annäherungseingabe zu bestimmen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann dann Informationen über die Berührungs- oder Annäherungseingabe an eine oder mehrere Komponenten (wie z. B. eine oder mehrere Zentralverarbeitungseinheiten (CPUs)) eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 enthält, übertragen, das wiederum auf die Berührungs- oder Annäherungseingabe durch Initiierung einer damit verbundenen Funktion des Geräts (oder einer auf dem Gerät laufenden Anwendung) antwortet. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Berührungssensorsteuereinheit mit bestimmter Funktionalität in Bezug auf ein bestimmtes Gerät und einen bestimmten Berührungssensor beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Berührungssensorsteuereinheiten mit jeder geeigneten Funktionalität bezüglich jedes geeigneten Geräts und jedes geeigneten Berührungssensors.
Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann aus einer oder aus mehreren integrierten Schaltungen (ICs) bestehen, wie z. B. aus Universalmikroprozessoren, Mikrocontrollern, programmierbaren logischen Geräten oder Feldern, anwendungsspezifischen ICs (ASICs). In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Berührungssensorsteuereinheit 12 analoge Schaltungen, digitale Logiken und digitale nichtflüchtige Speicher. In bestimmten Ausführungsformen ist die Berührungssensorsteuereinheit 12 auf einer flexiblen gedruckten Leiterplatte (FPC) angeordnet, die mit dem Substrat des Berührungssensors 10, wie untenstehend beschrieben wird, verschweißt ist. Die FPC kann ggf. aktiv oder passiv sein. In bestimmten Ausführungsformen können mehrere Berührungssensorsteuereinheiten 12 auf der FPC angeordnet sein. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann eine Verarbeitungseinheit, eine Ansteuereinheit, eine Ausleseeinheit und eine Speichereinheit beinhalten. Die Ansteuereinheit kann Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 liefern. Die Ausleseeinheit kann Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen und Messsignale an die Verarbeitungseinheit liefern, die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten repräsentieren. Die Verarbeitungseinheit kann das Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden durch die Ansteuereinheit steuern und Messsignale von der Ausleseeinheit verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 zu detektieren und zu verarbeiten. Die Verarbeitungseinheit kann Änderungen in der Position einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 verfolgen. Die Speichereinheit kann Programme zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit speichern, inklusive Programme zur Steuerung der Ansteuereinheit zum Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden, Programme zur Verarbeitung der Messsignale von der Ausleseeinheit, und gegebenenfalls andere geeignete Programme. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Berührungssensorsteuereinheit mit einer konkreten Implementierung mit bestimmten Komponenten beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Berührungssensorsteuereinheiten mit jeder geeigneten Implementierung mit irgendwelchen geeigneten Komponenten.
Die auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordneten Leiterbahnen 14 aus leitfähigem Material könnend die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 mit Anschlussflächen 16 verbinden, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind. Wie untenstehend beschrieben wird, ermöglichen die Anschlussflächen 16 die Verbindung der Leiterbahnen 14 mit der Berührungssensorsteuereinheit 12. Die Leiterbahnen 14 können sich in oder um (z. B. an den Kanten) die berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 erstrecken. Bestimmte Leiterbahnen 14 können Ansteuerverbindungen zur Verbindung der Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Ansteuerelektroden des Berührungssensors zur Verfügung stellen, über die die Ansteuereinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden anlegen kann. Andere Leiterbahnen 14 können Ausleseverbindungen für die Kopplung der Berührungssteuersensoreinheit 12 mit den Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 zur Verfügung stellen, über die die Ausleseeinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen kann. Die Leiterbahnen 14 können aus dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material gebildet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Kupfer oder kupferhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Silber oder silberhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In bestimmten Ausführungsformen können die Leiterbahnen 14 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen, zusätzlich oder als Alternative zu den dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material. Obwohl die vorliegende Offenbarung konkrete Leiterbahnen aus einem bestimmten Material mit einer bestimmten Breite beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Leiterbahnen bestehend aus jedem geeigneten Material jeder geeigneten Breite. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14 kann der Berührungssensor 10 ein oder mehrere Masseleitungen beinhalten, die an einem Masseverbinder (der eine Anschlussfläche 16 sein kann) an einer Kante des Substrats des Berührungssensors 10 (ähnlich zu den Leiterbahnen 14) enden.
Die Anschluss- oder Verbindungsflächen 16 können entlang einer oder mehrerer Kanten des Substrats außerhalb berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 angeordnet sein. Wie obenstehend beschrieben, kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 auf einer FPC angeordnet sein. Die Anschluss- oder Verbindungsflächen 16 können aus dem gleichen Material bestehen, wie die Leiterbahnen 14 und können auf der FPC unter Verwendung eines anisotropen leitfähigen Films (ACF) befestigt sein. Der Verbinder 18 kann leitfähige Leitungen auf der FPC beinhalten, die die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Anschluss- oder Verbindungsflächen 16 verbinden, die wiederum die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Leiterbahnen 14 und den Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 verbinden. In einer anderen Ausführungsform können die Anschlussflächen 16 mit einem elektromechanischen Verbinder (wie z. B. einem einsetzkraftfreien Leiterplattenverbinder) verbunden sein; in dieser Ausführungsform muss die Verbindung 18 keine FPC beinhalten. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Verbindungen 18 zwischen der Berührungssensorsteuereinheit 12 und dem Berührungssensor 10.
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beinhalten eine dünne dielektrische Schicht, die eine Schutzschicht über dem auf einem Substrat eines Stapels eines Berührungssensors 10 ausgebildeten leitfähigen Material bildet. Die dünne dielektrische Schicht kann gebildet werden, in dem eine dünne Beschichtung aus einem dielektrischen Material auf dem Substrat und dem leitfähigen Material aufgebracht wird, bevor diese mit den anderen Komponenten des Stapels integriert werden. Die dünne dielektrische Schicht schützt das leitfähige Material auf dem Substrat während der Herstellung des Berührungssensors und danach. Zum Beispiel kann eine dünne dielektrische Schicht auf der Oberseite eines Substrats und dem darauf ausgebildeten leitfähigen Material aufgebracht werden. Ein Abdeckpaneel wird dann auf der dünnen dielektrischen Schicht unter Verwendung eines IML-Prozesses ausgebildet. Ohne die dünne dielektrische Schicht würde das unter hohem Druck und hoher Temperatur während des IML-Prozesses eingespritzte Harz (oder anderweitig aufgebrachte Harz) höchstwahrscheinlich zu einer Beschädigung des auf dem Substrat ausgebildeten leitfähigen Materials führen. Das während des IML-Prozesses aufgebrachte Harz kann z. B. das leitfähige Material auf dem Substrat auswaschen. Die dünne dielektrische Schicht bildet eine harte Schutzschicht, die dem hohen Druck und der hohen Temperatur des Harzes widerstehen kann, so dass das leitfähige Material unterhalb der dünnen dielektrischen Schicht während des IML-Prozesses intakt bleibt. In einer typischen Lösung wird eine Schicht aus optisch klarem Klebstoff und einem schützendem Träger auf dem Substrat und dem darauf ausgebildeten leitfähigen Material vor dem IML-Prozess auflaminiert. Obgleich dieses Verfahren das leitfähige Material, das auf dem Substrat ausgebildet ist, schützen kann, benötigt es zusätzliche Verarbeitungsschritte (wie z. B. die Ausrichtung des schützenden Trägers mit dem Substrat) und zusätzlichen Materialien, die nicht erforderlich sind, wenn stattdessen eine dünne dielektrische Schicht verwendet wird. Eine dünne dielektrische Schicht ist außerdem vorzuziehen, da sie wesentlich dünner ist als eine Klebstoffschicht und ein schützender Träger (die Klebstoffschicht allein kann ungefähr 50 μm dick sein, wobei die dünne dielektrische Schicht im Allgemeinen zwischen ungefähr 0,5 μm und ungefähr 50 μm dick ist. Ein Berührungsbildschirm mit einer dünnen dielektrischen Schicht kann daher empfindlicher auf Berührungen reagieren, da die Sensoren (die durch das leitfähige Material auf dem Substrat implementiert sind) des Berührungsbildschirms näher an der Oberseite des Abdeckpaneel positioniert sind, auf der die Berührung auftritt.
Eine dünne dielektrische Schicht kann auch auf der Unterseite eines Substrats und dem auf der Unterseite des Substrats ausgebildeten leitfähigen Materials platziert werden. Die dünne dielektrische Schicht kann anstelle einer Schicht aus Klebstoff und einer schützenden Abdeckschicht verwendet werden, was zu einem dünneren Stapel führt. Die dünne dielektrische Schicht kann außerdem billiger sein und leichter aufzubringen sein als die Schicht aus Klebstoff und der dielektrischen Schicht. Die dünne dielektrische Schicht kann die auf dem Substrat ausgebildeten leitfähigen Elemente auch vor Korrosion (z. B. Rost) während und nach dem Herstellungsprozess schützen.
2a zeigt eine beispielhafte dünne dielektrische Schicht 20a, die auf einer Oberseite eines beispielhaften Substrats 22 mit einem die Elektroden 24 bildenden leitfähigen Material ausgebildet ist. Wie dargestellt, ist die dünne dielektrische Schicht 20a über den Ansteuerelektroden 24a ausgebildet. Die dünne dielektrische Schicht 20a kann auch andere geeignete leitfähige Elemente des Berührungssensors 10 überlagern und schützen, wie z. B. Ausleseelektroden 24b, Ansteuerleitungen, Ausleseleitungen, Leiterbahnen 14, oder Verbindungsflächen 16.
In der dargestellten Ausführungsform bildet die dünne dielektrische Schicht 20a eine im Wesentlichen flache Schicht über dem Substrat 22. In anderen Worten, die Oberfläche der dünnen dielektrischen Schicht 20a hat eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke bezüglich der Oberfläche des Substrats 22. Derartige Ausführungsformen ermöglichen es, einer dünnen dielektrischen Schicht 20 direkt an andere flache Elemente eines Berührungssensorstapels anzugrenzen, wie z. B. an ein durch einen IML-Prozess ausgebildetes Abdeckpaneel, oder eine Klebstoffschicht, die zwischen der dünnen dielektrischen Schicht 20 und einem Abdeckpaneel, oder einem Anzeigepaneel angeordnet sind. In anderen Ausführungsformen stimmt die Form der dünnen dielektrischen Schicht 20a im Wesentlichen mit der Form des Substrats 22 und dem darauf ausgebildeten leitfähigen Material überein. Ein Abschnitt der dünnen dielektrischen Schicht 20a, der z. B. die Oberseite des Substrats 22 kontaktiert, kann weiter unten liegen als andere Abschnitte der dünnen dielektrischen Schicht, die eine Ansteuerelektrode 24a überlagern, die gegenüber der Oberfläache des Substrats erhaben ist. In derartigen Ausführungsformen kann jeder Punkt der dünnen dielektrischen Schicht 20a im Wesentlichen eine konstante Dicke haben, die von dem Element aus gemessen wird, das durch die dünne dielektrische Schicht an diesem Punkt berührt wird (z. B. Substrat 22 oder die Ansteuerelektrode 24a).
Die dünne dielektrische Schicht 20a wird gebildet, indem eine dünne Beschichtung aus einem dielektrischen Material über dem Substrat und dem darauf ausgebildeten leitfähigen Material aufgebracht wird. Die dünne dielektrische Schicht 20a kann jede geeignete Dicke haben, z. B. zwischen 0,5 μm und ungefähr 50 μm. In verschiedenen Ausführungsformen ist die dünne dielektrische Schicht 20a dünner als 10 μm. In einer bestimmten Ausführungsform hat die dünne dielektrische Schicht 20a eine Dicke zwischen ungefähr 0,5 μm und ungefähr 4 μm. Die dünne dielektrische Schicht 20a kann jedes dielektrische Material mit geeigneten physikalischen Eigenschaften beinhalten, wie z. B. Materialien mit guten Hafteigenschaften (auf dem Substrat 22 und einem Abdeckpaneel), guter Haltbarkeit und geeigneten optischen Eigenschaften (z. B. sollte das Material klar sein, so dass ein Anzeigepaneel durch die dünne dielektrische Schicht 20a hindurch sichtbar ist). Wenn ein IML-Prozess verwendet wird, um das Abdeckpaneel zu bilden, sollte das Material auch einen Schmelzpunkt haben, der hoch genug ist, um einen angemessenen Schutz gegen Ausspülung zu liefern, wenn das Harz mit hoher Temperatur während des IML-Prozesses aufgebracht wird. Das Material sollte auch für Anwendungen in einer dünnen Schicht geeignet sein, wie z. B. weniger als 10 μm Dicke. Beispiele für geeignete Materialien zur Ausbildung der dünnen dielektrischen Schicht 20a beinhalten Lack, Schellack, PMMA oder Polykarbonat.
In bestimmten Ausführungsformen kann das dielektrische Material so ausgewählt werden, dass der Brechungsindex mit dem Material des Abdeckpaneels übereinstimmt. Dies kann eine Auswahl eines dielektrischen Materials mit optischen Eigenschaften beinhalten, die ähnlich sind den optischen Eigenschaften des Abdeckpaneels, um visuelle Störungen (wie z. B. Regenbogeneffekte) zu minimieren, die von Unterschieden zwischen dem Abdeckpaneel und der dünnen dielektrischen Schicht 20a herrühren können. In einer Ausführungsform wird die Abstimmung der Brechungsindizes erreicht, indem die dünne dielektrische Schicht 20a aus dem gleichen Material wie das Abdeckpaneel ausgebildet wird. Die dünne dielektrische Schicht 20a kann z. B. aus PMMA gemacht werden und das Abdeckpaneel kann durch Einspritzen von PMMA-Harz während eines IML-Prozesses gebildet werden.
Das dielektrische Material kann auf dem Substrat 22 und dem leitfähigen Material in jeder geeigneten Weise ausgebildet werden. In einer bestimmten Ausführungsform wird ein Roll-to-Roll-Prozess verwendet, um das dielektrische Material auf dem Substrat 22 und dem darauf ausgebildeten leitfähigen Material aufzubringen. In einer derartigen Ausführungsform kann eine Rolle eine Vielzahl von Segmenten beinhalten, die jeweils ein diskretes Signal 22 und leitfähiges Material beinhalten. Eine andere Rolle kann einen dünnen Film aus dielektrischem Material enthalten. Das dielektrische Material von dieser Rolle kann auflaminiert oder anderweitig auf den Segmenten der ersten Rolle aufgebracht werden, was zur Ausbildung dünner dielektrischer Schichten 20 auf Substraten 22 und den darauf ausgebildeten leitfähigen Materialien führt. In verschiedenen Ausführungsformen kann die dielektrische Schicht 20 eine Dicke zwischen ungefähr 0,5 μm und 0,4 μm haben, wenn die dielektrische Schicht unter Verwendung dieses Verfahrens auf dem Substrat 22 ausgebildet wird.
In manchen Ausführungsformen wird die dielektrische Schicht in einer flüssigen (oder halbflüssigen, oder einer anderen formbaren) Form aufgetragen, wobei man sie danach in eine harte Schutzschicht über dem Substrat 22 und dem leitfähigen Material aushärten lässt. Jedes geeignete Verfahren kann verwendet werden, um das dielektrische Material auf dem Substrat 22 aufzutragen. Das dielektrische Material kann z. B. mittels eines Siebdruckverfahrens auf dem Substrat 22 und dem leitfähigen Material aufgedruckt werden. In einem anderen Beispiel kann eine Rolle oder ein Pinsel verwendet werden, um das dielektrische Material auf dem Substrat 22 und dem leitfähigen Material aufzutragen. In einem anderen Beispiel kann das Substrat 22 und das leitfähige Material in ein Bad aus dem dielektrischen Material getaucht werden. In noch einem anderen Beispiel kann das dielektrische Material aufgesprüht werden, aufgegossen werde, oder im Tintenstrahldruckverfahren auf dem Substrat 22 und dem leitfähigen Material aufgebracht werden. In vielen derartigen Ausführungsformen hat die dielektrische Schicht 20 eine Dicke zwischen ungefähr 2 μm und ungefähr 50 μm.
Die dünne dielektrische Schicht 20a kann zu jedem geeigneten Zeitpunkt währen der Herstellung des Berührungssensors 10 ausgebildet werden. Zum Beispiel kann die dünne dielektrische Schicht 20a unmittelbar nach oder bald nach der Ausbildung des leitfähigen Materials auf dem Substrat 22 ausgebildet werden. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Reihe von Substraten nacheinander verarbeitet werden. Leitfähiges Material wird auf einem Substrat ausgebildet, danach wird eine dünne dielektrische Schicht auf diesem Substrat ausgebildet, leitfähiges Material wird auf dem nächsten Substrat ausgebildet, eine dünne dielektrische Schicht wird auf diesem Substrat ausgebildet, usw. Ein derartiges Verfahren kann vergleichsweise schnell und kostengünstig sein im Vergleich zu anderen Lösungen, bei denen eine Schicht aus Klebstoff und einer anderen Komponente (wie z. B. einem schützenden Träger oder einer schützenden dielektrischen Schicht) an dem Substrat ausgerichtet werden müssen und auf dem Substrat befestigt werden müssen. Sobald die dünne dielektrische Schicht 20a ausgebildet ist, schützt sie das leitfähige Material vor Korrosion (z. B. Rost), die auftreten kann, wenn das Substrat und das leitfähige Material Feuchtigkeit oder anderen korrosiven Materialien ausgesetzt sind.
2b zeigt eine Anzeige 32 und einen Stapel 34 eines Berührungssensors 10, der die dünne dielektrische Schicht 20a aus 2a beinhaltet. Der Stapel 34 enthält Elektroden 24, die auf einem Substrat 22 ausgebildet sind, ein Abdeckpaneel 26a, das über der dünnen dielektrischen Schicht 20a mittels eines IML-Prozesses ausgebildet ist, eine Klebstoffschicht 28 und eine schützende Abdeckschicht 30 (wie z. B. eine harte Schicht aus PET). Die schützende Abdeckschicht 30 grenzt an das Anzeigepaneel 32 mit einem Luftspalt zwischen der schützenden Abdeckschicht 30 und dem Anzeigepaneel 32 an. In alternativen Ausführungsformen kann eine Klebstoffschicht 28 zwischen dem Substrat 22 und dem Anzeigepaneel 32 anstelle einer Klebstoffschicht, einer schützenden Abdeckschicht und eines Luftspalts platziert werden. Das Anzeigepaneel 32 kann eine Flüssigkristallanzeige (LCD), eine Leuchtdiodenanzeige (LED) oder eine andere geeignete elektronische Anzeige sein. Während der Herstellung des Stapels 34 wird die dünne dielektrische Schicht 20a auf dem Substrat 22 und dem leitfähigen Material (z. B. die Elektroden 24a) ausgebildet. Die resultierende Struktur wird dann in einem IML-Werkzeug verarbeitet. Das IML-Werkzeug bringt ein geeignetes Material (wie z. B. ein im Wesentlichen klares Harz) auf der Oberseite der dünnen dielektrischen Schicht 20a bei hoher Temperatur auf. Sowie das Material auskühlt, härtet es aus und haftet an der dünnen dielektrischen Schicht 20a, wodurch das Abdeckpaneel 2a gebildet wird. Jedes geeignete Material kann zur Ausbildung des Abdeckpaneels 26a verwendet werden, wie z. B. PMMA, Polykarbonat oder andere Materialien mit geeigneten adhäsiven und optischen Eigenschaften.
3a zeigt eine dünne dielektrische Schicht 20b, die auf der Unterseite eines Substrats 22 mit Elektroden 24 aus einem leitfähigen Material ausgebildet ist. Im Allgemeinen kann die dünne dielektrische Schicht 20b jede der obenstehend in Verbindung mit der dünnen dielektrischen Schicht 20a beschriebenen Eigenschaften haben. Wie dargestellt, ist die dünne dielektrische Schicht 20b über den Ausleseelektroden 24b ausgebildet. Die dünne dielektrische Schicht 20b auf der Unterseite des Substrats 22 kann jedes andere geeignete leitfähige Element des Berührungssensors 10 überlagern und schützen, wie z. B. Ausleseleitungen, Leiterbahnen 14 oder Verbindungsflächen 16. Wie oben stehend in Verbindung mit der dünnen dielektrischen Schicht 20a beschrieben wurde, kann die dünne dielektrische Schicht 20b eine im Wesentlichen flache Schicht auf dem Substrat 22 ausbilden, oder kann mit der Form des Substrats 22 und dem darauf ausgebildeten leitfähigen Material (wie z. B. den Ausleseelektroden 24b) übereinstimmen. Die dünne dielektrische Schicht 20b kann aus jedem geeigneten Material und in jeder geeigneten Weise gebildet werden, wie z. B. den in Verbindung mit der dünnen dielektrischen Schicht 20a obenstehend beschriebenen. In bestimmten Ausführungsformen kann sich ein Material, das zur Ausbildung der dünnen dielektrischen Schicht 20b auf der Unterseite eines Substrats 22 verwendet wird, von einem Material unterscheiden, das zur Ausbildung einer dünnen dielektrischen Schicht 20a auf der Oberseite des Substrats 22 verwendet wird, da das Material auf der Unterseite des Substrats nicht der Anwendung des IML-Materials ausgesetzt wird. Die Randbedingungen hinsichtlich der Hafteigenschaften, des Schmelzpunkts und der Haltbarkeit können daher ein dielektrisches Material, das auf der Unterseite des Substrats aufgebracht wird, entschärft werden, obwohl das Material trotz allem exzellente optische Eigenschaften haben sollte. Die dünne dielektrische Schicht 20b auf der Unterseite des Substrats 22 kann ebenfalls unmittelbar nach oder bald nach der Ausbildung des leitfähigen Materials auf dem Substrat 22 ausgebildet werden, um das leitfähige Material während des Herstellungsprozesses zu schützen. In bestimmten Ausführungsformen können die dünnen dielektrischen Schichten 20a und 20b gleichzeitig ausgebildet werden. 3b zeigt eine Anzeige 32 und einen Stapel 36 eines Berührungssensors 10, der die dünne dielektrische Schicht 20b aus 3a beinhaltet. Der Stapel 36 beinhaltet Elektroden 24, die auf einem Substrat 22 ausgebildet sind, ein Abdeckpaneel 26b, das mit dem Substrat 22 über eine Klebstoffschicht 28 verbunden ist, und eine dünne dielektrische Schicht 20b, die auf der Unterseite des Substrats 22 und dem darauf ausgebildeten Material aufgetragen ist. Die dünne dielektrische Schicht 20b ist dazu eingerichtet, an das Anzeigepaneel 32 anzugrenzen. Die dünne dielektrische Schicht 20b kann z. B. über einen Luftspalt 31 zwischen der dünnen dielektrischen Schicht 20b und dem Anzeigepaneel 32 an das Anzeigepaneel 32 angrenzen, wie dargestellt. In derartigen Ausführungsformen kann die dielektrische Schicht hinreichend dick sein (z. B. dicker als ungefähr 2 μm) und glatt sein, so dass visuelle Störungen (wie z. B. Regenbogeneffekte) vermieden oder abgemildert werden.
4a zeigt dünne dielektrische Schichten 20a und 20b, die auf der Ober- und der Unterseite des Substrats 22 mit aus leitfähigem Material gebildeten Elektroden 24 ausgebildet sind. Die dünnen dielektrischen Schichten 20a und 20b aus 4a können jede der obenstehend in Verbindung mit den dünnen dielektrischen Schichten aus 2 und 3 beschriebenen Eigenschaften haben. In der dargestellten Ausführungsform hat die dünne dielektrische Schicht 20a eine Dicke, die kleiner ist als die Dicke der dünnen dielektrischen Schicht 20b. In bestimmten Ausführungsformen kann die dünne dielektrische Schicht 20b unter Verwendung eines Prozesses ausgebildet werden, der sich von dem Prozess unterscheidet, der zur Ausbildung der dünnen dielektrischen Schicht 20a verwendet wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die dünne dielektrische Schicht 20a in einem Roll-to-Roll-Prozess ausgebildet werden und die dünne dielektrische Schicht 20b kann durch einen Siebdruckprozess ausgebildet werden. In anderen Ausführungsformen können die dünnen dielektrischen Schichten 20 im Wesentlichen die gleiche Dicke haben, oder unter Verwendung des gleichen Prozesses ausgebildet werden.
4b zeigt eine Anzeige 32 und einen Stapel 38 eines Berührungssensors 10, der die dünnen dielektrischen Schichten 20 aus 4a beinhaltet. Der Stapel 38 beinhaltet Elektroden 24, die auf dem Substrat 22 ausgebildet sind, dünne dielektrische Schichten 20a und 20b, die auf der Ober- und der Unterseite des Substrats 22 und den Elektroden 24 ausgebildet sind, und ein Abdeckpaneel 26a, das über der dünnen dielektrischen Schicht 20a mittels eines IML-Prozesses ausgebildet wurde. Die dünne dielektrische Schicht 20b ist dazu eingerichtet, an das Anzeigepaneel 32 anzugrenzen. Zum Beispiel kann die dünne dielektrische Schicht 20b an das Anzeigepaneel 32 mit einem Luftspalt 31 zwischen der dünnen dielektrischen Schicht 20b und dem Anzeigepaneel 32 angrenzen.
Obwohl beispielhafte Stapelkonfigurationen gezeigt wurden, können dünne dielektrische Schichten 20 innerhalb eines Stapels eines Berührungssensors 10 in jeder geeigneten Weise aufgebracht werden. Zum Beispiel kann eine dünne dielektrische Schicht 20 auf der Oberseite des obersten Substrats von mehreren Substraten, auf der Unterseite des untersten Substrats von mehreren Substraten, oder auf beiden aufgebracht werden.
In bestimmten Ausführungsformen wird eine dünne dielektrische Schicht 20 nur auf einen Abschnitt der Oberfläche des Substrats 22 aufgebracht. Die dünne dielektrische Schicht 20 kann z. B. in den Bereichen des Substrats 22 weggelassen werden, in denen die Verbindungsflächen 16 ausgebildet werden, um die Kopplung zwischen der Steuereinheit 12 und den Verbindungsflächen nicht zu stören. In anderen Ausführungsformen wird die dünne dielektrische Schicht 20 auf dem Abschnitt des Substrat 22 aufgebracht, der die Verbindungsflächen 16 beinhaltet, aber Abschnitte der dünnen dielektrischen Schicht werden anschließend wieder von den Verbindungsflächen 16 entfernt, um zumindest ein Teil der Verbindungsflächen 16 freizulegen. Abschnitte der dünnen dielektrischen Schicht 20 können in jeder geeigneten Weise entfernt werden, wie z. B. durch Anwendung eines Lösungsmittels. In noch einer anderen Ausführungsform kann die dünne dielektrische Schicht 20 auf den Abschnitt des Substrats 22 aufgebracht werden, der die Verbindungsflächen 16 enthält, aber die dünne dielektrische Schicht ist hinreichend dünn (z. B. ungefähr 0,5 μm bis 4 μm), so dass ACF durch die dünne dielektrische Schicht 20 während des Bondingprozesses zwischen den Verbindungsflächen 16 und einer FPC hindurch dringen kann.
5 zeigt ein Beispielverfahren zur Ausbildung eines Stapels eines Berührungssensors 10 mit einer oder mit mehreren dünnen dielektrischen Schichten 20. Das Verfahren beginnt mit der Bildung des Substrats 22 im Schritt 50. Das Substrat 22 kann in jeder geeigneten Weise gebildet werden und kann, wie zuvor diskutiert wurde, PET beinhalten. Im Schritt 52 wird leitfähiges Material auf dem Substrat 22 ausgebildet. Das leitfähige Material kann auf jeder geeigneten Oberfläche des Substrats 22 ausgebildet werden. Beliebige leitfähige Elemente können aus dem leitfähigen Material gebildet werden, wie z. B. Leiterbahnen 14, Verbindungsflächen 16, Ansteuerelektroden 24a, Ausleseelektroden 24b, Ansteuerleitungen oder Ausleseleitungen. Die leitfähigen Elemente können aus jedem geeigneten Material bestehen, wie z. B. FLM, ITO oder Kohlenstoffnanoröhrchen.
Im Schritt 54 wird eine dünne Schutzschicht auf dem Substrat 22 mit dem leitfähigen Material aufgebracht. Die dünne dielektrische Schicht 20 kann z. B. über einer Oberfläche des Substrats 22 (inklusive des leitfähigen Materials) ausgebildet werden. Die dünne dielektrische Schicht 0 kann über jeden geeigneten Abschnitt von einer oder von mehreren Oberflächen des Substrats ausgebildet werden. In bestimmten Ausführungsformen, die mehrere Substrate in einem Stapel beinhalten, werden dünne dielektrische Schichten 20 auf der Oberseite des obersten Substrats und der Unterseite des untersten Substrats ausgebildet. Nachdem eine dünne dielektrische Schicht ausgebildet wurde, können unerwünschte Abschnitte der dünnen dielektrischen Schicht 20 entfernt werden. Zum Beispiel kann dielektrisches Material, das über den Verbindungsflächen 16 platziert wurde, entfernt werden.
Im optionalen Schritt 56 werden Grafiken auf das Substrat 22 gedruckt. Zum Beispiel kann ein Firmenlogo, oder andere Kennzeichen mittels Siebdruck auf dem Substrat 22 aufgedruckt werden. In manchen Ausführungsformen können die Grafiken Leiterbahnen 14 verdecken, die anderweitig sichtbar wären. Im Schritt 58 wird das Substrat 22 auf die gewünschte Größe zurechtgeschnitten. Das Substrat kann in jeder geeigneten Weise geschnitten werden. Im Schritt 60 wird ein Abdeckpaneel 26 auf dem Substrat auf dem Substrat 22 mit dem leitfähigen Material aufgebracht. In bestimmten Ausführungsformen wird das zurechtgeschnittene Substrat 22 mit einem IML-Werkzeug bearbeitet und das Abdeckpaneel 26 wird über einer dünnen dielektrischen Schicht 20a auf der Oberseite des Substrats ausgebildet. In anderen Ausführungsformen wird ein getrennt hergestelltes Abdeckpaneel 26 auf der Oberseite des Substrats mittels einer Klebstoffschicht 28 befestigt.
Bestimmte Ausführungsformen können die Schritte des Verfahrens aus 4 ggf. wiederholen. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Schritte des Verfahrens aus 4 als in einer bestimmten Reihenfolge auftretend, beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneter Schritte des Verfahrens aus 4 in jeder geeigneten Reihenfolge. Obwohl darüberhinaus die vorliegende Offenbarung bestimmte Komponenten, Geräte oder Systeme beschreibt und illustriert, die bestimmte Schritte des Verfahrens aus 4 ausführen, umfasst die vorliegende Offenbarung, jede geeignete Kombination geeigneter Komponenten, Geräte oder Systeme, die geeignete Schritte des Verfahrens aus 4 ausführen.
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können einen, mehrere oder keine der folgenden technischen Vorteile liefern. In bestimmten Ausführungsformen kann eine dünne dielektrische Schicht das auf einem Substrat ausgebildete leitfähige Material vor Beschädigung während der Ausbildung eines Abdeckpaneels unter Verwendung eines IML-Prozessors schützen. Manche Ausführungsformen können einen dünneren Berührungssensorstapel zur Verfügung stellen, der zu einer verbesserten Genauigkeit bei der Detektion von Berührungen auf einem Abdeckpaneel des Stapels führt und zu einer verbesserten Qualität des Fenstergusses führt. Bestimmte Ausführungsformen können eine vergleichsweise kostengünstige und effiziente Herstellung des Berührungssensorstapels ermöglichen.
Ein Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium kann hier ein oder mehrere, nichttransitorische Strukturen mit einem computerlesbaren Speichemedium umfassen. In einem nicht-einschränkenden Beispiel kann ein computerlesbares Speichermedium eine halbleiterbasierte oder eine andere integrierte Schaltung (IC) (wie z. B. ein Feld-programmierbares Gatterarray (FPGA) oder ein anwendungsspezifisches IC (ASIC)), eine Festplatte, eine HDD, eine Hybridfestplatte HHD), eine optischo Platte, ein optisches Plattenlaufwerk (ODD), eine magnetooptische Platte, ein magnetooptisches Laufwerk, eine Floppydisk, ein Floppydisklaufwerk (FDD), ein Magnetband, ein holographisches Speichermedium, ein Festkörperlaufwerk (SSD), ein RAM-Laufwerk, eine SD-Karte, ein SD-Laufwerk oder andere geeignete computerlesbare Speichermedien oder Kombinationen aus zwei oder mehreren dieser Speichermedien beinhalten. Ein computerlesbares, nicht-transitorisches Speichermedium kann gegebenenfalls flüchtig, nicht-flüchtig oder eine Kombination aus flüchtig und nicht-flüchtig sein.
Unter „oder” wird hier ein inklusives und nicht ein exklusives Oder verstanden, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A oder B” bedeutet daher „A, B oder beides”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. Darüber hinaus bedeutet „und” sowohl einzeln als auch insgesamt, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A und B” bedeutet daher „A und B, einzeln oder insgesamt”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt.
Die vorliegende Offenbarung umfasst alle Änderungen, Ersetzungen, Variationen, Abwandlungen und Modifikationen an den beispielhaften Ausführungsformen, die der Fachmann in Betracht ziehen würde. Darüber hinaus umfasst eine Bezugnahme in den beigefügten Ansprüchen auf eine Vorrichtung oder ein System oder eine Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems, die/das dazu eingerichtet ist, eine bestimmte Funktion auszuführen, diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente unabhängig davon, ob die bestimmte Funktion aktiviert, eingeschaltet oder entsperrt ist, solange diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente dazu eingerichtet ist, diese Funktion auszuführen.

Claims

Berührungssensor, umfassend: ein Substrat mit einer ersten Oberfläche; eine Vielzahl von Elektroden mit einem oder mehreren leitfähigen Materialien, die auf der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet sind; eine dielektrische Schicht, die auf der Vielzahl der Elektroden und zumindest einem Abschnitt der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, wobei zwischen der dielektrischen Schicht und der Vielzahl der Elektroden kein Klebstoff ist; und ein im Wesentlichen transparentes Abdeckpaneel, das auf der dielektrischen Schicht mittels eines In-Mold-Laminationsprozesses aufgebracht wurde.
Berührungssensor nach Anspruch 1, wobei die dielektrische Schicht eine Dicke von 0,5 μm bis ungefähr 4 μm hat.
Berührungssensor nach Anspruch 1, wobei die dielektrische Schicht eine Dicke von ungefähr 10 μm bis ungefähr 50 μm hat.
Berührungssensor nach Anspruch 1, wobei die dielektrische Schicht einen im Wesentlichen transparenten Lack, Polymethmethacrylat, oder Polykarbonat umfasst,
Berührungssensor nach Anspruch 1, wobei die dielektrische Schicht ausgebildet wurde durch: Auftragen eines dielektrischen Materials auf dem Substrat und der Vielzahl von Elektroden mittels Siebdruck; Auftragen eines ersten Segments einer ersten Rolle auf einem zweiten Segment auf einer zweiten Rolle in einem Roll-to-Roll-Prozess, wobei das erste Segment der ersten Rolle das dielektrische Material umfasst und das zweite Segment der zweiten Rolle das Substrat und die Vielzahl der Elektroden umfasst; Aufsprühen des dielektrischen Materials auf dem Substrat und der Vielzahl der Elektroden; Aufdrucken des dielektrischen Materials auf dem Substrat und der Vielzahl der Elektroden mittels eines Tintenstrahldruckverfahrens; oder Tauchen des Substrats und der Vielzahl der Elektroden in das dielektrische Material.
Berührungssensor nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren leitfähigen Materialien Indiumzinnoxid, eine Vielzahl von feinen Metallleitungen oder eine Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhrchen umfasst.
Berührungssensor nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Elektroden eine erste Vielzahl von Elektroden ist, das Substrat ein erstes Substrat ist und die dielektrische Schicht eine erste dielektrische Schicht ist, wobei der Berührungssensor des Weiteren umfasst: eine zweite Vielzahl von Elektroden mit einem oder mit mehreren leitfähigen Materialien, die auf einer zweiten Oberfläche des ersten Substrats oder auf einem zweiten Substrat ausgebildet sind; und eine zweite dielektrische Schicht, die über zumindest einem Abschnitt der zweiten Oberfläche des ersten oder des zweiten Substrats und der zweiten Vielzahl der zweiten Elektroden ausgebildet ist, wobei zwischen der zweiten dielektrischen Schicht und der zweiten Vielzahl von Elektroden kein Klebstoff ist.
Berührungssensor nach Anspruch 7, wobei die zweite dielektrische Schicht eine Dicke hat, die ungefähr gleich ist der Dicke der ersten dielektrischen Schicht.
Berührungssensor nach Anspruch 7, wobei die zweite dielektrische Schicht an ein elektronisches Anzeigepaneel mit einem Luftspalt zwischen der zweiten dielektrischen Schicht und dem elektronischen Anzeigepaneel angrenzt.
Berührungssensor nach Anspruch 7, wobei die zweite dielektrische Schicht so geformt ist, dass sie eine Vielzahl von Verbindungsflächen, die auf der zweiten Oberfläche des ersten oder des zweiten Substrats ausgebildet sind, nicht berührt, wobei die Vielzahl der Verbindungsflächen dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Ansteuerleitungen oder Ausleseleitungen des Berührungssensor mit einer Berührungssensorsteuereinheit zu koppeln, die ein oder mehrere Computer-lesbare, nicht-transitorische Speichermedien umfasst, die eine Logik enthalten, die dazu eingerichtet ist, bei ihrer Ausführung den Berührungssensor zu steuern.
Berührungssensor nach Anspruch 10, wobei die zweite dielektrische Schicht eine Dicke von ungefähr 2 μm bis ungefähr 50 μm hat.
Berührungssensor, umfassend: ein Substrat mit einer ersten Oberfläche; eine Vielzahl von Elektroden mit einem oder mit mehreren leitfähigen Materialien, die auf der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet sind; und eine dielektrische Schicht, die über der Vielzahl der Elektroden und zumindest einem Abschnitt der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, wobei zwischen der dielektrischen Schicht und der Vielzahl von Elektroden kein Klebstoff ist, und wobei die dielektrische Schicht dazu eingerichtet ist, an ein elektronisches Anzeigepaneel mit einem Luftspalt zwischen der dielektrischen Schicht und dem elektronischen Anzeigepaneel anzugrenzen.
Berührungssensor nach Anspruch 12, wobei die dielektrische Schicht einen im Wesentlichen klaren Lack, Polymethylmethacrylat oder Polykarbonat umfasst.
Berührungssensor nach Anspruch 12, wobei: die dielektrische Schicht eine Dicke zwischen ungefähr 2,0 μm und ungefähr 50 μm hat, und eine Oberfläche der dielektrischen Schicht, die nicht das Substrat berührt, im Wesentlichen flach ist.
Berührungssensor nach Anspruch 12, wobei die Vielzahl der Elektroden eine erste Vielzahl von Elektroden ist, das Substrat ein erstes Substrat ist, und die dielektrische Schicht eine erste dielektrische Schicht ist, und wobei der Berührungssensor des Weiteren umfasst: eine zweite Vielzahl von Elektroden mit einem oder mit mehreren leitfähigen Materialien, die auf einer zweiten Oberfläche des ersten Substrats oder einem zweiten Substrat ausgebildet sind; und ein im Wesentlichen transparentes Abdeckpaneel, das auf der zweiten Oberfläche des ersten oder des zweiten Substrats mit einer Schicht aus optisch klarem Klebstoff befestigt ist.
Berührungssensor nach Anspruch 10, wobei das eine oder die mehreren leitfähigen Materialien Indiumzinnoxid, eine Vielzahl von feinen Metallleitungen oder eine Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhrchen umfasst.
Verfahren zur Ausbildung eines Berührungssensors mit den Schritten: zur Verfügung stellen eines Substrats mit einer ersten Oberfläche; Ausbilden einer Vielzahl von Elektroden mit einem oder mit mehreren leitfähigen Materialien auf der ersten Oberfläche des Substrats; Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf der Vielzahl der Elektroden und zumindest einem Abschnitt der ersten Oberfläche des Substrats, wobei zwischen der dielektrischen Schicht und der Vielzahl der Elektroden kein Klebstoff ist.
Verfahren nach Anspruch 17, des Weiteren umfassend ein Einspritzen eines flüssigen Harzes in eine In-Mold-Laminations-Vorrichtung, so dass das flüssige Harz gegen die dielektrische Schicht gepresst wird, um ein im Wesentlichen transparentes Abdeckpaneel zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 17, des Weiteren umfassend ein Befestigen eines Anzeigepaneels an dem Substrat, so dass das Anzeigepaneel an die dielektrische Schicht mit einem Luftspalt dazwischen angrenzt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Vielzahl der Elektroden eine erste Vielzahl von Elektroden ist, das Substrat ein erstes Substrat ist und die dielektrische Schicht eine erste dielektrische Schicht ist, wobei das Verfahren des Weiteren umfasst: Ausbilden einer zweiten Vielzahl von Elektroden mit einem oder mit mehreren leitfähigen Materialien auf einer zweiten Oberfläche des ersten Substrats oder auf einem zweiten Substrat; und Aufbringen einer zweiten dielektrischen Schicht über der zweiten Vielzahl der Elektroden und zumindest einem Abschnitt der zweiten Oberfläche des ersten oder des zweiten Substrats, wobei zwischen der zweiten dielektrischen Schicht und der zweiten Oberfläche des ersten oder des zweiten Substrats keine Klebstoffschicht ist.
Gerät, umfassend: einen Berührungssensor mit: einem Substrat mit einer ersten Oberfläche; einer Vielzahl von Elektroden mit einem oder mit mehreren leitfähigen Materialien, die auf der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet sind; einer dielektrischen Schicht, die auf der Vielzahl der Elektroden und zumindest einem Abschnitt der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, wobei zwischen der dielektrischen Schicht und der Vielzahl der Elektroden kein Klebstoff ist; und einem transparenten Abdeckpaneel, das auf der dielektrischen Schicht mittels eines In-Mold-Laminationsprozesses aufgebracht ist; und ein oder mehrere Computer-lesbare, nicht transitorische Speichermedien, die mit dem Berührungssensor gekoppelt sind und eine Logik enthalten, die dazu eingerichtet ist, bei ihrer Ausführung den Berührungssensor zu steuern.