DE60213242T2 - Verfahren zur herstellung eines berührungsempfindlichen bildschirms - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines berührungsempfindlichen bildschirms Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Touchscreen-Feldes, in dem transparentes Hartschichtmaterial vor den Randelektroden und Verdrahtungslinien abgelagert wird, so dass die Hartschicht unter den Randelektroden liegt, um die an den Rändern des Feldes vorhandene Farbabweichung zu eliminieren, wenn das transparente Hartschichtmaterial über den Randelektroden und Verdrahtungslinien abgelagert wird.
  • Touchscreens werden heute allgemein als Benutzeroberfläche zur Eingabe und Anzeige an Kassenautomaten, Spielautomaten in Kasinos, Registrierkassen und dergleichen benutzt. Touchscreen-Felder weisen allgemein ein isolierendes Substrat (zum Beispiel aus Glas) und eine auf dem isolierenden Substrat angeordnete Widerstandsschicht auf. Dann wird ein Muster leitender Randelektroden an den Rändern der Widerstandsschicht geformt. Die leitenden Elektroden bilden orthogonale elektrische Felder in X- und Y-Richtung auf der Widerstandsschicht. Durch Berühren des aktiven Bereichs des Feldes mit einem Finger oder Stift wird ein Signal erzeugt, das die X- und Y-Koordinaten des Ortes des Fingers oder Stifts mit Bezug auf das Substrat darstellt. Auf diese Weise kann die zugehörige Berührungsfeld-Schaltungsanordnung, die über Drähte oder Verdrahtungslinien an das Berührungfeld angeschlossen ist, ermitteln, wo die Berührung auf dem Substrat stattgefunden hat. Typisch erzeugt ein Computerprogramm für den Benutzer eine Option (zum Beispiel „hier drücken für ,ja' und hier drücken für ,nein'") auf einem Monitor unter dem Touchscreen-Feld, und das leitende Randelektrodenmuster hilft dabei zu erkennen, welche Option bei Benutzung des Berührungsfeldes durch den Benutzer gewählt wurde.
  • In der derzeitigen Technik wird eine Widerstandsschicht (zum Beispiel Zinnantimonoxid) auf ein Glas-Substrat aufgespritzt (Sputtering). Dann werden die leitenden Randelektroden und Verdrahtungslinien am Umfang des Feldes auf der Widerstandsschicht unter Einsatz einer Dickfilmpaste abgelagert. Anschließend wird eine transparente SiO2-Hartschicht auf das Feld über den leitenden Randelektroden und Verdrahtungslinien aufgebracht, um das Feld während des Gebrauchs zu schützen.
  • Solche Touchscreen-Felder sind aus der US 5 886 687 bekannt, in der ein kapazitives Touchscreen-Feld mit Silberfrittenelektroden und einer schützenden Siliziumdioxidschicht beschrieben wird.
  • Die US 5 796 389 offenbart ein Touchscreen-Feld mit einer SiO2-Schutzschicht.
  • Die WO 00/43831 (entspricht Veröffentlichung US 2001/013907) offenbart ein Touchscreen-Feld mit einer über den Randelektroden abgelagerten Schutzschicht; dieses Dokument offenbart ferner kratzfeste/antimikrobielle Zusammensetzungen.
  • Die US 3 607 448 lehrt, dass Natriumkarbonat zum Ätzen von SiO2 verwendet werden kann.
  • Die US 4 371 746 stellt allgemeine Information über kapazitive Berührungsfelder bereit.
  • Die US 2001/036504 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Touchscreen-Feldes: Randelektroden und Verdrahtungslinienmuster werden abgelagert, und die Randelektroden werden gegenüber den Verdrahtungslinien und die Verdrahtungslinien gegeneinander isoliert. Laser-Ablationstechniken werden eingesetzt, um die Widerstandsschicht zwischen den Randelektroden und den Verdrahtungslinien und zwischen jeweils zwei Verdrahtungslinien zu entfernen. Dieses Dokument lehrt ferner, die Hartschicht und die Widerstandsschicht zwischen den Verdrahtungslinien und Randelektroden abzutragen; die Verdrahtungslinien und die dielektrische Schicht werden durch Siebdruck oder Abziehbilder abgelagert.
  • In Verbindung mit 2 der vorliegenden Spezifikation, die die nächstliegende derzeitige Technik darstellt, ist ein Verfahren zur Herstellung eines Touchscreen-Feldes bekannt, umfassend folgende Schritte:
    Aufbringen einer Widerstandsschicht auf eine Oberfläche eines isolierenden Substrats,
    Ablagern eines leitenden Randelektrodenmusters, welches mehrere Randelektroden enthält, und Aufbringen einer isolierenden Schutzschicht,
    wobei die Schutzschicht Siliziumdioxid enthält.
  • Ferner ist ein entsprechendes Touchscreen-Feld bekannt.
  • Aufgrund der Dicke der Randelektroden und Verdrahtungslinien ist jedoch die Hartschicht nicht eben, sondern an den Rändern des Feldes erhöht, was zu einem kosmetischen Fehler, das heißt zu Farbvariationen führt, die an den Rändern des Feldes auftreten. Diese nicht akzeptierbaren Farbvariationen sind sehr nachteilig für die Ausbeute in der Herstellung von kapazitiven Touchscreen-Feldern mit transparenten SiO2-Hartschichten, die mittels eines chemischen Nassprozesses aufgebracht werden, wobei sich das Hartschichtmaterial um die Randelektroden und Verdrahtungslinien herum staut und dort abläuft.
  • Des Weiteren werden durch die Riss- und Inselbildung des Dickfilmmaterials funktionelle Ausfälle verursacht, was ein weiteres zusätzliches Ausbeuteproblem in der Herstellung von kapazitiven Touchscreens mit sich bringt. Dieses Problem wird durch eine chemische Wechselwirkung zwischen dem Dickfilm der Randelektroden und Verdrahtungslinien und der transparenten SiO2-Hart schicht und durch mechanische Beanspruchung des Dickfilms während der Verdichtung der SiO2-Hartschichtvernetzung verursacht.
  • Wenn auf der anderen Seite die transparente SiO2-Hartschicht vor den Randelektroden und den Verdrahtungslinien abgelagert wird, so dass die Hartschicht unter den Randelektroden und Verdrahtungslinien zu liegen kommt, um das Problem der Farbvariationen zu eliminieren, verhindert das Hartschichtmaterial, das eine korrekte elektrische Verbindung zwischen den Randelektroden und Verdrahtungslinien mit der Widerstandschicht hergestellt wird.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung. besteht daher darin, ein neues Verfahren zur Herstellung eines Touchscreen-Feldes bereitzustellen.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, das die Farbvariationen an den Rändern des Feldes eliminiert.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, das funktionelle Ausfälle der Touchscreen-Felder reduziert oder eliminiert, die aufgrund von Riss- und Inselbildung des Dickfilms der Randelektroden und Verdrahtungslinien auftreten.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, das die Ausbeute bei der Herstellung von kapazitiven Touchscreens erhöht.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, das die SiO2-Schicht über dem leitenden Dickfilmmaterial der Randelektroden und Verdrahtungslinien eliminiert, um dadurch die nachteiligen Wechselwirkungen in der der zeitigen Technik auf ein Minimum zu reduzieren, wo die SiO2-Schicht die Randelektroden und Verdrahtungslinien bedeckt.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Touchscreen-Feld mit einer SiO2-Hartschicht bereitzustellen, die stärker verdichtet ist.
  • Die Erfindung ist das Ergebnis der Realisierung, dass die Farbvariationen und die anderen Probleme, die mit dem Aufbringen einer isolierenden Schutzschicht auf die Touchscreen-Felder auf den Randelektroden und Verdrahtungslinien verknüpft sind, dadurch beseitigt werden können, dass die isolierende Schutzschicht gleichmäßig auf das Touchscreen-Feld aufgebracht wird, bevor das Randelektrodenmuster darauf abgelagert wird, und dadurch, dass eine Natriumkarbonat- oder Natriumformiatzusammensetzung zur Dickfilm-Silberfrittenpaste des Randelektroden- und Verdrahtungslinienmaterials hinzugefügt wird, so dass die Randelektroden durch die Schutzschicht hindurch ätzen, wenn das Feld gebrannt wird, um so einen ordnungsgemäßen elektrischen Kontakt mit der Widerstandschicht auf dem Feld unter der Schutzschicht herzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung ist durch die Ansprüche definiert.
  • Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile sind für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und den beigefügten Zeichnungen erkennbar, in denen:
  • 1 eine schematische Draufsicht auf ein typisches Touchscreen-Feld ist;
  • 2 eine schematische Querschnittsansicht des Feldes von 2 entlang Linie 2-2 ist;
  • 3 eine schematische Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Touchscreen-Feldes vor dem Brennen ist;
  • 4 eine schematische Querschnittsansicht des erfindungsgemäß hergestellten Touchscreen-Feldes nach dem Brennen ist;
  • 5 eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren erfindungsgemäß hergestellten Touchscreen-Feldes ist;
  • 6 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Touchscreen-Feldes ist, wobei ein Laser zur elektrischen Isolierung der Verdrahtungslinien gegenüber den Randelektroden verwendet wird;
  • 7 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Touchscreens ist, wobei das Material der Verdrahtungslinien keinen Zusatzstoff enthält, und die Verdrahtungslinien somit nicht durch die Hartschicht hindurch ätzen, um eine elektrische Isolierung zwischen den Verdrahtungslinien und den Randelektroden bereitzustellen;
  • 8 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Touchscreens ist, wobei zwischen den Verdrahtungslinien und den Randelektroden eine dielektrische Schicht angeordnet ist, um elektrische Isolierung bereitzustellen; und
  • 9 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Touchscreens ist, wobei die Verdrahtungslinien über den Randelektroden angeordnet und durch Hinzufügen einer dielektrischen Schicht diesen gegenüber elektrisch isoliert sind.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Wie im obigen, den Stand der Technik beschreibenden Abschnitt erklärt, weist ein typisches Touchscreen-Feld 10 in 1 ein isolierendes Glas-Substrat 12 auf, das auf der Oberfläche 14 mit einer Widerstandsschicht 32, 2 (zum Beispiel Zinnantimonoxid), beschichtet ist. Dann werden das leitende Randelektrodenmuster 16 und die Verdrahtungslinien 18, 20, 22 und 24 an der Peripherie von Feld 10, wie dargestellt, durch Aufbringen einer leitenden Silberfrittenpaste (zum Beispiel Dupont 7713 oder Ferro 3350) im Siebdruckverfahren geformt. Verschiedene Muster für die Randelektroden sind in den US-Patenten Nr. 4 198 539, Nr. 4 293 734 und Nr. 4 371 746 und ferner in US-Patentanmeldung Seriennr. 09/169 391 (Veröffentlichungen US 2003/137498, US 6 549 193 ) beschrieben.
  • Andere Verfahren zur Ablagerung der Randelektroden und Verdrahtungslinienmuster und zur Isolierung der Randelektroden gegenüber den Verdrahtungslinien und auch zur Isolierung der benachbarten Verdrahtungslinien gegeneinander sind in Anmeldung Seriennr. 09/775 253 und 09/773 979 offenbart (Veröffentlichungen Nr. US 2001/028343 und US 2001/036504).
  • In der derzeitigen Technik wird die transparente SiO2-Hartschicht 30, 2, durch Tauchen, Sprühen oder andere Beschichtungsverfahren aufgebracht. Aufgrund der Dicke der Randelektroden, wie bei 36 und 38 dargestellt, ist jedoch die Hartschicht nicht eben, sondern an den Kanten des Feldes erhöht. Nicht akzeptierbare Farbvariationen, die das Ergebnis von Störungsmustern an den Erhöhungen, wie bei 36 und 38 dargestellt, sind, wirken sich sehr beeinträchtigend auf die Ausbeute bei der Herstellung von kapazitiven Touchscreens mit transparenten SiO2-Hartschichten aus, die durch chemische Nassprozesse aufgebracht werden. Diese Farbvariationen sind auf Variationen in der transparenten SiO2-Hartschichtdicke in der Nähe der Dickfilm-Randelektroden und Verdrahtungslinienmuster zurückzuführen. Verursacht wird dies dadurch, dass sich die flüssige Beschichtungslösung um das am Umfang des Touchscreens aufgebrachte Dickfilmmuster herum staut und dort abläuft, wobei sich auf der beschichteten Oberfläche Stellen bilden, die dicker als die mittlere Ablagerungsdicke sind. Die Schwankung in der Dicke macht sich als nicht akzeptierbares Farbband bemerkbar, welches als kosmetischer Fehler betrachtet wird. Überdies führt die chemische Wechselwirkung zwischen dem Material der Randelektroden und Verdrahtungslinien und der transparenten SiO2-Hartschicht während der Verdichtung der SiO2-Hartschicht zur Bildung von Rissen und Inseln des Dickfilmmaterials der Randelektroden und Verdrahtungslinien, was funktionelle Ausfälle verursachen kann. Auch die mechanische Beanspruchung des Dickfilmmaterials während der Verdichtung des SiO2-Hartschichtmaterials kann zu funktionellen Ausfällen des Materials der Randelektroden und/oder Verdrahtungslinienmuster führen, was auf Riss- und Inselbildung zurückzuführen ist.
  • In der vorliegenden Erfindung sind die Farbvariationen eliminiert, weil die Hartschicht 30, 3, vor den Randelektroden 16 und Verdrahtungslinien 18 und 24 abgelagert wird, so dass die Hartschicht unter den Randelektroden und Verdrahtungslinien zu liegen kommt. Die Hartschicht 30 ist eben, überall flach und glatt, selbst an der Peripherie des Feldes, weil sie direkt auf die Widerstandsschicht 32 aufgebracht wurde. Jedoch stehen die Randelektroden und Verdrahtungslinien jetzt nicht in elektrischem Kontakt mit der Widerstandsschicht 32, was erforderlich ist, um ein elektrisches Feld auf der Widerstandsschicht 32 zu erzeugen. Bei der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem dadurch gelöst, dass ein Zusatzstoff mit der für die Randelektroden und Verdrahtungslinien benutzten leitenden Paste vermischt wird, welcher bei Aussetzen einer erhöhten Temperatur das Siliziumdioxid der Schutzschicht örtlich auflöst. Dementsprechend werden beim Brennen des Feldes die Randelektroden 16 und Verdrahtungslinien 18 und 24 durch die Hartschicht 30 „hindurch gebrannt", 4, und stellen einen elektrischen und physikalischen Kontakt mit der Widerstandschicht 32 her. Um die Randelektroden gegenüber den Verdrahtungslinien 18 und 24 elektrisch zu isolieren und alle zwei benachbarten Verdrahtungslinien gegeneinander elektrisch zu isolieren, können Laser-Ablationstechniken verwendet werden, um die Widerstandsschicht zwischen den Randelektroden und Verdrahtungslinien und zwischen je zwei benachbarten Verdrahtungslinien zu entfernen. Siehe US-Patentanmeldung, Seriennr. 09/773 979, eingereicht am 1. Februar 2001 (Veröffentlichung US 2001/036504).
  • Es ist aber auch möglich, das Material der Verdrahtungslinien nicht durch einen Zusatzstoff zu modifizieren, so dass die Verdrahtungslinien nicht durch das Hartschichtmaterial hindurch ätzen, so dass letzteres die elektrische Isolierung zwischen den Randelektroden und Verdrahtungslinien und zwischen zwei benachbarten Verdrahtungslinien bereitstellt. In einem wahlweisen Schritt kann die Grenzschutzschicht 40, 5, auf der Hartschicht 30 über den Randelektroden und Verdrahtungslinien abgelagert werden, und/oder es können verschiedene kratzfeste und/oder antimikrobielle Zusammensetzungen hinzugefügt werden. Siehe US-Patentanmeldungen, Seriennr. 09/165 404; 09/233,305; und 09/626 272 (Veröffentlichungen Nr. US 6 504 583 , US 6 504 582 , US 6 504 583 , CN 1338063 T , EP 1 155 352 , US 6 406 758 ).
  • In allen Ausführungsformen sind die Farbvariationen und die anderen mit der Aufbringung der isolierenden Schutzschicht auf die Touchscreen-Felder über den Randelektroden und Verdrahtungslinien verknüpften Probleme beseitigt, indem die isolierende Schutzschicht gleichmäßig auf das Touchscreen-Feld aufgebracht wird, bevor das Randelektrodenmuster und die Verdrahtungslinien abgelagert werden, und indem die Natriumkarbonat- oder Natriumformiatzusammensetzung zur Silberfrittenpaste des Randelektroden- und Verdrahtungslinienmaterial hinzugefügt wird, so dass die Randelektroden beim Brennen des Feldes durch die Schutzschicht hindurch ätzen, um somit einen ordnungsgemäßen elektrischen Kontakt mit der Widerstandsschicht auf dem Feld herzustellen. Das Durchbrennverfahren eliminiert die mit der derzeitigen Technik verknüpften nicht akzeptierbaren Farbvariationen, indem das Randelektrodenmuster und die Verdrahtungslinien erst dann aufgebracht werden, nachdem der SiO2-Beschichtungsprozess abgeschlossen ist, so dass die Randelektroden und Verdrahtungslinien als Stauungsursachen entfernt werden. Ferner wird bei Einsatz des Durchbrennverfahrens das Dickfilmmaterial an den Randelektroden und Verdrahtungslinien nicht von der SiO2-Hartschicht bedeckt, und die durch die chemische Wechselwirkung zwischen dem Dickfilmmaterial und der transparenten SiO2-Hartschicht verursachten nachteiligen Wechselwirkungseffekte werden auf ein Minimum reduziert. Auch die mechanische Beanspruchung des Dickfilmmaterials während der Verdichtung der SiO2-Hartschichtvernetzung ist auf ein Minimum reduziert.
  • In der bevorzugten Ausführungsform wird eine leitende Dickfilmpaste, zum Beispiel, aber nicht beschränkt auf, Ferro 3350 oder Dupont 7713, mit einem Zusatzstoff wie Natriumkarbonat oder Natriumformiat im Bereich von 1-25 Gewichtsprozent vermischt. 2-5 Gewichtsprozent wurden als optimal ermittelt. Mit Hilfe des Durchbrennverfahrens gestattet dieser Zusatzstoff der leitenden Dickfilmpaste, einen akzeptierbaren elektrischen Kontakt mit der darunterliegenden Widerstandsschicht zu erzielen. Während der Verarbeitung werden die Front-Widerstandsschicht oder sogar beide Oberflächen des Glas-Substrats zuerst mit dem transparenten Hartschichtmaterial beschichtet und wahlweise, verstärkt durch Infra rotbestrahlung, thermisch gehärtet. Siehe gleichzeitig anhängige Anmeldung, Seriennr. 09/626 272, eingereicht am 25. Juli 2000 (US-Patent 6 406 758). Dann wird die gemäß der obigen Beschreibung vorbereitete leitende Dickfilmpaste auf das Substrat aufgebracht und, verstärkt durch Infrarotbestrahlung, thermisch gehärtet. Schließlich wird ein Kabelbaum an das Touchscreen-Feld angeschlossen. Haltbarer wird die SiO2-Hartschicht, wenn sie zweimal gebrannt wird, da die SiO2-Struktur dadurch weiter verdichtet wird.
  • Somit besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine oder mehrere chemische Verbindungen in die Formulierung der Dickfilmpaste aufzunehmen, die während des Brennens der Dickfilmpaste in ein geschmolzenes Alkalihydroxid umgewandelt werden. Bei erhöhten Temperaturen sind diese geschmolzenen Alkalihydroxide, zum Beispiel NaOH und KOH, fähig, Siliziumdioxid aufzulösen, die Schicht, die die Dickfilmpaste von der transparenten Schicht trennt, die in Kontakt mit der Dickfilmpaste gebracht werden muss, damit der Touchscreen funktioniert. Die direkteste Methode, Alkalihydroxide in die Dickfilmpaste aufzunehmen, besteht darin, sie als Hydroxide selbst hinzuzufügen. Diese Materialien sind jedoch stark korrodierend, also gefährlich in der Handhabung, und können unerwünschte Reaktionen bei Raumtemperatur verursachen. Hier ein Beispiel einer solchen unerwünschten Reaktion: es wurde festgestellt, dass der Zusatz von Natriumhydroxid zur Dickfilmpaste ein Material ergab, welches innerhalb weniger Stunden nach Zugabe des Materials zur Paste erstarrte, so dass die Paste nicht für Siebdruck eingesetzt werden konnte. Außerdem sind Alkalihydroxide sehr feuchtigkeitsanziehend und absorbieren Niederschlagswasser, welches dann die Zusammensetzung der Dickfilmpaste in nicht kontrollierbarer Weise verändert.
  • Es ist demnach vorteilhaft, die Paste stattdessen mit chemischen Vorgängern der Alkalihydroxide zu verbinden, die relativ unempfindlich gegen die während der Lagerung und des Siebdrucks vorherrschenden Temperaturen sind, die jedoch bei Temperaturen, die während des Brennens der Dickfilmpaste auftreten, typisch im Bereich von 500°C, in das gewünschte Alkalihydroxid umgewandelt werden. Der bestgeeignete der bis jetzt getesteten Vorgänger ist Natriumwasserstoffkarbonat. Dieses Material ist harmlos bei Raumtemperatur und relativ wenig feuchtigkeitsanziehend. Wenn es jedoch erhitzt wird, schmilzt es bei 50°C und verliert CO2 bei ca. 100°C, wobei es sich in Natriumkarbonat umwandelt. Natriumkarbonat wiederum fängt an, CO2 bei ca. 400° C zu verlieren, woraufhin es sich in Natriumoxid in einer perfekt trockenen Umgebung oder in Natriumhydroxid durch weitere Reaktion mit Niederschlagswasser oder Verbrennungswasser der organischen Komponenten der Dickfilmpaste umwandelt. Bei diesen Temperaturen ist das Natriumhydroxid geschmolzen und hoch reaktiv, und bewirkt die gewünschte Auflösung der Siliziumdioxidschicht.
  • Es ist klar, dass neben dem Natriumwasserstoffkarbonat Natriumkarbonat das gleiche Ergebnis erbringen würde, obwohl es feuchtigsanziehender als Natriumwasserstoffkarbonat ist, und deshalb in Form eines fein zerteilten Pulvers schwierig zu handhaben ist. Desgleichen ist zu erwarten, dass die Zugabe von Natriumnitrat, welches sich bei Temperaturen unter 500°C zersetzt, eine Auflösung einer Siliziumdioxidschicht bewirken würde. Der Einsatz einer dieser Mischungen zu diesem Zweck ist daher ebenfalls durch die vorliegende Erfindung abgedeckt.
  • Neben anorganischen Verbindungen aus Natrium können auch metallorganische Natrium oder Kalium enthaltende Verbindungen als Vorgänger eingesetzt werden, um bei erhöhten Temperaturen Natrium- oder Kaliumhydroxid zu bilden, da diese Verbindungen dazu neigen, sich bei Temperaturen zu zersetzen, die unter der Spitzenbrenn temperatur der Dickfilmpaste liegen und Alkalihydroxide in Gegenwart von selbst kleinen Mengen Wasser erzeugen, wie es in der Umgebung eines typischen Brennofens vorkommt. Zum Beispiel wurde festgestellt, dass die Zugabe von Natriumformiat zur Dickfilmpaste das gleiche gewünschte Ergebnis erbrachte wie die Zugabe von Natriumwasserstoffkarbonat. Desgleichen ist zu erwarten, dass die Zugabe von Natriumethoxid, Natriumisopropoxid, Natriummethoxid, Natriumoxalat, Natriumtartrat oder sogar jede rein aus Natrium, Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehende Verbindung den gewünschten Effekt erzielen würde, so lange diese Verbindung sich bei Temperaturen unter 500°C zersetzt. Aufgrund der feuchtigkeitsanziehenden Beschaffenheit einiger dieser Verbindungen ist es schwieriger, mit ihnen eine Dickfilmpaste herzustellen als mit anderen in der Reihe, dennoch ist der Einsatz irgendeiner dieser Verbindungen zum Zwecke des Auflösens der Hartschicht aus Siliziumdioxid oder anderer Materialien durch die vorliegende Erfindung abgedeckt.
  • Desgleichen ist der Einsatz von Kaliumverbindungen parallel zu den oben beschriebenen Verbindungen einschließlich Kaliumwasserstoffkarbonat, Kaliumkarbonat, Kaliumnitrat, oder metallorganischen Kaliumverbindungen wie Kaliumethoxid, Kaliumisopropoxid, Kaliummethoxid, Kaliumoxalat, Kaliumtartrat oder aus gemischten Natrium-/Kaliumkarbonaten oder metallorganischen Verbindungen wie Kalium-Natrium-Tartrat, zum Zwecke des Auflösens der Hartschicht (zum Beispiel Siliziumdioxid) durch die vorliegende Erfindung abgedeckt, da das Zersetzen dieser Verbindungen zur Bildung eines geschmolzenen Alkalihydroxids (Kaliumhydroxid) ebenfalls bei Temperaturen unter 500°C zu erwarten ist.
  • Typisch wird die Widerstandsschicht 32, 3, durch Sputtern, Verdampfung, chemische Dampfbeschichtung, Meniskusbeschichtung, Siebdruck oder Tampondruck aufgebracht. Die harte Schutzschicht 30 kann durch Tauchbe schichtung, Meniskusbeschichtung, Sputtern, Verdampfung, chemische Dampfbeschichtung, Siebdruck oder Tampondruck aufgebracht werden. Während des Brennens, wenn das Feld einer Infrarotbestrahlung ausgesetzt wird, werden Wellenlängen zwischen 2,5 und 6,0 Mikron bevorzugt. Siehe US-Patenanmeldung, Seriennr. 09/626 272, eingereicht am 25. Juli 2000 (US-Patent 6 406 758).
  • Die Verdrahtungslinien des Verdrahtungslinienmusters sind elektrisch gegenüber den Randelektroden des Randelektrodenmusters zu isolieren. In dieser Erfindung wird die elektrische Isolierung auf verschiedene Weise erreicht.
  • In einer Ausführungsform wird ein Laser 5, 6, dazu verwendet, das Material der Hartschicht 30 und der Widerstandsschicht 32 zwischen Verdrahtungslinie 24 und Randelektroden 16 abzutragen. Siehe US-Patentanmeldung, Seriennr. 09/773 979 (Veröffentlichung US 2001/036504).
  • In einer weiteren Ausführungsform wird kein Zusatzstoff zum Material der Verdrahtungslinien 24 zugegeben, und sie ätzen nicht durch die Hartschicht hindurch, wie in 7 dargestellt.
  • In einer wiederum weiteren Ausführungsform wird die dielektrische Schicht 52, 8, zwischen Verdrahtungslinie 24 und Hartschicht 30 abgelagert, um zu verhindern, dass Verdrahtungslinie 24 durch die Hartschicht 30 hindurch ätzt, und um eine elektrische Isolierung zwischen Verdrahtungslinie 24 und Randelektroden 16 vorzusehen.
  • In einer wiederum weiteren Ausführungsform wird die dielektrische Schicht 52, 9, über den Randelektroden 16 abgelagert, und die Verdrahtungslinie 24 befindet sich auf der dielektrischen Schicht 52. Bei dieser Ausführungsform wird vorteilhafterweise Platz an den Rändern des Feldes eingespart, wodurch der aktive Bereich auf der oberen Fläche des Feldes vergrößert wird.
  • In jeder Ausführungsform können die Verdrahtungslinien und die dielektrische Schicht durch Siebdruck abgelagert werden, oder es können Abziehbilder, wie in Anmeldung Seriennr. 09/775 253 und 09/773 979 offenbart (Veröffentlichungen Nr. US 2001/028343, US 2001/036504), eingesetzt werden.
  • Obwohl spezifische Merkmale der Erfindung in manchen Zeichnungen und nicht in anderen dargestellt sind, hat dies lediglich praktische Gründe, da jedes Merkmal mit einem oder allen der anderen erfindungsgemäßen Merkmale kombiniert werden kann. Die hier benutzten Wörter „einschließlich", „umfassend", „aufweisend" und „mit" sind im allgemeineren Sinn zu verstehen und nicht auf irgendeine physikalische Zwischenverbindung beschränkt. Überdies sind die in dieser Anmeldung offenbarten Ausführungsformen nicht als die einzig möglichen Ausführungsformen zu verstehen.
  • Andere Ausführungsformen sind für den Fachmann erkennbar und fallen in den Geltungsbereich der folgenden Ansprüche.

Claims (19)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Touchscreen-Feldes, umfassend: Aufbringen einer Widerstandsbeschichtung (32) auf eine Oberfläche eines isolierenden Substrats (12); Aufbringen einer isolierenden Schutzbeschichtung (30) auf die Widerstandsbeschichtung (32); und Ablagern eines leitenden Randelektrodenmusters, welches mehrere Randelektroden (16) enthält, wobei das Material der Randelektroden (16) leitende Paste enthält, die mit einem Zusatzstoff gemischt ist, die Schutzbeschichtung (30) Siliziumdioxid und der Zusatzstoff eine chemische Verbindung enthält, die bei erhöhten Temperaturen in ein geschmolzenes Alkalihydroxid umgewandelt wird, welches das Siliziumdioxid der Schutzbeschichtung auflöst, und wobei die Randelektroden (16) auf der Schutzbeschichtung (30) liegen und das Feld gebrannt wird, bis die Randelektroden (16) durch die Schutzbeschichtung (30) hindurch ätzen und elektrischen Kontakt mit der Widerstandsbeschichtung (32) herstellen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die chemische Verbindung aus einer Gruppe, bestehend aus Natriumcarbonaten und/oder Natriumformiaten, ausgewählt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die leitende Paste eine Silberfrittenmasse ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Zusatzstoff 1-25 Gewichtsprozent der leitenden Paste umfasst.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Aufbringen der Widerstandsbeschichtung Verfahren enthält, die aus der Gruppe, bestehend aus Sputtern, Verdampfung, chemische Dampfbeschichtung, Meniskusbeschichtung, Tauchbeschichtung, Siebdruck und Tampondruck ausgewählt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schritt des Aufbringens der Schutzbeschichtung ein Verfahren ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Tauchbeschichtung, Meniskusbeschichtung, Sputtern, Verdampfung, chemische Dampfbeschichtung, Siebdruck und Tampondruck, ausgewählt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, ferner enthaltend Härten der Schutzbeschichtung (30), bevor das leitende Randelektrodenmuster darauf abgelagert wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Brennen das Aussetzen des Feldes einer erhöhten Temperatur enthält.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei Brennen ferner das Aussetzen des Feldes einer Infrarotbestrahlung enthält.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Infrarotbestrahlung eine Wellenlänge zwischen 2,5 und 6,0 μm aufweist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner enthaltend die Ablagerung eines Verdrahtungslinienmusters (18, 24) auf der Schutzbeschichtung (30) und Brennen des Feldes, bis das Verdrahtungslinienmuster durch die Schutzbeschichtung hindurch ätzt und elektrischen Kontakt mit der Widerstandsbeschichtung (32) herstellt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Material des Verdrahtungslinienmusters (18, 24) leitende Paste, gemischt mit einem Zusatzstoff, enthält.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, ferner enthaltend den Schritt der Bereitstellung elektrischer Isolierung zwischen dem Verdrahtungslinienmuster (18, 24) und den Randelektroden (16).
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Bereitstellens elektrischer Isolierung den Einsatz eines Lasers (50) enthält, um das Schutzmaterial und das Widerstandsmaterial zwischen den Randelektroden (16) und den Verdrahtungslinien (18, 24) zu ätzen.
  15. Touchscreen-Feld, erhältlich gemäß des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Touchscreen-Feld umfasst: ein isolierendes Substrat (12); eine Widerstandsbeschichtung (32) auf einer Oberfläche des Substrats (12); eine Schutzbeschichtung (30) auf der Widerstandsbeschichtung (32); und ein leitendes Randelektrodenmuster, enthaltend mehrere Randelektroden (16), wobei sich die Randelektroden über der Schutzbeschichtung (30) und durch die Schutzbe schichtung (30) hindurch bis zur Widerstandsbeschichtung (32) erstrecken und mit dieser elektrischen Kontakt herstellen, und die Schutzbeschichtung überall, auch an der Peripherie des Feldes, eben ist.
  16. Feld nach Anspruch 15, ferner enthaltend ein Verdrahtungslinienmuster (18, 24) auf der Schutzbeschichtung.
  17. Feld nach Anspruch 16, ferner enthaltend elektrische Isolierung zwischen dem Verdrahtungslinienmuster und den Randelektroden.
  18. Feld nach Anspruch 17, ferner enthaltend ein dielektrisches Material (52) zwischen dem Verdrahtungslinienmuster und der Schutzbeschichtung.
  19. Feld nach Anspruch 18, ferner enthaltend ein dielektrisches Material (52) über dem leitenden Randelektrodenmuster und ein Verdrahtungslinienmuster auf dem dielektrischen Material.
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