ES2893842T3 - Conjunto de sensor táctil plegable - Google Patents

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ES2893842T3 ES13837827T ES13837827T ES2893842T3 ES 2893842 T3 ES2893842 T3 ES 2893842T3 ES 13837827 T ES13837827 T ES 13837827T ES 13837827 T ES13837827 T ES 13837827T ES 2893842 T3 ES2893842 T3 ES 2893842T3
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Robert J Petcavich
Reed J Killion
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Future Tech Capital LLC
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Abstract

Un conjunto de sensor táctil (900, 900'), que comprende: - un conjunto de lado superior flexible (702) que comprende un sensor táctil enrollable (300) que tiene un área de sensor táctil activo (306) que se configura para detectar la ubicación de un evento táctil por parte de un usuario en el mismo, en donde el sensor táctil enrollable comprende además un sustrato dieléctrico enrollable, flexible (110), una primera pluralidad de líneas conductoras (108), una segunda pluralidad de líneas conductoras (112), un par de capas de cubierta protectora enrollable flexible (402) que cubren la primera pluralidad de líneas conductoras y la segunda una pluralidad de líneas conductoras (112), y un revestimiento resistente a los arañazos (408) compuesto de monómeros acrílicos multifuncionales dispuestos en al menos una del par de capas de cubierta protectora (402), en donde, el sensor táctil enrollable se configura para enrollarse y deformarse sin perder conductividad eléctrica; y - un conjunto de soporte rígido (704) que incluye un receptáculo (705) que se configura para recibir y sostener un dispositivo electrónico, y un mecanismo abisagrado (708) que se configura para acoplar de manera liberable el conjunto del lado superior flexible (702) al conjunto de soporte rígido (704) y para permitir que el conjunto del lado superior flexible (702) gire alrededor del mecanismo abisagrado (708) con respecto al conjunto de soporte rígido (704) durante la operación.

Description

DESCRIPCIÓN
Conjunto de sensor táctil plegable
Antecedentes
Esta descripción se refiere en general a la electrónica flexible e impresa ("FPE"). Más particularmente, la presente descripción se refiere a superficies de entrada multitáctiles que son plegables, enrollables y adaptables para hacer disponible un área de superficie de sensor multitáctil para la interconexión con dispositivos electrónicos.
La tecnología de pantalla táctil se ha convertido en un componente importante de muchos dispositivos electrónicos modernos, como tabletas y teléfonos celulares. Normalmente, la tecnología de pantalla táctil incorpora el uso de capas de sensores resistivos o capacitivos que forman parte de la pantalla.
Las pantallas táctiles capacitivas y resistivas son típicamente pantallas rígidas (por ejemplo, de vidrio) que forman la interfaz principal de la mayoría de los dispositivos de pantalla táctil de hoy en día. Los usuarios emplean sus dedos como conductores para interactuar con el dispositivo electrónico, pero están limitados a la pequeña área de trabajo de las pantallas rígidas. Además, la rigidez de la pantalla limita el almacenamiento y la portabilidad del dispositivo electrónico al tiempo que aumenta el riesgo de daño al dispositivo cuando hace un contacto contundente con una superficie dura (por ejemplo, un dispositivo que cae al suelo).
El documento WO-A-2006/064,456 describe un panel de visualización enrollable, que se conecta a una carcasa de una barra modular. El panel de visualización puede desenrollarse para su uso y puede unirse a otras pantallas enrollables y/o barras modulares del mismo tipo, para proporcionar al usuario una pantalla más grande o de doble cara.
El documento WO-A-2005/093,548 describe un método y un aparato para controlar una pantalla de visualización en un panel de pantalla al aplicar una fuerza de flexión al panel de visualización. Se detecta la fuerza de flexión y la pantalla de visualización se modifica de acuerdo con una relación predeterminada entre la fuerza de flexión y la pantalla de visualización. El documento US-A-2010/195,279 describe un kit de estación de acoplamiento para un dispositivo electrónico personal, como un teléfono móvil. El kit de estación de acoplamiento comprende un soporte de acoplamiento que tiene definido en el mismo un primer espacio de compartimento en el que se acopla el dispositivo electrónico personal y un segundo espacio de compartimento en el que se acopla un accesorio modular para el dispositivo electrónico personal.
El documento US-A-2012/127,113 describe una estructura de sensor táctil resistiva flexible que incluye un rollo de un primer y un rollo de segundo sustratos transparentes flexibles. Los primeros cables de conexión y los segundos cables de conexión se proporcionan junto con puntos espaciadores y marcos de aislamiento. El documento WO-A-2007/094,993 describe un sensor capacitivo flexible y resistente adecuado para la fabricación a gran escala. El sensor comprende una capa dieléctrica y eléctricamente conductora en el primer lado de la capa dieléctrica y una capa eléctricamente conductora en un segundo lado de la capa dieléctrica y un medidor de capacitancia que se conecta eléctricamente a las dos capas conductoras para detectar cambios en la capacitancia al aplicar una fuerza al detector.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un conjunto de sensor táctil, que comprende: un conjunto de lado superior flexible que comprende un sensor táctil enrollable que tiene un área de sensor táctil activo que se configura para detectar la ubicación de un evento táctil por parte de un usuario en el mismo, en donde el sensor táctil enrollable comprende además un sustrato dieléctrico enrollable flexible, una primera pluralidad de líneas conductoras, una segunda pluralidad de líneas conductoras, un par de capas de cubierta protectora enrollable y flexible que cubren la primera pluralidad de líneas conductoras y la segunda pluralidad de líneas conductoras, y un revestimiento resistente a los arañazos compuesto por monómeros acrílicos multifuncionales dispuestos en al menos una del par de capas de cubierta protectora, en donde el sensor táctil enrollable se configura para enrollarse y deformarse sin perder conductividad eléctrica; un conjunto de soporte rígido que incluye un receptáculo que se configura para recibir y sostener un dispositivo electrónico, caracterizado porque el conjunto de soporte rígido comprende además un mecanismo abisagrado que se configura para acoplar de manera liberable el conjunto del lado superior flexible al conjunto de soporte rígido y permitir al conjunto del lado superior flexible girar alrededor del mecanismo con respecto al conjunto de soporte rígido durante la operación.
Resumen
La invención se define por la reivindicación independiente. Otros aspectos de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes. Las modalidades que no caen dentro del alcance de las reivindicaciones no describen parte de la presente invención.
La presente descripción se refiere a un conjunto de sensor táctil. En una modalidad, el conjunto de sensor táctil incluye un sensor táctil enrollable que incluye además un área de sensor táctil activo que se configura para detectar la ubicación de un evento táctil por parte de un usuario en el mismo, en donde el sensor táctil enrollable se configura para enrollarse y deformarse sin perder conductividad eléctrica. Además, el conjunto de sensor táctil incluye un conjunto de soporte que se acopla al sensor táctil enrollable, al incluir el conjunto de soporte un receptáculo que se configura para recibir y sostener un dispositivo electrónico.
Algunas modalidades se dirigen a un conjunto de sensor táctil para su uso con un dispositivo electrónico. En una modalidad, el conjunto de sensor táctil incluye un sensor táctil enrollable, flexible que se configura para acoplarse eléctricamente al dispositivo electrónico de manera que un evento táctil en el sensor táctil actúa como una entrada al dispositivo electrónico, en donde el sensor táctil se configura para enrollarse, flexionarse y doblarse sin dejar de mantener la conductividad eléctrica a través de la misma. Además, el conjunto de sensor táctil incluye un conjunto de soporte rígido que se acopla al sensor táctil y que se configura para recibir y asegurar el dispositivo electrónico. Otras modalidades también se dirigen a un conjunto de sensor táctil para su uso con un dispositivo electrónico. En una modalidad, el conjunto de sensor táctil incluye un sensor táctil enrollable flexible que se configura para acoplarse eléctricamente al dispositivo electrónico, al incluir el sensor táctil un área de sensor táctil activo que se configura para detectar la ubicación de un evento táctil por parte de un usuario en el mismo, en donde el evento táctil actúa como una entrada al dispositivo electrónico, y en donde el sensor táctil se configura para mantener un radio mínimo de curvatura de 1 milímetro mientras sigue manteniendo la conductividad eléctrica a través del mismo. Además, el conjunto de sensor táctil incluye un conjunto de soporte que se acopla de forma pivotante al sensor táctil, al incluir el conjunto de soporte un receptáculo que se configura para recibir y sujetar el dispositivo electrónico. El sensor táctil incluye además un módulo controlador programable que se configura para recibir y procesar señales eléctricas del área del sensor activo para determinar la ubicación del evento táctil en el área del sensor activo.
Breve descripción de los dibujos
Para una descripción detallada de las modalidades ilustrativas de la invención, ahora se hará referencia a los dibujos acompañantes en los que:
La Figura 1 es una vista superior esquemática de una película de sensor táctil capacitiva enrollable, flexible, de acuerdo con los principios descritos en la presente descripción;
La Figura 2 es una vista prospectiva de la película de sensor táctil capacitiva flexible de la Figura 1;
La Figura 3 es una vista superior esquemática de un par de sustratos que forman una película de sensor táctil resistiva flexible de acuerdo con los principios descritos en la presente descripción;
La Figura 4 es una vista prospectiva de la película de sensor táctil resistiva enrollable flexible que comprende el par de sustratos que se muestra en la Figura 3;
La Figura 5 es una vista en sección transversal lateral de la película de sensor táctil resistiva flexible de la Figura 4;
La Figura 6 es una vista esquemática de una modalidad de un sistema para fabricar la película de sensor táctil capacitiva flexible de la Figura 1 de acuerdo con los principios descritos en la presente descripción; Las Figuras 7A y 7B son vistas esquemáticas de modalidades de sistemas de medición de alta precisión para su uso dentro del sistema de la Figura 6;
La Figura 8 es una vista esquemática de una modalidad de un sistema para fabricar la película de sensor táctil resistiva flexible de la Figura 4 de acuerdo con los principios descritos en la presente descripción;
Las Figuras 9A y 9B son vistas esquemáticas de modalidades de sistemas de medición de alta precisión para su uso dentro del sistema de la Figura 8;
La Figura 10 es una vista esquemática en perspectiva de una modalidad de una estructura de sensor multitáctil plegable, flexible, de acuerdo con los principios descritos en la presente descripción;
La Figura 11 es una vista lateral que se toma a lo largo de la sección A-A de la Figura 10;
La Figura 12 es una vista en perspectiva de una modalidad de un conjunto de sensor táctil de acuerdo con los principios descritos en la presente descripción;
La Figura 13 es una vista lateral del conjunto de sensor táctil de la Figura 12;
La Figura 14 es una vista en perspectiva de otra modalidad de un conjunto de sensor táctil de acuerdo con los principios descritos en la presente descripción; y
La Figura 15 es una vista lateral del conjunto de sensor táctil de la Figura 14.
Descripción detallada
La siguiente discusión se dirige a varias modalidades ilustrativas. Sin embargo, un experto en la técnica entenderá que los ejemplos descritos en la presente descripción tienen una amplia aplicación, y que la discusión de cualquier modalidad se destina únicamente a ser ilustrativa de esta modalidad, y no pretende sugerir que el alcance de la descripción, incluidas las reivindicaciones, se limita a esa modalidad.
Ciertos términos se usan a lo largo de la siguiente descripción y reivindicaciones para referirse a características o componentes particulares. Como apreciará un experto en la técnica, diferentes personas pueden referirse a la misma característica o componente con diferentes nombres. Este documento no pretende distinguir entre componentes o características que difieren en el nombre pero no en la función. Las figuras de los dibujos no están necesariamente a escala. Ciertas características y componentes de la presente descripción pueden mostrarse exagerados en escala o en forma algo esquemática y algunos detalles de elementos convencionales pueden no mostrarse en interés de la claridad y la concisión.
En la siguiente discusión y en las reivindicaciones, los términos "que incluye" y "que comprende" se usan de forma abierta y, por lo tanto, debe interpretarse que significa "que incluye, pero no se limita a...." Además, el término "acopla" significan una conexión directa o indirecta. Por lo tanto, si un primer dispositivo se acopla a un segundo dispositivo, esa conexión puede ser a través de una conexión directa o mediante una conexión indirecta a través de otros dispositivos, componentes y conexiones. Además, como se usa en la presente descripción, los términos "axial" y "axialmente" generalmente significan a lo largo o paralelo a un eje central (por ejemplo, eje central de un cuerpo o un puerto), mientras que los términos "radial" y "radialmente" generalmente significan perpendicular al eje central. Por ejemplo, una distancia axial se refiere a una distancia medida a lo largo o paralela al eje central, y una distancia radial significa una distancia medida perpendicular al eje central.
Como se usa en la presente descripción, la palabra "aproximadamente" significa "más o menos el 10 %." Como se usa en la presente descripción, la frase "dispositivo electrónico se refiere a cualquier dispositivo adecuado capaz de recibir, enviar y procesar una señal electrónica, tal como, por ejemplo, un dispositivo informático móvil, un teléfono inteligente, un ordenador portátil, una tableta, un ordenador de escritorio, un ordenador todo en uno, un asistente digital personal (PDA), un televisor, un reproductor de música (por ejemplo, un reproductor de mp3), un dispositivo de juego, dispositivos de control remoto o alguna combinación de los mismos.
Con referencia ahora a la Figura 1, se muestra una vista esquemática superior de una película de sensor táctil capacitiva plegable 100 de acuerdo con los principios descritos en la presente descripción. La película 100 generalmente comprende un sustrato dieléctrico, delgado, flexible, enrollable, transparente 110, un eje horizontal 103, un eje vertical 101, una rejilla capacitiva transparente, eléctricamente conductora 102, y una cola transparente, eléctricamente conductora 104. El sustrato 110 puede comprender cualquier material flexible adecuado que pueda enrollarse, doblarse y/o deformarse varias veces sin romperse ni rasgarse. Por ejemplo, en algunas modalidades, el sustrato 110 puede comprender una película de tereftalato de polietileno (PET), policarbonato, papel, un polímero o alguna combinación de los mismos. En algunos ejemplos específicos, el sustrato 110 comprende DuPont/Teijin Melinex 454 y/o Dupont/Teijin Melinex ST505, al ser esta última una película termoestabilizada que se diseña específicamente para procesos donde está implicado tratamiento térmico.
Con referencia a las Figuras 1 y 2, la rejilla 102 comprende una primera pluralidad de líneas conductoras 108 que se extienden en una dirección paralela al eje horizontal 103 y en un lado del sustrato dieléctrico 110, y una segunda pluralidad de líneas conductoras 112 que se extienden en una dirección paralela al eje vertical 101 y en el lado opuesto del sustrato dieléctrico 110 (nota: la segunda pluralidad de líneas conductoras 112 se muestra con líneas ocultas en la Figura 1). La primera pluralidad de líneas conductoras 108 y la segunda pluralidad de líneas conductoras 112 están aisladas por el sustrato dieléctrico 110 y forman una rejilla 102 que, a su vez, permite el reconocimiento de un punto de interacción del usuario con la película 100. Un ejemplo de rejilla capacitiva conductora 102 puede comprender una matriz de líneas conductoras de 9 x 16 o más, con un área de superficie que varía de aproximadamente 2,5 x 2,5 mm a 2,1 x 2,1 m. En algunas modalidades, la resistividad de ambas líneas 108, 112 puede variar de aproximadamente 0,005 microhmios a aproximadamente 500 ohmios por cuadrado, mientras que el tiempo de respuesta de la rejilla 102 puede variar de nanosegundos a picosegundos.
Como se muestra mejor en la Figura 2, cada una de la primera pluralidad de líneas conductoras 108 y la segunda pluralidad de líneas conductoras 112 tiene un ancho W100 y una altura H100. Además, cada uno de la primera pluralidad de líneas conductoras 108 y la segunda pluralidad de líneas conductoras 112 se separa por una distancia D100. Además, el sustrato dieléctrico 110 tiene un espesor T100 medido entre los lados del sustrato 110. En algunas modalidades, el ancho W100 de las líneas conductoras puede variar de 150 a 300 micrómetros, dentro de un intervalo de tolerancia de /- 10 %. Además, la separación D100 entre las líneas puede variar de aproximadamente 1 mm a 5 mm, mientras que la altura H100 puede variar de aproximadamente 150 nanómetros a aproximadamente 6 micrómetros. Además, el sustrato dieléctrico 110 puede exhibir un espesor T100 entre 5 y 500 micrómetros, con un espesor preferido entre 100 y 200 micrómetros y una energía superficial preferida de aproximadamente 20 D/cm a aproximadamente 90 D/cm.
Con referencia nuevamente a la Figura 1, la cola 104 comprende cables eléctricos 115 y conectores eléctricos 116 que están dispuestos en un lado del sustrato dieléctrico 110, y cables eléctricos 114 y conectores eléctricos 117 que están dispuestos en el lado opuesto del sustrato dieléctrico 110 (nota: los cables 115 se muestran con líneas ocultas en la Figura 1). Cada uno de los cables 115 y conectores 116 se acoplan eléctricamente a la primera pluralidad de líneas conductoras 108, y cada uno de los cables 114 y conectores 117 se acoplan eléctricamente a la segunda pluralidad de líneas conductoras 112. Durante la operación, las señales eléctricas se transportan hacia y desde las líneas 108, 112 a través de los conductores 115, 114, respectivamente, y los conectores 116, 117, respectivamente, para establecer comunicación entre la película 100 y algún otro dispositivo electrónico.
En algunas modalidades, cada una de las líneas 108, 112, conductores 115, 114 y conectores 116, 117 de la película 100 pueden comprender cualquier material conductor adecuado, cumpliendo al mismo tiempo los principios descritos en la presente descripción. Por ejemplo, en algunas modalidades cada una de las líneas 108, 112, conductores 115, 114 y conectores 116, 117 comprenden cobre, plata, oro, níquel, estaño, paladio, polímeros conductores o alguna combinación de los mismos. Además, en algunas modalidades, las líneas 108, 112 están simplemente enchapadas con un material conductor mientras siguen cumpliendo con los principios descritos en la presente descripción.
Con referencia nuevamente a la Figura 1, durante las operaciones, la rejilla 102 puede operar bajo un principio de capacitancia mutua, por lo que la rejilla 102 forma un condensador en cada intersección de cada una de la primera pluralidad de líneas conductoras 108 y cada una de la segunda pluralidad de líneas conductoras 112. Por ejemplo, una matriz de 9 por 16 tendría 144 condensadores independientes (es decir, 9 X 16 = 144). Puede aplicarse una tensión a la primera pluralidad de líneas conductoras 108 y a la segunda pluralidad de líneas conductoras 112, de manera que acercar un dedo o un estilete conductora a la superficie de la película 100 cambie el campo eléctrico local que reduce la capacitancia mutua. El cambio de capacitancia en cada punto individual de la rejilla 102 puede medirse para determinar con precisión la ubicación del contacto al medir la tensión tanto en el eje horizontal 103 como en el eje vertical 101. Como resultado, dicha operación de capacitancia mutua puede permitir una operación multitáctil donde pueden rastrearse con precisión múltiples dedos, palmas o estiletes al mismo tiempo a través de la película 100.
Debido al menos en parte al hecho de que el sustrato 110 de la película 100 es flexible como se describió anteriormente, la película 100 también es flexible, plegable y enrollable. Específicamente, en al menos algunas modalidades, la película 100 puede deformarse o manipularse de manera que pueda mantener un radio mínimo de curvatura de 1 milímetro sin perder conectividad eléctrica.
Con referencia ahora a la Figura 3, se muestra una vista esquemática superior de dos sustratos 209, 210 que forman una película de sensor táctil flexible, plegable, enrollable y resistiva 200. La película 200 comprende generalmente un primer sustrato dieléctrico delgado, flexible y transparente 209 y un segundo sustrato dieléctrico delgado, flexible y transparente 210. Como se describió anteriormente para el sustrato 110 de la película 100, cada uno del primer sustrato 209 y el segundo sustrato 210 pueden comprender cualquier material flexible adecuado que pueda enrollarse, doblarse o deformarse varias veces sin romperse ni rasgarse. Por tanto, en al menos algunas modalidades, los sustratos 209, 210 pueden comprender todos y cada uno de los mismos materiales enumerados anteriormente para el sustrato 110 cumpliendo al mismo tiempo con los principios descritos en la presente descripción.
Con referencia todavía a la Figura 3, el primer sustrato 209 y el segundo sustrato 210 comprenden cada uno un eje vertical 201 y un eje horizontal 203. Además, el primer sustrato 209 incluye una primera pluralidad de líneas conductoras 208 dispuestas en un lado del sustrato 209 y orientadas paralelas al eje vertical 201. De manera similar, el segundo sustrato 210 incluye una segunda pluralidad de líneas conductoras 212 impresas en un lado del sustrato 210 y orientadas paralelas al eje horizontal 203. Cada una de las líneas 208, 212 son sustancialmente similares a las líneas 108, 112, descritas anteriormente para la película 100, excepto que las líneas 208, 212 están dispuestas en dos sustratos separados (por ejemplo, sustrato 209, 210) en lugar de estar dispuestas en lados opuestos de un solo sustrato (por ejemplo, sustrato 110). Tanto el primer sustrato 209 como el segundo sustrato 210 incluyen además una cola 204, 205, respectivamente. La cola 204 comprende cables eléctricos 214 y conectores eléctricos 216. Los cables eléctricos 214 acoplan eléctricamente la primera pluralidad de líneas conductoras 208 a los conectores eléctricos 216 en el primer sustrato 209. La cola 205 comprende cables eléctricos 215 y conectores eléctricos 217. Los cables eléctricos 215 acoplan eléctricamente la segunda pluralidad de líneas conductoras 212 a los conectores eléctricos 217 en el segundo sustrato 210. Aparte del hecho de que los conectores 216, 217 y los cables 214, 215 están dispuestos en sustratos separados 209, 210, respectivamente, los conectores 216, 217 y los cables 214, 215 son sustancialmente los mismos que los conectores 114, 115 y los cables 116, 117 descritos anteriormente. Por lo tanto, como se describió anteriormente para los conectores 114, 115 y los cables 116, 117, durante la operación cada uno de los conectores 216, 217 y los cables 214, 215 transportan señales eléctricas hacia y desde las líneas 208, 212, respectivamente, para establecer comunicación entre la película 200 y algún otro dispositivo electrónico que pueda comprender cualquiera de los ejemplos descritos anteriormente.
Con referencia ahora a las Figuras 4 y 5, en donde se muestran una vista en sección transversal lateral y prospectiva, respectivamente, de la película 200. Durante el montaje de la película 200, el primer y segundo sustratos 209, 210 se orientan de manera que la primera pluralidad de líneas conductoras 208 se oponga a la segunda pluralidad de líneas conductoras 212. En esta modalidad, el primer sustrato 209 incluye una pluralidad de salientes aislantes microestructurales 206. Sin embargo, debe apreciarse que en otras modalidades, los puntos espaciadores 206 pueden estar dispuestos en el segundo sustrato 210. Los salientes aislantes microestructurales 206 también pueden denominarse puntos espaciadores, microestructuras espaciadoras o espaciadores, y se acoplan al primer sustrato 209. En esta modalidad, la película 200 también comprende un agente promotor de adhesivo 207 que une o acopla el primer sustrato 209 al segundo sustrato 210. En algunas modalidades, el agente promotor de adhesivo comprende cualquier material adecuado que promueva la adhesión entre los sustratos 209, 210, tal como, por ejemplo, resina epoxi, uretano, silano, moléculas acrílicas polares, polímeros o alguna combinación de los mismos. Por tanto, como se muestra mejor en la Figura 5, durante el montaje de la película 200, el espacio entre las líneas 208 y las líneas 212 se mantiene sustancialmente por cada uno de los puntos espaciadores 206 y el agente promotor de adhesivo 207.
Con referencia ahora a la Figura 5, cada una de la primera pluralidad de líneas conductoras 208 y cada una de la segunda pluralidad de líneas conductoras 212 tiene un ancho W200, una altura H200 y cada una está separada por un espaciado D200. Además, el primer y segundo sustrato 209, 210 tienen cada uno un espesor T200, y el agente promotor de adhesivo 207 tiene un espesor t200 que en alguna modalidad también define la altura de los puntos espaciadores 206. En algunas modalidades, el ancho W200 puede variar de 5 a 10 micrómetros con una tolerancia de /- 10 %. Además, la separación D200 puede variar de aproximadamente 18 micrómetros a 5 mm. También cabe señalar que, en al menos algunas modalidades, el espaciado D200 y el ancho W200 son funciones del tamaño y resolución deseados de la película 200. Además, en algunas modalidades, la altura H200 puede variar entre aproximadamente 150 nanómetros y aproximadamente 6 micrómetros. Además, el espesor t200 del agente promotor de adhesivo 207 y, por lo tanto, los puntos espaciadores de altura 206 pueden variar entre 500 nanómetros y 5 mm, en dependencia de la altura H200 de la primera y segunda pluralidad de líneas conductoras 208, 212. Finalmente, el espesor T200 del primer sustrato 209 y el segundo sustrato 210 puede variar entre 1 micrómetro y 1 milímetro con una energía superficial preferida de 20 dinas/cm a 90 dinas/cm. Debe apreciarse que mientras que los sustratos 209, 210 de esta modalidad tienen el mismo espesor T200, en otras modalidades los sustratos 209, 210 pueden tener diferentes espesores cumpliendo aún con los principios descritos en la presente descripción.
Con referencia nuevamente a las Figuras 4 y 5, una vez que la película 200 está completamente ensamblada como se describió anteriormente, la primera y la segunda pluralidad de líneas conductoras 208, 212 forman una rejilla X-Y que permite el reconocimiento del punto donde el usuario ha interactuado con la película 200. Esta rejilla puede tener líneas conductoras de 16 x 9 o más, y un tamaño de rejilla de 5 mm x 5 mm uniforme de espaciado cuadrado. Sin embargo, el tamaño de la rejilla y el número de líneas conductoras pueden variar mucho mientras se siguen cumpliendo los principios descritos en la presente descripción. Como se muestra mejor en la Figura 5, cuando se aplica una fuerza al sustrato 209 o al sustrato 210, los puntos espaciadores 406 próximos a la ubicación de la fuerza aplicada se comprimen, al permitir así el contacto eléctrico entre las líneas 208, 212 en esa ubicación. El contacto entre las líneas 208, 212 permite que un dispositivo electrónico que se acopla a la película 200 (por ejemplo, a través de los conectores 216, 217) registre un evento táctil, que luego puede rastrearse a través de la superficie de la película 200 a través de cualquier método adecuado conocido en la técnica. En ausencia de una fuerza de compresión aplicada, la altura de los puntos espaciadores 406 (que se define típicamente por el espesor t200) es suficiente para evitar que se produzca el contacto entre la primera y la segunda pluralidad de líneas conductoras 208, 212. Por tanto, en al menos algunas modalidades, el tamaño del diámetro de los puntos espaciadores comprimibles 406 puede variar entre 18 micrómetros y 100 micrómetros en dependencia de la altura H200.
Debido al menos en parte al hecho de que los sustratos 209, 210 que componen la película 200 son flexibles como se describió anteriormente, la película 200 también es flexible, plegable y enrollable. Específicamente, en al menos algunas modalidades, la película 200 puede deformarse o manipularse de manera que pueda mantener un radio mínimo de curvatura de 1 milímetro sin perder conectividad eléctrica.
La construcción tanto de un sensor táctil capacitivo (por ejemplo, película 100) como de un sensor táctil resistivo (por ejemplo, película 200) de acuerdo con los principios descritos en la presente descripción puede completarse en cualquier proceso adecuado de rollo a rollo, en donde las líneas conductoras (por ejemplo, líneas conductoras 108, 112, 208, 212) se imprimen sobre la superficie del sustrato o sustratos asociados. Los métodos de ejemplo para la construcción de películas de sensores táctiles 100, 200 se describirán ahora con más detalle a continuación.
Con referencia ahora a la Figura 6, en donde se muestra una modalidad de un sistema 500 para fabricar la película de sensor táctil capacitiva enrollable, plegable y flexible 100 que se muestra en las Figuras 1 y 2. Después del proceso, el sustrato 110 se coloca en el rollo desenrollado 504. El espesor (por ejemplo, el espesor T100) del sustrato 110 debería ser preferiblemente lo suficientemente pequeño para evitar una tensión excesiva durante la flexión de la película de sensor táctil 100 y, en algunas modalidades, para mejorar la transmisividad óptica. Sin embargo, un sustrato dieléctrico demasiado delgado puede comprometer la continuidad de esta capa o sus propiedades materiales durante el proceso de fabricación. En algunas modalidades, puede ser suficiente un espesor de entre 1 micrómetro y 1 milímetro. El sustrato dieléctrico delgado 110 puede transferirse, mediante cualquier método conocido de manipulación de rollo a rollo, desde el rollo desenrollado 504 a una primera estación de limpieza 506 (por ejemplo, un limpiador de banda). Como un proceso de rollo a rollo implica un sustrato flexible (por ejemplo, el sustrato 110), la alineación entre el sustrato 110 y la placa maestra flexográfica 512 (discutida a continuación) puede ser algo desafiante. La impresión de líneas conductoras (por ejemplo, líneas 108, 112) puede realizarse más fácilmente si se mantiene la alineación correcta durante el proceso de impresión. En una modalidad, el cable de posicionamiento 508 se usa para mantener la alineación correcta de estas dos características, en otras modalidades pueden usarse otros medios para este propósito. En algunas modalidades, una primera estación de limpieza 506 comprende un generador de ozono de alto campo eléctrico. El ozono que puede generarse puede usarse para eliminar impurezas, por ejemplo, aceites o grasas, del sustrato dieléctrico 110.
El sustrato dieléctrico 110 puede pasar entonces a través de un segundo sistema de limpieza 510. En algunas modalidades, la segunda estación de limpieza 510 comprende un limpiador de banda. El primer y el segundo sistema de limpieza pueden ser del mismo tipo de sistemas o de diferentes tipos. Después de estas etapas de limpieza, el sustrato dieléctrico 110 puede pasar por un primer proceso de impresión donde la primera pluralidad de líneas conductoras 108 se imprime en uno de los lados del sustrato 110. Para lograr la impresión de las líneas 108 sobre el sustrato 110, se imprime un patrón microscópico mediante una primera placa maestra 512 mediante el uso de, por ejemplo, tinta curable por UV que puede tener una viscosidad entre 200 y 2000 cps, pero sin limitarse a este rango de viscosidad. Como se describirá con más detalle a continuación, en algunas modalidades la cantidad de tinta que se transfiere desde la primera placa maestra 512 al sustrato dieléctrico 502 se regula por un sistema de medición de alta precisión y depende de la velocidad del proceso, la composición de la tinta y los patrones, la forma y dimensión de las líneas conductoras 108. En una modalidad, la velocidad de la máquina puede variar de menos de 20 pies por minuto (fpm) a 750 fpm, y en algunas modalidades puede variar de 50 fpm a 200 fpm. Además, en una modalidad, la tinta puede contener catalizadores de enchapado. Además, en una modalidad, la primera estación de impresión puede ir seguida de una estación de curado 515. La estación de curado 515 puede comprender, por ejemplo, un módulo de curado por luz ultravioleta 514 con una intensidad objetiva de aproximadamente 0,5 mW/cm2 a aproximadamente 50 mW/cm2 y una longitud de onda de aproximadamente 280 nm a aproximadamente 480 nm. En otras modalidades, la estación de curado 515 puede comprender un módulo de calentamiento de horno 516 que aplica calor dentro de un intervalo de temperatura de aproximadamente 20 °C a aproximadamente 125 °C. Debe apreciarse que en algunas modalidades, también pueden emplearse otras módulos y/o estaciones de curado además de o como una alternativa a los módulos 514 y 516. Como resultado del proceso de curado que se lleva a cabo en la estación de curado 515, la primera pluralidad de líneas conductoras 108 se forma en un lado del sustrato dieléctrico 110.
Con referencia aún a la Figura 6, en algunas modalidades, una vez que se imprime la primera pluralidad de líneas conductoras 108 en un lado del sustrato 110, el lado opuesto del sustrato 100 puede pasar por una segunda estación de impresión en donde se imprime la segunda pluralidad de líneas conductoras 112 en el mismo. Para lograr la impresión de las líneas 112 sobre el sustrato 110, puede imprimirse un patrón microscópico mediante una segunda placa maestra 518 mediante el uso de tinta curable por UV que es similar a la tinta usada para imprimir las líneas 108, descrita anteriormente. Como se describirá con más detalle a continuación, la cantidad de tinta que se transfiere desde la segunda placa maestra 518 al sustrato 100 puede regularse mediante un sistema de medición de alta precisión sustancialmente de la misma manera que la mencionada anteriormente para la primera placa maestra 512. A continuación, la segunda estación de impresión puede ir seguida de una estación de curado 521. La estación de curado 521 puede comprender, por ejemplo, un módulo de curado con luz ultravioleta 520 con una intensidad objetiva de aproximadamente 0,5 mW/cm2 a 50 mW/cm2 y una longitud de onda de aproximadamente 280 nm a aproximadamente 580 nm. Adicional o alternativamente, la estación de curado 521 puede comprender un módulo de calentamiento de horno 522 que aplica calor dentro de un rango de temperatura de aproximadamente 20 °C a aproximadamente 125 °C. Además, debe apreciarse que en al menos algunas modalidades, pueden emplearse otros módulos o estaciones de curado adecuados además de o como alternativa de los módulos 520, 522. Como resultado del proceso de curado que se lleva a cabo en la estación de curado 521, la segunda pluralidad de líneas conductoras 112 se forma en un lado del sustrato dieléctrico 110.
Con referencia todavía a la Figura 6, en esta modalidad, con líneas conductoras 108, 112 impresas en ambos lados, el sustrato dieléctrico 110 puede exponerse a la estación de enchapado no electrolítico 524. En esta etapa, se deposita una capa de material conductor en las líneas 108, 112. Esto puede lograrse al sumergir la primera pluralidad de líneas conductoras 108 y la segunda pluralidad de líneas conductoras 112 en un tanque de enchapado en la estación de enchapado no electrolítico 524 que puede contener compuestos de cobre u otro material conductor en forma de solución en un rango de temperatura entre 20 °C y 90 °C (por ejemplo, 40 °C). En un ejemplo, la velocidad de deposición del material conductor puede ser de 10 nanómetros por minuto y dentro de un espesor de aproximadamente 0,001 a 100 micrómetros, en dependencia de la velocidad de la banda y de acuerdo con los requisitos de la aplicación. El proceso de enchapado no electrolítico descrito anteriormente no requiere la aplicación de una corriente eléctrica y solo enchapan las áreas estampadas (por ejemplo, líneas 108, 112) que contienen catalizadores de enchapado que fueron previamente activados por la exposición a radiación ultravioleta y/o térmica durante el proceso de curado (por ejemplo, proceso de curado en las estaciones de curado 515, 521). En otras modalidades, se usa níquel como metal de enchapado. El baño de enchapado de cobre puede incluir poderosos agentes reductores en el mismo, tales como, por ejemplo, formaldehído, borohidruro y/o hipofosfito, que provocan que se produzca el enchapado. El espesor de enchapado tiende a ser uniforme en comparación con el electroenchapado debido a la ausencia de campos eléctricos. Aunque el enchapado no electrolítico generalmente requiere más tiempo que el enchapado electrolítico, el enchapado no electrolítico es muy adecuado para piezas con geometrías complejas y/o con muchas características finas. Después de la etapa de enchapado, la fabricación de la película de sensor táctil capacitiva 100 está sustancialmente completa.
En algunas modalidades, una estación de lavado 526 sigue al enchapado no electrolítico 524. Después de la estación de enchapado 524, la película capacitiva de sensor táctil 110 puede limpiarse sumergiéndola en un tanque de limpieza que contiene agua a temperatura ambiente y luego posiblemente secado mediante la aplicación de aire a temperatura ambiente. En otra modalidad, puede añadirse una etapa de pasivación en una pulverización de patrón después de la etapa de secado para evitar cualquier reacción química peligrosa o no deseada entre los materiales conductores y el agua.
Con referencia ahora a las Figuras 7A y 7B, en donde se muestran, respectivamente, modalidades de sistemas de medición de alta precisión 600a, 600b para su uso dentro del sistema 500, de acuerdo con los principios descritos en la presente descripción. Los sistemas de medición de tinta de alta precisión 600a, b pueden controlar la cantidad exacta de tinta que se transfiere al sustrato 110 por las placas maestras 512, 518, respectivamente durante la operación del sistema 500 que se muestra en la Figura 6. La Figura 7A representa un sistema de medición 600a para imprimir la primera pluralidad de líneas conductoras 108 sobre el sustrato 110, y la Figura 7B representa un sistema de medición 600b para imprimir la segunda pluralidad de líneas conductoras 112 sobre el sustrato 110. En algunas modalidades, los dos sistemas 600a, 600b pueden usarse en conjunto. En esta modalidad, ambos sistemas 600a, 600b comprenden una bandeja de tinta 606, un rodillo de transferencia 608, un rodillo anilox 610 y una racleta 612. Una porción de la tinta contenida en la bandeja de tinta 606 puede transferirse al rodillo anilox 610. El rodillo anilox 610 puede construirse con un núcleo de acero o aluminio que puede estar recubierto por una cerámica industrial cuya superficie contiene millones de hoyuelos muy finos, que se conocen como celdas. En dependencia del diseño del proceso de impresión, el rodillo anilox 610 puede estar semisumergido en la bandeja de tinta 606 o entrar en contacto con un rodillo de transferencia 608. La racleta 612 puede usarse para raspar el exceso de tinta de la superficie al dejar solo la cantidad medida de tinta en las celdas. El rodillo anilox 610 luego gira para entrar en contacto con la placa de impresión flexográfica o placa maestra que recibe la tinta de las celdas para transferirla al sustrato 110. El rodillo anilox 610 del sistema 600a contacta con la placa maestra 512, mientras que el rodillo anilox 610 del sistema 600b contacta con la placa maestra 518. La velocidad de rotación de las placas maestras 512, 518 debe coincidir preferiblemente con la velocidad de la banda, que puede variar entre 20 fpm y 750 fpm. Cabe señalar que las diferencias entre los sistemas 600a y 600b son la ubicación desde donde se alimenta el sustrato 110 y cómo se configuran las placas maestras 512, 518 y los rodillos anilox 610. En el sistema 600a que se muestra en la Figura 7A, el sustrato 110 se alimenta a través de la parte superior del sistema 600a, y la placa maestra 512 está dispuesta debajo del sustrato 110 y encima del rodillo anilox 610. Esto contrasta con el sistema 600b que se muestra en la Figura 7B, donde el sustrato 100 se alimenta a través de la parte inferior del sistema 600b y la placa maestra 518 está dispuesta encima del sustrato 100 y debajo del rodillo anilox 610.
Con referencia ahora a la Figura 8, en donde se muestra una modalidad de un sistema 800 para fabricar la película de sensor táctil resistiva enrollable, plegable y flexible 200 que se muestra en la Figura 3-5. Después del proceso, el primer sustrato 209 se coloca en el rollo desenrollado 802. El espesor del primer sustrato 209 se elige para evitar una tensión excesiva durante la flexión del sensor táctil y, en algunas modalidades, para mejorar la transmisividad óptica. Sin embargo, el espesor del primer sustrato 209 también puede elegirse para que sea lo suficientemente grueso como para no poner en peligro la continuidad de esta capa o sus propiedades materiales durante el proceso de fabricación. En una modalidad, puede ser adecuado un espesor de entre 1 micrómetro y 1 milímetro. El primer sustrato 209 se transfiere, mediante cualquier método conocido de manipulación de rollo a rollo, desde un rollo desenrollado 802 al primer sistema de limpieza 804. Como un proceso de rollo a rollo implica un sustrato flexible (por ejemplo, sustrato 209), la alineación entre el sustrato 209 y la placa maestra flexográfica 810 (discutida a continuación) puede ser algo desafiante. La impresión de líneas conductoras (por ejemplo, líneas 208, 212) puede realizarse más fácilmente si se mantiene la alineación correcta durante el proceso de impresión. En una modalidad, puede usarse un cable de posicionamiento 806 para mantener la alineación entre estas dos características, en otras modalidades pueden usarse otros medios para este propósito. En alguna modalidad, como primer sistema de limpieza 804 puede comprender un generador de ozono de alto campo eléctrico. El ozono generado puede usarse luego para eliminar impurezas, por ejemplo, aceites o grasas, del primer sustrato 209.
El primer sustrato 209 puede pasar entonces a través de un segundo sistema de limpieza 808. En algunas modalidades, el segundo sistema de limpieza 808 puede comprender un limpiador de banda. Después de las etapas de limpieza 804 y 804, el primer sustrato 209 puede sufrir un primer proceso de impresión donde la primera pluralidad de líneas conductoras 208 se imprime en un lado del primer sustrato 209. Para lograr la impresión de líneas 208 sobre el sustrato 110, se imprime un patrón microscópico mediante una placa maestra 810 mediante el uso de, por ejemplo, una tinta curable por UV que puede tener una viscosidad entre 200 y 2000 cps o más. Como se describirá con más detalle a continuación, en algunas modalidades la cantidad de tinta transferida desde la primera placa maestra 810 al sustrato dieléctrico 209 se regula por un sistema de medición de alta precisión 812 y depende de la velocidad del proceso, la composición de la tinta y los patrones, forma y dimensiones de las líneas conductoras 208. En una modalidad, la velocidad de la máquina puede variar de 20 pies por minuto (fpm) a 750 fpm. En una modalidad alternativa, la velocidad de la máquina puede variar de 50 fpm a 200 fpm. En una modalidad, la tinta puede contener catalizadores de enchapado. El primer proceso de impresión puede ir seguido de una etapa de curado. La etapa de curado puede comprender, por ejemplo, un módulo de curado con luz ultravioleta 814 con una intensidad objetiva de aproximadamente 0,5 mW/cm2 a aproximadamente 50 mW/cm2 y una longitud de onda de aproximadamente 240 nm a aproximadamente 580 nm. Además, la etapa de curado puede comprender un módulo de calentamiento de horno 816 que aplica calor dentro de un intervalo de temperatura de aproximadamente 20 °C a aproximadamente 125 °C. Debe apreciarse que en algunas modalidades, también pueden emplearse otros módulos y/o estaciones de curado además de o como una alternativa a los módulos 814 y 816. Después de pasar a través de los módulos de curado 814, 816, la primera pluralidad de líneas 208 se forma en la parte superior del primer sustrato 209.
Con referencia aún a la Figura 8, en algunas modalidades, una vez que la primera pluralidad de líneas conductoras 208 se imprime sobre el sustrato 209, el primer sustrato 209 puede exponerse a un enchapado no electrolítico. Puede depositarse o disponerse una capa de material conductor 820 en la primera pluralidad de líneas 208. En una modalidad, esto puede lograrse al sumergir la primera pluralidad de líneas 208 del primer sustrato 209 en un tanque de enchapado 821. En una modalidad, el tanque de enchapado 821 puede contener compuestos de cobre u otros materiales conductores en un estado disuelto en un rango de temperatura entre 20 °C y 90 °C (por ejemplo, 40 °C). En una modalidad, la velocidad de deposición del material conductor 820 puede ser de 10 nanómetros por minuto y dentro de un espesor de aproximadamente 0,001 micrómetros a aproximadamente 100 micrómetros. La tasa de deposición puede depender de la velocidad de la banda y de acuerdo con la aplicación. Este proceso de enchapado no electrolítico puede no requerir la aplicación de una corriente eléctrica y solo enchapan las áreas estampadas que contienen catalizadores de enchapado que fueron previamente activadas por la exposición a la radiación UV durante el proceso de curado 814. En una modalidad, puede usarse níquel como metal de enchapado. En otra modalidad, el baño de enchapado de cobre puede incluir poderosos agentes reductores en el mismo, tales como formaldehído, borohidruro o hipofosfito, que provocan que se produzca el enchapado. En una modalidad, el espesor de enchapado puede ser uniforme en comparación con el electroenchapado debido a la ausencia de campos eléctricos. Aunque el enchapado no electrolítico puede consumir generalmente más tiempo que el enchapado electrolítico, el enchapado no electrolítico puede ser muy adecuado para piezas con geometrías complejas y/o muchas características finas.
En algunas modalidades, un proceso de lavado 822 sigue al enchapado no electrolítico. En particular, el primer sustrato 209 puede limpiarse sumergiéndolo en un tanque de limpieza que contiene agua a temperatura ambiente y luego pasa preferiblemente por una etapa de secado 824 en la que se seca mediante la aplicación de aire a temperatura ambiente. En otra modalidad, puede añadirse una etapa de pasivación en, por ejemplo, una pulverización de patrón después de la etapa de secado para evitar cualquier reacción química peligrosa o no deseada entre los materiales conductores y el agua.
Con referencia todavía a la Figura 8, después del proceso de lavado 822, los puntos espaciadores (por ejemplo, los puntos espaciadores 206 que se muestran en las Figuras 4 y 5) pueden imprimirse sobre el primer sustrato 209. En particular, se imprime un patrón de puntos espaciadores microestructurales (no mostrado específicamente en la Figura 8) en el mismo lado del primer sustrato 209 que la primera pluralidad de líneas conductoras 208. Este patrón puede imprimirse mediante una segunda placa maestra 826 mediante el uso de tinta curable por UV que puede tener una viscosidad entre 200 y 2000 cps o más. En algunas modalidades, la cantidad de tinta transferida desde la segunda placa maestra 826 al sustrato 209 se regula por el sistema de medición de alta precisión 830 y depende de la velocidad del proceso, la composición de la tinta y los patrones, forma y dimensión de los puntos espaciadores (por ejemplo, puntos espaciadores 206).
En una modalidad, la tinta usada para imprimir los puntos espaciadores (por ejemplo, los puntos espaciadores 206) puede estar compuesta de nanocompuestos orgánicos-inorgánicos que utilizan ortosilicato de metil tetraetilo o glicidopropiltrimetoxisilano como formadores de red hidrolizados mediante el uso de ácido clorhídrico. Pueden utilizarse soles de sílice, polvos de sílice, etilcelulosa e hidroxipropilo como aditivos para ajustar la viscosidad. La tinta también puede comprender un fotoiniciador disponible comercialmente, como Cyracure, Flexocure o Doublecure, que permite el uso de curado con luz ultravioleta. En algunas modalidades, los puntos espaciadores pueden mejorarse ópticamente con óxidos y pigmentos metálicos de nanopartículas tales como dióxido de titanio (TO2), dióxido de bario y titanio (BaTiO), plata (Ag), níquel (Ni), molibdeno (Mo) y platino (Pt). Preferiblemente, el índice de refracción de los puntos espaciadores coincidirá ópticamente con el índice de refracción del primer conjunto de líneas conductoras 805. También pueden usarse nanopartículas para ajustar la viscosidad de la tinta. Además, la contracción durante el curado puede reducirse mediante la incorporación de nanopartículas a la tinta.
Después de los puntos espaciadores (por ejemplo, los puntos espaciadores 206) sobre el sustrato 209, el primer sustrato 209 puede pasar por una segunda etapa de curado, que comprende el curado con luz ultravioleta 832 con una intensidad de aproximadamente 0,5 mW/cm2 a 20 mW/cm2 y/o secar al horno 834 a una temperatura aproximadamente entre 20 °C y 150 °C. En una modalidad, los puntos espaciadores pueden tener un radio entre 80 micrómetros y 40 micrómetros y una altura entre 500 nanómetros y 15 micrómetros. En una modalidad, después de que la pluralidad de puntos espaciadores se imprime sobre el sustrato 209, el primer sustrato 209 puede pasar por un segundo proceso de lavado 836. El segundo proceso de lavado 836 puede realizarse, por ejemplo, mediante el uso de técnicas de lavado convencionales conocidas. Después del segundo proceso de lavado 836, el primer sustrato 209 puede secarse mediante el uso de aire a temperatura ambiente en una segunda etapa de secado 838. Debe apreciarse que el segundo sustrato 210 de la película 200 puede pasar por un proceso paralelo (no mostrado), similar al mostrado y descrito para el sistema 800. Como resultado de este proceso paralelo, el segundo conjunto de líneas conductoras (por ejemplo, las líneas conductoras 212 que se muestran en las Figuras 3 y 4) se imprimen en el segundo sustrato 210. Para lograr la fabricación del sustrato 210 de la película, se usa una placa maestra diferente (por ejemplo, diferente a la placa maestra 810 en la Figura 8) para imprimir la segunda pluralidad de líneas conductoras 212.
Las Figuras 9A y 9B representan modalidades del sistema de medición de alta precisión 812 y un sistema de medición de alta precisión 830, respectivamente. El sistema 812 controla la cantidad exacta de tinta que se transfiere al primer sustrato 209 por la placa maestra 810 mientras que el sistema 830 controla la cantidad exacta de tinta que se transfiere al sustrato 209 por la segunda placa maestra 826. Además, como se describió anteriormente, el sistema 812 se configura para imprimir la primera pluralidad de líneas conductoras 208 sobre el sustrato 209 mientras que el sistema 830 se configura para imprimir los puntos espaciadores (por ejemplo, los puntos espaciadores 206 que se muestran en las Figuras 4 y 5) sobre el sustrato 209. Ambos sistemas comprenden bandejas de tinta 906, rodillos de transferencia 908, rodillos anilox 910, racletas 912 y placas maestras 810, 826. En una modalidad, una porción de la tinta contenida en la bandeja de tinta 906 se transfiere a los rodillos anilox 910, posiblemente construidos con un núcleo de acero o aluminio que puede estar recubierto por una cerámica industrial cuya superficie contiene millones de hoyuelos muy finos, conocidos como celdas. En dependencia del diseño del proceso de impresión, los rodillos anilox 910 pueden estar semisumergidos en las bandejas de tinta 906 o entrar en contacto con un rodillo de transferencia 910. Pueden usarse racletas 912 para raspar el exceso de tinta de la superficie dejando solo la cantidad medida de tinta en las celdas. Los rodillos anilox 910 luego giran para contactar con las placas maestras 810, 826 que reciben la tinta de las celdas para transferirla al primer sustrato 209. En algunas modalidades, la velocidad de rotación de las placas maestras 810, 826 debe coincidir preferiblemente con la velocidad de la banda, que puede variar entre 20 fpm y 750 fpm.
Con referencia ahora a las Figuras 10 y 11, en donde se muestra una modalidad de una estructura de sensor multitáctil plegable, enrollable y flexible 300 de acuerdo con los principios descritos en la presente descripción. La estructura de sensor multitáctil plegable 300 generalmente comprende un conjunto de película de sensor flexible 302 y una carcasa rígida 304 (por ejemplo, de plástico). El conjunto de película 302 puede comprender cualquier película de sensor táctil flexible adecuada como, por ejemplo, una película de sensor táctil capacitiva (por ejemplo, la película 100 que se muestra en las Figuras 1-2) o una película de sensor táctil resistiva (por ejemplo, la película 200 que se muestra en las Figuras 3-5) sin dejar de cumplir con los principios descritos en la presente descripción. Como se muestra mejor en la Figura 11, en esta modalidad, el conjunto de película 302 comprende la película capacitiva 100, descrita anteriormente. Además, el conjunto 302 comprende además un par de capas de sustrato de cubierta protectora 402, una batería flexible 406 y un revestimiento aislante conformado 404.
Cada una de las capas de sustrato protector 402 cubre una de la primera pluralidad de líneas conductoras 108 o la segunda pluralidad de líneas conductoras 112, al ser cada una como se describió anteriormente, para ayudar a proteger las líneas 108, 112 de daños potenciales que pueden ocurrir durante el uso. Por tanto, cada una de las capas de sustrato 402 puede comprender cualquier material flexible adecuado que pueda enrollarse o doblarse varias veces sin romperse ni rasgarse, tal como, por ejemplo, una tela, papel o un elastómero. Además, en algunas modalidades, cada una de las capas de sustrato de cubierta protectora 402 puede tener un espesor que varía de 100 a 200 micrómetros. Además, en algunas modalidades, cada capa de sustrato 402 es transparente; sin embargo, en otras modalidades, una o ambas capas de sustrato 402 pueden tener material impreso dispuesto en sus superficies que sea visible para un usuario de la estructura de sensor táctil 300. Por ejemplo, dicho material imprimible adecuado podría incluir un diseño de teclado, gráficos y/o colores diferentes.
En algunas modalidades, la superficie exterior de cada una de las capas de sustrato de cubierta protectora 402 también incluye un revestimiento resistente a los arañazos 408. El revestimiento resistente a los arañazos 408 puede ser duradero, lavable, resistente a la abrasión, resistente a los productos químicos y resistente a las huellas dactilares. El revestimiento resistente a los arañazos 408 puede estar compuesto de monómeros y monómeros acrílicos multifuncionales y oligómeros acrílicos y puede aplicarse o depositarse sobre el sustrato de la cubierta protectora 402 mediante el uso de cualquier método, dispositivo o técnica de revestimiento adecuada conocida en la técnica, como, por ejemplo, revestimiento de matriz de ranura, revestimiento de huecograbado, revestimiento por pulverización, revestimiento de varilla Meier, revestimiento por inmersión o alguna combinación de los mismos. En algunas modalidades, el revestimiento resistente a los arañazos 408 comprende una película de poliuretano resistente a la abrasión, tela de nailon u otro material adecuado resistente a la abrasión.
Con referencia todavía a la Figura 11, la batería flexible 406 es ligera, ultrafina, recargable y flexible de manera que puede enrollarse, retorcerse, doblarse o cortarse en varias formas sin pérdida de integridad mecánica o eficacia. La batería 406 puede comprender cualquier papel o batería flexible disponible comercialmente mientras sigue cumpliendo con los principios descritos en la presente descripción. Específicamente, la batería 406 puede comprender una batería que usa tecnología PowerWrapper™ fabricada y vendida por Paper Battery Company ubicada en Troy, Nueva York. Además, la batería 406 puede comprender baterías flexibles similares disponibles comercialmente fabricadas por Apollo Energy Co. Ltd., ubicada en Shenzhen, China, y Shenzhen Jinke Development Co. Ltd., ubicada en Shenzhen, China, cumpliendo al mismo tiempo los principios descritos en la presente descripción.
En la modalidad que se muestra, la batería 406 se lamina en la estructura de sensor multitáctil plegable 300 de manera que esté dispuesta entre la segunda pluralidad de líneas conductoras 112 y una de las capas de sustrato de cubierta protectora 402. Como resultado, se dispone un revestimiento aislante conformado 404 entre la batería 406 y la segunda pluralidad de líneas conductoras 112 para aislar los dos componentes entre sí durante el uso. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la batería 406 puede colocarse entre diferentes capas del conjunto 302 sin dejar de cumplir los principios descritos en la presente descripción. En algunas modalidades, pueden instalarse múltiples baterías flexibles (por ejemplo, la batería 406) en el conjunto 302 de manera que se apilen una encima de la otra. Al apilar varias baterías flexibles una encima de la otra, puede aumentarse la tensión de salida total.
Durante la operación, la batería 406 proporciona energía al conjunto 302 y la estructura 300, y puede cargarse mediante un cable eléctrico (descrito a continuación) o algún otro dispositivo adecuado que pueda conectarse a otro dispositivo electrónico. En algunas modalidades, la batería 406 puede producir una tensión de salida que varía entre aproximadamente 1 y 9 voltios. También debería apreciarse que otras modalidades de la estructura de sensor táctil plegable 300 pueden no incluir la batería flexible 406 y/o el revestimiento aislante conformado 404, al tiempo que cumplen los principios descritos en la presente descripción. En tales modalidades, una batería estándar recargable, no recargable y/o desechable (por ejemplo, la batería 314 descrita con más detalle a continuación) puede incluirse dentro de la carcasa 304.
Con referencia de nuevo a la Figura 10, la carcasa 304 se muestra dispuesta a lo largo de un lado del área de sensor activo 306. Sin embargo, debe apreciarse que la carcasa 304 puede estar dispuesta a lo largo de un lado diferente o múltiples lados del área de sensor 306 o de la estructura 300 mientras sigue cumpliendo con los principios descritos en la presente descripción. En esta modalidad, la carcasa 304 generalmente comprende un cable eléctrico 312, una batería 314, un módulo de conexión inalámbrica 308 y un módulo de microcontrolador programable 310 que están todos en comunicación eléctrica con los conectores eléctricos 116, 117 en la película 100.
El cable 312 incluye un conector 313 y puede comprender cualquier cable eléctrico adecuado conocido en la técnica. En algunas modalidades, el cable 312 puede tener una longitud total de entre 1 y 6 pies; sin embargo, son posibles otras longitudes. Durante la operación, el cable 312 puede usarse para acoplar eléctricamente la estructura del sensor 300 a otro dispositivo electrónico, a través del conector 313, como, por ejemplo, un ordenador, un ordenador portátil, un teléfono inteligente, una tableta, etc. En algunas modalidades, el cable 312 puede usarse para suministrar energía eléctrica a la estructura 300 para permitir la operación de la estructura 300 y/o para cargar una o ambas de la batería 314 y la batería flexible 406. En esta modalidad, el conector 313 se muestra y describe en la presente descripción como un conector USB, debe apreciarse que en otras modalidades, pueden usarse otros conectores adecuados mientras se siguen cumpliendo los principios descritos en la presente descripción. Por ejemplo, en otras modalidades, el cable 312 puede incluir un conector de alimentación de clavija estándar, como para un tomacorriente de pared o una batería externa. Además, también debería apreciarse que en otras modalidades, no se incluye ningún cable 312 con la estructura 300 mientras que sigue cumpliendo con los principios descritos en la presente descripción.
La batería 314 puede comprender cualquier fuente de energía adecuada para un dispositivo electrónico mientras sigue cumpliendo con los principios descritos en la presente descripción. Por ejemplo, en algunas modalidades, la batería 314 puede comprender una batería recargable estándar similar a las que se usan para otros dispositivos electrónicos tales como, por ejemplo, ordenadores portátiles o tabletas. Además, en algunas modalidades, la batería 314 se recarga a través del acoplamiento eléctrico proporcionado a través del cable 312 o cualquier otro dispositivo adecuado. En otras modalidades más, la batería 314 puede comprender cualquier batería o fuente de alimentación no recargable adecuada mientras sigue cumpliendo con los principios descritos en la presente descripción. Además, debe apreciarse que algunas modalidades de la estructura 300 no incluyen la batería 314 mientras siguen cumpliendo con los principios descritos en la presente descripción. Por ejemplo, en al menos algunas de estas modalidades, se suministra energía eléctrica a la estructura a través de la batería flexible 406 descrita anteriormente. Con referencia aún a la Figura 10, el módulo de conexión inalámbrica 308 permite la conexión inalámbrica de la estructura de sensor multitáctil plegable 300 para una interfaz fácil con un dispositivo electrónico (no mostrado). Un dispositivo electrónico adecuado puede ser cualquiera de los dispositivos electrónicos descritos anteriormente. El módulo de conexión inalámbrica 308 puede utilizar cualquier tecnología inalámbrica adecuada conocida en la técnica como, por ejemplo, WI-FI, BLUETOOTH®, radio, ultrasónico, etc. Además, en al menos algunas modalidades, no se incluye ningún módulo de conexión inalámbrica 308 dentro de la carcasa 304 de la estructura 300 sin dejar de cumplir los principios descritos en la presente descripción.
En esta modalidad, el módulo de microcontrolador programable 310 es un circuito integrado único que contiene un núcleo de procesador, memoria y/o periféricos de entrada/salida programables que son adecuados para su uso en productos y dispositivos controlados automáticamente (por ejemplo, estructura 300) como un sistema integrado. En esta modalidad, el módulo de microcontrolador programare 310 recibe señales eléctricas que llevan información del área activa del sensor 306, que luego son procesadas por el módulo 310 y enviadas (por ejemplo, a través de señales inalámbricas que se emiten desde el módulo de conexión inalámbrica 308 o mediante el cable 312) a un dispositivo electrónico (no mostrado). Por ejemplo, dichos dispositivos electrónicos adecuados pueden incluir una computadora portátil, un teléfono inteligente o un dispositivo similar mientras siguen cumpliendo los principios descritos en la presente descripción. El módulo de microcontrolador programable 310 de esta modalidad puede ser similar a los controladores que son fabricados por Synaptic®, ubicado en Santa Clara, California, Maxim Integrated® ubicado en San José, California, y/u otras empresas de fabricación de semiconductores similares.
Con referencia ahora a las Figuras 12 y 13, donde se muestra una vista prospectiva y una vista lateral, respectivamente, de un conjunto de sensor táctil 900 que comprende la estructura de sensor multitáctil plegable 300, descrita anteriormente, acoplada a una estructura de cubierta protectora de pantalla multitáctil 700. La cubierta protectora de pantalla multitáctil 700 comprende generalmente un conjunto de lado superior flexible 702 y un conjunto de soporte o lado inferior rígido 704. En esta modalidad, el conjunto de lado superior flexible 702 incluye un par de cubiertas protectoras flexibles 706 que están dispuestas a cada lado de la estructura 300, descrita anteriormente. Además, como se muestra mejor en la Figura 13, en esta modalidad, los sustratos de la cubierta protectora 402 se han eliminado de la estructura del sensor multitáctil 300. Sin embargo, en otras modalidades (por ejemplo, la modalidad que se muestra en las Figuras 14 y 15), los sustratos de la cubierta protectora 402 aún pueden estar dispuestos en la estructura del sensor multitáctil 300 cuando se acopla a la estructura de la cubierta protectora 700 mientras sigue cumpliendo con los principios descritos en la presente descripción. Con referencia aún a las Figuras 12 y 13, las cubiertas protectoras flexibles 706 pueden comprender cualquier material que sea duradero, enrollable y robusto, de modo que pueda enrollarse o doblarse tantas veces como sea necesario sin romperse ni rasgarse. Por ejemplo, las cubiertas protectoras flexibles 706 pueden comprender una tela o plástico mientras siguen cumpliendo los principios descritos en la presente descripción. En al menos algunas modalidades, las cubiertas 706 pueden ser transparentes o sustancialmente transparentes.
El lado de fondo rígido 704, de la estructura de cubierta protectora 700, puede construirse con cualquier material rígido adecuado mientras sigue cumpliendo con los principios descritos en la presente descripción. Por ejemplo, el lado inferior 704 puede construirse de plástico, metal, un material compuesto o alguna combinación de los mismos. Además, en esta modalidad, el lado inferior 704 incluye un receptáculo 705 que se dimensiona y dispone para acoplar y alojar de forma liberable un dispositivo electrónico (no mostrado). Los ejemplos de dispositivos electrónicos adecuados que pueden recibirse dentro del receptáculo 705 del lado inferior 704 pueden incluir, por ejemplo, cualquiera de los dispositivos electrónicos descritos anteriormente. La estructura de sensor multitáctil 300 puede acoplarse eléctricamente al dispositivo electrónico (no mostrado) mediante el cable 312 y el conector 313 o mediante algún otro conector eléctrico, como las clavijas de interconexión 710. En algunas modalidades, las clavijas de interconexión 710 se acoplan eléctricamente a uno o más de los componentes dispuestos dentro de la carcasa 304 a través de cualquier dispositivo o método adecuado. Por ejemplo, en algunas modalidades, las clavijas de interconexión 7120 se acoplan eléctricamente al cableado interno que es integral a cada uno del conjunto del lado superior flexible 702 y del lado inferior rígido 704. Además, algunas modalidades permiten que el dispositivo electrónico (no mostrado) se acople eléctricamente a la estructura del sensor multitáctil 300 a través de una conexión inalámbrica mediante el módulo de conexión inalámbrica 308, anteriormente descrito. Con referencia aún a las Figuras 12 y 13, el lado inferior 704 también incluye un mecanismo abisagrado 708 que se configura para acoplar de forma liberable el conjunto del lado superior flexible 702 al lado inferior rígido 704 y para permitir que el conjunto del lado superior 702 gire alrededor del mecanismo 708 con respecto al lado inferior 704 durante la operación. En algunas modalidades, el mecanismo abisagrado 708 es una bisagra que se conecta a al menos una de las cubiertas protectoras flexibles 706. También debería apreciarse que en otras modalidades, no se incluyen cubiertas protectoras 706 y la estructura de sensor 300 está unida en sí misma al mecanismo abisagrado 708 mientras sigue cumpliendo con los principios descritos en la presente descripción. Además, el mecanismo abisagrado 708 puede comprender cualquier material adecuado tal como, por ejemplo, un polímero o un metal. Además, en al menos algunas modalidades, el mecanismo abisagrado 708 comprende conectores de gancho y bucle. Además, en otras modalidades, no se incluye ningún mecanismo abisagrado 708 y la estructura de sensor 300 (y/o al menos una de las cubiertas protectoras 706 si está incluida) se une directamente al lado inferior 704 mientras sigue cumpliendo con los principios descritos en la presente descripción.
En algunas modalidades, las dimensiones exteriores del conjunto del lado superior flexible 702 coincidirán con las dimensiones exteriores correspondientes del lado inferior rígido 704. Sin embargo, en otras modalidades, las dimensiones exteriores del conjunto de lado superior flexible 702 y el lado inferior 704 no coincidirán.
Con referencia ahora a las Figuras 14 y 15, en donde se muestra una vista en perspectiva y una vista lateral de otra modalidad de un conjunto de sensor táctil 900' que comprende la estructura de sensor multitáctil 300, descrita anteriormente y una estructura de cubierta protectora de pantalla multitáctil 700'. La estructura de cubierta protectora de pantalla multitáctil 700' es sustancialmente la misma que la estructura 700, descrita anteriormente; sin embargo, los sustratos de la cubierta protectora 402, descritos anteriormente, están dispuestos en la estructura del sensor multitáctil 300, y la estructura del sensor multitáctil 300 se acopla de manera liberable a una cubierta protectora flexible 706. En la modalidad mostrada, la estructura 300 se acopla de manera liberable a la cubierta 706 a través de una pluralidad de sujetadores de gancho y bucle 902 que comprenden una pluralidad de tiras 902 igualmente espaciadas que se extienden lateralmente a través del conjunto del lado superior 702. Sin embargo, debe apreciarse que el número, la forma y la disposición de los sujetadores de gancho y bucle 902 pueden variarse mientras se siguen cumpliendo los principios descritos en la presente descripción. Además, en otras modalidades puede usarse cualquier otro dispositivo de acoplamiento liberable adecuado para acoplar de manera liberable la estructura 300 a la cubierta 706 tal como, por ejemplo, un adhesivo, cinta, broches, hebillas o alguna combinación de los mismos. Además, en esta modalidad, solo se usa un sustrato de cubierta protectora 706; sin embargo, en otras modalidades, puede usarse un par de sustratos de cubierta protectora 706 (tal como se muestra en las modalidades de las Figuras 12 y 13) mientras se siguen cumpliendo los principios descritos en la presente descripción.
Con referencia en general a las Figuras 12-15, durante las operaciones, un usuario (no mostrado) coloca un dispositivo electrónico, tal como uno de los descritos anteriormente, dentro del receptáculo 705 del lado inferior 704 y acopla eléctricamente la estructura del sensor multitáctil 300 a través de las clavijas 710 (mostradas en la Figura 12), el cable 312, el módulo de conexión inalámbrica 308 y/o cualquier otro método adecuado como se describió anteriormente. A partir de entonces, el usuario puede operar el dispositivo electrónico con la funcionalidad añadida de la estructura del sensor multitáctil 300. En particular, el usuario puede interactuar con el dispositivo electrónico mediante la manipulación y la interacción con la película de sensor táctil 100 dispuesta dentro de la estructura 300, además o en lugar de otros dispositivos y métodos de interacción de usuario potenciales disponibles para el dispositivo electrónico.
De la manera descrita, mediante el uso de las modalidades descritas en la presente descripción, puede emplearse una superficie de sensor multitáctil flexible, portátil, grande y económica diseñada para proporcionar un área de trabajo más grande en lugar de almohadillas de sensores táctiles convencionales que son pequeñas y rígidas. Además, debido a la naturaleza flexible de la estructura 300 y las películas 100, 200, el almacenamiento y la movilidad de tales sensores multitáctiles se mejoran enormemente. Si bien muchas de las modalidades representadas en la presente descripción han incluido el uso de un sensor táctil capacitivo (por ejemplo, película 100), se debe apreciar que todas y cada una de las modalidades descritas en la presente descripción pueden emplear el uso de un sensor táctil resistivo (por ejemplo, película 200) sin dejar de cumplir plenamente con los principios descritos en la presente descripción.
Aunque se han mostrado y descrito modalidades preferidas, un experto en la técnica puede realizar modificaciones de las mismas sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Las modalidades descritas en la presente descripción son únicamente ilustrativas y no son limitantes. Son posibles muchas variaciones y modificaciones de los sistemas, aparatos y procesos descritos en la presente descripción dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, pueden variarse las dimensiones relativas de varias piezas, los materiales con los que se fabrican las diversas piezas y otros parámetros. Por consiguiente, el alcance de la protección no se limita a las modalidades descritas en la presente descripción, sino que solo está limitado por las reivindicaciones que siguen.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un conjunto de sensor táctil (900, 900'), que comprende:
- un conjunto de lado superior flexible (702) que comprende un sensor táctil enrollable (300) que tiene un área de sensor táctil activo (306) que se configura para detectar la ubicación de un evento táctil por parte de un usuario en el mismo, en donde el sensor táctil enrollable comprende además un sustrato dieléctrico enrollable, flexible (110), una primera pluralidad de líneas conductoras (108), una segunda pluralidad de líneas conductoras (112), un par de capas de cubierta protectora enrollable flexible (402) que cubren la primera pluralidad de líneas conductoras y la segunda una pluralidad de líneas conductoras (112), y un revestimiento resistente a los arañazos (408) compuesto de monómeros acrílicos multifuncionales dispuestos en al menos una del par de capas de cubierta protectora (402), en donde, el sensor táctil enrollable se configura para enrollarse y deformarse sin perder conductividad eléctrica; y
- un conjunto de soporte rígido (704) que incluye un receptáculo (705) que se configura para recibir y sostener un dispositivo electrónico, y un mecanismo abisagrado (708) que se configura para acoplar de manera liberable el conjunto del lado superior flexible (702) al conjunto de soporte rígido (704) y para permitir que el conjunto del lado superior flexible (702) gire alrededor del mecanismo abisagrado (708) con respecto al conjunto de soporte rígido (704) durante la operación.
2. El conjunto de sensor táctil de la reivindicación 1, en donde el sensor táctil comprende uno de un sensor táctil capacitivo y un sensor táctil resistivo.
3. El conjunto de sensor táctil de la reivindicación 2, en donde el conjunto del lado superior flexible (702) comprende además:
una cubierta protectora enrollable, flexible que se conecta de manera liberable al conjunto de soporte a través de la bisagra;
en donde el sensor táctil está dispuesto sobre y conectado a la cubierta protectora.
4. El conjunto de sensor táctil de la reivindicación 3, en donde el sensor táctil se conecta de manera liberable a la cubierta protectora.
5. El conjunto de sensor táctil de la reivindicación 4, en donde el sensor táctil se conecta de manera liberable a la cubierta protectora con un conector de gancho y bucle.
6. El conjunto de sensor táctil de la reivindicación 1, en donde el sensor táctil comprende además un módulo controlador programable que se configura para recibir y procesar señales eléctricas del área del sensor activo para determinar la ubicación del evento táctil en el área del sensor activo.
7. El conjunto de sensor táctil de la reivindicación 6, que comprende además un cable conector que se configura para acoplar eléctricamente el sensor táctil al dispositivo electrónico.
8. El conjunto de sensor táctil de la reivindicación 6, que comprende además una clavija de conexión dispuesta dentro del receptáculo para acoplar eléctricamente el sensor táctil al dispositivo electrónico.
9. El conjunto de sensor táctil de la reivindicación 6, que comprende además un módulo de conexión inalámbrica que se configura para acoplar de forma inalámbrica el sensor táctil al dispositivo electrónico.
10. El conjunto de sensor táctil de la reivindicación 1, en donde el receptáculo (705) del conjunto de soporte rígido (704) se configura para recibir uno de un teléfono inteligente, un ordenador de tableta y un asistente digital personal (PDA).
11. El conjunto de sensor táctil de la reivindicación 1, en donde el sensor táctil comprende además una batería recargable, en donde la batería se configura para suministrar energía eléctrica al sensor táctil.
12. El conjunto de sensor táctil de la reivindicación 11, en donde la batería recargable comprende una batería enrollable flexible.
13. El conjunto de sensor táctil de la reivindicación 1, en donde el sustrato dieléctrico comprende al menos uno de tereftalato de polietileno (PET), policarbonato, papel y un polímero.
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