TW561497B - Flexible capacitive touch sensor - Google Patents

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561497 A7 B7 五、發明説明（1 ) 技術領域_ 本發明係與一些觸摸感測器有關，明確言之，是和電容 性觸摸感測器以及一種製造該等電容性觸摸感測器的方法 有關。 背景說明 觸摸感測器被業界廣泛用以對一電腦系統提供一種使用 人親和性介面。該種感測器通常多係附著在電腦系統監控 器上，可使電腦系統使用人藉由手指觸摸或一電子筆直接 與電腦系統交談（互動）。 觸摸感測器主要分為兩大類，亦即數位式觸摸感測器與 類比式觸摸感測器，數位式觸摸感測器之觸摸表面係分隔 成多個分散部份。每一此等部份被觸摸時即會產生一分散 化號。因此，感應分解度係限於辨識被手指或電子筆接觸 到之特定分隔部份。相反地，由類比式觸摸感測器發出的 信號並非分散式信號。其感應分解度僅受限於該感測器之 整體感應靈敏度以及其控制電子電路。 類比式及數位式觸摸感測器均利用各種技術以確定手指 或電子筆所接觸到的該觸摸表面之定點。這些技術包括電 阻性感測，電容性感測，聲音感測以及光學感測。但是絕2 部份觸摸感測器多㈣用其電阻性感和電容性感測技術。 電阻性觸摸感測器係使用裝設在一基底上之一層可撓性 薄膜。在琢層薄膜和基底另-側表面上係塗敷—層透明電 導性薄膜。有若干絕緣點狀間隔器佈設在前述可撓性薄膜 和基底之間。當使用人按下該可撓性薄膜時，該薄膜之導 -4-

561497 A7 ______B7 五、發明説明（2~) '~" 電性薄膜即與孩基底之電導性薄膜接觸。此一接觸動作遂 即使電流在該薄膜和基底之間流動。有一控制器，藉由比 較來自不同電極或印刷在各電導性表面上之匯流排上流動 之電泥的方法’辨認該層薄膜和基底二者之接觸點。 電容性觸摸感測器並不使用移動式零件。在一電容性感 測器中，有一層電阻性塗層直接沉積在一固態絕緣基底上 。此一基底通常是以玻璃製成。設置在該基底角落上的各 電極乃在該塗層上建立一電場。有一控制器連接至各該電 極，用以監測流經前述每一電極之電流量。使用人的手指 或疋一隻電導性電子筆接觸到或移至各該電極鄰近位置處 時’該電阻性塗層可在該手指或電子筆和該等電極之間形 成電谷性鶴合現象。且此一耦合作用可使一少量電流流經 該塗層和每一電極。經由使用人身體和接地點之間的電容 性構合關係乃構成電流流回該控制器之路徑。該控制器根 據流經每一電極之電流量來計算該接觸點之笛卡爾座標值 ，亦即X軸和Y袖之座標值。 電容器觸摸感測器也具備偵測出接近該感測器之物體的 功能。在此種情況下，該物體不須與該觸摸感測器有實體 接觸。電谷性搞合是藉由該物體和該感測器之間的間隔距 離而產生者。 由於電阻性觸摸感測器需要可動式零件，故其構造較複 雜，製造成本亦較電容性觸摸感測器昂貴。而電阻性觸摸 感測器含有不同折射指數之多層薄膜結構也會減弱感測器 本身的光學特性。一般設置在明亮環境中之觸摸感測器需 -5- 本紙張尺度適财ϋ固家標準(CNS) Α4規格(21G X297公爱) "' ---------- 561497 A8 B8 C8 D8 六 申請專利範蹲 要附加一層低折射率的觸摸屏幕，以保持顯示器對比度。 對％阻性觸摸感測器而言，此項問題尤其嚴重。雖然，採 用超明党度之顯示器可克服此一問題，但該種顯示器需要 較大電力，因而增加顯示器的製造成本。而使用電池操作 的裝置因此也難以解決此一問題。 嶺比式電容性感測器雖有構造不複雜並可提供較佳光學 特性之優點’但此等感測器上使用的固態堅硬之基底則會 減知其對輕便型電腦系統，諸如膝上型電腦，手持式電腦 ’和行動電話等類似裝置上之適用性。該等感測器之重量 ，和容易破損的特性也影響其在該等系統内之適用性。較 便型裝置也會比固定式裝置遭受更多的機械變曲性況。在 該等裝置中裝設堅硬，易碎及重型組件，不能與輕小且具 可撓性組件相容並存，且會導致該等可撓性組件發生故障 可能性。對於車輛裝用以及牆壁上裝設之大型顯示器而言 ，也會有類似的考慮。而就一些可提供商業利用價值之外 形纖小的產品而言，易碎而堅硬的基底亦會增加該等產品 内所裝用顯示器的厚度。 玻璃基底上裝設之觸摸式感測器另亦需要藉助於一特別 配製的座架始可安裝在一監控器或顯示器上。因而，因為 配二W等座架，也使裝置之重量，成本及機件複雜性大為 提兩。再者，一般扁平堅實的基底也無法在裝設時完全配 合具2不平坦或曲線形結構輪廓的設計，而改為製造彎曲 而堅貫基辰’又會增加製程的成本。&外，以玻璃基質為 底板的各種感測器，必須利用特別切割成形的個別基底製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561497 A7

::因此二製造成本既昂貴又費時。戶斤有這些缺點顯著地 a了目前-般電容性感測器在若干應用方面的適用性。 發__明之 —本發明可克服電容性感測器的諸多缺點。本發明可提供 :種價廉’體輕，可撓性且透明之電容性觸摸感測器，以 可用以製造該種觸摸式感測器之有效而成本低廉的方法 。依本發明原理除可製造前述之成本低，重量輕且具可撓 <觸摸式感測器外，此種觸摸式感測器更具有特別高的 耐用性。、可在不同的環境中配合各種裝置充分發揮其功能。 本I月亦可楗供一層以一種保護用透明並具可撓性材料製 成之薄膜用以保護可撓性且透明之觸摸式感測器的活動觸 摸區。這種保護用材料有助於提高觸摸式感測器的耐用性。 扣本各明目払之一是提供一種具可撓性的電容性觸摸感測 备。此種觸摸式感測器包含一可撓性透明基底，有一第一 側面和一第二側面。在該基底第一側面上塗敷一層電阻性 材料。第一表面層使用之電阻性材料是一種平薄，透明， 可持1導a之可撓性薄膜層。覆蓋在該基底上與一活動觸 摸操作區位置相對應的第一側表面上。該第一薄膜層敷設 的方式是用以接收出現在第一表面層與上述活動觸摸操作 區靶圍相對應部份的兩端之電位，並於任一種外物接觸該 活動觸摸操作區時，將一種可表示其接觸點縱橫（χ，γ ) 座標位置的信號傳送出去。 4可撓性電容性觸摸感測器最好包括多個與該第一薄層 間有電連通關係之可撓性電極。這些電極係設置在上述活 本纸浪尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2l0X跗7公釐) 561497 A7 ____B7 五、發明説明（5 ) 動觸摸區週邊，並可用以施加前述之電位。該可撓性電容 性斶摸式感測器最妤也包括多條薄而具可撓性的電導線， 與孩等電極連接，用以傳送進出該等電極之電信號。該觸 摸式感測咨上最好亦包括一些薄而具可撓性之導電區。此 等導電區係與第一表面層之間有電連接關係，並係設置在 該活動觸摸操作區之週邊。、此等導電區所形成的圖型可使 該活動觸摸操作區範圍以内經由該等電極施加至該第一表 面層上的電位達成均勻分佈的效果。 該可撓性電容性感測器最好也包括一層以具有保護功能 之材料製成之第二薄層。根據該觸摸感測器的設計結構， 亦即，該觸摸感測器基底的那一側表面係與該感測器上活 動觸摸操作區相對應之情形，來決定就應將該第二薄層設 置在基底之第一側表面上’抑或其第二側表面上。該第二 薄層也是一種薄而透明且具可撓性之薄層，並覆蓋在實質 上與活動觸摸操作區相對應之該基底第—側表面或第二側 表面的全部表面上。所使用之保護層材枓，其機械性質可 使該第二薄層具有可撓性和耐用性。該第二薄層係用以保 護該活動觸摸操作區於使用期間的免受磨損之害。 该觸摸感測咨取好也设有一層以黏著材料製成之第r薄 層。同理，可根據該觸摸感測器之設計結構來決定將第三 薄層設在基底的第一側表面上’抑或在其第二側表面上。 此一第三薄層也是具有薄而透明和可撓性特性。所使用之 黏著材料可使該觸摸感測器黏附在一支架構件上或顯示器 表面上。此一第三薄層最好覆蓋在與活動觸摸操作區範圍 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格x 297公釐）

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k 561497 五、發明説明（ 測流經每-電極之電流量，並能根據這些電流量，提供另 一電信號。 μ前述之基底最好是一種厚度在3毫米和9毫米之間的透明 水^缔對一 f苯（ρ Ε τ )薄片。最理想的厚度約為7毫米。 r述以f阻性材料製成4第一_好是一種透明的導 私氧化物，例如：鋼錫氧化物（工丁。），氧化姻，石夕姻氧化 物！口鋅氧化物，銦鏡氧化物，録锡氧化物或氧化锡等材 料，其電阻值約在每平方叶1〇〇歐姆和每平方叶4，麵歐姆 、門這薄層最理想的材料是銦錫氧化物（I τ 〇 )，其電 阻值約為每平方七，QGQ歐姆，厚度約在200埃（angstroms) 和5 0 0埃（angstroms)之間。在另一具體實例中，該第一薄 層包=一層以第一種電阻性材料製成之第一塗層，和該基 辰 < 第一側表面相連接，以及與該第一塗層連接之一層以 第二種電阻性材料製成之第二塗層。其中之第二種電^性 材料之耐用性最好高於第一電阻性材料的耐用性。該第一 種電阻性材料最好為銦錫氧化物，而第二種電阻性材料則 最好為氧化錫。 a 可採用導電性油墨做為各電極，導線和導電區之澱積處 理材料。此一導電性油墨最好是含銀環氧樹脂導電油墨。 該基底可包一段由該基質週邊延伸出來的尾部，且該$電 導線則可包括在該尾部上方伸出來，在此一尾端部:末二 可附加一電接頭與各該導線構成電連接。 以保遵性材料形成的第二薄層’最好是採用一種各有 〇rgan〇sil〇xane混合物與氟化或甲笨類原料合成之樹脂，戈 -10- 本紙張尺度適财a s家標M規格_ x 297公量） 裝 訂 561497 五、發明説明（8 此等混合物之合成原料制★ ， ，、杆&成’以降低該樹脂之摩擦係數。 孩種樹脂最好是一種丙缔基樹脂。第二薄層也可包含一種 典機化合物，諸如：碎土，以增強該保護之抗摩擦性。在 另-具體實例中，該第二薄層包含一層以一種第一類材料 $成《’至層’與珂述以電阻性材料形成的第一薄層相連接 :以及一層以第二類材料形成之塗層，與該第一塗層相連 接#就此具實例而τ ,第一塗層的模數（硬度）最好低 万、第塗層之模數。在本具體實例中，該第一類材料可採 用-種第-類聚合體，第二類材料可採用一種第二類聚合 體，而第-？是合體之模數應低於第二聚合體之模數。 在另-種具體實例中，其中以保護性材料形成之第二薄 =，包括一種可用以在言亥薄層巾分配一低量電導係數之物 質。此一物質可含有無機電導分子或本身即可導電的聚合 體。就此-具體實例而言，以保護材料形成之第二薄層， /、私阻值最好在在每公分〇1歐姆至每公分1〇12 (1億億）歐 姆。如河所述，在第二薄層中分配一低量電導係數可提高 該電阻層和一手指或電腦筆之間所傳送信號的強度。 以保護性材料形成的第二薄層也可包含一個粗面處理後 的表面，用以擴散該表面所反射的光線。為提供此種粗糙 表面，該第二薄層可包含透明或半透明分子或以機械處理 方式形成之該表面上形成浮凸不平的形狀。選擇含有此類 ^子之材料時應注意選用可減少該等分子摩擦係數並可提 咼該等分子抗摩性之材料。 在另-種具體實例中’該可撓性電容性觸摸感測器包括 -11 - 本紙張尺度適用中國@家標準(CNS) A4规格(210X297公釐） 裝 訂 561497 A7

-種以電阻材料形成之第四薄層。依據該觸摸感測器的* 構“，❹四薄層可裝設在該基底的第二側表面上，也 可裝設於覆^在以電阻性材料形成之第_薄層之—種絕緣 層上。此一第四薄層係用以隔離該觸摸感測器，使其免典 過量電磁輻射干涉，絲則專士甘# 一、 又 ^ 狩別疋由其所附者 < 顯示器放射之趙 量輻射線。 本發明另-目的是提供—種製造多個可撓性電容性觸摸 感測器的方法。依據本方法，先提供一片可撓性且透明之 基展。該基底有一第一側表面和一第二側表面，並有夠大 的面積可分割成若干分離部份。每一分離部份相當於一個 電容器觸摸感測器。 依據本方法，該基底將通過多個處理站分別加以處理， 最好能將該基底由一原裝捲軸上捲繞至一接納捲軸上。在 此一製程中分別在各該處理站處執行處理作業。該基底片 在接受處理過程中可能被傳送多次通過此等處理站。按照 本製程式處理步驟，首先係在該基底之第一側表面上附加 一層平薄，透明且可持續導電且以電阻性材料形成的第一 薄層。在該層電阻性材料形成之第一薄層上設置多個平薄 且具可撓性的電極，電導線以及導電區。這些導線，電極 和導電區分別設置在前述各分離部份之週邊。根據該觸摸 感測器的結構設計，可將一種以保護性材料形成的平薄且 具可撓性之第二薄層附加於該觸摸感測器之第一側表面上 或第一側表面上。在該第一薄層或在該第一薄層和該第二 薄層上切割出多條細長線條，在上述多條電用導線和各導 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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線 561497 A7 ____ —__B7 五、發明説明（1〇 ) 電區之間形成電隔離關係（與各電極連接之各條導線除外） 。爾述足切割處理最好以雷射切割術為之。然後再以雷射 切别術在沿著上述不同分離部份的週邊切割該第一薄層， 基底以及第二薄層（如有時），以提供多個分離之電容性觸 摸感測器。 此一製程也可包括在一或多處處理站處於該基底之第一 側表面上或第二側表面上（同理’須視該等觸摸感測器之 結構設計而足）施加一層以黏著性材料形成之平薄，透明 且具可撓性炙黏著層。在另一種製程中，可在該基底通過 該製造系統接受處理之前先在該基底上附加該黏著材料層 。該基底最好是一片聚乙烯二甲對苯（PET)材料，而上述 電阻性材料最好是銦錫氧化物（IT0)。該銦錫氧化物層最 好以真空澱積法（例如··噴撒法）沉積形成之。前述各電極 ，導線及導電區最好包含導性油墨（尤其是含銀環氧樹脂 導電性油墨更佳），並以網狀印刷或喷墨式印刷法沉積而 成。前述之保護性材料最好是包含丙烯基樹脂，經過改良 後可提升表面潤滑性者為宜，並以嗜射或照像術處理沉積 而成。 、 該製程也可在一或多個處理站處施加一層導電性材料形 成之薄層用以隔離該感應器使其免受過度電磁輻射之影響 。依照觸摸感測器之結構設計，可將此_導電層施加^ 基底之第二側表面上，或施加在覆蓋在第一薄層上之一層 隔離層上方。該製程亦可包括在該層黏著材料曝露在外的 表面上附加一層可撕除紙料。在另一可行方案中，可在使 -13- ΐ紙張尺度適用中國國家標準(CNS) 的7公寶) 561497 五、發明説明（11 ) 用前先在該黏著性材料上附加該層可撕除材料。 册圖簡略說明 」丨所示係本發明所揭露之一種可撓性電容性觸摸感測 备 < 平面圖。 圖2所示係圖！所示可撓性電容性觸摸感測器中沿截線^ 2邵份截取之部份截面簡圖。 圖3所示係本發明可撓性電容性觸摸感測器另一具體實 例之截面簡圖。 圖4所不乃係圖1所示可撓性電容性觸摸感測器中與各電 極導、’泉和導私區以雷射切割術切割分離處理時之平面圖。 圖5所不乃係圖丨所示可撓性電容性觸摸感測器以電射切 割其電阻性薄層時之平面圖。 圖6所不乃係圖丨所示可撓性電容性觸摸感測器中該基底 之平面圖。 圖7所示係本發明另一具體實例可撓性電容性觸摸感 器平面圖。 圖8所7F係用以製造本發明可撓性電容性觸摸感測器 製程系統簡圖。 圖9所不係依據圖8所示製程系統製造該可撓性電容性 摸感測备時所使用之基底材料簡圖。 登明之詳細哲明 圖1和圖2所示分別為本發明所揭露之一種可撓性電容 觸摸感測器1的平面圖和截面圖。當其與一控制器（圖中 顯示）連接時，如果有一外物，例如使用人之手指或一 裝 測 之 觸 器 未 訂 -14- ΐ纸張尺度適财國A4規格(21GX297公⑻ 561497 A7 ------B7_ 五、發明説明（12 ) 電性電腦筆接觸或靠近該觸摸感測器1之活性觸摸區2時， 孩觸摸感測器即可偵測其接觸點。觸摸感測器1可提供一 個代表該接觸點縱橫座標位置X，γ值之信號。觸摸感測 器1亦有偵測該活性觸摸區2鄰近物體的功能。 該觸摸感測器1包括一片平薄，可撓性透明絕緣基低3。 在本說明書中及申請專利範圍内所稱之，，透明”一詞，包括 僅可部份透明，例如半透明之各種物質或材料。圖6所示 基底3之形狀，一般呈長方形，並由其一邊向外伸出一延 伸尾部2 1。但該基底3外形亦可呈其他形狀，例如：圖形 ’正方形，三角形或多角形。基底3最好包含一片聚乙締 對二甲苯（P E T )材料。除p e T材料外，基底3亦可採用其 他可撓性薄片，例如：多碳化物聚合體，聚氣乙晞，聚醚 颯（polyether sulfone)，聚醯亞胺聚醚醯亞胺（p〇iyimide polyether imide)，三醋酸纖維（cellul〇se triacetate)，和聚乙 烯石腦油（polyethelene naphthalate)材料替代之。 基底3厚度最好約為7毫米。但可在大約3毫米至大約15 毫米範圍以内。理想厚度約在3毫米和9毫米之間為宜。惟 基底3的厚度應低於該基底撓曲變形時使該基底所受之超 量壓力。換言之，該基底3的薄度不應低於處理及應用時 蒙受之超額困難度。 如圖2所示，基底3之上側係以一種電阻性材料塗敷一層 薄而透明且具可撓性之薄層5。可適用之電阻性薄層5材料 為一種透明導電性氧化物，最好是銦錫氧化物（I T 0 )。也 可採用可在較低溫度下塗加在基底3上之其他透明導電性 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210X 297公釐） 561497 五、發明説明（13 ) 二化物’例如：氧化銦，矽銦氧化物，鉋鋅氧 乳化物’綈錫氧化物’或氧化錫等。電阻性 可：鋅 真2澱積法，例如：噴撒法施加於基底3上。二泰σ用 之電阻值最好約為每平方吋丨_ 電阻層5 ^ ^ ^ -ΤΤ -Γ ^ L 1一 ’琢電阻層5之 =心可在大約每平方相G歐姆至每平方叶4，咖歐姆 :;且性二層5最好包括一層連續不斷的材料塗層 基…活性觸摸區2上。在另一種設計中，該電阻層5可 能包括=些不連續塗層以改進施加在電阻層5上之黏著材 料的黏著力。例如：f阻層5可包括多個小洞I，提供节 種材料和基底3之間的直接連接。但是，電阻層5在活性觸， 摸區5以内純持其電連接性。換言之，在活性觸摸區⑼ 圍以内之電阻層5上的每一點至該電阻層5其他各點之間應 有一條路徑而無須跨越該層之邊界部份。 電阻層5的厚度應儘量狹小，以避免在該觸摸感測器撓 曲變形期間所發生之超量壓力。另一方面，電阻層5的厚 度也不應小到犧牲該層連續性成製造過程中其材料性質的 程度。電阻層5的適當厚度大约在2〇〇埃（1埃=ι厘 /1，000,000,0〇〇,〇〇〇)至5〇〇埃之間。 為了改善電阻層5在製造過程中耐受彎曲，刮削及化學 變化的能力，本電阻層5可包含層塗層，亦即以電阻性材 料形成之第一塗層，和以電阻性材料形成更具耐久力並覆 盍在第一塗層上之第二塗層。第一塗層材料最好是IT〇 (銦 錫氧化物）’第二塗層材料最好是氧化錫（Sn〇2)。當然，亦 裝 訂 線 -16 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

發明説明 可採用其他合用材料達成此一目的。 再參閱圖1及圖2，觸摸感測器1另亦包括電阻層5表面 罪近活性觸摸區2各角落處之部份上澱積形成之各電極9。 這些電極係連接至各導電引線7，用以將一電位施加在該 電阻層5範圍内之活性觸摸區2的兩端。澱積在電阻層$上 之各電極9 ’導電引線7和導電區丨1 (參閱以下說明）分別 如圖4所示。 各導電引線7係沿著基底3的外側週邊放置以使主動區域 2的尺寸變得最大。這些導電引線係從尾部2 1上方之各週 邊區域伸出並伸至附加在尾部2 1上之一個電連接頭（圖中 未顯示）。當觸摸感測器1係配裝於一顯示器上時，該電接 頭係連接至一控制器用以將一交流電壓傳送至各電極9上 。為達此目的，可使用一延長電纜。該控制器也監測流經 母政極之電泥量。依據這些電流量資料，該控制器可提 供表示使用人手指和一導電性電腦筆與上述活性觸摸區2 接觸或靠近觸摸區時的接觸點之縱橫（X，γ )座標位置。 此種控制器例如在美國第4,353,552 (Pepper)專利中業經說 明，請專利主題事項特此列為本發明說明書之參考資料。 與一適當控制器配合使用，該觸摸感測器也可執行偵測該 活性觸摸區2鄰近物體之功能。在該種情況下，物體不須 和1茨活性觸摸區2有實際接觸。電容耦合關係是經由該鄰近 物體和活性觸摸區2二者之間隔距離在二者間所產生者。 各導電區1 1也是利用澱積法沿著基底3的週邊佈設於電 阻層5上。如業界所悉’各導電區1 1形成一圖型，以便對該

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電阻層5範圍内活性觸摸區2由 Μ „ r如t 田各电^ 9產生之電位進行線 二吴國弟4’371，746號專利(專利權人 广..泉性化圖型有砰細的說明’特將其主題事項列入 况明書中做為參考依據。此—線性化圖型可使 電極9的電流按照某一特定電極. 吧让P邊右性區2内發生接觸之 接觸之間的距離，以相當直線性 ， 1 07万同叫動。如以上所述 匕寺寸黾區的圖型，在圖4中已分別顯示。 除可在該電阻層5上以澱積方法形成各 線7以及導電區Η的方法外’也可將各電極9,導各/引 和各導電區U殿積在基質3的正面上，並可將該電阻層5 澱積在各該導電引線7，各電極9以及各導電區丨丨上。此 夕^，為了儘量擴大活性區2的範圍，可將各導電引線7以殿 積法佈設於基底3的背面，並使用一種導電材料將各該導 線7分別連接至各電極9處；該種導電材料，例如一種其上 塗敷-層導電材料導電冑，沿著基底3之週邊或穿過前述 基底3上設置的洞孔延伸。 在另一具體貫例中，為了擴大活性區2的範圍，可沪著 覆蓋於電阻層5及導電區U上面的基底3之週邊上以^積 法佈設-層薄絕緣材料。然後再在這一絕緣層上以澱積法 佈設各條導電引線7。也可將此種絕緣材料以澱積法佈設 於各電極上，採用此一方式時，可在該絕緣層上設置一些 塗有導電油墨之洞孔，以便在各導電引線7和各電極9之間 提供電連接。2000年2月2日所提供之美國第6〇/179,874號^ 利申請案中（該專利申請案已與本專利申請案同時處理轉 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 561497 A7

熹）所說明 < 各種材料和方法可用以實施本項具體實例。 因此乃將孩美國第6〇/179,874號專利申請案之主題事項列 為本專利申請說明書之參考資料。 各％極9 ’導電引線7及導電區1 1都含有薄而具可撓性 的導電油墨澱積層，該種油墨例如經過熱熟化處理之含銀 %氧树脂即是。可利用網孔印刷術或噴墨印刷術將該導電 油墨澱積在基底3上面。 為了美化觸摸感測器丨的外觀，並加強對各電阻9，導電 引線7和導電區1 1之保護，可在各該電極，導線和導電區 上以氣和法塗敷一層絕緣油墨（圖中未顯示）。可使用不同 彩色的該類絕緣油墨將觸摸感測器1的相關資料例如··製 造廠商名稱，製造廠商字標，產品編號等印刷在該觸摸感 測咨上。此外，在電阻層5上的識別區1 9内（參閱圖丨），可 使用導電性或非導電性油墨標示出識別符號或其他資料。 如果在此一區域内使用導電性油墨標印，應利用以下說明 之電阻層5内電射切割線的方式在該識別區和該電阻層5之 間提供電隔離空間。 再參閱圖2 ’該觸摸感測器1另亦包括保護層1 3。此一 保I曼層最好將電阻層5的全部表面，包括各電極9 ,導電引 線7和導電區1 1覆蓋起來。在此一替代設計中，保護層t 3 亦可僅覆盖活性區2或活性區2之一部份。而在另一替代具 體貧例中，可將各電極9 ,導電引線7和導電區1 1以澱積 法佈設於保護層1 3上。在該替代具體實例中，該等導電區 和電阻層5之間的電傳輸是經由電容耦合為之。這種電容 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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搞合作用可在該保護層13中分配低量導電係數之方式加強 之’如下文之說明。 保護層13最好是一層薄而具可撓性的透明樹脂材料，且 以經過熱處理之丙烯基樹脂更為理想。在此一替代具體實 例中:可將樹脂曝露於紫外線㈣，冑t輕射或電=輕 :接党熱熟化處理。也可樹脂施以化學聚合處理。可將樹 月曰噴附在電阻層5，各電極9，各導線7及各導電區1 1的表 面上。在本替代具體實例中，可採用將基底3拖复經過一 個塗有該樹脂的滾輪上方的方式（例如影印術處理），或在 真工處理i中由-單體源以澱積法沉積方式將該樹脂施 加於各該元件上。但是，仍以噴敷方法較為理想，以免損 害各電極9，導線7和導電區η之凸起圖型，並可避免於 拖曳孩基底3通過前述滾輪時導致該保護層丨3發生不連續 之現象。在另一替代具體實例中，可採用絹網印刷法形^ 該保護層1 3。絹網印刷技術雖有選擇性澱積該保護層i 3 之優點’但與前述之噴敷法或影印法相較卻有製造效率不 佳的缺點。 保護層1 3可保護該電阻層5，使其免於受到工作人員手 4曰乂或手“甲’或硬幣’寫子筆’珠寶飾物及其他物品觸 摸該活性觸摸區2時可能導致之傷害。保護層1 3也有可隔 離各導電印刷電路區，使其不會發生短路現象（例如：因 液體濺灑在表面上所引起的短路現象）。 為提高保護層1 3的觸感以及其耐用性，並降低保護層和 電阻層5之間的撓曲應力，可在底層樹脂中混合一些複合 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561497 A7 ___— _B7 五、發明説明（18 ) 物或取代違树脂，以增強保護層1 3的潤滑性，亦即降低保 I曼層之摩擦係數。此等複合物可包括一或多種石夕氧燒，氟 及鉀基類複合物。例如：可採用Dyne〇n廠生產之各種可塗 敷氟化熱塑料，或一種氟化丙烯類複合物，例如3 M公司 生產之FluoradTM FX-189。除以此等複合物與底層樹脂混合 之方法外，也可將此等複合物覆蓋在一較硬的底層丙烯基 至層之上面，或覆盍在另一種材料層上面，俾能對電阻層 5和其底部之塗層提供更強的黏著性。也可完全利用某些 有機矽氧烷化合物，例如：矽，或含有有機矽氧烷之化合 物，氟碳化合物，或此等複合物之合成物配製成保護層工3 。為進一步加強保護層13之抗摩擦力，也可在底層樹脂内 單獨添加某些無機複合物，或與前述用以加強其潤滑性之 各種化合物混合後添加之。 在此一具體實例中，保護層1 3包含兩層結構。其中第一 層係與電阻層5相接觸，通常比第二層柔軟，而第二層係 覆盍在第一層上面並曝露於自然環境中。因此，第一層之 模數低於第二層之模數。此一替代具體實例可降低電二層 5和保護層1 3之間因撓曲作用所產生的應力，從而可減少 電阻層5内因撓曲作用而可能發生之應力破裂程度。 利用兩種硬度不同的聚合體即可製造上述二層式保護層 1 3〈 4構。構成外層之聚合體，其模數應大於構成内層之 聚合體的模數。在此種結構中，也可添加層數，俾使自電 阻層5至保護層1 3表面之間構成該保護層1 3的各層聚合體 的硬度漸次提高。

561497 A7 ______Β7 五、發明説明（19 ) 為進一步避免電阻層5内因電阻層5產生的應力作而發破 表’ 細Μ阻層5设置在基底3，電阻層5和保護層丨3三者 間之中性應力平面上。 因為電容耦合是在保護層1 3和電阻層5之間發生，最好 使保護層1 3的厚度保持在甚薄的程度，以提高電容搞合之 效率。不過，保護層丨3之適當厚度，部份係視該保護層之 介質常數而定。使該保護層1 3既可提供良好保護功能，又 可提供良好的電容耦合效果之最適當厚度大約在丨微米至5 微米之間。 保謾層1 3之厚度和保護層1 3和電阻層5之間搞合功能的 高低仍可加以提升，其方法是在用以構成保護層丨3的材料 中添加一些物質’將一低量導電係數分配予該等材料中。 這些物質包括無機導電分子，諸如具導電性之氧粉。在此 一替代具體實例中’所構成保護層1 3本身含有若干聚合體 ，諸如··多苯胺，聚吡咯（p〇lypyrr〇le),聚嘧吩（p〇lythi〇phene) ，聚乙炔（polyacetylene)，聚乙炔乙烯基（p〇iyphenyiene vinylene) ’ 苯基硫化物（p〇iyphenyiene suifide)，聚 p -亞笨基 (poly p-phenylene)，聚雜環乙晞基（polyheter〇cycle vinyiene：) 保護層1 3的電阻係數，導電係數的對等性，一般大約在每 公分0」歐姆至每公分歐姆之範圍以内。 保護層丨3也可有一粗糙表面，以減少光線和閃光反射作 用。可將透明微粒與丙烯基樹脂或其他材料的方式構成粗 糙的表面。選用這些微粒時’應以可改善該混合層之抗摩 力抗刮傷性者為主。例如，選用含有有機矽氧烷化合物， ---- -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561497 A7

氟碳化合物，或此等化合物之混合物’即可 摩擦係數及更佳耐用性的表面。也 =種較低 乜j休用有機和無機福入 物合成之混合物。此等微粒可自保護層丨3向外突出:: 本保護層-種形狀不平的接觸表面。在此一替代且俨= 中’可以機械浮雕方法製造該—表面，但其浮雕二以： 得傷害該電阻層5為限。如此選擇性方式對用以在保護= 上形成该保護層1 3之樹脂或其他材料噴撒小點滴的形狀' 大小及黏度加以選擇性控制的方式製作前述之粗梭表面。 保1曼層13的特徵和性質也可應料製造與上述觸摸 器1之感測技術和結構不相同的其他觸摸感測器内活,ϋ觸 摸區所需要之保護層。例如：利用本發明所揭露保護層之 -或多項特徵或性質所構成的保護f，即可用以保護採用 其他結構和感測技㈣造的可撓性觸摸感測器内活性觸摸 區例如美國第5,650,597 ; 4,686,332或4,931，782號等專利 所揭露之各種可撓性觸摸感„ :料美國專利之主題事 項特此列為本說明書之參考依據。 μ各導電引線7和導電電區1 1之間有電隔離設置，以免該 等寸、泉上傳輸之仏5虎對各電極9和各導電區1 1之間在電阻 曰5兩吻所產生之線性化電位構成干擾。前述之電隔離設置 可利用在電阻層上切割出若干條細、線1 7的方式形成之（如 圖1所示)：這些隔離線的圖型分別如圖5所示。如以上說 明’如果辨識區1 9内之各識別標記係以導電性油墨標印者 f應在私阻層5内切割一條細線门將該識別區隔離起來 。最好以雷射切割術切割各條隔離線1 7。另亦可利用化學 >x 297公釐）

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561497 A7 五、發明説明（

或機械蚀刻方法切割出各條隔離線1 7。 參閱圖2 ’觸摸感測器1亦可包括在基底3底部塗敷之一 層黏著層15。该黏著層15最好是一種以薄而透明，且具 可撓性並有感壓力特性之黏著材料作成，覆蓋在基底3之 底部全部表面上。就任一顯示器或其他裝置上所裝用而必 須經常更換之觸摸感測器，或自全表面光學疊片裝置受益 不大之應用方式而言，僅須在基底背側周邊附加黏性層i 5 即是。在黏著層1 5的曝露表面上可覆蓋一層可撕除紙料， 以利觸摸感測器1之存放及運輸。黏著層1 5可使觸摸感測 器1易於固定在一主動顯示器上，例如：一行動電話之顯 示器，個人用數位式輔助器（p D A )或手提式電腦，或如一 非主動顯示器，例如：一公告牌，投票卡片或其他印刷資 料等是。當然，在黏著之前應先撕除該一可撕除紙料。 圖3所示為觸摸感測器1之另一具體實例。在此一具體實 例中，基底3的底面為觸摸表面。如圖所示，黏著層1 5覆 蓋在電阻層5，各電極9，各導電引線7和各導電區11上面 。另一方面，保護層1 3係覆蓋在基底3底面上以保護此一 觸摸表面。因此，在此一具體實例中，黏著層1 5和保護層 1 3係佈設於彼此相對之位置上。因為觸摸係發生在基底3 的底面，因而保護層1 3和黏著層1 5都可保護電阻層5，各 電極9，各導電引線及各導電區1 1免受手指及儀具等於接 觸該觸摸感測器1時可能導致之損壞。但，在本具體實例 中，經由保護層13和基底3而在電阻層5和使用人手指或 一支導電性電子筆之間所形成的電容耦合量則被減小。因 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2lox 297公釐）

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k 五 、發明説明（ 22 此’因接觸保護展 幅必然甚低。不二I=所傳送至控制器的信號，其波 -低量導電係數分配7:電容耦合量減小之問題可藉由將 然而，如果系統操：：；Γ和保護層丨3的方法改善之。 所使的各種控制器的：二=的信號雜訊比較低’或 實例之設計方式。^ 低時，料宜採用此-具體 加-層遮蔽層(如下文之:/隨貫例尚須在基底背面附 印觸摸感測器丨裝用於一 午 ’為改善其信號雜訊比二二“的顯7器上時 先在基底3的背面附加…述之黏著層15之前’ 去_、, 曰以導電材料構成之遮蔽層（圖中 未顯不）。此種導電性姑祖 、口 Τ ^ it τ- ^ r 9係用以遮蔽該觸摸感測器1 , :“顯不态所發射雜訊信號的干擾。此一遮蔽層 使用的材料可與用於雷卩風 > 、吃卩層5的材料類似，但應有一較低 〜片阻率（sheet resistance :亦即每平方公分歐姆數”和電 阻層5所使用之材料相同，該遮蔽層也應很薄，透明，且 具可撓性。 ϋ上之說明’在圖2所示之具體實例中，該遮蔽層係 配置在基底3和黏著層丨5之間。但在圖3所示具體實例中 ’必須先在電阻層5，各電極9 ’各條導電引線7和各導電 區1 1上覆盍一層絕緣層，再在該絕緣層上覆蓋一層遮蔽層 ，最後再於該遮蔽層上覆蓋一層黏著層丨5。 圖7所不為本發明所揭露可撓性電容性觸摸感測器4 1的 另一替代具體實例。在此一具體實例中，基底5丨的邊緣區 49明顯地已超出觸摸感測器4 i的活性觸摸區q之範圍。 -25- 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561497 A7 B7 五、發明説明（ 23 可將裝飾用圖案或與該觸摸感測器4丨或與觸摸感測器4 1 所裝設或相連接之顯示器或其他裝置有關之資料或相關說 明資料標印於該邊緣4 9之範圍内。標印此等資料或圖案時 最好使用非導電性材料。惟如該邊緣區4 9和活性操作區 4 3之間有電隔離設置時’亦可使用導電性油墨標印該等資 料。 如圖7所示，各種圖案，諸如按鈕圖型45，或字母與數字 組合足罕組可標印在基底5 1的活性操作區4 3範圍以内。 為避免對1¾活性操作區構成任何電干擾，通常以使用非導 電性油墨標印為宜。圖案及文字標識資料可標印在基底5 i 上，也可標印在該活性操作區4 3内之電阻層或保護層上。 在圖7中，各導電引線7係沿著活性操作區4 3的週邊設 置。但孩等導線7也可設置在基底51週邊外圍之邊緣區49 範圍内。此等導線設置方式有利用於觸摸感測器4丨之製造。 圖8所π乃係用以製造多個含有以上所述任一具體實例 設計之可撓性電容性觸摸感測器之系統及方法。如本圖所 示，在該製程中，有一種長片的基底材料33 (例如：ρΕτ 材料）係從捲軸23上捲至另一捲轴25上，或反向捲動。可 採用其他裝置替代該等捲轴23和25，用以將長片基底材 料33分配至如圖8所示之製程中各工作站，例如：用以展 開捲在捲軸上的基底材料33之第一容器以及用以捲疊該基 底材料33之第二容器。 土 圖9所示為上述長片基底材料33的一部份。該長片材料 3椒碼大小應是供將該長片材料分割成許多分離片段部 -26- 本纸張尺度適财8 S家揉準(CNS) A4規格_(21G X 297公^7 裝 訂 線 561497 五、發明説明（24 ) 丫刀6丨之冶。每一分離之片段部份各自相當於一個觸摸感測 器。在製造過程中，於若干處理站上，諸如圖8中之27， 2 9及3 1各處理站上，分別在該長片材料3 3上附加上述不 同疊層所使用之#料，並執行各項必要纟製程步驟以製造 上述之可撓性電容性觸摸感測器之具體產品。這些製程步 驟可在該長片材料3 3 一次通過捲軸2 3和捲軸2 5之間時完 成，也可於多次通過程序中完成之。 例如··該等製程步驟包括：（1)在長片材料33上以澱積 法形成一層薄而透明且具可撓性和電阻性材料層；（2 )在 該電阻性材料層上每-分離片段上以殿積法形成許多薄而 /、可杌性之电極，（3 )在該電阻性材料層上以澱積法形成 許多薄而具可撓性之導電引線；⑷在該電阻性材料上以 澱積法形成許多薄而具可繞性之導電區；（5)在該電阻性 ㈣層，各電極，各條導電引線以及各導電區上覆蓋一層 薄而透明且*可撓性之保護材料層；⑷在該電阻層上， 或在該電阻層及保護層每一分離片段之不同位置上切劉成 右干條長線條’使各導電區與各條導電引線(連接至各電 ，的引線除外）間形成實質上之電隔離關係；及（7)在該保 4層包阻層及基底上沿著前述每_分離片段部份之週邊 切割開來以提供多個可撓性電容性觸摸感測器。 在長片材料3 3通過圖8所示各項製造步驟之前，於該長 片材料3 3上預先提供-黏著層和—可撕除紙料。亦可在該 製程内附加一個步驟，將一黏著層和該可撕除紙料附加在 孩長片材料3 3上。 27- 本紙浪尺度適财國®家料(CNS) A4規格(210X297公if

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十^述之逐捲製程可提供製造許多價格低廉具有可撓性及 電容性，並有多種用途之觸摸感測器的既有效且製造 低廉之製造方法。用途之_是將該觸摸感測器裝設於一可 撓性主動顯示器上’❸口 ：任_可撓性膽固醇液晶顯示哭 (LCD) ’任一反射性扭線向列式LCD，任—Gync〇n顯示哭 ’任-有機光射二極體（〇LED)顯示器，或任—電渗顯示哭 。另-種用途是將該種觸摸感測器裝用在_可撓性被動; 不器上，例如一圖形海報顯示裝置上。依據本發明原理製 ，之各式可撓性電容性觸摸感測器，有成本低廉，耐用性 向，並能在不同環境中與多種裝置配合使用等優點。 雖然，以上係參閱某些個別具體實例說明本發明之要旨 ，但讀者應瞭解，這些具體實例僅供說明本發明之各項原 則和應用万法。讀者亦應㈣，在不偏離下列申請專利範 園中所列本發明精神和範圍的原則下，可對該等具體實例 進行各種不同的修改設計。 -28-

Claims (1)

1. 曰絛正/更正/補免 Β8 C8 D8 第〇911〇6498號專利申請案 請專利範圍替換本(92年ό月) 申請專利範圍 •一種可撓性電容性觸摸感測器，包含： 一個薄、透明且具可撓性之基底，有一第一側面和 一第二側面； 在該第一側面上以電阻性材料形成之第一層，該第 一層是一透明，連續且具可撓性之薄層，並覆蓋在該 觸摸感測器第一側面上與一活性觸摸區面積相吻合之 表面上； 多個與該第一層構成電連通之薄而具可撓性的電極 ’此等電極係沿著上述活性觸摸區的週邊佈設，用以 對位於該活性觸摸區範圍内之上述第一層兩端施加一 電位； 與上述各電極構成電連接之多條薄而具可撓性的導 電引線，用以傳送進出該等電極之電信號； 與上述第一層構成電連通之多個薄而具可撓性的導 私區，此等導電區係配置於前述活性觸摸區的週邊並 形成一個圖型，用以在該活性觸摸區範圍内對通過前 述第一層之電位加以線性化規範。 2.如申請專利範圍第丨項之電容性觸摸感測器，另包含在 前述第一層上以保護性材料佈設之第二層，該第二層是 種薄而具可撓性的透明層，在前述活性觸摸區内實際 上覆蓋於前述第一層之整個表面上方。 3 ·如申凊專利範圍第丨或第2項之電容性觸摸感測器，其中 第層的連續性被設置於前述各導電區和前述各條導電 561497 A8 B8 C8

   引、、泉之間的細長線條切斷，因而在該等導電區和該等 電引線之間構成實質上的電隔離狀況。 4 ·如申請專利範圍第1項之電容性觸摸感測器，其中觸摸 感測器是可黏合在一堅固的基底上。 5 ·如申請專利範圍第1項之電容性觸摸感測器，其中前述 弟層的别側表面上包含一層以第一種電阻性材料形成 之第一塗層，並在該第一塗層上以第二種電阻性材料形 成之第二塗層。 6 ·如申請專利範圍第5項之電容性觸摸感測器，其中第一 種電阻性材料為銦錫氧化物，第二種電阻性材料為氧化 錫。 7 ·如申請專利範圍第1項之電容性觸摸感測器，其中各電 枉各彳 、導廷引線以及各導電區之材料内均含有含銀環 氧樹脂導電性油墨。 8 .如申請專利範圍第2項之電容性觸摸感測器，其中所稱 之保護性材料包含可減低該保護材料摩擦係數之複合物。 9 ·如申请專利範圍第8項之電容性觸摸感測器，其中該等 複合物包含organosiloxanes及氟碳化合物中任一化合物 或一者兼具。 10·如申請專利範圍第1項之電容性觸摸感測器，另包含一 可撓性顯示器，其中之可撓性電容性觸摸感測器係與該 可撓性顯示器接合在一起。 11.如申請專利範圍第2項之電容性觸摸感測器，其中第二 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

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   層包含一粗糙表面，用以擴散該第二層反射的光線。 12•如申請專利範園第"項之電容性觸摸感測器，其中第二 層内含透明微粒，用以形成粗糙表面。 13.如申請專利範圍第1項之電容性觸摸感測器，另包括在 該感測器第二側面上以透明導電性材料形成之另一可撓 性層片，用以遮蔽該感測器免受電磁輻射的干擾。 14·如申請專利範圍第2項之電容性觸摸感測器，其中第二 層包括在前述第一層片上以第一種材料形成之第一塗層 ，以，在該第一塗層上方以第二種材料形成之第二塗^ ，該第一塗層的模數低於該第二塗層的模數。 15·如申請專利範圍第14項之電容性觸摸感測器，其中第一 種材料，-第一#聚合f[第^種材料是一第二種聚合 體，而第一聚合體之模數低於第二聚合體之模數。 16.如申請專利範圍第2項之電容性觸摸感測器，其中第一 層片係位於前述第二層片，第一層片和該基底之間的中 性應力區内。 17_如申請專利範圍第2項之電容性觸摸感測器，其中第二 層片含有-種物質’可對該第二層片賦予一低量導電： 數。 18.如申請專利第17項之電容性觸摸感測器，其中該項 物質包含無機導電性微粒。 、 .如申請專利範圍第旧之電容性觸摸感測器，其中該項 -3-

   561497 8 8 8 8 A B c D 六、申請專利範圍 物質包含一種本身即具導電性之聚合體。 20.如申請專利範圍第1項之電容性觸摸感測器，另包含覆 蓋在各電極，各導電引線，及各導電區上方之一層絕緣 油墨層。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)