触屏传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种触屏传感器，所述触屏传感器具有可见光透明基底和导电微图案，所述导电微图案设置在所述可见光透明基底之上或之内。所述微图案包括触摸感测区域内的第一区域微图案，以及第二区域微图案。所述第一区域微图案在第一方向具有第一薄层电阻值，所述第一区域微图案对可见光透明，并且具有至少90％的开放区域。所述第二区域微图案在所述第一方向具有第二薄层电阻值。所述第一薄层电阻值不同于所述第二薄层电阻值。

【技术实现步骤摘要】
触屏传感器本申请是申请日为2009年2月26日、申请号为200980114050.X(国际申请号为PCT/US2009/035250)、专利技术名称为“触屏传感器”的专利技术专利申请的分案申请。相关专利申请的交叉引用本专利申请要求下列美国临时专利申请的优先权：No.61/032,269，2008年2月28日提交，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文；No.61/032,273，2008年2月28日提交，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文；No.61/085,496，2008年8月1日提交，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文；和No.61/085,764，2008年8月1日提交，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文。
技术介绍
触屏传感器检测施加到触屏显示器表面的物体(如手指或触笔)的位置或设置在触屏显示器表面附近的物体的位置。这种传感器沿着显示器表面(即在平坦的矩形显示器的平面内)检测物体的位置。触屏传感器的实例包括电容式传感器、电阻式传感器和投射电容式传感器。这种传感器包括覆盖显示器的透明导电元件。导电元件与电子元件结合使用，电子元件使用电信号探测导电元件，以便确定靠近或接触显示器的物体的位置。在触屏传感器领域，需要在不降低显示器光学质量或性质的情况下改善对透明触屏传感器的电气性质的控制。典型触屏传感器的透明导电区域包括透明导电氧化物(TCO)(例如铟锡氧化物(ITO))的连续涂层，该涂层显示具有基于电压源的接触位置和区域总体形状的电势梯度。该事实导致可能的触摸传感器设计和传感器性能受到约束，并且需要通过昂贵的信号处理电子器件或设置额外的电极来改变电势梯度。因此，需要对与上述因素无关的电势梯度进行控制的透明导电元件。此外，在触屏传感器领域还存在与导电元件的设计灵活性有关的需求。使用图案化透明导电氧化物(TCO)(例如铟锡氧化物(ITO))制造触屏传感器往往会限制导体的设计。该限制与由具有各向同性的单一薄层电阻值的透明薄层导体形成的所有导电元件图案化过程中产生的约束有关。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术涉及具有透明基底和微图案化导体(通常为金属)的触屏传感器，其中微图案化导体具有指定图案的几何形状，以实现较高的光学质量。通常，光学质量可以用可见光透射率、雾度和导体可见度来表示，这些指标在将导体组装在触屏传感器中之后通过用肉眼观察来确定。微图案化导体的几何形状可由参数限定，例如(但不限于)用于微图案的导线(有时称为“线条”)的宽度、线条密度和线条密度的均匀度。在第一实施例中，就光学质量良好的触屏传感器而言，触屏传感器具有可见光透明基底，以及设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。该微图案的导线宽度为约[X+0.5]微米；以及开放区域比率介于约[95-X]％和99.5％之间，其中0≤X≤4.5。在另一个实施例中，触屏传感器的开放区域比率介于约[98.5-(2.5X÷3.5)]％和[99.5-(X÷3.5)]％之间，其中0≤X≤3.5。在另一个实施例中，触屏传感器的雾度值为小于10％(优选小于5％)，并且可见光透射率为大于75％(优选大于85％)。在另一个实施例中，触屏传感器的导线宽度为小于约6微米，并且间距为小于约300微米。在另一个实施例中，触屏传感器的导线的厚度为小于约500纳米。在另一个实施例中，导线间距为约1mm至4mm，宽度为小于3微米至10微米。在另一方面，本专利技术涉及具有可变薄层电阻的触屏传感器。在第一实施例中，就具有可变薄层电阻的触屏传感器而言，传感器具有可见光透明基底，以及设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区域微图案，以及第二区域微图案。第一区域微图案在第一方向具有第一薄层电阻值，该微图案对可见光透明，并且具有至少90％的开放区域。第二区域微图案在第一方向具有第二薄层电阻值。第一薄层电阻值不同于第二薄层电阻值。在另一个实施例中，就具有可变薄层电阻的触屏传感器而言，传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。该微图案包括触摸感测区域内的第一区域微图案，第一区域微图案具有各向异性的第一薄层电阻，该微图案对可见光透明，并且具有至少90％的开放区域。在另一个实施例中，就具有可变薄层电阻的触屏传感器而言，传感器包括可见光透明基底和设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区域微图案，以及第二区域微图案。导电微图案具有金属线性导电结构，该结构的厚度为小于500纳米，并且宽度在0.5微米与5微米之间。第一区域微图案在第一方向的第一薄层电阻值每平方在5Ω和500Ω之间，该微图案对可见光透明，并且具有在95％和99.5％之间的开放区域；在另一个实施例中，该微图案具有甚至99.9％的开放区域，或甚至99.95％的开放区域。第二区域微图案在第一方向具有第二薄层电阻值。第一薄层电阻值不同于第二薄层电阻值。在另一个实施例中，就具有可变薄层电阻的触屏传感器而言，传感器具有可见光透明基底，以及设置在可见光透明基底之上或之内的导电微图案。微图案包括触摸感测区域内的第一区域微图案。导电微图案包括金属线性导电结构，该结构的厚度为小于500纳米，并且宽度在0.5微米与5微米之间。第一区域微图案具有各向异性的第一薄层电阻，并且相互正交方向的薄层电阻值差的比率为至少1.5，该微图案对可见光透明，并且具有在95％和99.5％之间的开放区域。在其它实施例中，描述了触屏传感器，该触屏传感器具有可见光透明基底，以及设置在可见光透明基底之上或之内的触敏导电微图案；其中微图案包括宽度介于约1微米和10微米之间的导线。附图说明结合以下附图对本专利技术的多个实施例的详细说明，可以更全面地理解本专利技术，其中：图1示出了触屏传感器100的示意图；图2示出了触屏感测区域内对可见光透明的导电区域的透视图；图3示出了使用UV激光器固化导电性油墨以用于生成微导体的方法；图4示出了用于生成微导体的凹版印刷法；图5示出了填充有导电材料的微复制凹槽的剖视图；图6示出了与填充有导电材料的微复制凹槽电容耦合的手指；图7示出了在柔性基底上制备的微导体的图案，可用于制备触摸传感器；图8示出了以顺维方向印刷在柔性网材料上的平行微导体；图9示出了图8中的柔性材料的一部分，上面增加了额外的互连导体；图10示出了由图9中的两层材料构造的矩阵触摸传感器的实例的剖视图；图11示出了触屏传感器的一个实施例的导电微图案；图12示出了图3所示导电微图案的一部分，该部分包括具有用来调节局部薄层电阻的选择性断点的导电网格，以及具有触摸垫形式的较大结构；图13示出了沿图3给定水平网格条的电阻调节，该调节通过邻接的网格中的选择性断点生成；图14为模拟图3所示导电微图案性质的电路图，其中电容极板被电阻元件隔开；图15示出了触屏传感器一个实施例的导电微图案，该微图案包括具有不同薄层电阻标记为15a-15e的区域，该区域部分地由导电微图案网格内的选择性断点生成；图15a-15e各示出了图15所示的变化的导电微图案的一部分；图16示出了与只含有均匀透明导电氧化物ITO的类似形状区域的单位长度电阻相比时，沿着其内具有区域15a和15b的楔形透明导电区域的长轴的单位长度电阻分布；图17示出了层合在一起形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种触屏传感器，具有触摸感测区域，所述触摸感测区域旨在覆盖或者是覆盖信息显示器的可见部分，所述触摸感测区域对可见光透明，以便允许看到所述信息显示器，所述触摸感测区域包括对可见光透明的图案化基底，所述图案化基底包括多个间隔开的第一区域，每个第一区域包括电连续的不均匀微图案，所述微图案具有：X+0.5微米的导线宽度；和介于[95–X]％和99.5％之间的开放区域比率，其中0≤X≤4.5；其中所述触摸传感器在整个所述触摸感测区域上具有大于85％的均匀透光率，使得就具有5毫米×5毫米正方形区域的所述触摸感测区域而言，所述正方形区域中没有一个被遮挡的面积比率与所有正方形区域的平均值之差大于10％。

【技术特征摘要】
2008.02.28 US 61/032,273;2008.02.28 US 61/032,269;1.一种触屏传感器，具有触摸感测区域，所述触摸感测区域旨在覆盖或者是覆盖信息显示器的可见部分，所述触摸感测区域对可见光透明，以便允许看到所述信息显示器，所述触摸感测区域包括对可见光透明的图案化基底，所述图案化基底包括多个间隔开的第一区域，每个第一区域包括电连续的不均匀网格微图案，所述网格微图案具有：X+0.5微米的导线宽度；和介于[95–X]％和99.5％之间的开放区域比率，其中0≤X≤4.5；其中所述触屏传感器在整个所述触摸感测区域上具有大于85％的均匀透光率，使得就具有5毫米×5毫米正方形区域的所述触摸感测区域而言，所述正方形区域中没有一个被遮挡的面积比率与所有正方形区域的平均值之差大于10％。2.一种触屏传感器，具有触摸感测区域，所述触摸感测区域旨在覆盖或者是覆盖信息显示器的可见部分，所述触摸感测区域对可见光透明，以便允许看到所述信息显示器，所述触摸感测区域包括对可见光透明的图案化基底，所述图案化基底包括多个交替的第一和第二区域，每个第一区域包括电连续的不均匀网格微图案，所述网格微图案起到电气作用，并且连接到驱动装置，每个第二区域包括未连接到驱动装置的不均匀网格微图案，其中所述触屏传感器在整个所述触摸感测区域上具有大于85％的均匀透光率，使得就具有5毫米×5毫米正方形区域的所述触摸感测区域而言，所述正方形区域中没有一个被遮挡的面积比率与所有正方形区域的平均值之差大于25％。3.一种触屏传感器，具有触摸感测区域，所述触摸感测区域旨在覆盖或者是覆盖信息显示器的可见部分，所述触摸感测区域对可见光透明，以便允许看到所述信息显示器，所述触屏传感器包括：可见光透明基底；和设置在所述可见光透明基底之上或之中的导电微图案，所述微图案包括位于所述触摸感测区域中并具有较高薄层电阻的第一区域金属网格，以及位于所述触摸感测区域之外并且旨在覆盖或者是覆盖信息显示器的不可见部分的第二区域金属网格，所述第二区域具有较低的薄层电阻，所述第一和第二区域金属网格均具有大于80％的开放区域。4.一种触屏传感器，具有触摸感测区域，所述触摸感测区域旨在覆盖或者是覆盖信息显示器的可见部分，所述触摸感测区域对可见光透明，以便允许看到所述信息显示器，所述触屏传感器包括：可见光透明基底；和在所述可见光透明基底中填充微凹槽的导电网格微图案，所述网格微图案具有：X+0.5微米的导线宽度；和介于[95–X]％和99.5％之间的开放区域比率，其中0≤X≤4.5，所述触屏传感器在整个所述触摸感测区域上具有大于85％的透光率。5.根据权利要求4所述的触屏传感器，其中在所述可见光透明基底中填充微凹槽的导电网格微图案包括设置在种子油墨上的金属化层。6.根据权利要求4所述的触屏传感器，其中在所述可见光透明基底中填充微凹槽的导电网格微图案包括导电油墨。7.根据权利要求4所述的触屏传感器，其中在所述可见光透明基底中填充微凹槽的导电网格微图案具有大于1:1的深宽比。8.一种触屏传感器，具有触摸感测区域，所述触摸感测区域旨在覆盖或者是覆盖信息显示器的可见部分，并且对可见光透明，以便允许看到所述信息显示器，所述触摸感测区域包括对可见光透明的图案化基底，所述图案化基底包括多个间隔开的第一区域，每个第一区域包括微图案金属网格，所述金属网格沿所述金属网格的长度电连续并且具有：介于1微米和10微米之间的导线宽度；介于90％和99.5％之间的开放区域比率；以及位于另外的连续均匀网格内的导线中的选择性断点，从而产生各向异性的薄层电阻，使得所述金属网格保持沿所述金属网格的长度电连续；其中所述触屏传感器在整个所述触摸感测区域上具有大于85％的均匀透光率，使得就具有5毫米×5毫米正方形区域的所述触摸感测区域而言，所述正方形区域当中没有一个被遮挡...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·H·弗雷，祖丽君，爱德华·S·哈格莫泽，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US