使用取向的微观线性导电元件的触摸屏的制作方法

专利名称：使用取向的微观线性导电元件的触摸屏的制作方法
技术领域：
本发明大致涉及计算机触摸屏，尤其涉及用于触摸屏的导电材料。
背景技术：
由于在十九世纪七十年代早期触摸屏的引入，触摸屏为特定的计算机应用提供了 键盘的替代物。在许多情形下，排除了键盘和鼠标，因为触摸屏给使用者提供了使用计算机 的途径。电阻型和电容型触摸屏典型地包括基板，例如玻璃面板，其被定位在例如液晶显示 器(LCD)的显示表面上方。基板包括在其表面上的导电材料。导电材料在基板表面上限定 了导电区域，用于接收使用者对触摸屏的输入。绝缘层定位在导电区域的上方，以为使用者 提供用触摸来选择输入的表面。 在电阻型触摸屏中，绝缘层形成盖板的一部分，该盖板包括定位在面向基板的绝 缘层的表面上方的第二导电材料。通过多个绝缘点将盖板与基板间隔开，使得将两个导电 材料间隔开。在使用者触摸盖板时，两个导电材料在使用者触摸的位置处彼此接合。在电 容型触摸屏中，直接将绝缘层沉积在基板上的导电材料上。 基板和绝缘层上的导电材料典型地由铟锡氧化物(IT0)形成。因为IT0通常对于 导电率的给定值提供好的透明度，这对于一些触摸屏应用是期望的，所以通常使用IT0。然 而，因为铟的供应是受限制的，所以ITO可能相对昂贵。此外，对铟的不断增加的需求可能 使得IT0随着全球供应的縮小变得甚至更加昂贵。为了替代ITO，例如导电聚合物的分子、 碳纳米管和/或金属纳米纤维的几种类型的微观线性导电元件(MLCE)已经被提出，用于触 摸屏的基板和/或盖板上的导电材料。然而，这样提出的MLCE材料中的至少一些不能与给 定导电率的IT0的透明度匹配。 在需要增加触摸屏的基于MLCE的导电材料的透明度的同时，保持导电材料的所 期望程度的导电率。

发明内容
在一个实施例中，提供一种用于触摸屏系统的盖板组件。盖板组件包括具有表面 的绝缘层，该表面被配置成设置在所述触摸屏系统的基板的导电区域上方。导电材料设置 在绝缘层表面的至少一部分上。导电材料包括布置成图案的多个微观线性导电元件，该图 案相对于第一偏振光的第一方向取向，使得导电材料对于第一偏振光比对于第二偏振光更 加透明，所述第二偏振光在垂直于第一方向的第二方向上偏振。 在另一实施例中，提供一种用于触摸屏系统的基板组件。基板组件包括基板和设 置在基板的至少一部分表面上的导电材料，以将导电触摸区域提供到基板上。导电材料包 括布置成图案的多个微观线性导电元件，该图案相对于第一偏振光的第一方向取向，使得 导电材料对于第一偏振光比对于第二偏振光更加透明，所述第二偏振光在垂直于第一方向 的第二方向上偏振。 在另一实施例中，提供一种用于触摸屏系统的基板组件。基板组件包括基板和第一导电材料，所述基板具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述第一导电材料设置在所述基板的第一表面好至少一部分上以便在基板上提供导电触摸区域。第二导电材料设置在基板的第二表面的至少一部分上。第二导电材料包括布置成图案的多个微观线性导电元件，该图案相对于第一偏振光的第一方向取向，使得第二导电材料对于第一偏振光比对于第二偏振光更加透明，所述第二偏振光在垂直于第一方向的第二方向上偏振。


图1是根据本发明的实施例形成的触摸屏盖板组件的透视图。 图2是沿图1中的线2-2截取的在图1中显示出的触摸屏盖板组件的横截面视
图； 图3是在图1和2中显示出的触摸屏盖板组件的示意图。 图4是在图1-3中显示出的触摸屏盖板组件的微观线性导电元件(MLCE)的示意图。 图5是根据本发明的一个可替代的实施例形成的触摸屏盖板组件的示意图。 图6是根据本发明的实施例形成的触摸屏基板组件的顶部平面视图。 图7是沿图6中的线7-7截取的触摸屏基板组件的横截面视图。 图8是根据本发明的实施例形成的电阻型触摸屏系统的横截面视图。 图9是根据本发明的实施例形成的电容型触摸屏系统的横截面视图。
具体实施例方式
如在此处使用的，如果在材料上存在可以被测量的两个点，由于它们之间具有小于约10兆欧的电阻，那么材料被认为是导电的。 图1是根据本发明的实施例形成的触摸屏盖板组件10的透视图。图2是触摸屏盖板组件10的横截面视图。组件10可以与电阻型触摸屏系统(未在图1和2中显示出)一起使用。在下文将更加详细地对包含组件10的示例性触摸屏系统进行描述。组件10包括绝缘层12，该绝缘层12具有至少部分地涂敷有导电材料16的表面14。如在下文更加详细地描述的，导电材料包括多个微观线性导电元件(MLCE，未在图l和2中显示出)。绝缘层12在末端部分13、 15、 17和19之间延伸。绝缘层12可以可选择性地包括在表面20上的涂层18，该表面20与表面14相对，以便于增加整体盖板组件10的耐久性和/或具体地表面20的耐久性。可以由任何适合的材料制造涂层18，例如但不限于丙烯酸树脂和/或玻璃。 在使用时，和如相对于图8详细地在下文所描述的，将组件10保持在触摸屏系统的基板(未在图1和2中显示出)的上方，使得表面14和其上的导电材料16大致面向基板。涂层18的表面21，或可替代地在不包含涂层18时为表面20，提供了暴露的触摸表面，使用者可以触摸该触摸表面以选择通过触摸屏系统显示的输入。 可以用能够使绝缘层12起到本文所述功能的任何适合的材料制造绝缘层12，例如但不限于，聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、和/或玻璃。例如依赖于组件10的特定应用和/或与组件10 —起使用的触摸屏系统的类型，绝缘层12可以是完全透明的或部分透明的。在一些实施例中，绝缘层12的一个或更多个部分可以是不透明的。绝缘层12可以具有任何适合的尺寸和/或形状，例如但不限于矩形、圆形、三角 形和/或椭圆形，它们能够使得绝缘层12起到本文所述的作用，例如依赖于组件10的特定 应用和/或使用组件10的触摸屏系统的类型和/或配置。 图3是显示出多个MLCE的盖板组件10的示意图，该MLCE用参考标记22来表示。 图4是MLCE 22的示例性实施例的示意图。为了清楚起见，MLCE 22的尺寸被夸大，MLCE 22 的数量被减少，使得MLCE22的图案的密度也被减小。MLCE 22被布置成使得导电材料16相 对于使用组件10的显示器(未示出)具有预定的透明度。具体地，与触摸屏一起使用的一 些显示器(未显示)发射偏振光。例如，公知一些液晶显示器(LCD)发射偏振光。更具体 地，LCD典型地包括背光、在背光和液晶材料之间的偏振膜以及在液晶材料的相对侧上的第 二偏振膜丄CD的每一显示像素起到电控光阀的作用，由于液晶对到达第二偏振膜的光的偏 振取向的作用。从第二偏振膜出来的光是线性偏振的。依赖于第二偏振膜的偏振轴线的取 向，由LCD发射出的光可以被水平地偏振、垂直地偏振、以45°角度偏振，或以任何其它取 向偏振。水平偏振光是关联电场在水平方向上振荡的光。垂直偏振光是关联电场在垂直方 向上振荡的光。以45°角度偏振的光是关联电场在相对于水平方向和垂直方向以45。角 度倾斜的方向上振荡的光。每个MLCE 22相对于由显示器发射出的光的偏振被取向，以提 供预定的透明度。MLCE 22可以被取向成使得导电材料16对于由显示器发射出的偏振光是 部分透明的或完全透明的。在一些实施例中，可能期望导电材料16的全部部分不都具有预 定的透明度，使得在这样的部分处的MLCE 22没有被取向，以提供预定的透明度。
如在此处所使用的，每个MLCE 22被定义成电子沿其移动的导电材料16中的线性 路径。(如在此处使用的，"电子"是"电子或半导体概念的"空穴"的电荷载流子"的简称)。 如在下文更加详细地描述的，MLCE 22可以是但不限于碳纳米颗粒、金属纳米颗粒、导电聚 合物的原子的分子链，和/或相类似的。在MLCE 22是导电聚合物的原子的分子链的实施 例中，MLCE 22是电子沿其移动的分子链的线性路径。在MLCE 22是碳纳米颗粒、金属纳米 颗粒和/或相类似的实施例中，MLCE22是纳米颗粒、金属纳米颗粒和/或相类似的主体，其 形成了电子沿其移动的线性路径。如图4中显示的，MLCE 22的一些或全部可以可选择地 是细长的，使得每个MLCE 22具有显著大于它们厚度T的长度L(且显著大于它们的宽度， 其在图4的示例性实施例中宽度等于厚度T)。例如，MLCE可以具有是它们的厚度T(和/ 或它们的宽度)的3倍或更大倍数的长度L。可选择地，长度L可以是厚度T(和/或它们 的宽度)的10倍或更多倍。MLCE 22的细长形状给MLCE 22提供了各向异性的导电性质。 虽然在示例性实施例中MLCE 22具有大致圆形横截面，使得MLCE 22的厚度T和宽度是相 同的，但是MLCE 22每个可以包括任何适合的横截面形状。在示例性实施例中，MLCE 22的 厚度T和宽度尺寸等于或小于一微米，同时MLCE 22的长度L大于一微米。然而，在一些实 施例中，MLCE 22的厚度T和/或宽度尺寸可以大于1微米。然而，MLCE 22的长度L可以 小于1微米。如在此处使用的，术语"微观"和前缀"纳米"可以是指小于或等于1微米的 尺寸以及大于l微米的尺寸。 每个MLCE 22相对于由显示器发射出的偏振光取向，以给显示器发射出的光提供 预定的透明度。例如，长度L的MLCE 22可布置成图案，该图案相对于显示器发射出的光的 电场的方向A取向，使得导电材料16对于显示器发射出的偏振光比对于另一偏振光更加 透明，前述另一偏振光在垂直于由显示器发射出的光的偏振方向A的方向D工上偏振。例如，MLCE 22的图案可以在排列方向DE上被取向，该排列方向DMra与未显示的另一偏振光的 偏振方向更加对齐，前述另一偏振光的偏振方向垂直于由显示器发射出的光的偏振方 向A。另一例子的排列方向De相对于由显示器发射出的光的电场的方向^取向，使得导 电材料16对于由显示器发射出的偏振光提供预定的透明度，其中另一例子的排列方向DM^ 是垂直于绝缘层12的表面14的方向。在排列方向DE垂直于绝缘层表面14延伸的这种 实施例中，排列方向0￡垂直于由显示器发射出的光的偏振方向^和未显示的另一偏振光 的偏振方向延伸，前述另一偏振光的偏振方向垂直于由显示器发射出的光的偏振方向 A，因此给在方向A和D工上偏振的光均提供预定的透明度。此外，对于发射没有偏振的光 的显示器，光的横向波性质仍然将偏振矢量限制到A和D工方向，它们都垂直于方向DMra，因 此相同的透明度有利于显示器发射未偏振的光，前述^和D工方向由排列方向De垂直于绝 缘层表面14延伸的实施例提供。在排列方向DE垂直于绝缘层表面14延伸的这种实施例 中，导电层16的导电率可以被减小。通过使用其中一些MLCE 22在垂直于绝缘表面延伸的 排列方向上取向和通过使用其它的MLCE 22在平行于绝缘层表面14延伸的排列方向上取 向的实施例，可以至少部分地补偿导电率的这种下降。 在一些实施例中，MLCE 22的图案被取向成使得导电材料16对于由显示器发射出 的光比对于垂直于由显示器发射出的偏振光偏振的光至少更加透明1%。在其它的实施例， MLCE 22的图案被取向成使得导电材料16对于由显示器发射出的光比对于垂直于由显示 器发射出的偏振光偏振的光至少更加透明2%。在还一其它的实施例中，MLCE 22的图案被 取向成使得导电材料16对于由显示器发射出的光比对于垂直于由显示器发射出的偏振光 偏振的光至少更加透明5%。 在图1-4的示例性实施例中，MLCE 22的图案被取向的排列方向DMra与未显示的 另一偏振光的偏振方向D工大致对齐，前述另一偏振光垂直于由显示器发射出的光的偏振光 方向A偏振。或者说，排列方向D^^大致垂直于由显示器发射出的光的偏振方向A，在图 1-4的实施例中偏振方向^大致是竖直的，使得方向De大致是水平的。由显示器发射出 的偏振光的电场将激励电子在MLCE 22中沿它们的厚度T(沿方向DJ移动。MLCE 22的厚 度T显著小于它们的长度L。如果它们被激励以沿MLCE 22的长度L移动，那么由电场激励 的电子将不可能尽可能远地移动。在图4中显示出示例性电子23沿MLCE 22的厚度T的 移动。因此，MLCE 22与由显示器发射出的偏振光的相互作用比与未偏振或在倾斜于方向 A的方向上偏振的光(例如垂直于由显示器发射出的光的偏振光)的相互作用少，并且因 此散射或吸收也少。 并不是所有的MLCE 22的长度L可以大致在排列方向De上取向。相反，如图3 所示，在一些实施例中一些MLCE 22的长度L没有大致在排列方向D^^上取向，而是倾斜于 方向De取向。然而，在图3的实施例中的MLCE 22的取向的分布使得MLCE 22的图案在 排列方向De上具有平均的整体大致的取向。具体地，具有大致在方向De上取向的长度 L的MLCE 22的数量和倾斜于方向DE的每个MLCE 22的角度不足以给由显示器发射的偏 振光提供预定透明度的导电材料16。此外，为了MLCE 22在导电材料16中形成导电网络， MLCE 22需要相互电连接。因此，MLCE 22可以沿它们的长度L大致平直地偏离，MLCE 22 可以相互交叠(如图3所示)，和/或MLCE 22可以悬浮和/或包含在基体材料(例如但不 限于导电聚合物)中，基体材料具有电连接MLCE 22的充足的导电率。在一些其它的实施例中，全部MLCE 22的长度L可以在排列方向DM^上大致取向，例如但不限于，其中排列方 向DMra大致垂直于绝缘层12的表面14延伸和/或当模版(下文所描述的)用于将MLCE 22布置在期望的取向上时的实施例。 可以选择MLCE 22的厚度T，使得由显示器发射的偏振光的电场引起的电子的移 动足够小，以给由显示器发射的偏振光提供预定透明度的导电材料16。给由显示器发射的 偏振光提供预定透明度的任何适合的MLCE 22的厚度T的值可以被选择，例如但不限于，在 大约数分子尺寸和数百纳米之间的、小于由显示器发射的偏振光的波长的范围中。
除了给由显示器发射的偏振光提供预定透明度，在图3中示出的MLCE 22的图案 的示例性取向可以便于吸收周围的光反射。具体地，在大致平行于方向DE的方向上偏振 的一部分周围光将激励电子沿MLCE 22的长度L移动。在图4中示出示例性电子23沿MLCE 22的厚度T和沿长度L的移动。如与沿厚度T的移动相比较，电子沿MLCE 22的长度L的 较大的运动将使得MLCE 22吸收大致平行于方向DE上偏振的周围光。因此，导电材料16 可以便于阻挡一部分周围光穿过绝缘层12。同理，例如可以将导电材料16用作"中性密度 过滤器"，其便于通过抑制从显示器表面反射的周围光来增加显示器的对比率。
包括MLCE 22的导电材料16可以由能够使得导电材料16起到如本文所述的功能 的任何适合的材料制造，例如但不限于，碳纳米颗粒、金属纳米颗粒、和/或导电聚合物。碳 纳米颗粒可以包括能够使得碳纳米颗粒起到如本文所述的功能的任何适合的形状、性质、 结构和/或相类似的，例如但不限于碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米球和/或碳纳米线。如 在此处使用的，术语"碳纳米管"是指包含碳的纳米管，例如具有圆柱形配置的富勒烯。本文 所述的金属纳米颗粒可以由任何适合的金属制造，例如但不限于银、铋、金、镍、锡、铜、锌和 /或任何其它的导电金属。金属纳米颗粒可以包括能够使得金属纳米颗粒起到本文所述的 功能的任何适合的形状、性质、结构和/或相类似的，例如但不限于金属纳米纤维、金属纳 米球、金属纳米管和/或金属纳米线。适合的导电聚合物的示例包括但不限于噻吩衍生物 聚合物和/或聚噻吩衍生物聚合物。如上文所描述的，在导电材料16至少部分地由碳纳米 颗粒和/或金属纳米颗粒制造的实施例中，纳米颗粒是MLCE 22。如还在上文描述，在导电 材料16至少部分地由导电聚合物制造的实施例中，MLCE 22是聚合物的原子的分子链(例 如但不限于碳原子)。导电材料16可以具有任何适合的结构，包括碳纳米颗粒、金属纳米 颗粒和/或能够使纳米颗粒和/或原子的分子链被取向和起到本文所述的作用的导电聚合 物。包括可以适合构造导电材料16的碳纳米颗粒和/或金属纳米颗粒的结构的例子包括， 但不限于由布置在期望的取向上的至少一部分的多个纳米颗粒构成的层、膜和/或织物。 导电材料16可以由碳纳米颗粒、金属纳米颗粒和/或原子的分子链的织物、层和/或膜构 造，其是纳米颗粒的单个层和/或原子的分子链的单个层，或可选择地由碳纳米颗粒、金属 纳米颗粒和/或原子的分子链的多个层构造。在一些实施例中，碳纳米颗粒和/或金属纳 米颗粒可以悬浮和/或包含在能够使得导电材料16起到本文所述的功能的一个或更多个 其它的适合的材料中，例如但不限于透明聚合物和/或透明陶瓷。基体的适合的聚合物的 示例包括但不限于，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚酯、聚碳 酸酯、聚亚安酯、聚氯乙烯和/或任何可溶解在溶剂中的其它的聚合物。适合的溶剂的示例 包括但不限于甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、和/或相类似的。 对于碳纳米颗粒，碳纳米颗粒的方向性生长和/或化学自组装可以用于生长或沉积具有适当控制的取向、长度和相类似的单个纳米颗粒。对于碳纳米管，导电材料16可以 包括单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。此外，碳纳米管可以是纯洁的、功能化的和/或填 充有另外的材料，例如但不限于金属，以形成包裹在碳纳米管内腔内的"纳米线"。
在应用时，导电材料16可以直接生长或沉积到绝缘层表面14上，或可以预制造和 沉积到表面14上。可以使用能够使得导电材料16起到本文所述的功能的任何适合的方法、 过程、结构和/或装置将导电材料16涂敷到绝缘层表面14上，例如但不限于旋涂、浸渍、喷 涂(例如但不限于溶胶的应用)、丝网印刷操作和/或直接在表面14上生长(例如但不限于 旋转涂敷基于催化剂的生长和/或气相催化剂辅助的化学气相沉积(CVD))。在一些沉积过 程中，例如但不限于旋涂、喷涂、浸渍和/或丝网印刷过程，导电聚合物原子、碳纳米颗粒和 /或金属纳米颗粒可以以可溶解的或不可溶解的方式悬浮和/或包含在适合的溶剂中。用 于控制这样的到表面14上示例性类型涂敷的参数包括下表面的表面功能化、旋涂参数(例 如但不限于长度、MLCE悬浮液浓度、旋涂溶液浓度、和/或每分钟的转数(RPM))、涂敷次数、 温度、pH值、时间、催化剂密度/浓度、和/或生长环境(例如，但不限于生长时间、生长温 度和/或气体浓度))。在MLCE 22包含碳纳米颗粒时，碳纳米颗粒可以可选择地被功能化 (例如但不限于，使用被接枝到碳纳米颗粒上的羧酸基团、使用接枝到碳纳米颗粒上的二硫 基基团、使用接枝到碳纳米颗粒上的噻吩基团、和/或使用平面共轭烃，例如但不限于嵌二 萘(pyrene))，以辅助增强纳米颗粒之间的内部粘结。在此处讨论的一些应用中，碳纳米颗 粒可以显示出"自组装"的特点，其中单个纳米颗粒易于在能量促使时粘结到它们被涂敷的 表面上。单个碳纳米颗粒可以由于范德华力彼此粘结，例如依赖于组件10的特定应用和/ 或与组件10 —起使用的触摸屏系统的类型。 MLCE 22可以被布置成期望的取向，通过使用任何适合的方法、工艺、结构、和/或 装置，例如但不限于，通过使用流体流动排列、丝网印刷、电场作用，包括被制定尺寸和制定 形状以至少部分地接收MLCE 22的沟槽的模版和/或自排列的趋向。另一示例包括最初形 成MLCE 22的随机排列的网络并且之后移除和/或破坏具有不期望的取向的MLCE 22，例如 但不限于，通过使用极化的红外和/或射频(RF)加热。还一示例包括形成，例如但不限于 生长和/或沉积，成期望的取向图案的MLCE 22，并且通过悬浮和/或包含在基体(例如但 不限于，上文描述的聚合物基体)内的至少一部分MLCE 22来固定每个MLCE 22的位置。
可以以任何能够使得导电材料16起到本文所述的功能的适合的厚度将导电材料 16涂敷到表面14上。可选择地，以均一的厚度将导电材料16涂敷到表面14上，以提供一 致的电性质，例如但不限于电阻。导电材料16的厚度在一些实施例中由MLCE 22的长度来 限定。在其它的实施例中，导电材料16的厚度在所述层仅包括一层MLCE 22时可以由MLCE 22的宽度、厚度和/或直径来限定，或可以在导电材料16包括多于一个层的MLCE 22时，由 MLCE 22的宽度、厚度和/或直径的倍数来限定。导电材料16的材料和/或厚度例如可以 被选择以起到本文所述的功能，例如但不限于在约100欧姆/平方和约1000欧姆/平方之 间的电阻。所选择的电阻可以例如依赖于组件10的特定应用和/或与组件10 —起使用的 触摸屏系统的类型。 虽然在图3和4中示出由显示器发射出的偏振光的电场的方向^为大致垂直，但 是方向A不限于大致垂直(如图3和4所看到的)。相反，由显示器发射出的光可以在任 何方向A上被偏振(和排列方向DE可以被选择作为相对于提供预定透明度的方向A的
9任何方向)。例如，方向^可以可替代地是大致水平的(如图6所示)。方向^可以还是 除了大致水平和大致垂直的其它的方向。例如，图5显示出由显示器发射的光的偏振方向 A相对于水平和垂直约45°延伸的实施例。在图5的示例性实施例中，导电材料416的多 个MLCE 422的图案的排列方向DM^是大致垂直于由显示器发射出的偏振光的方向D^。
导电材料416和MLCE 422分别大致类似于导电材料16 (图1_3)和MLCE 22。相 应地，导电材料16和MLCE 22的描述和说明适用于导电材料416和MLCE 422。例如，导电 材料416的配置、材料构造、结构厚度、电性质、机械性质、优点、涂敷方法和/或装置以及相 类似的以及MLCE 422的优点、配置、布置、结构、材料构造取向、尺寸、形状以及相类似的分 别大致类似于导电材料16和MLCE 422。因此，在此处不再更加详细的描述导电材料416和 MLCE 422。 图6是根据本发明的实施例形成的触摸屏基板组件110的顶部平面视图。图7是 沿图6中的线7-7截取的组件110的横截面视图。组件110可以与任何适合的触摸屏系统 一起使用，例如电阻型或电容型触摸屏系统(未在图6和图7中显示出)。示例性的包含组 件110的触摸屏系统在下文将被更加详细地描述。组件110包括具有至少涂敷有导电材料 116的表面114的基板112。涂敷表面114的导电材料116将提供在表面114上的导电触 摸区域118。组件110包括由在导电材料116上的导电电极120的图案形成的电阻器的网 络，该电极120邻接触摸区域118。 导电材料116包括多个MLCE 122，其在细节A中被显示出。为了清楚起见，MLCE 122的尺寸和间距可以被夸大，且可以减少MLCE 122的数量，使得也减少了 MLCE 122的整 个图案的密度。如MLCE 22(图3和4) ，MLCE 122被布置，使得导电材料116具有相对于与 组件110—起使用的显示器(未显示)的预定的透明度。在示例性的实施例中，MLCE 122 被布置使得MLCE 122的整个图案在大致垂直于方向A的方向DE上取向，使得导电材料 116对由显示器发射出的偏振光大致完全透明。 导电材料116和MLCE 122分别大致类似于导电材料16 (图1_3)禾P MLCE 22。因 此，导电材料16和MLCE 22的描述和说明分别应用于导电材料116和MLCE 122。例如，导 电材料116的配置、材料构造、结构厚度、电性质、机械性质、优点、涂敷方法和/或装置以 及相类似的，以及MLCE 122的优点、配置、布置、结构、材料构造取向、尺寸、形状以及相类 似的分别大致类似于导电材料16和MLCE 22。因此，在此处不再更加详细的描述导电材料 116和MLCE 122。然而，可以注意，与导电材料16不同，在被使用者触摸时导电材料116不 弯曲，并且因此在一些实施例中导电材料116可以由更易脆的构造来制造。
导电材料116的MLCE 122的各向异性性质可以对包括组件110的触摸屏系统的 操作产生作用。例如，MLCE 122的各向异性性质可以在被使用者触摸时导致触摸区域118 的坐标测量上的误差或变化。例如通过使用在校准触摸屏系统期间确定的校正系数，可能 需要对这样的误差或变化进行校正。 在示例性实施例中，将电极120直接设置到导电材料116上。可替代地，直接将电 极120设置到在导电材料116下面的基板表面114上。电极120的图案仅是示例，因此电 极120不限于图6显示的图案。相反，电极120可以具有任何适合的图案，其能够使得触摸 屏基板组件110起到本文所述的功能。类似地，电极120可以具有任何适合的尺寸、形状、 电阻、导电性和/或由任何适合的材料制造(例如但不限制于银玻璃料和/或具有高密度的MLCE 22的导电材料116的材料)，其可以以依赖于例如组件110的特定应用和/或与组 件110 —起使用的触摸屏系统的类型。例如依赖于组件110的特定应用和/或与组件110 一起使用的触摸屏系统的类型，电极120可以是完全透明的、部分透明的或不透明的。在组 件110中，可以移除导电材料116的特定区域以形成删除线(未显出)，有时删除线与导电 电极120共同包含在已知的触摸屏基板的设计中。 可以由能够使得基板112起到本文所述的功能的任何适合的材料制造基板112， 例如但不限于玻璃、陶瓷和/或塑料。例如依赖于组件110的特定应用和/或与组件110 一起使用的触摸屏系统的类型，基板112可以是完全透明的或部分透明的。基板112可以 具有任何适合的尺寸和/或形状，例如但不限于矩形、圆形、三角形和/或椭圆形，其使得绝 缘层112能够起到本文所述的功能，例如依赖于组件110的特定应用和/或与组件110 — 起使用的触摸屏系统的类型和/或配置。 触摸区域118可以具有任何适合的尺寸和/或形状，例如但不限于矩形、圆形、三 角形和/或椭圆形，其使得触摸区域118能够起到本文所述的功能，例如依赖于组件110的 特定应用和/或与组件110 —起使用的触摸屏系统的类型。在示例性实施例中，触摸区域 118具有大致矩形的形状和覆盖由电极120框出的基板表面114的区域。
图8是电阻型触摸屏系统200的横截面视图，其可以包括在此处描述和/或显示 出的触摸屏基板组件实施例和/或盖板组件实施例。在一些实施例中，电阻型触摸屏200 是4线式系统。可替代地，系统200可以是5线式系统。可以将系统200安装到任何适合 的显示器(未显示出)上，例如但不限于LCD和/或任何其它类型的发射偏振光的显示器。 在示例性实施例中，系统200包括盖板组件10和基板组件IIO，如上文所讨论，其包括基板 112、导电材料116、导电材料16以及绝缘层12。可替代地，系统200包括组件10或者组件 110。在系统200仅包括组件10或110中的这样的实施例中，没有被包括的组件可以被包 括已知的传统的导电涂层的类似组件(未图示)替代。 由多个绝缘点202将盖板组件10与基板组件110间隔开。具体地，绝缘点202将 绝缘层12上的导电材料16与基板组件110的导电材料116间隔开。与表面114相对的基 板112的表面204典型地被放置在与触摸屏一起使用的显示器的表面(未显示出)的上方。 在5线式电阻型触摸屏操作中，电连接至触摸区域118的处理器(未显示出)，在X和Y方 向上交替变化横过触摸区域118的电压。在4线电阻型触摸屏操作中，材料16或116中的 一个上的在X方向上的电压梯度与材料16和116中的另一个上的在Y方向上的电压梯度 交替变化。在使用者通过触摸在触摸区域118中的位置处的绝缘层12的触摸表面(21，或 可替代地在不包含涂层18时的表面20)进行输入时，触摸使得绝缘层12朝基板112移动。 绝缘层12朝基板112的移动使得绝缘层12上的导电材料16与在移动或触摸的位置处的 基板组件110的导电材料116接合，并且因此进行电接触。连接到处理器的电路(未显示) 将与触摸相关联的电压或等电位数字化并且将电压或等电位传送给处理器或计算机或其 它装置的处理器，用于处理使用者的输入。 图9是电容型触摸屏系统300的横截面视图，其可以包括在此处的描述和/或显 示出的触摸屏基板组件实施例。可以将系统300安装到任何适合的显示器(未显示出)上， 例如但不限于LCD和/或任何其它类型的能发射偏振光的显示器。在示例性实施例中，系 统300包括基板组件110，如在上文讨论的其包括基板112和导电材料116。系统300还包
11括设置在组件110的触摸区域118上方的绝缘层312。具体地，面向基板112的绝缘层312 的表面302直接设置到基板112的导电材料116上。绝缘层312还可以包括在相对于表 面302的表面304上的涂层(未显示出，例如但不限于无机的硅石)，以整体上增加绝缘层 312的耐久性和/或具体地增加表面304的耐久性。基板112的表面204可以可选择地至 少部分地涂敷有至少部分透明的导电材料516。导电材料516可以用作保护电极，该保护电 极保护系统300免受电容耦合和来自显示器的电干扰。在一些实施例中，由已知的传统的 导电涂层来制造导电材料516。可替代地，导电材料516包括MLCE(未显示)，其被布置使 得导电材料516具有相对于显示器的预定的透明度。在示例性实施例中，导电涂层516包 括MLCE，其被布置使得MLCE的整个图案被在大致垂直于由显示器发射出的偏振光的电场 的方向上取向，使得导电材料516对于由显示器发射的偏振光大致完全透明。
与表面114相对的基板112的表面204被典型地放置在与触摸屏一起使用的显示 器的表面(未显示)的上方。在操作中，与触摸区域118电性相连的处理器(未显示)施 加交替的或脉冲的电压到触摸区域118上。当使用者通过触摸在触摸区域118中的位置处 的绝缘层312的触摸表面304 (或可替代地当包含涂层时，为表面304上的涂层)，进行输 入时，AC电流被从导电材料116流出并且被通过使用者的身体分流到大地。通过使用者到 大地的电流由连接至电极120的电路(未显示的)供给。电路提供触摸的X和Y坐标的测 量，其与处理器或计算机或其它的装置的处理器通信，用于处理使用者的输入。
在示例性的实施例中，系统300包括导电材料116和导电材料516。可替代地，系 统300仅包括材料116或材料516。在系统200仅包括材料116和材料516中的这样的实 施例中，没有包括的材料由已知的传统的导电涂层的类似的导电材料(未显示)替代。可 选择地，系统300不包含至少部分地涂敷基板表面204的任何导电材料。
导电材料516和相对应的MLCE分别大致类似于导电材料16 (图1_3)和MLCE 22。 因此，导电材料16和MLCE 22的描述和说明应用于导电材料516和相对应的MLCE。例如， 导电材料516的配置、材料构造、结构厚度、电性质、机械性质、优点、涂敷方法和/或装置以 及相类似的，以及相对应的MLCE的优点、配置、布置、结构、材料构造取向、尺寸、形状以及 相类似的分别大致类似于导电材料16和MLCE 22。因此，在此处不再更加详细的描述导电 材料516和相对应的MLCE。与导电材料116类似且与材料16不同，材料516不遭受弯曲， 并且因此可以是更易脆的构造。 可以由任何适合的材料制造绝缘层312，其能够使得绝缘层312起到如在此处所 描述的功能，例如但不限于二氧化硅、玻璃、另一类型的无机层、和/或聚合物膜，例如但不 限于聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、和/或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。例如依赖于 系统300的特定应用，绝缘层312可以是完全透明的或部分透明的。在一些实施例中，绝缘 层312的一部分或更多部分可以是不透明的。绝缘层312可以具有任何尺寸和/或形状， 例如但不限于矩形、圆形、三角形和/或椭圆形，其能够使得绝缘层312起到本文所述的功 能，例如依赖于系统300的特定的应用。 在此处描述的和/或示出的实施例提供了具有基于MLCE的导电材料的触摸屏，该 材料可以具有对在预定偏振方向上偏振的光增加的透明度，同时保持导电材料的期望程度 的导电率。 在此处详细地描述和/或示出示例性实施例。实施例不限于在此处描述的特定实
12施例，但是相反，每个实施例的部件和/或步骤可以独立地和单独于在此处描述的其它部 件和/或步骤使用。 一个实施例中的每个部件和/或每个步骤还可以与其它的实施例的其 它部件和/或步骤结合使用。在引入在此处描述的和/或示出的元件/部件等时，冠词"一 个""所述"和"至少一个"是要表示存在一个或更多个元件/部件等。术语"包括"、"包含" 以及"具有"是要表示包括的意思，并且是可能存在除了已列出的元件/部件等的另外的元 件/部件等。此外，在权利要求中的术语"第一"、"第二"以及"第三"等仅用作标注，并且不 能对它们的物体施加数字要求。另外，下述权利要求的限制没有撰写成装置加功能的形式， 且不能基于35U. S. C. § 112第六段进行解释，除非且直到该权利要求的限制清楚地使用措 辞"用于…的装置"，且该措辞"用于…的装置"在缺乏其它结构的功能性声明之后。
虽然根据各种特定的实施例对本发明进行了描述，本领域技术人员将意识到，在 权利要求的精神和范围内，能够对本发明实施修改。
权利要求
一种用于触摸屏系统的盖板组件，所述盖板组件包括绝缘层，所述绝缘层具有表面，所述绝缘层表面配置成设置在所述触摸屏系统的基板的导电区域的上方；和导电材料，所述导电材料设置在所述绝缘层表面的至少一部分上，所述导电材料包括布置成图案的多个微观线性导电元件，所述图案相对于第一偏振光的第一方向取向，使得所述导电材料对于所述第一偏振光比对于第二偏振光更加透明，所述第二偏振光在垂直于所述第一方向的第二方向上偏振。
2. 根据权利要求1所述的盖板组件，其中，所述多个微观线性导电元件的所述图案在 排列方向上取向，所述排列方向为下面的一个方向(a) 与所述第一偏振光的第一方向和所述第二偏振光的第二方向中的所述第二偏振光 的第二方向更加对齐的方向；(b) 与所述第二偏振光的第二方向大致对齐的方向。
3. 根据权利要求1所述的盖板组件，其中，所述多个微观线性导电元件的图案相对于 所述第一偏振光的第一方向取向成使得所述导电材料对于所述第一偏振光比对于所述第 二偏振光至少更加透明1%。
4. 根据权利要求1所述的盖板组件，其中，所述微观线性导电元件包括导电聚合物、碳 纳米颗粒和金属纳米颗粒中的至少一种。
5. —种用于触摸屏系统的基板组件，所述基板组件包括 基板；和导电材料，所述导电材料设置在所述基板的至少一部分表面上以将导电触摸区域设置 在所述基板上，所述导电材料包括布置成图案的多个微观线性导电元件，所述图案相对于 第一偏振光的第一方向取向，使得所述导电材料对于所述第一偏振光比对于第二偏振光更 加透明，所述第二偏振光在垂直于所述第一方向的第二方向上偏振。
6. 根据权利要求5所述的基板组件，其中，所述多个微观线性导电元件的所述图案在 排列方向上取向，所述排列方向为下面的一个方向(a) 与所述第一偏振光的第一方向和所述第二偏振光的第二方向中的所述第二偏振光 的第二方向更加对齐的方向；(b) 与所述第二偏振光的第二方向大致对齐的方向。
7. 根据权利要求5所述的基板组件，其中，所述多个微观线性导电元件的图案相对于 所述第一偏振光的第一方向取向成使得所述导电材料对于所述第一偏振光比对于所述第 二偏振光至少更加透明1%。
8. 根据权利要求5所述的基板组件，其中，所述微观线性导电元件包括导电聚合物、碳 纳米颗粒和金属纳米颗粒中的至少一种。
9. 根据权利要求5所述的基板组件，还包括定位在所述基板上的所述触摸区域上方的 绝缘层，绝缘层的面对所述基板的表面直接设置在基板表面上的导电材料上。
10. 根据权利要求5所述的基板组件，还包括定位在所述基板上的触摸区域上方的盖 板，所述盖板包括绝缘层和第二导电材料，所述第二导电材料设置在所述绝缘层的大致面 向所述基板的表面的至少一部分上，优选地其中所述多个微观线性导电元件是第一多个微 观线性导电元件并且所述图案是第一图案，并且所述第二导电材料包括布置成第二图案的第二多个微观线性导电元件，所述第二图案相对于所述第一偏振光的第一方向取向，使得所述第二导电材料对于所述第一偏振光比对于所述第二偏振光更加透明。
全文摘要
提供一种用于触摸屏系统(200)的盖板组件(10)。盖板组件包括具有表面(14)的绝缘层(12)，该表面(14)被配置成设置在所述触摸屏系统的基板的导电区域上方。导电材料(16)设置在所述绝缘层表面的至少一部分上。导电材料包括布置成图案的多个微观线性导电元件(22)，该图案相对于第一偏振光的第一方向取向，使得导电材料对于第一偏振光比对于在垂直于第一方向的第二方向上偏振的第二偏振光更加透明。
文档编号G06F3/045GK101779186SQ200880102972
公开日2010年7月14日 申请日期2008年8月13日 优先权日2007年8月14日
发明者约珥·C·肯特 申请人:泰科电子公司