多点触摸感测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于触摸感测显示器中的、用来探测用户触摸输入的装置，并且尤其涉及用来探测用户多点触摸，即同时来自用户的一个或多个触摸输入的装置。
[0002]背景
[0003]配备有触摸感测显示器的个人计算设备已众所周知并被广泛使用。这种显示器允许用户通过“触摸输入”，即通过触摸通常被定位在显示屏上方的触摸感测面板，来控制设备。
[0004]所谓的“多点触摸”技术的最新进展使得多点触摸设备得以发展，由此设备的触摸感测显示器可以从用户的多个同时触摸中获得控制信息。多点触摸技术增加了用户对于设备的控程度，并增加了设备的有用性和满意度。
[0005]多点触摸技术的发展主要局限于相对小规模的个人计算设备，如智能电话和平板电脑。然而，人们认识到在其他领域提供多点触摸感测显示器可产生其他类型的改进的设备。
[0006]常规的多点触摸显示设备使用所谓的“互电容”技术，由此对通过电容耦合的能力从第一组导体(即电极)转移到第二组导体的电荷的电平进行监测。这种电荷转移的减少指示用户触摸。可以使用其他技术来探测用户触摸，如所谓的“自电容”技术，由此监测被布置成网格图案的被隔离的导体的电容的变化。然而，当试图在多个同时触摸之间进行区分时，基于自电容的技术执行效果不佳，因此并不适合于多点触摸应用。
[0007]常规的基于互电容的多点触摸显示设备包括覆盖在显示屏上的触摸感测面板。触摸感测面板包括第一阵列层和第二阵列层，该第一阵列层包括第一组导电元件并且该第二阵列层包括第二组导电元件。第一阵列层和第二阵列层由多个绝缘层分隔开并被定位在通常由玻璃制成的透明保护基板的下方。第一组导电元件和第二组导电元件由氧化铟锡(ITO)制成。当ITO被沉积成足够薄的层时，它变得透明并且通常被认为是用于被定位在显示屏上方的面板中的最好的材料。
[0008]第一阵列层的ITO导体被布置成在多个交叉点处与第二阵列层的ITO导体交叉。对由在各个交叉点处的第一层和第二层的ITO导体之间的电容耦合引起的电荷的转移进行监测。当在交叉点处探测到由电容耦合进行转移的电荷的电平下降时，探测出用户触摸(例如用户使手指或电容性触控笔与触摸感测面板紧密靠近或物理接触)。这是由原本会从一个导体层被转移到交叉点处的其他导体层而不是被转移到用户(或触控笔)的电荷引起的。
[0009]为了生产ITO导体，在基板上沉积一层ΙΤ0。接着，使用基于光刻的技术以蚀刻各个导体之间的间隙来蚀刻该层。
[0010]如上所述，当ITO被沉积为足够薄的层(例如厚度相当于250/300 Ω /sq的电阻的ITO层)，它对于人眼基本透明，因此，高清晰度显示屏的光学呈现基本上不会因放置在基于ITO的多点触摸感测面板的顶部上而被削弱。
[0011]然而，使用ITO具有许多缺陷，这些缺陷使得它不太适合于制造其他类型的设备。
[0012]例如，虽然当ITO被沉积为足够薄的层时具有可接受的光学性能，但是其电阻率使得格外难于将ITO导体用于宽度大于500mm的多点触摸感测面板。超过这种尺寸，电阻使得必须使用格外高的功率的电子器件来将电荷“驱动”到导体中，这导致功率消耗增加。此外，随着导体的电阻增加，精确地测量多少电荷被电容地耦合在第一阵列层和第二阵列层之间变得更加困难。因此，为了制作更大尺寸的多点触摸感测面板，有必要“平铺”一系列离散的面板，从而增加了成本并且需要复杂的电子器件来控制平铺阵列。
[0013]此外，为了将ITO层沉积在基板上，使用所谓的“溅射”技术，由此将ITO微粒投射在形成薄层的基板上。溅射是昂贵且耗时的工艺并且必须在真空中执行。而且，难以持续地执行溅射，即提供一种均匀厚度和电阻率的ITO层。因此，ITO导体的特性(例如“线性”)可因设备的不同而不同。这就有必要调整控制每个单独设备的电子器件从而逐个设备地考虑到这些变化。
[0014]进一步地，使用光刻法需要生产昂贵的光刻掩膜。生产这类掩模的成本意味着制造使得测试新设计昂贵且开发少量的“定制的”触摸感测面板非常不实用的小体积的多点触摸感测面板通常是不经济的。
[0015]对于提供用于多点触摸设备的触摸感测面板的常规技术还存在缺点。例如，由于ITO的制造工艺和物理性能，很难提供除了均匀平坦的触摸感测面板以外的任何东西。这将多点触摸感测显示设备的使用限制于具有平坦的或基本平坦的显示屏轮廓的设备。
[0016]因为ITO由于其透明性一般被认为是制造多点触摸感测设备的导体的唯一适当的材料，所以努力解决上面讨论的缺点已经集中在调整ITO导体结构以减小其电阻率，以及调整基于ITO的制造工艺以使其成本更低并产生更持续沉积的ITO层。
[0017]发明概述
[0018]根据本发明的第一方面，提供了一种用于显示屏的多点触摸感测面板装置，所述显示屏包括面板和触摸探测器，所述面板包括在多个交点处相互交叉的多个电隔离的导体。触摸探测器被布置成通过探测在交点处交叉的导体之间通过电容耦合转移的能量的减少，以及与给定交点处探测到的用户触摸相对应的该交点处探测到的电容耦合的能量的减少，来探测用户触摸。多个电隔离的导体中的每一个包括用绝缘涂层单独绝缘的导线。
[0019]根据本发明的第一方面，提供了一种基于互电容的多点触摸感测面板装置，它可以使用比常规技术更简单且成本更低的制造工艺来制造。更具体地，与常规技术相反，不是使用通过将ITO层沉积在非导电基板上且然后使用光刻法形成各个ITO导体而形成的电隔离的导体，相反根据本发明的这一方面的导体是由单独绝缘的导线形成。
[0020]已经认识到，虽然使用单独绝缘的导线可能在一定程度上损害了显示屏的美观(例如导线在设备安装于其上的显示屏的前方可以部分可见)，但是对于许多应用(如较大规模的设备，如公共显示屏或工业控制面板)单独绝缘的导线提供可接受的透明度，同时提供实质性的设计、制造和其他益处。
[0021]使用单独绝缘的导线而不是沉积并蚀刻的ITO大大简化了制造工艺，因为可以使用任何适当的导线布置工艺(如一种使用根据存储在CAD文件中的设计进行控制的绘图仪器的导线布置工艺)将导线简单地放置在面板基板上。可以制造根据本发明进行布置的多点触摸感测面板，而不需要预先生产昂贵的光刻掩模。通常的ITO多点触摸感测面板需要至少三个掩模:一个用于形成X-导体阵列、一个用于形成Y-导体阵列、以及一个用于形成用外部电子器件将X-导体和Y-导体连接的接触引线。根据本发明，无需生产任何掩膜。此夕卜，根据本发明的这一方面，无需使用昂贵的和非持续的ITO溅射工艺。结果，制造“一次性”面板的成本略微不同于制造大体积的面板，并且可更加迅速地生产新的面板设计。
[0022]此外，ITO包含由于其稀少而昂贵的铟。抛开制造成本，根据本发明进行布置的多点触摸感测面板的原料成本通常低于等效的基于ITO的多点触摸感测面板。
[0023]此外，在常规的多点触摸感测面板中使用ITO导致黄色着色。如将理解的是，这可能对定位在这种多点触摸感测面板下方的显示屏上显示的内容的呈现具有不利影响。如将理解的是，因为根据本发明进行布置的多点触摸感测面板不需包含任何ΙΤ0，所以不存在由ITO引起的“泛黄”。
[0024]类似地，已知ITO特别能反射阳光。因此，基于常规ITO的多点触摸感测面板的性能在户外可能较差，因为来自面板后面的显示屏的光可被反射的阳光掩蔽。相反，因为根据本发明进行布置的多点触摸感测面板不需包含任何Ι??，所以与由ITO引起的反射阳光有关的问题得以缓解。
[0025]此外，当使用导线时比当使用薄的ITO层时，所谓的“z-轴投影”(即用户手指或触控笔需要进行电容耦合充电并且从而记录触摸的导体远离导体阵列的距离)更大。结果，使用绝缘导线作为导体意味着导体通常被定位在其下的透明基板可以比可能基于ITO的导体厚得多。因此，根据本发明进行布置的多点触摸感测面板可以做成比常规的基于ITO的多点触摸感测面板更结实且有韧性。
[0026]在一些实施例中，多个电隔离的导体包括第一组X-平面导体和第二组Y-平面导体，每个交点在X-平面导体和Y-平面导体交叉的地方。在这些实施例的一些实例中，X-平面导体被布置成基本垂直于Y-平面导体。
[0027]在一些实施例中，导线包括金属导体材料，如铜、镍、钨或类似物。这些类型的导体的电阻率远低于ITO的电阻率。因此，各个多点触摸感测面板的尺寸可以远大于使用ITO的多点触摸感测面板的可