专利名称：用户界面的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用户界面，本发明还涉及一种电阻式触摸屏，该电阻式触摸屏具有一用于稳定线性图形的阻抗的绝缘层。
背景技术：
5线电阻式触摸屏是已知的。这种触摸屏包括具有导电涂层的硬涂层聚酯盖板，该盖板覆盖在具有导电涂层的玻璃层上。一般，将电压提供给盖板。当用户将输入提供给触摸屏时(例如，以手指、指示笔等进行“触摸”)，按压盖板导电涂层，以和基板导电涂层(例如玻璃层)产生接触。然后，电流按照到触摸屏周边的距离的比例，从触摸位置流动到基板四个角的电极。接着，控制器基于该电流，计算输入的位置。
与这种5线电阻式触摸屏相关的问题，是在电场的应用中，经由角电极，等势线在接近有效区边缘和拐角的地方发生弯曲。这将不利地使触摸屏产生不一致的响应。一种解决这个问题的方案是增加“线性”图形，该图形包括用以抵消等势线的弯曲的电阻图形。
一般，将墨迹和粘合剂印刷在线性图形之上，从而保护触摸屏不受损伤，并完成触摸屏的装配。然而，这些墨迹和粘合剂将引起在线性图形中阻抗实质上的增加。此外，，线性图形随时间的流逝而老化(例如由于温度的暴露、湿度等)可以改变由电极所形成的等势线的线性度，从而导致输入或者触摸位置的错误识别。例如，如果玻璃层具有大约400欧姆/平方(square)的表面电阻率，在线性图形中所测量的从一对角电极到另一对角电极的改变量为23欧姆，该改变量将产生大约1％的位置的改变(即误差)。
发明概述本发明涉及具有覆盖至少一部分线性图形的绝缘体的电阻式触摸屏，其中该线性图形随时间的流逝减少电压梯度的线性度中的波动。本发明还涉及具有绝缘体的电阻式触摸屏，其中在60℃和95％RH中的两个星期后，多个电阻的阻抗增加小于大约30％。
本发明还涉及具有基层的电阻式触摸屏。该触摸屏包括覆盖在触摸屏有效区域上的电阻层。该触摸屏还包括多个电极，这些电极用于引发穿过(across)电阻层的电压梯度。该触摸屏还包括包括多个电阻的线性图形，至少在该电阻层的一部分排列这些电阻，以保持穿过电阻层的电压梯度的一致性。该触摸屏还包括覆盖在线性图形的至少一部分上的绝缘体。该绝缘体随时间的流逝减少在电压梯度中的改变。
本发明还涉及包括触摸屏的电子显示屏。该显示屏包括具有多个电阻的线性图形，这些电阻用于使由耦合至电阻层的电极所引起的电压梯度变的平直。该显示屏还包括覆盖在线性图形的至少一部分上的绝缘体。该绝缘体随时间的流逝减少在电压梯度中的改变。
本发明还涉及制造电阻式触摸屏的方法。该触摸屏包括基层，以电阻分隔的基层的多个电极，以及耦合至电阻的绝缘体。该方法包括将绝缘体应用到电阻上。绝缘体在室温和湿度的情况下，电阻的阻抗实质上并未增加。
本发明还涉及电阻式触摸屏。触摸屏包括通过紧固件耦合到柔性层的基层。该触摸屏还包括线性区域，该线性区域包括在第一导体和第二导体之间，用于减少第一导体和第二导体之间的电压梯度的弯曲的多个电阻。该触摸屏还包括用于保持多个电阻的阻抗的绝缘体装置。
附1是根据典型的实施例的用户界面的示意性视图。
图2是根据可选实施例的用户界面的透视图。
图3是图2的用户界面的分解透视图。
图4是沿图2中直线4-4截取的，图2的用户界面的横截面图。
实施例详细描述在
图1中，示意性地示出了一种5线电阻式触摸屏10的用户接口。用户可以通过触摸或按压触摸屏10的有用区或有效区51输入或查看信息。触摸屏10包括附加于基层30之上的弯曲层20。所示出的绝缘层36，印刷在电极24a至24d中各电极之间的线性图形32之上。本发明发明者首先意识到并发现，可以通过绝缘层，保护线性图形，随时间的流逝减小线性“偏移”，并最低限度地增加了阻抗。
图2表示根据可选实施例的触摸屏10。触摸屏10可以相对透明地查看通过诸如计算机显示器之类的一个显示系统生成的信息。
参考图3，所示出的触摸屏10，具有“夹层”或分层的结构。触摸屏10包括可变形的盖或顶层(如聚酯柔性层20所示)。紧固件或无酸(acid-free)分隔粘合层50机械地将柔性层20与反向的基层(如基底玻璃稳定层30所示)相连接。柔性层20和基层30都被涂上透明导电材料的连续层(如锡氧化物(“TO”)，铟锡氧化物(“ITO”))或类似的透明导电材料的连续层，且根据任一优选或可选实施例，示出了如层52a和层52b(分别地)所示的柔性层20和基层30。如图3中所示的优选实施例，柔性层20和/或基层30包括如分隔圆点层38所示的补充层。根据可选实施例，基层可以具有蚀刻的玻璃平面。根据另一个可选实施例，补充层可以是光滑或防闪光的抗划伤性硬涂层，从而避免在弯曲层和基底层之间出现牛顿环。
在图2和3中示出了银墨迹的五“线”或导电轨迹(如轨迹22a到22e所示)。轨迹22a到22d分别电连接到位于柔性层20的每个角的电极24a到24d。电极24a到24d的每一个都具有电压电势(例如沿x-轴上0-5伏或沿y-轴上0-5伏)，同时运行相对的电极，以设置电压梯度(根据优选实施例)。根据可选实施例，可以在具有第一电势的第一电极和相邻的具有第二电势的第二电极之间提供电压梯度。
当激活有效区域51时(即，柔性层和基层之间的“开关”或电路闭合或完整)，电极将柔性层20电耦合到基层30。电传导轨迹22e限制柔性层20的边界的范围(例如，在“相框”结构中)，从而“选择”或读取来自基层30的电压。柔性层20还包括装配接口(如图2中尾部26所示)，该装配接口用于连接解码电子设备、例如显示器(例如LCD、CRT等)、计算机之类的附件等。
更进一步地参考图3，基层30包括线性或电阻图形32，用于极小化角电极之间的电压梯度的“弯曲”或曲率。电阻图形32包括银导电墨迹33，或其他适当的导电材料的间断部分，以及电阻(参考图4)。根据特定的优选实施例，电阻图形的墨迹是填满的可从市场上买到的Ercon的导电环氧墨迹的银，且该电阻图形的墨迹比ITO或TO电阻的导电能力强大约10000倍。
在导电墨迹33间断部分之间的间隔或间隙34中，TO/ITO层52b是导电媒介。间隙34作为电阻，协助“线性化”或最小化在角电极之间的电压梯度的弯曲。根据优选实施例，控制程序(例如硬件和/或软件校正系数和算法)校正或使印刷电阻图形之后所保持的电压梯度的弯曲变的平直。根据特定的优选实施例，电阻图形32的阻抗是在大约85和212欧姆之间，且基于部分控制器、TO/ITO薄片阻抗和触摸屏的其他材料，可以增加或者减少该阻抗。
参考图4，示出的绝缘体墨迹层或绝缘体装置36，是在电阻图形32之上已印刷的或已有涂层的屏幕(也可参见图2)。绝缘体36能够防止柔性层20和基层30上的墨迹轨迹或电路的短路。在印刷或涂抹、干燥和加工处理后存在的绝缘体，并未从实质上增加电阻图形的阻抗。在制造过程中，绝缘体经涂抹、干燥、加工和冷却之后的大约一个小时到一天中，在两个相邻角电极之间的电阻的阻抗实质上并未增加(并可能减少)。此外，对于相对长的时期(即大约3个月)，暴露在室温和湿度之后，电阻的阻抗实质上并未增加。根据优选和可选实施例，在涂抹、干燥、加工和冷却绝缘体后的一个小时，室温和湿度中的绝缘体，将电阻图形的阻抗增加了小于大约100％，最好小于大约30％，最好小于大约15％，最好小于大约10％，最好小于大约5％。
在印刷和加工处理后存在的绝缘体，也防止电阻图形老化(例如氧化)并“稳定”，或保持电阻图形32的导电性/阻抗(即在电阻中减少“偏移”或波动变化)。在60℃和95％RH中的两个星期后，绝缘体将电阻图形的阻抗增加了小于大约30％，根据优选实施例，最好小于大约15％。
为了不局限于任一特定原理，可以通过氧化、减少或ITO/TO涂层的蚀刻导致该电阻图形的老化，由于(1)暴露在环境(例如臭氧、硫磺等)中的超高温或含水的(例如湿度)或腐蚀性材料中；(2)具有氧化剂(例如过氧化物、聚合引发剂等)的触摸屏组出成分之间的化学相互作用；(3)酸(例如在丙烯酸粘合剂中的丙烯酸等)；(4)酸分解产物(例如从过氧化物或聚氯乙稀分解中)；和/或(5)机械应力(例如在温度和吸湿的膨胀系数的相对差值中导致，或由与电阻图形相关的材料收缩机械地产生)等。
根据如图3所示的优选实施例，绝缘体是UV辐射处理(例如聚合物)丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯材料。绝缘体不包括不利地影响或降低电阻图形阻抗的基本的材料的数量，例如氧化剂、酸、溶剂(例如酸性的、氧化性的等)等。根据特定的优选实施例，绝缘体是导电石墨粉(Electrodag)452SS紫外线处理的电介质涂层(“452SS”)或PF-455紫外线处理的电介质涂层(“PF455”)，每个绝缘体均可从密歇根州的Acheson Colloids Company of Port Huron买到。PF455UV处理电介质涂层包括聚丁二烯、丙烯酸酯/甲基丙烯酸树脂、双环戊烯乙氧丙烯酸酯、和光敏引发剂、硅氧烷/硅胶化合物和云母。452SS UV处理电介质涂层包括己二醇二丙烯酸、丙烯酸低聚物、双环戊烯乙氧丙烯酸酯、光敏引发剂、硅化合物、云母和热塑性聚合物。根据可选实施例，绝缘体可以是环氧化合物或异氰酸酯/氨甲酸乙酯，且可以由热辐射、溶剂蒸发等所处理。当根据优选实施例，由UV辐射进行处理时，绝缘体是相对透明的，且根据可选实施例，绝缘体可以是带色彩的或是不透明的。
实例触摸屏实例准备用3mm厚的蚀刻碱石灰玻璃薄片，可从比利时的GlaverbelSA买到。将具有400到600欧姆/平方阻抗的，可从科罗拉多州的Applied Films，Inc.of Boulder买到的ITO，涂在该玻璃上。在玻璃薄片的边界，印刷厚度为大约0.0004英寸厚的，可从Ecron买到的导电墨迹所填满的银的电阻图形。玻璃薄片在强迫通风的干燥炉中被干燥。经由电阻图形从一个角到相邻角的电极的阻抗大约是100欧姆。
实例1以可从康涅狄格州买到的，大约0.0004英寸厚的绝缘的环氧树脂，印刷一个实例的电阻图形，然后在强迫通风的干燥炉中以大约180℃处理。经由电阻图形从一个角电极到相邻角电极的阻抗改变大约500欧姆。以大约0.001″厚的PF455墨迹和UV进行处理，印刷另一个实例的电阻图形。经由电阻图形从一个角电极到相邻的角电极的阻抗的改变小于大约100欧姆。
实例2以大约0.0011英寸厚的溶剂型、过氧化物硫化、硅树脂压敏粘合剂(PSA)，印刷一个实例的电阻图形，，然后在强迫通风的干燥炉中在180℃之后以大约90℃进行干燥和处理。以大约0.001英寸厚PF455墨迹印刷另一个实例的电阻图形，然后进行UV处理。以大约0.001英寸厚PF452墨迹印刷另一个实例的电阻图形，然后进行UV处理。表1中示出了在处理和冷却后不久，经每个实例的电阻图形从一个角电极到相邻角电极的阻抗的改变量。
表1
实例3以大约0.001英寸厚的PF455墨迹，印刷一个实例的电阻图形，然后进行UV的处理。以大约0.001英寸厚的PF452墨迹，印刷另一个实例的电阻图形，然后进行处理。表2中示出了在两个星期后，经由每个实例的电阻图形，从一个角电极到相邻的角电极的阻抗中的改变量。
表2
实例4以大约0.001″厚的PF455墨迹，印刷一个实例的电阻图形，然后进行UV处理。另一个实例的电阻图形，并未以一个绝缘体进行印刷。使用无酸(acid-free)丙烯分隔粘合层和支持丙烯的PSA柔性层，将这些实例装配到一个完整的5线触摸屏中。表3中示出了在两个星期后，经由每个实例的电阻图形，从一个角电极到相邻角电极的电阻中的改变量。
表3
实例5以PF455墨迹印刷一个实例的电阻图形，然后进行UV处理。另一个实例的电阻图形，并未以一个绝缘体进行印刷。使用丙烯PSA和柔性层，将这些实例装配到一个完整的5线触摸屏中。表4中示出了在两个星期后，经由每个实例的电阻图形，从一个角电极到相邻角电极的阻抗中的改变量。
表4
实例6以PF455墨迹，印刷具有包括连续ITO层的基层的5线触摸屏实例的电阻图形，然后进行UV处理。另一个具有包括连续ITO层的基层的5线触摸屏实例的电阻图形，并未以一个绝缘体进行印刷。表5中示出了在两个星期后，经由每个实例的电阻图形，从一个电极到相邻电极的阻抗中的改变量。
表5
尽管在所公开的内容中只详细的描述了本发明的几个实施例，但审查这些所公开内容的本领域的技术人员，能够很容易在实质上未脱离权利要求所列举主题的新颖性公开及其优点的情况下，意识到许多的修改都是可能的(例如在以下方面的改变大小、尺寸、结构、外形和各种部件的比例、参数值、配件排列、材料的运用、色彩、方向、协议等)。例如，根据可选实施例，用户界面屏幕可以是一个4线或8线电阻式触摸屏或矩阵触摸屏。因此，所有上述修改均包括在所附加的权利要求中定义的本发明的范围之内。根据可选实施例，任一过程和方法步骤的顺序或次序可以改变或重新排序。在权利要求中，附加功能的方法款项，趋于覆盖作为执行所引用功能而在这里所述的结构，以及结构相同的和相同结构的。
权利要求
1.一种触摸屏，该触摸屏具有一有效区域，并包括一基层，该基层包括一电阻层，覆盖在触摸屏的有效区域上；多个电极，用于穿过电阻层从而引起电压梯度；包括多个电阻的线性图形，多个电阻排列在电阻层的至少一部分，从而保持穿过电阻层的电压梯度的一致性；一绝缘体，覆盖线性图形的至少一部分；其中绝缘体随时间的流逝减少在电压梯度的改变量。
2.权利要求1所述的电阻式触摸屏，其中在60℃和95％RH中两个星期后，多个电阻的阻抗增加小于大约30％。
3.权利要求2所述的电阻式触摸屏，其中在60℃和95％RH中两个星期后，多个电阻的阻抗增加小于大约15％。
4.权利要求3所述的电阻式触摸屏，其中在60℃和95％RH中两个星期后，多个电阻的阻抗增加小于大约5％。
5.权利要求5所述的电阻式触摸屏，其中在室温和室内湿度中，绝缘体实质上并未增加多个电阻的阻抗。
6.权利要求1所述的电阻式触摸屏，其中在处理绝缘体之后，实质上并未增加多个电阻的阻抗。
7.权利要求6所述的电阻式触摸屏，其中在处理绝缘体之后，多个电阻的阻抗大约一天增加小于5％。
8.权利要求5所述的电阻式触摸屏，其中在室温和室内湿度的两个星期后，绝缘体将电压梯度的阻抗增加小于大约5％。
9.权利要求8所述的电阻式触摸屏，其中在室温和室内湿度的两个星期后，绝缘体将多个电阻的阻抗增加小于大约5％。
10.权利要求9所述的电阻式触摸屏，其中绝缘体抑制多个电阻的阻抗的上升偏移。
11.权利要求10所述的电阻式触摸屏，其中绝缘体包括墨迹。
12.权利要求11所述的电阻式触摸屏，其中绝缘体是透明的。
13.权利要求12所述的电阻式触摸屏，其中绝缘体包括丙烯酸酯单体，当暴露在UV辐射下时，该丙烯酸酯单体被设置成聚合。
14.权利要求10所述的电阻式触摸屏，其中电阻排列在电阻层的外围的上方。
15.权利要求14所述的电阻式触摸屏，更进一步地包括通过紧固件耦合到基层的柔性层。
16.权利要求15所述的电阻式触摸屏，其中电阻层包括铟锡氧化物。
17.权利要求16所述的电阻式触摸屏，其中线性图形包括导电墨迹的多个间断部分，导电墨迹置于最接近的基层边缘，并由多个的电阻所分离。
18.权利要求17所述的电阻式触摸屏，其中线性图形的导电墨迹具有比多个电阻的导电性强得多的导电性。
19.权利要求18所述的电阻式触摸屏，其中多个电阻包括导电涂层，该导电涂层是连续的基层，多个电阻更进一步地包括至少锡氧化物和铟锡氧化物中的一种。
20.包括触摸屏的电子显示屏，包括线性图形，包括多个电阻，该电阻安排为使由耦合到电阻层的电极引起的电压梯度变平；绝缘体，覆盖至少线性图形的一部分；其中绝缘体随时间的流逝减少电压梯度的改变。
21.权利要求20所述的电子显示屏，其中在60℃和95％RH中两个星期后，多个电阻的阻抗增加小于大约30％。
22.权利要求21所述的电子显示屏，其中在60℃和95％RH中两个星期后，多个电阻的阻抗增加小于大约15％。
23.权利要求20所述的电子显示屏，其中绝缘体是能够进行UV处理的。
24.权利要求20所述的电子显示屏，其中在室温和室内湿度中处理了绝缘体之后，绝缘体实质上并未增加多个电阻的阻抗。
25.权利要求23所述的电子显示屏，其中绝缘体包括基于材料的丙烯酸酯。
26.权利要求25所述的电子显示屏，其中绝缘体包括光敏引发剂。
27.权利要求26所述的电子显示屏，其中绝缘体包括硅树脂和云母。
28.权利要求26所述的电子显示屏，其中绝缘体是可印刷的屏幕。
29.权利要求28所述的电子显示屏，其中绝缘体基本上是不能溶解的。
30.权利要求28所述的电子显示屏，其中绝缘体基本上不是环氧的。
31.制造电阻式触摸屏的方法，该电阻式触摸屏具有基层、由电阻分离的基层的多个电极、耦合到电阻的绝缘体，该方法包括将绝缘体应用到电阻上；其中在室温和湿度中，绝缘体基本上不增加电阻的阻抗。
32.权利要求3 1所述的方法，其中在60℃和95％RH中两个星期后，多个电阻的阻抗增加小于大约30％。
33.权利要求32所述的方法，其中所应用的绝缘体包括印刷绝缘体的屏幕。
34.权利要求33所述的方法，更进一步的包括用UV辐射处理绝缘体。
35.电阻式触摸屏包括通过紧固件耦合到柔性层的基层；线性区域，包括在第一导体和第二导体之间的多个电阻，这些电阻用于减少第一导体和第二导体之间电压梯度的弯曲；绝缘体装置，用于保持多个电阻的阻抗。
36.权利要求35所述的触摸屏，其中在60℃和95％RH中两个星期后，多个电阻的阻抗通过绝缘体装置增加小于大约30％。
37.权利要求36所述的触摸屏，其中绝缘体装置包括基于材料的丙烯酸酯，该材料是可UV处理。
全文摘要
公开了一种包括基层的电阻式触摸屏。该触摸屏包括覆盖在触摸屏有效区上的电阻层。该触摸屏还包括用于穿过电阻层从而引起电压梯度的多个电极。该触摸屏还包括一个线性图形，该线性图形包括多个电阻，多个电阻排列在电阻层的至少一部分，从而保持穿过电阻层的电压梯度的一致性。触摸屏还包括覆盖在线性图形的至少一部分上的绝缘体。该绝缘体随时间的流逝减少在电压梯度上的改变量。还公开了制造电阻式触摸屏的方法。
文档编号G06F3/045GK1647101SQ03808909
公开日2005年7月27日 申请日期2003年2月13日 优先权日2002年4月22日
发明者B·E·奥弗德黑德, P·D·弗兰克 申请人:3M创新有限公司