专利名称：具有射频识别的触摸传感器的制作方法
技术领域：
本发明大体来说涉及一种触摸传感器，且更特定来说，涉及一种具有RFID的触摸传感器。
背景技术：
触摸位置传感器是一种可检测由手指或例如手写笔的另一物件所做的触摸的存在及位置的装置。举例来说，触摸位置传感器可在所述触摸位置传感器的外部接口的区域内检测触摸的存在及位置。在触敏显示器应用中，触摸位置传感器使得能够与显示在屏幕上的内容直接交互而非经由鼠标或触摸垫间接交互。触摸位置传感器可附接到电子装置或作为电子装置的一部分而提供，例如，计算机、个人数字助理、卫星导航装置、移动电话、便携式媒体播放器、便携式游戏控制台、公共 信息亭、销售点系统等。触摸位置传感器还可用作器具上的控制面板。存在若干种不同类型的触摸位置传感器，例如电阻性触摸屏、表面声波触摸屏及电容性触摸屏等。举例来说，电容性触摸屏可包含涂覆有呈特定图案的透明导体的绝缘体。当例如手指或手写笔等物件触摸屏幕的表面或紧密接近所述表面而提供时，存在电容的改变。可将此电容改变发送到控制器用于处理以确定所述触摸的位置。射频识别(RFID)标签可使用无线电通信以无线方式与RFID读取器交换数据。RFID标签可包含集成电路及天线。RFID技术已用于若干个识别与追踪应用中。
发明内容
以下发明描述实现RFID标签与触摸传感器的集成的实例。
各图以实例方式而非限制方式描绘根据本发明教示内容的一个或一个以上实施方案。在各图中，相似的参考编号指代相同或类似的元件。图I示意性地图解说明包含触摸位置传感器及RFID标签的第一示范性面板；图2A示意性地图解说明包含触摸位置传感器及RFID标签的另一示范性面板；图2B示意性地图解说明包含触摸位置传感器及RFID标签的又一示范性面板；图3示意性地图解说明含有图2的面板的显示器装置的横截面；图4A示意性地图解说明示范性面板的一部分的平面图；图4B示意性地图解说明使用两个衬底的示范性面板的驱动及感测电极的布置的相关层的横截面；图4C示意性地图解说明使用一个衬底的示范性面板的驱动及感测电极的另一布置的相关层的横截面；图5A示意性地图解说明包含触摸位置传感器及RFID标签的面板的第一制造方法中的第一步骤；
图5B示意性地图解说明包含触摸位置传感器及RFID标签的面板的第一制造方法中的后续步骤；图6示意性地图解说明通过第二制造方法形成的图2的面板。
具体实施例方式在以下详细描述中，以实例方式阐述众多特定细节以便图解说明相关教示内容。为了避免不必要地使本发明教示内容的方面模糊，已在相对高的层面上描述所属领域的技术人员众所周知的那些方法、程序、组件及/或电路。图I图解说明可在触摸感测应用中使用的面板100的实例。面板100包含具有触摸感测区域104A的电容性触摸位置传感器104及安装于电路板116上的触摸控制器108。面板100还包含安装于电路板118上且与由导电材料形成的RFID天线106电连接的RFID 控制器110。RFID天线106及触摸位置传感器104的一些或所有电极连同用于将所述电极连接到印刷电路108的相关联连接线112可提供于衬底102的共同表面上。然而，如图所示，触摸控制器108及RFID控制器安装于可(举例来说)通过各向异性导电膜(ACF)接合到衬底102的柔性印刷电路板上。在各种配置中，衬底102的一个或两个表面可用于触摸感测及RFID功能。光可透射穿过触摸位置感测区域104A，使得触摸位置传感器104的使用者可看见从触摸位置传感器104下方的例如背光或显不器的光源(未展不)发射的光。另一方面，RFID天线106在触摸感测区域104A外部且如此可为或可不为大致透明的。与面板100 —起使用的示范性显示器包含(而不限于)液晶显示器、电子墨水显示器、有机发光二极管显示器、等离子显示器及阴极射线管显示器。在图I的实例中，触摸位置传感器104及RFID天线106分别连接到安装于印刷电路板116、118上的单独控制器电路108及110。控制器电路108及110可安装于一个或一个以上柔性印刷电路板(FPCB)上。所述FPCB可提供触摸位置传感器104及/或RFID天线106到相应控制单元108、110的连接。在其它实例中，触摸位置传感器104及RFID天线106两者可连接到单个控制单元。与触摸位置传感器104相关联的控制单元可提供驱动触摸位置传感器104的电极及处理从触摸位置传感器104接收的信号以确定触摸的位置的功能中的一者或两者。RFID ID数据可由RFID读取器/写入器读取或写入。RFID标签可为有源的、无源的或半无源的。RFID天线106可相对于触摸位置传感器104以任何布置提供。图I中的RFID天线106环绕触摸位置传感器104，且RFID天线106的导电性可防止静电电荷的积累在触摸位置传感器104的电极处放电。绝缘层114可提供于RFID天线106与从触摸位置传感器104引出的连接线112之间。虽然展示为是在衬底的与触摸位置传感器104相同的表面上，但RFID天线也可提供于衬底的相对侧上。图2A图解说明包含具有触摸感测区域204A的电容性触摸位置传感器204的另一示范性面板200。面板200还包含具有由导电材料形成的布置于具有触摸位置传感器204的衬底上的天线206的RFID标签。在此实例中，RFID天线206提供于衬底的与触摸感测区域204A分离且邻近的区域上。与图I的实例一样，触摸位置传感器204的一些或所有电极及用于将所述电极连接到控制器208的相关联连接线212可提供于衬底102的共同表面或若干表面上，而控制器208及RFID控制器210位于接合到装纳触摸位置传感器204的衬底的柔性印刷电路板上。图2B图解说明包含具有触摸感测区域204A’的电容性触摸位置传感器204’、安置于柔性印刷电路板上的控制器电路208’、RFID控制器电路210’及RFID天线206’的另一示范性面板200’。RFID天线206’可由导电材料形成。与图I的实例一样，触摸位置传感器204’的一些或所有电极及用于将所述电极连接到印刷电路208’的相关联连接线212可提供于衬底102’的共同表面或不同表面上。在此实例中，RFID天线206’提供于所述柔性印刷电路板的与触摸感测区域204’分离且邻近的半岛上。所述RFID天线可提供于柔性印刷电路板的一个或多个层上。
图3图解说明包含显示器320及如图2A中所图解说明的面板的面板200的触敏显示器装置300。虽然为简单起见而未展示，但装置300可使用如图2B中所示的面板的面板。衬底202连接到柔性印刷电路板313，且经布置使得触摸位置感测区域204A上覆在所述显示器上。柔性印刷电路板313可位于触摸位置感测区域204A外部且可经卷曲或折叠以便装配于装置外壳340内，且RFID天线206可提供于柔性印刷电路板的经卷曲或经折叠部分上。外壳340的至少部分可为透明的以允许由显示器穿过触摸位置感测区域204发射的光可由装置使用者看见，且RFID天线206可位于外壳340的装置使用者不可见的一部分内。RFID天线206及其连接线可在卷曲或折叠之后提供于衬底202的内表面上，此可避免天线连接性的可在衬底的卷曲或折叠期间发生的拉伸或断裂。虽然展示为单独控制器，但RFID控制器110、210及触摸传感器控制器108、208的
功能性可提供于单个控制器中。经组合控制器可位于柔性印刷电路板、衬底或只要保持连接性即可的且取决于应用的某一其它位置上。图I中所图解说明的面板100的RFID标签以及图2A及图2B中所图解说明的面板200、200’的RFID标签可为选自任何适合RFID标签技术(以实例方式包含无源RFID标签、半无源RFID标签及有源RFID标签)的类型。在有源RFID标签的情况下，所述标签可连接到与图I的触摸位置传感器104或图2的204相同的电源或连接到单独电源。图I的触摸位置传感器104、图2A的204或图2B的204’可选自任何适合电容性传感器，包含互电容及自电容传感器。自电容传感器包含个别电极。如下文多数实例中所论述的互电容型传感器具有驱动电极及感测电极。图I的触摸位置传感器104、图2A的204或图2B的204’的一些或所有电极可形成于与相应RFID天线106、206或206’相同的衬底表面上。图4A到图4C中的每一者展示例如图I的电容性触摸位置传感器104、图2A的204或图2B的204’的电容性触摸位置传感器的驱动电极401 (X)与感测电极401 (y)的布置。参考图4A，电容性传感器的驱动电极401 (X)与感测电极401 (y)可在衬底402的同一表面上布置成彼此电隔离；然而，也可使用多个表面。将了解，感测及驱动电极可具有任何形状及布置。举例来说，驱动电极401 (X)可环绕感测电极401 (y)。电容性感测通道403形成于感测区域中的其中驱动电极401 (X)与感测电极401 (y)的边缘在不短接的情况下重叠或放置成彼此紧密接近的区处。
在其它实例中，电容性传感器的驱动电极401 (X)及感测电极401 (y)可布置于绝缘衬底的相对表面上，使得所述衬底提供驱动电极与感测电极彼此的电隔离。将关于图4C详细地论述具有一个衬底的此面板结构的实例。在另一实例中，驱动电极401(x)及感测电极401(y)可形成于不同衬底上，其中驱动电极与感测电极之间提供有绝缘体。将关于图4B详细地论述具有两个衬底的此面板结构的实例。如果形成于不同衬底表面上，那么电极仍可使用类似于图4A的电极的形状或者可具有其它形状及关系。首先参考展示面板结构的相关层的图4B，驱动电极401(x)可提供于第一衬底402a上而沿第一方向延伸，且感测电极401 (y)可提供于第二衬底402b上而沿第二方向延伸。驱动电极401(x)与感测电极401(y)通过不导电材料(举例来说，光学透明粘合剂)层407间隔开。电容性感测通道形成于电容性耦合节点处，所述电容性耦合节点存在于环绕驱动电极401 (X)与感测电极401 (y)彼此交越且通过不导电材料407分离之处的局部区中。节点感测区域囊括由驱动电极与感测电极的交越形成的每一或大致每一相交点。虽然此实例中未展示，但一些实施方案可包含透明覆盖板。
在展示面板结构的相关层的图4C中所图解说明的另一布置中，感测电极401 (y)及驱动电极401 (X)形成于同一衬底402c的相对表面上。衬底402c可由绝缘材料形成。电容性感测通道形成于电容性耦合节点处，所述电容性耦合节点存在于环绕驱动电极401 (X)与感测电极401 (y)彼此交越且通过绝缘衬底402c分离之处的局部区中。透明覆盖板409可与感测电极401(y)间隔开。适合材料(例如，光学透明粘合剂层407)提供透明覆盖板409与电极401 (y)及衬底402c之间的间隔且将透明覆盖板409接合到电极401 (y)及衬底402c。各种衬底302、402a、402b及402c中的每一者及/或覆盖板409可由透明不导电材料(例如，玻璃或塑料)形成。在可需要面板的柔性的情况下，塑料衬底及覆盖板可为适合的。可为柔性的适合塑料衬底材料的实例包含(但不限于)聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)及聚碳酸酯(PC)。用于透明覆盖板的可为柔性的适合塑料材料的实例包含(但不限于)聚碳酸酯及聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。图4B及图4C表示可形成用于互电容型触摸感测面板的驱动及感测电极的结构的两个不同实例。还可使用其它结构。在图4B及图4C的实例中，驱动电极401 (X)及感测电极401(y)可形成触摸感测区域中的类似于图4A中所示的图案的图案。关于稍后的实例论述可使用如图4B及图4C中所示的那些结构中的任一者的结构的数个其它电极图案。图5A及图5B图解说明形成具有触摸位置传感器及RFID标签的示范性面板500的方法的步骤。参考图5A，在第一步骤中，在衬底502的表面上形成透明导电材料块以形成驱动电极501 (X)。可使得邻近驱动电极501 (X)之间的间隔尽可能窄(举例来说)以增强对感测电极(未展示)的屏蔽而免受由下方的光显示器引起的噪声的影响。感测区域504A的至少90%可由驱动电极的透明导电材料覆盖，且邻近驱动电极501 (X)之间的间隙可不大于300微米。在此实例中，与感测电极(为简单起见未在这些图解说明中展示)的每一相交点的大致整个区域可由固体驱动电极块屏蔽。适合透明导电材料包含透明无机及有机导电材料，例如ITO(氧化铟锡)、ATO(氧化锑锡)、氧化锡、PEDOT或其它导电聚合物及碳纳米管或金属纳米线浸溃材料。在由图5B表示的另一步骤中，可在衬底502的同一表面上形成RFID天线506及用于连接到柔性印刷电路板(为简单起见未在这些图解说明中展示)的连接线512。可在同一或类似处理步骤中及/或由同一或类似材料形成RFID天线506及连接线512。用于形成RFID天线506及连接线512的适合材料包含如上文所描述的透明导电材料及不透明导电材料(包含铜、银、金、铝、锡及适合于在导电布线中使用的其它金属)。图6图解说明电容性触摸感测面板600，其类似于图5B中所图解说明的面板，只不过驱动电极601 (X)由不透明导电材料的窄线网格图案形成。所述网格经定大小及经图案化以允许光透射穿过网格电极。在此实例中，驱动电极601 (X)、连接线612及RFID天线606中的两者或全部可由同一或类似材料及/或在同一或类似处理步骤中形成。在另一实例中，驱动电极中的一者或一者以上可具有透明导电材料块及与所述透明导电块接触的金属窄线图案两者。在另一步骤中，可分别在衬底502及602的相对表面上或在单独衬底上形成感测电极以形成如图4B或图4C中所图解说明的结构。 图5B及图6图解说明分别在衬底502及602的同一表面上形成驱动电极501 (x)及601 (X)以及RFID天线506及606。将了解，RFID天线可替代地形成于衬底的与感测电极相同的表面上。另外，RFID天线可形成于柔性印刷电路板上。窄导电材料线图案可形成如图6中所图解说明的网格图案或经定大小及经图案化以允许光透射穿过电极的其它不透明导电材料窄线图案。适合不透明导体材料包含铜、银、金、铝、锡及适合于在电连接性中使用的其它金属。所述窄线可为从约I微米宽一直到约20微米宽。每一电极可包含形成有适当电极宽度的窄线的网格或其它图案。较窄线可减小对于肉眼的可见性。电极层的电极的细导电线可经形成使得电极材料覆盖触摸感测区域的高达约10%。提供示范性范围中的覆盖率的宽度及间距允许感测面板的良好透明度。配置线图案以朝向所述范围的较低端(举例来说，3%左右或低于3% )减小覆盖率百分比会增加透明度且减小可察觉暗化或其它显示器质量损失。所述驱动及感测电极的宽度可取决于将在其中使用触摸位置传感器的触敏应用。互电容触摸位置传感器的驱动及/或感测电极可高达约20mm宽。在使用透明导电材料(例如ΙΤ0)的实例中，感测电极可大于约O. 2mm宽且驱动电极可大于约3mm宽。在使用细金属线的实例中，每一线可大于约I μ m，但电极宽度仍可介于约3_或大于3_的范围中。类似尺寸可适用于自电容触摸位置传感器的电极。制造上文相对于图I到图6所论述的面板中的任一者的工艺包含对RFID天线、触摸位置传感器的电极及电极连接线进行图案化。在其中触摸位置传感器的电极的一层包含ITO的情况下，对相应衬底上的电极进行图案化的工艺可包含在衬底上的未经图案化ITO上方沉积正性或负性抗蚀剂；经由适当图案的掩模将光致抗蚀剂暴露于UV光；通过用溶剂洗掉未经暴露的抗蚀剂而将所述抗蚀剂显影；及使用适合蚀刻剂蚀刻掉经暴露的ITO区域。可使用适合溶剂来移除经暴露的光致抗蚀剂。供在移除经暴露的ITO中使用的适合蚀刻液体的实例为蚀刻酸。用于光致抗蚀剂的适合移除液体的实例包含有机溶剂。可使用其它适合正性及负性光致抗蚀剂、蚀刻液体及光致抗蚀剂移除液体。作为另一实例，可通过使用阴影掩模将ITO溅镀到衬底上而在所述衬底上沉积ΙΤ0，所述掩模具有适合于以如上文所描述的形状中的任一者来形成电极的图案。
可使用印刷方法(例如，喷墨或丝网印刷)对有机导电材料(例如，PED0T)进行图案化。如果RFID天线、触摸位置传感器的电极及电极连接线中的两者或两者以上由ITO或PEDOT形成且形成于同一衬底的同一表面上，那么待由ITO或PEDOT形成的各种元件可在同时在相同处理步骤中形成。对用于触摸位置传感器的电极的导电材料窄线进行图案化、对用于电极的连接线进行图案化及/或对RFID天线进行图案化可包含通过经由呈适当图案的掩模进行蒸发来沉积金属或其它导电材料。
在其它实例中，对用于电极的窄线导电材料进行图案化、对连接线进行图案化及/或对RFID天线进行图案化可通过其中(例如)通过喷墨印刷来印刷导电材料或导电材料前驱物以形成适当电极图案的印刷工艺而完成。在其中使用催化前驱物油墨的情况下，所述工艺涉及处理前驱物油墨以将所述前驱物油墨转换成最终导电材料，例如通过无电镀。在另一实例中，可用催化光敏油墨均匀地涂覆衬底。可将所述油墨暴露于穿过光掩模的UV光或向量暴露于来自激光器或其它合适光源的UV光且用溶剂清洗以洗掉未经暴露的
油墨。可将剩余油墨浸没于金属电镀浴槽中以形成细导电线。可在市场上购得适合催化油
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O连接线与RFID天线由同一不透明导电材料的线形成且可与不透明导电材料的各种元件在同时在相同处理步骤中形成于同一衬底的同一表面上。虽然上文给出用于形成触摸感测面板的导电元件的一些示范性工艺，但将了解可结合本文中所提供的发明来使用形成这些元件的任何适合方式。在图5B及图6的实例中，触摸位置传感器为其中驱动与感测电极形成于同一衬底的不同表面上或形成于两个不同衬底上的互电容传感器。然而，触摸位置传感器可为任何适合形式的电容传感器。可用作触摸位置传感器的传感器类型的进一步实例包含其中电极形成于衬底的一个表面上的自电容传感器或其中驱动与感测电极形成于同一表面上的互电容传感器。在其中触摸位置传感器的电极形成于两个表面上的情况下，则可在于两个表面上形成触摸位置传感器电极时使用类似材料及/或类似处理步骤。将了解，可对其中电极与RFID天线形成于共同衬底表面上的任何电容性触摸感测面板应用同一工艺。上文所描述的电容性传感器可附接到众多电子装置。所述电子装置的实例包含计算机、个人数字助理、卫星导航装置、移动电话、便携式媒体播放器、便携式游戏控制台、公共信息亭、销售点系统及器具。这些类型的电子装置中的至少一些可包含用于执行程序指令的中央处理器或其它处理装置、内部通信总线、用于代码及数据存储的各种类型的存储器或存储媒体以及用于通信目的的一个或一个以上网络接口卡或端口。包含于具有如本文中所描述的触摸位置传感器的面板中的RFID标签可用来向读取器发射信息或与读取器交换信息，(例如)以便进行支付、锁住或打开门或其它物件及/或追踪含有RFID标签的装置的移动。可对所述实例及前文中所描述的实例做出各种修改，且可在众多应用中应用任何相关教示内容，本文中已描述所述应用中的仅一些应用。以上权利要求书打算主张归属于本发明教示内容的真实范围内的任何及所有应用、修改 及变化。
权利要求
1.一种面板,其包括 至少一个衬底，其具有包含感测区域的主要部分及与所述主要部分的所述感测区域分离且在所述感测区域外部的半岛部分； 多个电极，其在所述至少一个衬底上，安置于所述至少一个衬底的所述主要部分的所述感测区域内且经布置以感测物件在所述感测区域内的触摸；及射频识别RFID标签，其安置于衬底的所述半岛部分上。
2.根据权利要求I所述的面板，其中所述RFID标签选自由以下各项组成的群组有源RFID标签、无源RFID标签及半无源RFID标签。
3.根据权利要求I所述的面板，其中所述多个电极在同一衬底表面上。
4.根据权利要求I所述的面板，其中所述多个电极包括在所述至少一个衬底的第一表面上的驱动电极及在所述至少一个衬底的另一表面上的感测电极。
5.根据权利要求I所述的面板，其中所述多个电极与所述RFID标签安置于所述至少一个衬底的同一表面上。
6.根据权利要求I所述的面板，其中所述衬底的所述半岛部分被折叠在所述衬底的所述主要部分下面。
7.一种触摸传感器，其包括 面板，所述面板包括 至少一个衬底，其具有包含感测区域的主要部分及与所述主要部分的所述感测区域分离且在所述感测区域外部的半岛部分； 多个电极，其在所述至少一个衬底上，安置于所述至少一个衬底的所述主要部分的所述感测区域内且经配置以感测物件在所述感测区域内的触摸；及射频识别RFID标签，其安置于衬底的所述半岛部分上 '及 控制电路，其与所述电极通信，所述控制电路经配置以感测物件在感测面板内的触摸。
8.根据权利要求7所述的触摸传感器，其中所述RFID标签为选自由以下各项组成的群组的类型无源RFID标签、有源RFID标签及半无源RFID标签。
9.一种电子装置，其包括 触摸传感器，其安置于所述电子装置的外壳中，所述触摸传感器包括 感测面板，所述感测面板包括 衬底，其具有包含感测区域的主要部分及与所述主要部分的所述感测区域分离且在所述感测区域外部的半岛部分； 多个电极，其在所述衬底上，安置于所述衬底的所述主要部分的所述感测区域内且经配置以感测物件的存在 '及 RFID标签，其安置于衬底的所述半岛部分上；及 控制电路，其与所述感测面板通信，所述控制电路经配置以感测接近所述感测面板的物件的存在。
10.一种面板，其包括 至少一个衬底，其具有包含感测区域的主要部分； 柔性印刷电路板，其接合到所述衬底的一部分； 多个电极，其在所述至少一个衬底上，安置于所述至少一个衬底的所述主要部分的所述感测区域内且经布置以感测物件在所述感测区域内的触摸；及 射频识别RFID标签，其安置于所述柔性印刷电路板的半岛部分上。
全文摘要
本申请案涉及具有RFID的触摸传感器。实例描述RFID标签与触摸传感器的集成。
文档编号G06F3/041GK102799307SQ20121011908
公开日2012年11月28日 申请日期2012年4月20日 优先权日2011年5月25日
发明者埃萨特·伊尔马兹 申请人:爱特梅尔公司