專利名稱：透明觸敏開關(guān)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種至少部分透明的觸敏開關(guān)系統(tǒng)，以及一種包括所述觸敏開關(guān)系統(tǒng)的電光顯示器。
在美國專利US4,516,112中公開了一種透明的觸敏開關(guān)系統(tǒng)。根據(jù)該專利，用顯示器屏幕制成一顯示器。在顯示器屏幕上支撐有一壓電薄膜，用于朝向屏幕選擇性局部凹陷。該薄膜在壓電薄膜的相對(duì)側(cè)面上具有透明柔軟的導(dǎo)電涂層。這些透明柔軟的導(dǎo)電涂層對(duì)于響應(yīng)于薄膜的壓力而產(chǎn)生電壓是必需的。該系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，由于壓電薄膜必須具有兩個(gè)額外的透明柔軟的導(dǎo)電涂層，因此其產(chǎn)品很昂貴。而且，附加的這些透明柔軟的導(dǎo)電涂層對(duì)顯示器的透明度有不利的影響，特別是在以低功耗工作的顯示器中，這些顯示器如用在移動(dòng)系統(tǒng)象移動(dòng)電話顯示器、筆記本計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和類似系統(tǒng)中的顯示器。而且，這些顯示器較厚并且因此相對(duì)較重，造成了另一個(gè)缺點(diǎn)，尤其在移動(dòng)系統(tǒng)中。
因而，非常需要改進(jìn)前述系統(tǒng)，涉及制造成本、光學(xué)性能(即，透明度)、重量和低能量消耗方面。
本發(fā)明提供了一種改進(jìn)了的至少部分透明的觸敏開關(guān)系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)電極，該至少兩個(gè)電極具有用于向其施加電壓的裝置并通過一個(gè)層將它們彼此間隔開，該層包括至少一個(gè)通過施加電壓而發(fā)生光學(xué)變化的區(qū)域，該開關(guān)系統(tǒng)還包括至少一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域包括當(dāng)向其施加壓力時(shí)產(chǎn)生電壓的壓電材料。
本系統(tǒng)可用相對(duì)較低的成本來制造，并具有極好的光學(xué)性能。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，壓電材料優(yōu)選地是壓電聚合物。這種壓電聚合物可以替換在幾乎任一種電光顯示器中存在的傳統(tǒng)聚合物。因而，可以通過簡(jiǎn)單地使用壓電聚合物矩陣材料而不是通常的聚合矩陣材料來以與傳統(tǒng)顯示器基本相同的成本制造本發(fā)明的顯示器。
其它的透明觸敏開關(guān)系統(tǒng)都是公知的，如在美國專利US 5,159,323中所公開的，其中公開的顯示器具有置于兩個(gè)襯底之間的壓電材料。但是，這種系統(tǒng)與本系統(tǒng)不能比的是，它利用也具有固有壓電性能的獨(dú)特的鐵電液晶材料。因而，這種材料既用作光作用介質(zhì)也用作壓敏介質(zhì)。這種系統(tǒng)與可使用的系統(tǒng)相比在材料方面是非常受限制的，并因此在它們的應(yīng)用方面是非常受限制的。相反，本發(fā)明提供了觸敏開關(guān)系統(tǒng)方法，其可以與可提供光學(xué)(光)效應(yīng)的任一種材料相組合，這些材料包括非液晶材料。
本系統(tǒng)可允許制造顯示單元，其依靠觸摸在用來檢測(cè)觸摸位置的壓電材料上產(chǎn)生電壓?？墒褂帽景l(fā)明的觸敏系統(tǒng)的顯示器的例子是PDLC(聚合物分散液晶(polymer dispersed liquid crystal))、電泳顯示器、GyriconTM、PDCTLC(聚合物分散膽甾型結(jié)構(gòu)液晶)、聚合物分散客/主系統(tǒng)和其它聚合物分散LC效應(yīng)、具有像素壁的系統(tǒng)(電鉻、電濕、ASM(軸對(duì)稱微單元)模式LCD和類似物)。優(yōu)選地，壓電材料是聚合物或包括壓電粒子的聚合物，可利用其來制造特殊的隔板結(jié)構(gòu)，如采用如在SID 01 Digest，p.1358由Odahara等公開的光刻方式，或通過微壓紋。但是更優(yōu)選的是，把壓電材料結(jié)合到像素中。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，制造的顯示器中至少一個(gè)導(dǎo)電或半導(dǎo)電層被設(shè)置到襯底上。襯底可以是通常用于該目的的任何材料，如玻璃或塑料，它們中的聚碳酸脂、聚氨酯和類似物。在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，觸敏開關(guān)系統(tǒng)具有至少一個(gè)設(shè)置到襯底上的電極。該觸敏開關(guān)系統(tǒng)至少部分是透明的。對(duì)于許多種應(yīng)用優(yōu)選的是，該系統(tǒng)是全透明的。
該壓電材料在本領(lǐng)域中是公知的，并在市場(chǎng)上可買到。最常用的是聚乙二烯氟化物(PVDF)薄膜，例如厚度為10到100μm，但清楚的是，其它任何種壓電材料也可適用，如鐵電(手征性碟狀液晶分子(chiral smectic)C*)彈性體(Brahma，M.，Wiesemann，A.，Zentel，R.，Siemensmeyer，K.，Wagenblast，G.，Polymer Preprints，1993，34(2)，708；http//staudinger.chemie.uni-mainz.de/akzentel/Publikationen/p99_1.htm#13)，和包括壓電粒子的聚合物(例如鈦酸鹽)。
當(dāng)利用壓電聚合物時(shí)，通過施加高極化(high-poling)電壓使分子排列產(chǎn)生壓電效應(yīng)。這樣，通過施加高電壓極化電壓使隨意定向的壓電材料有序。然后，可測(cè)量像素電極上的觸摸信號(hào)，該像素電極已經(jīng)存在以驅(qū)動(dòng)像素，這樣，在顯示器中不需要額外的連接點(diǎn)。通過識(shí)別在加壓情況下哪行和哪列已產(chǎn)生電壓，可進(jìn)行檢測(cè)。
通過下面的附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。


圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的觸敏像素，其具有壓電聚合物和包含液晶材料的區(qū)域。
圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的觸敏像素，其具有壓電聚合物和包含帶靜電粒子的囊體(capsule)。
圖1中，第一襯底1具有ITO層(導(dǎo)電層)2。第二襯底3也具有ITO層4。這兩個(gè)襯底通過聚合物層5而間隔開，該聚合物層5通過使其呈壓電狀態(tài)或通過包括壓電材料而具有壓電特性。在聚合物層5中，存在的區(qū)域6可以是包括有液晶(LC)分子的“浮動(dòng)的”小滴，或者可以是填充有LC分子的囊體。如果使用囊體，則這種囊體是由通常用來制作囊體的既薄又透明的聚合薄膜制成的。這個(gè)通過施加電壓而發(fā)生光學(xué)變化的區(qū)域被嵌入在壓電聚合物的矩陣中。裝置7用來在ITO層2和4上施加電壓。
為了對(duì)準(zhǔn)壓電聚合物，可以將層5暴露在強(qiáng)電場(chǎng)下。
這樣，整個(gè)像素區(qū)域就是觸敏的，這使得這種觸敏方案可應(yīng)用到靈活的甚至可佩戴的顯示器應(yīng)用上。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，通過已經(jīng)存在的連接點(diǎn)來測(cè)量像素電極上的觸摸信號(hào)，用以驅(qū)動(dòng)這些像素。通過簡(jiǎn)單地識(shí)別作為觸摸壓力的結(jié)果已產(chǎn)生了電壓的行和列來進(jìn)行檢測(cè)。
該方法可用于范圍較廣的液晶系統(tǒng)，液晶系統(tǒng)靠聚合物網(wǎng)絡(luò)來產(chǎn)生所需的電光性質(zhì)。例子有PDLC、PDCTLC、具有聚合物網(wǎng)絡(luò)的客-主系統(tǒng)(如用在照相機(jī)快門系統(tǒng)中)等。每個(gè)像素可包含多個(gè)區(qū)域6，而更優(yōu)選的是每個(gè)區(qū)域6都是單獨(dú)的像素。
其中的像素都是利用聚合物網(wǎng)絡(luò)被單獨(dú)封裝起來的具有聚合物網(wǎng)絡(luò)的LCD的實(shí)施例是所謂的用于寬視角LCD的軸對(duì)稱模式(AxiallySymmetric Mode)(ASM)和PALC(等離子體尋址的液晶(plasmaaddressed liquid crystal))顯示器。
圖2中，玻璃襯底1具有ITO層(導(dǎo)電層)2。第二襯底3是厚度為175-250μm的PET層，其也具有ITO層4。這兩個(gè)襯底通過聚合物層5而間隔開，該聚合物層5通過使其呈壓電狀態(tài)或通過包括壓電材料而具有壓電特性。在聚合物層5中，囊體6表現(xiàn)為填充有帶靜電的粒子，其中這些粒子分散在流體(氣體或液體)中。裝置7是用于在ITO層2和4上施加電壓。同樣，每個(gè)像素都可包含多個(gè)囊體，而更優(yōu)選的是每個(gè)囊體都表現(xiàn)為是單獨(dú)的像素。在這個(gè)圖中顯示出，帶靜電的粒子是兩種不同種類的粒子，它們的顏色彼此相反，并且它們分散在無色流體中。在這種特定情況中，囊體包括無色流體中的黑色和白色粒子，例如帶負(fù)靜電碳黑粒子和帶正靜電白色TiO2粒子?？晒┻x擇地，粒子還可以是僅具有一種顏色的帶靜電粒子，該顏色與流體的顏色相反。
在該情況下，壓電聚合物將被用作粘合劑。有利地，本發(fā)明的原理也可以用在已在專利申請(qǐng)中提出的許多其它類型的電泳顯示概念中。如果利用聚合物網(wǎng)絡(luò)使各像素被單獨(dú)地封裝，則這些概念將更適用。而且，該聚合物網(wǎng)絡(luò)可以被做成壓電的，以使得能夠進(jìn)行觸摸感應(yīng)。例如，被稱作GyriconTM(例如，Xerox)的公知顯示原理可被做成固有觸敏式的。本文中，圍繞具有黑色和白色半球的旋轉(zhuǎn)壁形成粘合劑的聚合物網(wǎng)絡(luò)可被做成壓電的，以使得能夠進(jìn)行觸摸感應(yīng)。
根據(jù)圖1或2的層5和區(qū)域6，在根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例(未示出)中，兩個(gè)電極設(shè)置在同一個(gè)襯底上，并通過包含區(qū)域6的層5而彼此間隔開?？晒┻x擇地，這些電極也可包含在同一層5中。本發(fā)明的系統(tǒng)可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)普通的其它層，如襯底層、中間層、補(bǔ)償或延遲層、極化層、保護(hù)層等等。
如果利用聚合物網(wǎng)絡(luò)使各像素被單獨(dú)地封裝，則用于電鉻和電濕顯示像素的幾個(gè)概念將更適用。而且本文中，該聚合物網(wǎng)絡(luò)可被做成壓電的，以使得能夠進(jìn)行觸摸感應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種至少部分透明的觸敏開關(guān)系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)電極，該至少兩個(gè)電極具有用于向其施加電壓的裝置并通過一個(gè)層將它們彼此間隔開，該層包括至少一個(gè)通過施加電壓而發(fā)生光學(xué)變化的區(qū)域，該開關(guān)系統(tǒng)還包括至少一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域包括當(dāng)向其施加壓力時(shí)產(chǎn)生電壓的壓電材料。
2.如權(quán)利要求1的觸敏開關(guān)系統(tǒng)，其中電極中的至少一個(gè)是透明的。
3.如權(quán)利要求1或2的觸敏開關(guān)系統(tǒng)，其中壓電材料是壓電聚合物。
4.如權(quán)利要求1-3中的任一個(gè)的觸敏開關(guān)系統(tǒng)，其中通過施加電壓而發(fā)生光學(xué)變化的區(qū)域是包括流體或在流體中粒子散布的區(qū)域。
5.如權(quán)利要求4的觸敏開關(guān)系統(tǒng)，其中流體包括液晶分子。
6.如權(quán)利要求4的觸敏開關(guān)系統(tǒng)，其中粒子是帶靜電的。
7.如權(quán)利要求6的觸敏開關(guān)系統(tǒng)，其中帶靜電的粒子的顏色與流體的顏色相反，或者其中粒子分散在無色的流體中，且散布包括至少兩種不同種類的帶靜電粒子，它們的顏色彼此相反。
8.如權(quán)利要求1-7中的任一個(gè)的觸敏開關(guān)系統(tǒng)，其中通過施加電壓而發(fā)生光學(xué)變化的區(qū)域嵌入在壓電材料的矩陣中。
9.如權(quán)利要求6-8中的任一個(gè)的觸敏開關(guān)系統(tǒng)，其中流體中帶靜電粒子的散布被封在聚合材料的囊體中。
10.一種電光顯示器，包括權(quán)利要求1-9中的任一個(gè)的觸敏開關(guān)系統(tǒng)。
11.如權(quán)利要求10的顯示器，其中通過施加電壓而發(fā)生光學(xué)變化的每個(gè)區(qū)域都與一個(gè)像素對(duì)應(yīng)，并且其中每個(gè)像素都是壓敏像素。
全文摘要
本發(fā)明涉及至少部分透明的觸敏開關(guān)系統(tǒng)，該開關(guān)系統(tǒng)包括至少兩個(gè)電極，而該至少兩個(gè)電極具有用于向其施加電壓的裝置并通過一個(gè)層將它們彼此間隔開，該層包括至少一個(gè)通過施加電壓而發(fā)生光學(xué)變化的區(qū)域，該開關(guān)系統(tǒng)還包括至少一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域包括當(dāng)向其施加壓力時(shí)產(chǎn)生電壓的壓電材料。
文檔編號(hào)G06F3/03GK1723517SQ200380105416
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2003年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月9日
發(fā)明者M·T·約翰遜, D·K·G·德博爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司