多點(diǎn)觸摸感測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于觸摸感測(cè)顯示器中的、用來探測(cè)用戶觸摸輸入的裝置，并且尤其涉及用來探測(cè)用戶多點(diǎn)觸摸，即同時(shí)來自用戶的一個(gè)或多個(gè)觸摸輸入的裝置。
[0002]背景
[0003]配備有觸摸感測(cè)顯示器的個(gè)人計(jì)算設(shè)備已眾所周知并被廣泛使用。這種顯示器允許用戶通過“觸摸輸入”，即通過觸摸通常被定位在顯示屏上方的觸摸感測(cè)面板，來控制設(shè)備。
[0004]所謂的“多點(diǎn)觸摸”技術(shù)的最新進(jìn)展使得多點(diǎn)觸摸設(shè)備得以發(fā)展，由此設(shè)備的觸摸感測(cè)顯示器可以從用戶的多個(gè)同時(shí)觸摸中獲得控制信息。多點(diǎn)觸摸技術(shù)增加了用戶對(duì)于設(shè)備的控程度，并增加了設(shè)備的有用性和滿意度。
[0005]多點(diǎn)觸摸技術(shù)的發(fā)展主要局限于相對(duì)小規(guī)模的個(gè)人計(jì)算設(shè)備，如智能電話和平板電腦。然而，人們認(rèn)識(shí)到在其他領(lǐng)域提供多點(diǎn)觸摸感測(cè)顯示器可產(chǎn)生其他類型的改進(jìn)的設(shè)備。
[0006]常規(guī)的多點(diǎn)觸摸顯示設(shè)備使用所謂的“互電容”技術(shù)，由此對(duì)通過電容耦合的能力從第一組導(dǎo)體(即電極)轉(zhuǎn)移到第二組導(dǎo)體的電荷的電平進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這種電荷轉(zhuǎn)移的減少指示用戶觸摸?？梢允褂闷渌夹g(shù)來探測(cè)用戶觸摸，如所謂的“自電容”技術(shù)，由此監(jiān)測(cè)被布置成網(wǎng)格圖案的被隔離的導(dǎo)體的電容的變化。然而，當(dāng)試圖在多個(gè)同時(shí)觸摸之間進(jìn)行區(qū)分時(shí)，基于自電容的技術(shù)執(zhí)行效果不佳，因此并不適合于多點(diǎn)觸摸應(yīng)用。
[0007]常規(guī)的基于互電容的多點(diǎn)觸摸顯示設(shè)備包括覆蓋在顯示屏上的觸摸感測(cè)面板。觸摸感測(cè)面板包括第一陣列層和第二陣列層，該第一陣列層包括第一組導(dǎo)電元件并且該第二陣列層包括第二組導(dǎo)電元件。第一陣列層和第二陣列層由多個(gè)絕緣層分隔開并被定位在通常由玻璃制成的透明保護(hù)基板的下方。第一組導(dǎo)電元件和第二組導(dǎo)電元件由氧化銦錫(ITO)制成。當(dāng)ITO被沉積成足夠薄的層時(shí)，它變得透明并且通常被認(rèn)為是用于被定位在顯示屏上方的面板中的最好的材料。
[0008]第一陣列層的ITO導(dǎo)體被布置成在多個(gè)交叉點(diǎn)處與第二陣列層的ITO導(dǎo)體交叉。對(duì)由在各個(gè)交叉點(diǎn)處的第一層和第二層的ITO導(dǎo)體之間的電容耦合引起的電荷的轉(zhuǎn)移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)在交叉點(diǎn)處探測(cè)到由電容耦合進(jìn)行轉(zhuǎn)移的電荷的電平下降時(shí)，探測(cè)出用戶觸摸(例如用戶使手指或電容性觸控筆與觸摸感測(cè)面板緊密靠近或物理接觸)。這是由原本會(huì)從一個(gè)導(dǎo)體層被轉(zhuǎn)移到交叉點(diǎn)處的其他導(dǎo)體層而不是被轉(zhuǎn)移到用戶(或觸控筆)的電荷引起的。
[0009]為了生產(chǎn)ITO導(dǎo)體，在基板上沉積一層ΙΤ0。接著，使用基于光刻的技術(shù)以蝕刻各個(gè)導(dǎo)體之間的間隙來蝕刻該層。
[0010]如上所述，當(dāng)ITO被沉積為足夠薄的層(例如厚度相當(dāng)于250/300 Ω /sq的電阻的ITO層)，它對(duì)于人眼基本透明，因此，高清晰度顯示屏的光學(xué)呈現(xiàn)基本上不會(huì)因放置在基于ITO的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板的頂部上而被削弱。
[0011]然而，使用ITO具有許多缺陷，這些缺陷使得它不太適合于制造其他類型的設(shè)備。
[0012]例如，雖然當(dāng)ITO被沉積為足夠薄的層時(shí)具有可接受的光學(xué)性能，但是其電阻率使得格外難于將ITO導(dǎo)體用于寬度大于500mm的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板。超過這種尺寸，電阻使得必須使用格外高的功率的電子器件來將電荷“驅(qū)動(dòng)”到導(dǎo)體中，這導(dǎo)致功率消耗增加。此外，隨著導(dǎo)體的電阻增加，精確地測(cè)量多少電荷被電容地耦合在第一陣列層和第二陣列層之間變得更加困難。因此，為了制作更大尺寸的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板，有必要“平鋪”一系列離散的面板，從而增加了成本并且需要復(fù)雜的電子器件來控制平鋪陣列。
[0013]此外，為了將ITO層沉積在基板上，使用所謂的“濺射”技術(shù)，由此將ITO微粒投射在形成薄層的基板上。濺射是昂貴且耗時(shí)的工藝并且必須在真空中執(zhí)行。而且，難以持續(xù)地執(zhí)行濺射，即提供一種均勻厚度和電阻率的ITO層。因此，ITO導(dǎo)體的特性(例如“線性”)可因設(shè)備的不同而不同。這就有必要調(diào)整控制每個(gè)單獨(dú)設(shè)備的電子器件從而逐個(gè)設(shè)備地考慮到這些變化。
[0014]進(jìn)一步地，使用光刻法需要生產(chǎn)昂貴的光刻掩膜。生產(chǎn)這類掩模的成本意味著制造使得測(cè)試新設(shè)計(jì)昂貴且開發(fā)少量的“定制的”觸摸感測(cè)面板非常不實(shí)用的小體積的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板通常是不經(jīng)濟(jì)的。
[0015]對(duì)于提供用于多點(diǎn)觸摸設(shè)備的觸摸感測(cè)面板的常規(guī)技術(shù)還存在缺點(diǎn)。例如，由于ITO的制造工藝和物理性能，很難提供除了均勻平坦的觸摸感測(cè)面板以外的任何東西。這將多點(diǎn)觸摸感測(cè)顯示設(shè)備的使用限制于具有平坦的或基本平坦的顯示屏輪廓的設(shè)備。
[0016]因?yàn)镮TO由于其透明性一般被認(rèn)為是制造多點(diǎn)觸摸感測(cè)設(shè)備的導(dǎo)體的唯一適當(dāng)?shù)牟牧?，所以努力解決上面討論的缺點(diǎn)已經(jīng)集中在調(diào)整ITO導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以減小其電阻率，以及調(diào)整基于ITO的制造工藝以使其成本更低并產(chǎn)生更持續(xù)沉積的ITO層。
[0017]發(fā)明概述
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于顯示屏的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板裝置，所述顯示屏包括面板和觸摸探測(cè)器，所述面板包括在多個(gè)交點(diǎn)處相互交叉的多個(gè)電隔離的導(dǎo)體。觸摸探測(cè)器被布置成通過探測(cè)在交點(diǎn)處交叉的導(dǎo)體之間通過電容耦合轉(zhuǎn)移的能量的減少，以及與給定交點(diǎn)處探測(cè)到的用戶觸摸相對(duì)應(yīng)的該交點(diǎn)處探測(cè)到的電容耦合的能量的減少，來探測(cè)用戶觸摸。多個(gè)電隔離的導(dǎo)體中的每一個(gè)包括用絕緣涂層單獨(dú)絕緣的導(dǎo)線。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種基于互電容的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板裝置，它可以使用比常規(guī)技術(shù)更簡(jiǎn)單且成本更低的制造工藝來制造。更具體地，與常規(guī)技術(shù)相反，不是使用通過將ITO層沉積在非導(dǎo)電基板上且然后使用光刻法形成各個(gè)ITO導(dǎo)體而形成的電隔離的導(dǎo)體，相反根據(jù)本發(fā)明的這一方面的導(dǎo)體是由單獨(dú)絕緣的導(dǎo)線形成。
[0020]已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，雖然使用單獨(dú)絕緣的導(dǎo)線可能在一定程度上損害了顯示屏的美觀(例如導(dǎo)線在設(shè)備安裝于其上的顯示屏的前方可以部分可見)，但是對(duì)于許多應(yīng)用(如較大規(guī)模的設(shè)備，如公共顯示屏或工業(yè)控制面板)單獨(dú)絕緣的導(dǎo)線提供可接受的透明度，同時(shí)提供實(shí)質(zhì)性的設(shè)計(jì)、制造和其他益處。
[0021]使用單獨(dú)絕緣的導(dǎo)線而不是沉積并蝕刻的ITO大大簡(jiǎn)化了制造工藝，因?yàn)榭梢允褂萌魏芜m當(dāng)?shù)膶?dǎo)線布置工藝(如一種使用根據(jù)存儲(chǔ)在CAD文件中的設(shè)計(jì)進(jìn)行控制的繪圖儀器的導(dǎo)線布置工藝)將導(dǎo)線簡(jiǎn)單地放置在面板基板上?？梢灾圃旄鶕?jù)本發(fā)明進(jìn)行布置的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板，而不需要預(yù)先生產(chǎn)昂貴的光刻掩模。通常的ITO多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板需要至少三個(gè)掩模:一個(gè)用于形成X-導(dǎo)體陣列、一個(gè)用于形成Y-導(dǎo)體陣列、以及一個(gè)用于形成用外部電子器件將X-導(dǎo)體和Y-導(dǎo)體連接的接觸引線。根據(jù)本發(fā)明，無需生產(chǎn)任何掩膜。此夕卜，根據(jù)本發(fā)明的這一方面，無需使用昂貴的和非持續(xù)的ITO濺射工藝。結(jié)果，制造“一次性”面板的成本略微不同于制造大體積的面板，并且可更加迅速地生產(chǎn)新的面板設(shè)計(jì)。
[0022]此外，ITO包含由于其稀少而昂貴的銦。拋開制造成本，根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行布置的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板的原料成本通常低于等效的基于ITO的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板。
[0023]此外，在常規(guī)的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板中使用ITO導(dǎo)致黃色著色。如將理解的是，這可能對(duì)定位在這種多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板下方的顯示屏上顯示的內(nèi)容的呈現(xiàn)具有不利影響。如將理解的是，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明進(jìn)行布置的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板不需包含任何ΙΤ0，所以不存在由ITO引起的“泛黃”。
[0024]類似地，已知ITO特別能反射陽光。因此，基于常規(guī)ITO的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板的性能在戶外可能較差，因?yàn)閬碜悦姘搴竺娴娘@示屏的光可被反射的陽光掩蔽。相反，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明進(jìn)行布置的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板不需包含任何Ι??，所以與由ITO引起的反射陽光有關(guān)的問題得以緩解。
[0025]此外，當(dāng)使用導(dǎo)線時(shí)比當(dāng)使用薄的ITO層時(shí)，所謂的“z-軸投影”(即用戶手指或觸控筆需要進(jìn)行電容耦合充電并且從而記錄觸摸的導(dǎo)體遠(yuǎn)離導(dǎo)體陣列的距離)更大。結(jié)果，使用絕緣導(dǎo)線作為導(dǎo)體意味著導(dǎo)體通常被定位在其下的透明基板可以比可能基于ITO的導(dǎo)體厚得多。因此，根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行布置的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板可以做成比常規(guī)的基于ITO的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板更結(jié)實(shí)且有韌性。
[0026]在一些實(shí)施例中，多個(gè)電隔離的導(dǎo)體包括第一組X-平面導(dǎo)體和第二組Y-平面導(dǎo)體，每個(gè)交點(diǎn)在X-平面導(dǎo)體和Y-平面導(dǎo)體交叉的地方。在這些實(shí)施例的一些實(shí)例中，X-平面導(dǎo)體被布置成基本垂直于Y-平面導(dǎo)體。
[0027]在一些實(shí)施例中，導(dǎo)線包括金屬導(dǎo)體材料，如銅、鎳、鎢或類似物。這些類型的導(dǎo)體的電阻率遠(yuǎn)低于ITO的電阻率。因此，各個(gè)多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板的尺寸可以遠(yuǎn)大于使用ITO的多點(diǎn)觸摸感測(cè)面板的可