專利名稱：用戶界面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用戶界面，本發(fā)明還涉及一種電阻式觸摸屏，該電阻式觸摸屏具有一用于穩(wěn)定線性圖形的阻抗的絕緣層。
背景技術(shù)：
5線電阻式觸摸屏是已知的。這種觸摸屏包括具有導(dǎo)電涂層的硬涂層聚酯蓋板，該蓋板覆蓋在具有導(dǎo)電涂層的玻璃層上。一般，將電壓提供給蓋板。當用戶將輸入提供給觸摸屏時(例如，以手指、指示筆等進行“觸摸”)，按壓蓋板導(dǎo)電涂層，以和基板導(dǎo)電涂層(例如玻璃層)產(chǎn)生接觸。然后，電流按照到觸摸屏周邊的距離的比例，從觸摸位置流動到基板四個角的電極。接著，控制器基于該電流，計算輸入的位置。
與這種5線電阻式觸摸屏相關(guān)的問題，是在電場的應(yīng)用中，經(jīng)由角電極，等勢線在接近有效區(qū)邊緣和拐角的地方發(fā)生彎曲。這將不利地使觸摸屏產(chǎn)生不一致的響應(yīng)。一種解決這個問題的方案是增加“線性”圖形，該圖形包括用以抵消等勢線的彎曲的電阻圖形。
一般，將墨跡和粘合劑印刷在線性圖形之上，從而保護觸摸屏不受損傷，并完成觸摸屏的裝配。然而，這些墨跡和粘合劑將引起在線性圖形中阻抗實質(zhì)上的增加。此外，，線性圖形隨時間的流逝而老化(例如由于溫度的暴露、濕度等)可以改變由電極所形成的等勢線的線性度，從而導(dǎo)致輸入或者觸摸位置的錯誤識別。例如，如果玻璃層具有大約400歐姆/平方(square)的表面電阻率，在線性圖形中所測量的從一對角電極到另一對角電極的改變量為23歐姆，該改變量將產(chǎn)生大約1％的位置的改變(即誤差)。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及具有覆蓋至少一部分線性圖形的絕緣體的電阻式觸摸屏，其中該線性圖形隨時間的流逝減少電壓梯度的線性度中的波動。本發(fā)明還涉及具有絕緣體的電阻式觸摸屏，其中在60℃和95％RH中的兩個星期后，多個電阻的阻抗增加小于大約30％。
本發(fā)明還涉及具有基層的電阻式觸摸屏。該觸摸屏包括覆蓋在觸摸屏有效區(qū)域上的電阻層。該觸摸屏還包括多個電極，這些電極用于引發(fā)穿過(across)電阻層的電壓梯度。該觸摸屏還包括包括多個電阻的線性圖形，至少在該電阻層的一部分排列這些電阻，以保持穿過電阻層的電壓梯度的一致性。該觸摸屏還包括覆蓋在線性圖形的至少一部分上的絕緣體。該絕緣體隨時間的流逝減少在電壓梯度中的改變。
本發(fā)明還涉及包括觸摸屏的電子顯示屏。該顯示屏包括具有多個電阻的線性圖形，這些電阻用于使由耦合至電阻層的電極所引起的電壓梯度變的平直。該顯示屏還包括覆蓋在線性圖形的至少一部分上的絕緣體。該絕緣體隨時間的流逝減少在電壓梯度中的改變。
本發(fā)明還涉及制造電阻式觸摸屏的方法。該觸摸屏包括基層，以電阻分隔的基層的多個電極，以及耦合至電阻的絕緣體。該方法包括將絕緣體應(yīng)用到電阻上。絕緣體在室溫和濕度的情況下，電阻的阻抗實質(zhì)上并未增加。
本發(fā)明還涉及電阻式觸摸屏。觸摸屏包括通過緊固件耦合到柔性層的基層。該觸摸屏還包括線性區(qū)域，該線性區(qū)域包括在第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體之間，用于減少第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體之間的電壓梯度的彎曲的多個電阻。該觸摸屏還包括用于保持多個電阻的阻抗的絕緣體裝置。
附1是根據(jù)典型的實施例的用戶界面的示意性視圖。
圖2是根據(jù)可選實施例的用戶界面的透視圖。
圖3是圖2的用戶界面的分解透視圖。
圖4是沿圖2中直線4-4截取的，圖2的用戶界面的橫截面圖。
實施例詳細描述在

圖1中，示意性地示出了一種5線電阻式觸摸屏10的用戶接口。用戶可以通過觸摸或按壓觸摸屏10的有用區(qū)或有效區(qū)51輸入或查看信息。觸摸屏10包括附加于基層30之上的彎曲層20。所示出的絕緣層36，印刷在電極24a至24d中各電極之間的線性圖形32之上。本發(fā)明發(fā)明者首先意識到并發(fā)現(xiàn)，可以通過絕緣層，保護線性圖形，隨時間的流逝減小線性“偏移”，并最低限度地增加了阻抗。
圖2表示根據(jù)可選實施例的觸摸屏10。觸摸屏10可以相對透明地查看通過諸如計算機顯示器之類的一個顯示系統(tǒng)生成的信息。
參考圖3，所示出的觸摸屏10，具有“夾層”或分層的結(jié)構(gòu)。觸摸屏10包括可變形的蓋或頂層(如聚酯柔性層20所示)。緊固件或無酸(acid-free)分隔粘合層50機械地將柔性層20與反向的基層(如基底玻璃穩(wěn)定層30所示)相連接。柔性層20和基層30都被涂上透明導(dǎo)電材料的連續(xù)層(如錫氧化物(“TO”)，銦錫氧化物(“ITO”))或類似的透明導(dǎo)電材料的連續(xù)層，且根據(jù)任一優(yōu)選或可選實施例，示出了如層52a和層52b(分別地)所示的柔性層20和基層30。如圖3中所示的優(yōu)選實施例，柔性層20和/或基層30包括如分隔圓點層38所示的補充層。根據(jù)可選實施例，基層可以具有蝕刻的玻璃平面。根據(jù)另一個可選實施例，補充層可以是光滑或防閃光的抗劃傷性硬涂層，從而避免在彎曲層和基底層之間出現(xiàn)牛頓環(huán)。
在圖2和3中示出了銀墨跡的五“線”或?qū)щ娷壽E(如軌跡22a到22e所示)。軌跡22a到22d分別電連接到位于柔性層20的每個角的電極24a到24d。電極24a到24d的每一個都具有電壓電勢(例如沿x-軸上0-5伏或沿y-軸上0-5伏)，同時運行相對的電極，以設(shè)置電壓梯度(根據(jù)優(yōu)選實施例)。根據(jù)可選實施例，可以在具有第一電勢的第一電極和相鄰的具有第二電勢的第二電極之間提供電壓梯度。
當激活有效區(qū)域51時(即，柔性層和基層之間的“開關(guān)”或電路閉合或完整)，電極將柔性層20電耦合到基層30。電傳導(dǎo)軌跡22e限制柔性層20的邊界的范圍(例如，在“相框”結(jié)構(gòu)中)，從而“選擇”或讀取來自基層30的電壓。柔性層20還包括裝配接口(如圖2中尾部26所示)，該裝配接口用于連接解碼電子設(shè)備、例如顯示器(例如LCD、CRT等)、計算機之類的附件等。
更進一步地參考圖3，基層30包括線性或電阻圖形32，用于極小化角電極之間的電壓梯度的“彎曲”或曲率。電阻圖形32包括銀導(dǎo)電墨跡33，或其他適當?shù)膶?dǎo)電材料的間斷部分，以及電阻(參考圖4)。根據(jù)特定的優(yōu)選實施例，電阻圖形的墨跡是填滿的可從市場上買到的Ercon的導(dǎo)電環(huán)氧墨跡的銀，且該電阻圖形的墨跡比ITO或TO電阻的導(dǎo)電能力強大約10000倍。
在導(dǎo)電墨跡33間斷部分之間的間隔或間隙34中，TO/ITO層52b是導(dǎo)電媒介。間隙34作為電阻，協(xié)助“線性化”或最小化在角電極之間的電壓梯度的彎曲。根據(jù)優(yōu)選實施例，控制程序(例如硬件和/或軟件校正系數(shù)和算法)校正或使印刷電阻圖形之后所保持的電壓梯度的彎曲變的平直。根據(jù)特定的優(yōu)選實施例，電阻圖形32的阻抗是在大約85和212歐姆之間，且基于部分控制器、TO/ITO薄片阻抗和觸摸屏的其他材料，可以增加或者減少該阻抗。
參考圖4，示出的絕緣體墨跡層或絕緣體裝置36，是在電阻圖形32之上已印刷的或已有涂層的屏幕(也可參見圖2)。絕緣體36能夠防止柔性層20和基層30上的墨跡軌跡或電路的短路。在印刷或涂抹、干燥和加工處理后存在的絕緣體，并未從實質(zhì)上增加電阻圖形的阻抗。在制造過程中，絕緣體經(jīng)涂抹、干燥、加工和冷卻之后的大約一個小時到一天中，在兩個相鄰角電極之間的電阻的阻抗實質(zhì)上并未增加(并可能減少)。此外，對于相對長的時期(即大約3個月)，暴露在室溫和濕度之后，電阻的阻抗實質(zhì)上并未增加。根據(jù)優(yōu)選和可選實施例，在涂抹、干燥、加工和冷卻絕緣體后的一個小時，室溫和濕度中的絕緣體，將電阻圖形的阻抗增加了小于大約100％，最好小于大約30％，最好小于大約15％，最好小于大約10％，最好小于大約5％。
在印刷和加工處理后存在的絕緣體，也防止電阻圖形老化(例如氧化)并“穩(wěn)定”，或保持電阻圖形32的導(dǎo)電性/阻抗(即在電阻中減少“偏移”或波動變化)。在60℃和95％RH中的兩個星期后，絕緣體將電阻圖形的阻抗增加了小于大約30％，根據(jù)優(yōu)選實施例，最好小于大約15％。
為了不局限于任一特定原理，可以通過氧化、減少或ITO/TO涂層的蝕刻導(dǎo)致該電阻圖形的老化，由于(1)暴露在環(huán)境(例如臭氧、硫磺等)中的超高溫或含水的(例如濕度)或腐蝕性材料中；(2)具有氧化劑(例如過氧化物、聚合引發(fā)劑等)的觸摸屏組出成分之間的化學(xué)相互作用；(3)酸(例如在丙烯酸粘合劑中的丙烯酸等)；(4)酸分解產(chǎn)物(例如從過氧化物或聚氯乙稀分解中)；和/或(5)機械應(yīng)力(例如在溫度和吸濕的膨脹系數(shù)的相對差值中導(dǎo)致，或由與電阻圖形相關(guān)的材料收縮機械地產(chǎn)生)等。
根據(jù)如圖3所示的優(yōu)選實施例，絕緣體是UV輻射處理(例如聚合物)丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯材料。絕緣體不包括不利地影響或降低電阻圖形阻抗的基本的材料的數(shù)量，例如氧化劑、酸、溶劑(例如酸性的、氧化性的等)等。根據(jù)特定的優(yōu)選實施例，絕緣體是導(dǎo)電石墨粉(Electrodag)452SS紫外線處理的電介質(zhì)涂層(“452SS”)或PF-455紫外線處理的電介質(zhì)涂層(“PF455”)，每個絕緣體均可從密歇根州的Acheson Colloids Company of Port Huron買到。PF455UV處理電介質(zhì)涂層包括聚丁二烯、丙烯酸酯/甲基丙烯酸樹脂、雙環(huán)戊烯乙氧丙烯酸酯、和光敏引發(fā)劑、硅氧烷/硅膠化合物和云母。452SS UV處理電介質(zhì)涂層包括己二醇二丙烯酸、丙烯酸低聚物、雙環(huán)戊烯乙氧丙烯酸酯、光敏引發(fā)劑、硅化合物、云母和熱塑性聚合物。根據(jù)可選實施例，絕緣體可以是環(huán)氧化合物或異氰酸酯/氨甲酸乙酯，且可以由熱輻射、溶劑蒸發(fā)等所處理。當根據(jù)優(yōu)選實施例，由UV輻射進行處理時，絕緣體是相對透明的，且根據(jù)可選實施例，絕緣體可以是帶色彩的或是不透明的。
實例觸摸屏實例準備用3mm厚的蝕刻堿石灰玻璃薄片，可從比利時的GlaverbelSA買到。將具有400到600歐姆/平方阻抗的，可從科羅拉多州的Applied Films，Inc.of Boulder買到的ITO，涂在該玻璃上。在玻璃薄片的邊界，印刷厚度為大約0.0004英寸厚的，可從Ecron買到的導(dǎo)電墨跡所填滿的銀的電阻圖形。玻璃薄片在強迫通風的干燥爐中被干燥。經(jīng)由電阻圖形從一個角到相鄰角的電極的阻抗大約是100歐姆。
實例1以可從康涅狄格州買到的，大約0.0004英寸厚的絕緣的環(huán)氧樹脂，印刷一個實例的電阻圖形，然后在強迫通風的干燥爐中以大約180℃處理。經(jīng)由電阻圖形從一個角電極到相鄰角電極的阻抗改變大約500歐姆。以大約0.001″厚的PF455墨跡和UV進行處理，印刷另一個實例的電阻圖形。經(jīng)由電阻圖形從一個角電極到相鄰的角電極的阻抗的改變小于大約100歐姆。
實例2以大約0.0011英寸厚的溶劑型、過氧化物硫化、硅樹脂壓敏粘合劑(PSA)，印刷一個實例的電阻圖形，，然后在強迫通風的干燥爐中在180℃之后以大約90℃進行干燥和處理。以大約0.001英寸厚PF455墨跡印刷另一個實例的電阻圖形，然后進行UV處理。以大約0.001英寸厚PF452墨跡印刷另一個實例的電阻圖形，然后進行UV處理。表1中示出了在處理和冷卻后不久，經(jīng)每個實例的電阻圖形從一個角電極到相鄰角電極的阻抗的改變量。
表1

實例3以大約0.001英寸厚的PF455墨跡，印刷一個實例的電阻圖形，然后進行UV的處理。以大約0.001英寸厚的PF452墨跡，印刷另一個實例的電阻圖形，然后進行處理。表2中示出了在兩個星期后，經(jīng)由每個實例的電阻圖形，從一個角電極到相鄰的角電極的阻抗中的改變量。
表2

實例4以大約0.001″厚的PF455墨跡，印刷一個實例的電阻圖形，然后進行UV處理。另一個實例的電阻圖形，并未以一個絕緣體進行印刷。使用無酸(acid-free)丙烯分隔粘合層和支持丙烯的PSA柔性層，將這些實例裝配到一個完整的5線觸摸屏中。表3中示出了在兩個星期后，經(jīng)由每個實例的電阻圖形，從一個角電極到相鄰角電極的電阻中的改變量。
表3

實例5以PF455墨跡印刷一個實例的電阻圖形，然后進行UV處理。另一個實例的電阻圖形，并未以一個絕緣體進行印刷。使用丙烯PSA和柔性層，將這些實例裝配到一個完整的5線觸摸屏中。表4中示出了在兩個星期后，經(jīng)由每個實例的電阻圖形，從一個角電極到相鄰角電極的阻抗中的改變量。
表4

實例6以PF455墨跡，印刷具有包括連續(xù)ITO層的基層的5線觸摸屏實例的電阻圖形，然后進行UV處理。另一個具有包括連續(xù)ITO層的基層的5線觸摸屏實例的電阻圖形，并未以一個絕緣體進行印刷。表5中示出了在兩個星期后，經(jīng)由每個實例的電阻圖形，從一個電極到相鄰電極的阻抗中的改變量。
表5

盡管在所公開的內(nèi)容中只詳細的描述了本發(fā)明的幾個實施例，但審查這些所公開內(nèi)容的本領(lǐng)域的技術(shù)人員，能夠很容易在實質(zhì)上未脫離權(quán)利要求所列舉主題的新穎性公開及其優(yōu)點的情況下，意識到許多的修改都是可能的(例如在以下方面的改變大小、尺寸、結(jié)構(gòu)、外形和各種部件的比例、參數(shù)值、配件排列、材料的運用、色彩、方向、協(xié)議等)。例如，根據(jù)可選實施例，用戶界面屏幕可以是一個4線或8線電阻式觸摸屏或矩陣觸摸屏。因此，所有上述修改均包括在所附加的權(quán)利要求中定義的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。根據(jù)可選實施例，任一過程和方法步驟的順序或次序可以改變或重新排序。在權(quán)利要求中，附加功能的方法款項，趨于覆蓋作為執(zhí)行所引用功能而在這里所述的結(jié)構(gòu)，以及結(jié)構(gòu)相同的和相同結(jié)構(gòu)的。
權(quán)利要求
1.一種觸摸屏，該觸摸屏具有一有效區(qū)域，并包括一基層，該基層包括一電阻層，覆蓋在觸摸屏的有效區(qū)域上；多個電極，用于穿過電阻層從而引起電壓梯度；包括多個電阻的線性圖形，多個電阻排列在電阻層的至少一部分，從而保持穿過電阻層的電壓梯度的一致性；一絕緣體，覆蓋線性圖形的至少一部分；其中絕緣體隨時間的流逝減少在電壓梯度的改變量。
2.權(quán)利要求1所述的電阻式觸摸屏，其中在60℃和95％RH中兩個星期后，多個電阻的阻抗增加小于大約30％。
3.權(quán)利要求2所述的電阻式觸摸屏，其中在60℃和95％RH中兩個星期后，多個電阻的阻抗增加小于大約15％。
4.權(quán)利要求3所述的電阻式觸摸屏，其中在60℃和95％RH中兩個星期后，多個電阻的阻抗增加小于大約5％。
5.權(quán)利要求5所述的電阻式觸摸屏，其中在室溫和室內(nèi)濕度中，絕緣體實質(zhì)上并未增加多個電阻的阻抗。
6.權(quán)利要求1所述的電阻式觸摸屏，其中在處理絕緣體之后，實質(zhì)上并未增加多個電阻的阻抗。
7.權(quán)利要求6所述的電阻式觸摸屏，其中在處理絕緣體之后，多個電阻的阻抗大約一天增加小于5％。
8.權(quán)利要求5所述的電阻式觸摸屏，其中在室溫和室內(nèi)濕度的兩個星期后，絕緣體將電壓梯度的阻抗增加小于大約5％。
9.權(quán)利要求8所述的電阻式觸摸屏，其中在室溫和室內(nèi)濕度的兩個星期后，絕緣體將多個電阻的阻抗增加小于大約5％。
10.權(quán)利要求9所述的電阻式觸摸屏，其中絕緣體抑制多個電阻的阻抗的上升偏移。
11.權(quán)利要求10所述的電阻式觸摸屏，其中絕緣體包括墨跡。
12.權(quán)利要求11所述的電阻式觸摸屏，其中絕緣體是透明的。
13.權(quán)利要求12所述的電阻式觸摸屏，其中絕緣體包括丙烯酸酯單體，當暴露在UV輻射下時，該丙烯酸酯單體被設(shè)置成聚合。
14.權(quán)利要求10所述的電阻式觸摸屏，其中電阻排列在電阻層的外圍的上方。
15.權(quán)利要求14所述的電阻式觸摸屏，更進一步地包括通過緊固件耦合到基層的柔性層。
16.權(quán)利要求15所述的電阻式觸摸屏，其中電阻層包括銦錫氧化物。
17.權(quán)利要求16所述的電阻式觸摸屏，其中線性圖形包括導(dǎo)電墨跡的多個間斷部分，導(dǎo)電墨跡置于最接近的基層邊緣，并由多個的電阻所分離。
18.權(quán)利要求17所述的電阻式觸摸屏，其中線性圖形的導(dǎo)電墨跡具有比多個電阻的導(dǎo)電性強得多的導(dǎo)電性。
19.權(quán)利要求18所述的電阻式觸摸屏，其中多個電阻包括導(dǎo)電涂層，該導(dǎo)電涂層是連續(xù)的基層，多個電阻更進一步地包括至少錫氧化物和銦錫氧化物中的一種。
20.包括觸摸屏的電子顯示屏，包括線性圖形，包括多個電阻，該電阻安排為使由耦合到電阻層的電極引起的電壓梯度變平；絕緣體，覆蓋至少線性圖形的一部分；其中絕緣體隨時間的流逝減少電壓梯度的改變。
21.權(quán)利要求20所述的電子顯示屏，其中在60℃和95％RH中兩個星期后，多個電阻的阻抗增加小于大約30％。
22.權(quán)利要求21所述的電子顯示屏，其中在60℃和95％RH中兩個星期后，多個電阻的阻抗增加小于大約15％。
23.權(quán)利要求20所述的電子顯示屏，其中絕緣體是能夠進行UV處理的。
24.權(quán)利要求20所述的電子顯示屏，其中在室溫和室內(nèi)濕度中處理了絕緣體之后，絕緣體實質(zhì)上并未增加多個電阻的阻抗。
25.權(quán)利要求23所述的電子顯示屏，其中絕緣體包括基于材料的丙烯酸酯。
26.權(quán)利要求25所述的電子顯示屏，其中絕緣體包括光敏引發(fā)劑。
27.權(quán)利要求26所述的電子顯示屏，其中絕緣體包括硅樹脂和云母。
28.權(quán)利要求26所述的電子顯示屏，其中絕緣體是可印刷的屏幕。
29.權(quán)利要求28所述的電子顯示屏，其中絕緣體基本上是不能溶解的。
30.權(quán)利要求28所述的電子顯示屏，其中絕緣體基本上不是環(huán)氧的。
31.制造電阻式觸摸屏的方法，該電阻式觸摸屏具有基層、由電阻分離的基層的多個電極、耦合到電阻的絕緣體，該方法包括將絕緣體應(yīng)用到電阻上；其中在室溫和濕度中，絕緣體基本上不增加電阻的阻抗。
32.權(quán)利要求3 1所述的方法，其中在60℃和95％RH中兩個星期后，多個電阻的阻抗增加小于大約30％。
33.權(quán)利要求32所述的方法，其中所應(yīng)用的絕緣體包括印刷絕緣體的屏幕。
34.權(quán)利要求33所述的方法，更進一步的包括用UV輻射處理絕緣體。
35.電阻式觸摸屏包括通過緊固件耦合到柔性層的基層；線性區(qū)域，包括在第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體之間的多個電阻，這些電阻用于減少第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體之間電壓梯度的彎曲；絕緣體裝置，用于保持多個電阻的阻抗。
36.權(quán)利要求35所述的觸摸屏，其中在60℃和95％RH中兩個星期后，多個電阻的阻抗通過絕緣體裝置增加小于大約30％。
37.權(quán)利要求36所述的觸摸屏，其中絕緣體裝置包括基于材料的丙烯酸酯，該材料是可UV處理。
全文摘要
公開了一種包括基層的電阻式觸摸屏。該觸摸屏包括覆蓋在觸摸屏有效區(qū)上的電阻層。該觸摸屏還包括用于穿過電阻層從而引起電壓梯度的多個電極。該觸摸屏還包括一個線性圖形，該線性圖形包括多個電阻，多個電阻排列在電阻層的至少一部分，從而保持穿過電阻層的電壓梯度的一致性。觸摸屏還包括覆蓋在線性圖形的至少一部分上的絕緣體。該絕緣體隨時間的流逝減少在電壓梯度上的改變量。還公開了制造電阻式觸摸屏的方法。
文檔編號G06F3/045GK1647101SQ03808909
公開日2005年7月27日 申請日期2003年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月22日
發(fā)明者B·E·奧弗德黑德, P·D·弗蘭克 申請人:3M創(chuàng)新有限公司