與光導(dǎo)整合的觸摸傳感器的制造方法
【專利說明】與光導(dǎo)整合的觸摸傳感器
【背景技術(shù)】
[0001] 人們?cè)絹碓蕉嗟乩糜?jì)算機(jī)和其它電子裝置來訪問各種類型的內(nèi)容。例如，用戶 正利用便攜式電子裝置（諸如電子書（"e-book"）閱讀器和平板計(jì)算機(jī)）以閱讀書、雜志 和查看其它內(nèi)容。有時(shí)，因?yàn)橹T如省電和減少裝置的重量以及使內(nèi)容在明亮陽光的存在下 更可見的原因，這些類型的裝置并不包括用于照亮內(nèi)容的背光。但是，因?yàn)橛脩艨赡懿⒉豢?是在可接受的或甚至可能外部照亮裝置的情形下，所以缺少背光可能阻止用戶能在夜晚或 其它低光環(huán)境中利用這些裝置。
【附圖說明】
[0002] 將參考圖描述根據(jù)本公開內(nèi)容的各種實(shí)施方案，其中：
[0003] 圖1示出根據(jù)各種實(shí)施方案的其中用戶正閱讀顯示于便攜式計(jì)算裝置的顯示元 件上的內(nèi)容的實(shí)例情形；
[0004] 圖2示出根據(jù)各種實(shí)施方案的可以顯現(xiàn)于這樣的裝置的顯示屏幕上的內(nèi)容的實(shí) 例；
[0005] 圖3不出根據(jù)各種實(shí)施方案的整合電容觸摸感測(cè)和光導(dǎo)的襯底的實(shí)例；
[0006] 圖4示出根據(jù)各種實(shí)施方案的整合于便攜式計(jì)算裝置中的光源的實(shí)例；
[0007] 圖5A示出根據(jù)各種實(shí)施方案的整合的光導(dǎo)和觸摸傳感器的可能性結(jié)構(gòu)的實(shí)例；
[0008] 圖5B示出根據(jù)各種實(shí)施方案的整合的光導(dǎo)和觸摸傳感器的另一可能性結(jié)構(gòu)的實(shí) 例；
[0009] 圖6A示出根據(jù)各種實(shí)施方案的整合的光導(dǎo)和觸摸傳感器的另一可能性結(jié)構(gòu)的實(shí) 例；
[0010] 圖6B示出根據(jù)各種實(shí)施方案的整合的光導(dǎo)和觸摸傳感器的另一可能性結(jié)構(gòu)的實(shí) 例；
[0011] 圖7A示出根據(jù)各種實(shí)施方案的整合的光導(dǎo)和觸摸傳感器的另一可能性結(jié)構(gòu)的實(shí) 例；
[0012] 圖7B示出根據(jù)各種實(shí)施方案的整合的光導(dǎo)和觸摸傳感器的另一可能性結(jié)構(gòu)的實(shí) 例；
[0013] 圖8A示出根據(jù)各種實(shí)施方案的整合的光導(dǎo)和觸摸傳感器的另一可能性結(jié)構(gòu)的實(shí) 例；
[0014] 圖8B示出根據(jù)各種實(shí)施方案的整合的光導(dǎo)和觸摸傳感器的另一可能性結(jié)構(gòu)的實(shí) 例；
[0015] 圖9A示出根據(jù)各種實(shí)施方案的整合的光導(dǎo)和觸摸傳感器的另一可能性結(jié)構(gòu)的實(shí) 例；
[0016] 圖9B示出根據(jù)各種實(shí)施方案的整合的光導(dǎo)和觸摸傳感器的另一可能性結(jié)構(gòu)的實(shí) 例；
[0017] 圖IOA示出根據(jù)各種實(shí)施方案的整合的光導(dǎo)和觸摸傳感器的另一可能性結(jié)構(gòu)的 實(shí)例；
[0018] 圖IOB示出根據(jù)各種實(shí)施方案的整合的光導(dǎo)和觸摸傳感器的另一可能性結(jié)構(gòu)的 實(shí)例；
[0019] 圖IlA示出根據(jù)各種實(shí)施方案的包括具有觸摸傳感器層的兩個(gè)襯底的可能性結(jié) 構(gòu)的實(shí)例，其中光學(xué)圖案已直接形成于觸摸傳感器上；
[0020] 圖IlB示出已直接形成于電容觸摸傳感器上的光學(xué)圖案的實(shí)例；
[0021] 圖12示出根據(jù)各種實(shí)施方案的用于制造將觸摸傳感器與光導(dǎo)整合在一起的襯底 的工藝的實(shí)例；
[0022] 圖13示出可根據(jù)各種實(shí)施方案使用的實(shí)例便攜式計(jì)算裝置的前視圖和后視圖；
[0023] 圖14示出便攜式計(jì)算裝置（諸如關(guān)于圖13描述的裝置）的基本組件的實(shí)例組； 和
[0024] 圖15示出用于根據(jù)各種實(shí)施方案實(shí)施方面的環(huán)境的實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 在以下描述中，各種實(shí)施方案將通過實(shí)例，而非通過對(duì)附圖中的圖的限制進(jìn)行說 明。對(duì)本公開內(nèi)容中的各種實(shí)施方案的參考不一定針對(duì)相同實(shí)施方案，且這樣的參考意指 至少一個(gè)。雖然討論特定實(shí)施和其它細(xì)節(jié)，但應(yīng)理解這樣做只為了說明性目的。相關(guān)領(lǐng)域 的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可在不脫離于所要求的主旨的范圍和精神下使用其它組件和配置。
[0026] 根據(jù)本公開內(nèi)容的各種實(shí)施方案的系統(tǒng)和方法可以克服提供用戶界面裝置和/ 或照亮用戶界面裝置上顯示的信息的常規(guī)方法中經(jīng)歷的一個(gè)或多個(gè)上述和其它缺點(diǎn)。特定 來說，本文討論的各種方法提供一種顯示屏幕總成或其它這樣的顯示元件，其將電容觸摸 感測(cè)和光導(dǎo)兩者整合至單個(gè)光學(xué)透明襯底上。襯底可以整合至具有反射型顯示器的便攜式 裝置（諸如電子閱讀器（e-reader)裝置）中以照亮顯示于電子閱讀器裝置上的內(nèi)容和將 觸摸感測(cè)輸入提供至裝置兩者。
[0027] 根據(jù)實(shí)施方案，電容傳感器制造于光學(xué)透明（例如，清透）襯底的一側(cè)上，而光導(dǎo) (即，用于導(dǎo)引光的光學(xué)圖案）制造于襯底的相對(duì)側(cè)上。電容傳感器用于檢測(cè)來自用戶的 觸摸輸入。光導(dǎo)（例如，光學(xué)圖案）將由光源（例如，LED)產(chǎn)生的光導(dǎo)向至反射型顯示器 上以照亮正顯示于反射型顯示器上的內(nèi)容。光導(dǎo)可以通過將漆（例如，紫外線漆）或其它 這樣的材料涂覆于襯底的一側(cè)上（諸如通過使用連續(xù)滾壓或沉積工藝）且接著將光導(dǎo)（例 如，光學(xué)圖案）壓印至漆上來制造。或者，光導(dǎo)可以直接壓印至襯底上，使用沖壓或燒蝕工 藝形成于襯底中或制造于（例如）電容傳感器中。如本文中使用，術(shù)語光導(dǎo)是指允許光導(dǎo) 向出襯底的光學(xué)圖案和其它光提取特征。光學(xué)圖案可以包括引起光衍射且允許光在所期望 方向上導(dǎo)向的印刷點(diǎn)、表面粗糙化、圓形形狀、透鏡、梯形形狀、脊?fàn)畈?、彎曲表面或任何?它表面形狀或圖案。這樣的光學(xué)圖案可以形成（模制/沖壓）為襯底的部分，或圖案可以 是鋪設(shè)于襯底上的層（例如，漆等等）的部分。
[0028] 在襯底的另一側(cè)（例如，與光導(dǎo)相對(duì)的側(cè)）上，可以制造觸摸傳感器以實(shí)現(xiàn)裝置的 觸摸輸入。在一個(gè)實(shí)施方案中，氧化銦錫（ITO)可以用于通過將ITO沉積至襯底的側(cè)上且 蝕刻將用于檢測(cè)觸摸的電極傳感器來構(gòu)建觸摸屏幕。在另一實(shí)施方案中，由于石墨烯的導(dǎo) 電性和光學(xué)透明性，觸摸傳感器可以由石墨烯制造。
[0029] 在一個(gè)實(shí)施方案中，包含觸摸屏幕的側(cè)可以面"向上"（即，朝著用戶且遠(yuǎn)離反射型 顯示屏幕），而包含光導(dǎo)的側(cè)將面"向下"（即，遠(yuǎn)離用戶且朝著反射型顯示器）。側(cè)還可以 翻轉(zhuǎn)，使得觸摸屏幕面向下，而光導(dǎo)面向上。應(yīng)理解，諸如"向上"和"向下"的方向用于解 釋的目的且除非另有陳述，否則并不要求特定方位。
[0030] 在另一實(shí)施方案中，光導(dǎo)和觸摸屏幕兩者可以制造于襯底的相同側(cè)上。例如，導(dǎo)引 光的光學(xué)圖案可以形成于還用于檢測(cè)觸摸輸入的電容觸摸傳感器（例如，電極）中。光學(xué) 圖案可以形成為用于構(gòu)建電容觸摸傳感器網(wǎng)格的相同工藝的部分且由用于構(gòu)建傳感器的 相同光學(xué)導(dǎo)電材料形成。在一個(gè)實(shí)施方案中，光學(xué)圖案可以沉積于發(fā)射傳感器（例如，發(fā)射 器）和接收傳感器（例如，接收器）兩者上。在其它實(shí)施方案中，光學(xué)圖案可以只產(chǎn)生于接 收器上或只產(chǎn)生于發(fā)射器上。
[0031] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，襯底是光學(xué)透明（例如，清透）的，使得光可以傳播通過襯底。 例如，在某些實(shí)施方案中，襯底可以具有小于1. 45的折射率。在各種實(shí)施方案中，襯底可以 是環(huán)烯烴共聚物、聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMM)、玻璃或其它光學(xué)清透的薄膜襯底。
[0032] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管（LED)或其它光源整合至電子裝置中 以用于將環(huán)境光供應(yīng)至反射型顯示器。LED可以沿著反射型顯示器的邊緣或在顯示器的邊 角中定位。沖壓至顯示器的一側(cè)上的光導(dǎo)將由LED發(fā)射的環(huán)境光導(dǎo)向至反射型顯示器上， 從而照亮顯示于反射型顯示器上的內(nèi)容。
[0033] 圖1示出根據(jù)各種實(shí)施方案的其中用戶102正閱讀顯示于便攜式計(jì)算裝置104的 顯示元件106上的內(nèi)容的實(shí)例情形100。雖然示出的便攜式計(jì)算裝置104是電子書閱讀器 (e-book閱讀器），但是應(yīng)理解，可以根據(jù)本文討論的各種實(shí)施方案使用能夠顯示內(nèi)容和處 理輸入的各種其它類型的其它電子裝置。這些裝置可以包括（例如）移動(dòng)電話、平板計(jì)算 機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、視頻游戲機(jī)或控制器和便攜式媒體播放器等等。
[0034] 圖2示出根據(jù)各種實(shí)施方案的可以顯現(xiàn)于這樣的裝置204的顯示屏幕上的內(nèi) 容的實(shí)例200。在這個(gè)實(shí)例中，內(nèi)容包括在顯示于顯示屏幕上時(shí)用戶可以閱讀的電子書 (e-book)或其它文本內(nèi)容202。裝置還包括許多按鈕205,其可以用于操縱顯示于屏幕上的 內(nèi)容（例如，滾動(dòng)、移動(dòng)至下一頁等等）。
[0035] 按慣例，裝置（諸如電子閱讀器）已利用反射型和/或電泳顯示器來顯示內(nèi)容（諸 如電子書的文本）。這已在許多方面中有利，諸如允許用戶在明亮陽光條件下閱讀，改善電 池壽命，增加裝置的便攜性等等。例如，許多電子閱讀器利用使光反射以顯示內(nèi)容的電子紙 技術(shù)（相對(duì)于發(fā)射光的常規(guī)背光面板顯示器）。許多這些技術(shù)（例如，旋轉(zhuǎn)球形、電泳、電濕 潤(rùn)、電流體等等）可以無限期地保持靜態(tài)文本和圖像而無需使用電，同時(shí)在施加電時(shí)，允許 稍后改變圖像。
[0036] 這樣的反射型顯示器通常要求一定量的環(huán)境光以用于對(duì)普通用戶可見的顯示內(nèi) 容。這意指需要光源以使用戶能夠在黑暗中閱讀裝置。為了處理這個(gè)問題，一些制造商已 嘗試將光源并入至電子閱讀器裝置中。例如，在圖2中所示的實(shí)施方案中，光源圖示為沿著 裝置的顯示屏幕的頂部（或其它邊緣）定位的許多發(fā)光二極管（LED) 203。
[0037] 同時(shí)，存在為電子閱讀器提供基于觸摸的用戶界面（諸如基于電容的觸摸屏幕） 的一些期望。觸摸屏幕可以利用許多不同方法來實(shí)現(xiàn)觸摸輸入，這包括（但不限于）基于 電阻或電容觸摸的技術(shù)。電容觸摸屏幕可以是自電容或互電容屏幕以及其它這樣的選項(xiàng)。
[0038] 自電容屏幕可以包括一層電容材料，其中在一些實(shí)施方案中，電容器或電容區(qū)域 根據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)布置于層中。例如，多個(gè)傳感器線（例如，電極）可以布置成具有多行和多列 的網(wǎng)格構(gòu)造（或其它構(gòu)造）中，其中各個(gè)傳感器線被視作具有一定量電容的導(dǎo)體。當(dāng)物體 (例如，人手指）接近于導(dǎo)體或與導(dǎo)體接觸時(shí)，物體引起（若干）傳感器線的電容的改變。 可以使用電流計(jì)（或其它這樣的組件）在各行和各列中測(cè)量由物體引起的這個(gè)電容改變， 從而使觸摸的位置能夠被確定（例如，通過確定網(wǎng)格中的受影響傳感器線的交叉點(diǎn)）。例 如，傳感器線可以連接至觸摸控制器，其被配置來檢測(cè)傳感器的電容的改變。自電容方法具 有較低電力需求且產(chǎn)生較強(qiáng)信號(hào)，但是在一些情況下不能準(zhǔn)確地解析多個(gè)觸摸位置，尤其 在多于一個(gè)或兩個(gè)物體同時(shí)與屏幕接觸時(shí)。
[0039] 基于互電容的觸摸屏幕可以利用被配置來用作發(fā)射器和接收器的相同傳感器線 組或不同傳感器線組。例如，傳