触摸式屏幕是众所皆知的。通常，这种触摸式屏幕用在可以显示可变图像 的计算机驱动显示器的前面，或者在可以提供固定图像的非可变显示器的前 面。这种触摸式屏幕可以在它的外表面上“感应”或认别“接触”的存在与位 置，这样使用者能把命令输入到辅助设备上(例如，通用计算机)。触摸式屏幕 可以是电阻性的或电容性的，模拟装置或本体。
在电阻性触摸式屏幕中，当输入事件即“接触”电导性可弯曲层被形变时， 它就通过间隙弯向即压向电导性稳定层并与之相接触。当这可弯曲层与这稳定 层相接触时，可以“感应”到来自输入元件或器件的接触(例如，手指或笔头)。 当揿压本体触摸式屏幕的可变曲层时，就把离散开关闭合上，并使两层电导性 镀膜层(例如，在可弯曲层的一个表面上成行地构成图案、并在稳定层对层的表 面上垂直于行的成列地构成图案的透明镀层)电接触。离散开关与一特殊的行和 列联在一起。可使用计算机或其它电子线路把电信号提供给行和列来决定与闭 合的分离开关相关的水平和垂直位置(X、Y坐标)。
但是，这种触摸式屏幕有一个问题，就是，在物理上和在电学上使可变曲 层与稳定层相接触的材料(例如，具有导电剂的固化环氧树脂)，是硬性和刚性 的，所以由于温度和湿度的变化，可能会破碎或存在裂缝。这种环氧树脂的其 它缺点包括：由于这种环氧树脂在室温下通常具有的适用期即使用寿命约为六 小时，它可能导致不能用即不能使用的环氧树脂材料，所以要把环氧树脂储藏 在约-40℃的低温中，在使用前要把环氧树脂加热；环氧树脂在约87℃的高温 中凝固，它可能要求凝固设备(例如，炉子)，时间(例如，约120分钟)，而这些 可能影响触摸式屏幕的其它一些材料(例如，稳定和弯曲层的收缩/膨胀)。
因此，有需要使可弯曲层与稳定层耦合的触摸式屏幕导电剂能在环境温度 下储藏。对触摸式屏幕固定剂也同样需要是半刚性的。同样在触摸式屏幕应用 中，还需要价廉的、可容易涂敷的连接剂。对触摸式屏幕连接剂同样需样能在 室温下涂敷。因此，提供具有能满足这此需要中的一个或几个特性的触摸式屏 幕是有利的。在审阅了本揭示材料和所附权利要求后的技术人员，会明白这些 和其它一些特点的。

本发明涉及显示系统，这显示系统包括用于显示信息的显示板。这显示系 统也可包括耦合到显示板的触摸式屏幕。这触摸式屏幕可包括在物理上耦合到 覆盖层的基底层触摸式屏幕也可包括用于把基底层由耦合到覆盖层的半刚性 导电剂。该导电剂在约室温下通常是可配撒的。
本发明也涉及包括用于把基底层电耦合到覆盖层上的半刚性导电剂的触 摸式屏幕。
本发明也同样涉及到触摸式屏幕。这触摸式屏幕可包括用于提供电导性材 料的第一装置。这触摸式屏幕也可包括用于提供电导性材料的第二装置。这触 摸式屏幕又可包括用于把第一装置电耦合到第二装置的连接剂。这连接剂在室 温下通常是可配撒的。
本发明也涉及制造触摸式屏幕的方法。这方法可包括提供具有第一较半透 明表面的第一层。这方法也可包括提供具有第二较半透明表面的第二层。这方 法又可包括在第一表面和第二表面中的至少一个表面上配撒导电剂，从而可把 第一表面电耦合到第二表面。这导电剂在约室温下的粘滞度在0.3RPM(每分钟 转数)时至少约为5,000厘泊。这导电剂也可具有足以至少部分补偿对于由于环 境变化而造成的第一层和第二层相对运动的伸缩性。
附图说明
图1是根据一示范性实施例的触摸式屏幕的透视分解图。
图2是沿着示于图1触摸式屏幕直线2-2的局部横截面图。
图3是沿着示于图1触摸式屏幕直线3-3的局部横截面图。
图4是包括示于图1触摸式屏幕显示系统的部分透视分解图。

一种具有触摸传感器即触摸式屏幕12的显示系统10示于图1。可把接触 式屏幕12装到显示板(作为监视器78示出)，在它的上面可显示(见图4)中间物 或标记(例如，讨论题目和图像)。为观察由监视器78所产生的中间物，触摸式 屏幕12可以是较透明的。线路即金属导线82可把触摸式屏幕12(和监视器78) 与辅助装置(作为一专用个人台式计算机72示出)电连接。使用者可通过揿压即 触摸式屏幕12来输入即传递信息即数据到计算机72。
正如图1所示，触摸式屏幕12可具有“夹合的”即多层的结构。触摸式 屏幕12包括柔性的即可形变的覆盖层即用户界面浮置层(作为弯曲层20示出)。 粘合层即衬垫40把弯曲层20附着到对面的基底层即后面板薄层(作为稳定层 30示出)。弯曲层通过空气间隙66与稳定层30隔开(见图3)。间隙66辅助把 弯曲层20与稳定层30绝缘。
可把电导区(作为垂直汇流条42和水平汇流条44示出)附着到(例如，镀膜 或印刷)弯曲层20和稳定层30上。导电剂即固定剂(在图2中作为连接剂64示 出)把汇流条42在物理上和在电学上耦合到汇流条44。通过在弯曲层和稳定层 中的任何一层或这两层上的导电性镀膜层和/或导电性油墨也可把弯曲层和稳 定层电连接起来。
该连接剂可包括载体和导电材料即导电剂。载体可以是诸如滑润剂，油脂 或诸如以石油为基的油类(例如矿物油、石蜡等)，合成油(例如，硅酮，硅油等) 或天然油类(例如，canola油)等的相对地非极性酯族烃的材料。导电性材料可 以协助通过连接剂来导电。根据一替换实施例，导电性材料可以是诸如金、铂、 银、钯的较为导电的材料，或诸如碳即石墨、银粉、镍等的较为廉价的导体。 根据一较佳实施例，导电材料是片状银。根据另一替换实施例，导电性材料可 以是镀以导电性材料的较为非导电的材料(例如，玻璃、塑料等)的球体。根据 一合适的实施例，导电性材料可按导电性材料的80％比载体20％(按体积)的比 率出现。
根据一特殊较佳的实施例，连接剂可以是非迁移滑润导电性热油脂，诸如 可从AI Technology，New Jersey，购到的型号8501的非固化电油脂浆。在传统 上，这种电油脂用于功率器件的热和电的传导，且通常是从缸即容器中用刮刀 大量地配撒，这种电油脂的热导率大于约6Watt/m-℃，而电阻率小于0.005 ohm-cm。根据一替换实施例，连接剂可以是一种两部分环氧树脂(例如，凝固 剂，环氧树脂的“B”部，胺或聚酰胺)中的单一部分(例如，导电性环氧树脂的 “A”部，填充银的双酚A外氯乙醇型环氧树脂)。根据另一替换实施例，连接 剂可以是填充银的，热成形的导电性环氧树脂的单一部。
可用不同材料制成弯曲层20和稳定层30。例如，稳定层可用钠钙玻璃制 成，而弯曲层可用聚酯(PET)薄膜制成。不同材料的弯曲层和稳定层具有不同的 膨胀系数(例如，热膨胀，吸水膨胀等)，因此在不同的温度和湿度下，可以膨 胀或收缩一个不同的量(且在不同的速率下)。某些可能用作触摸式屏幕材料的 某些示例性膨胀系数示于图1。
表1
膨胀系数   热膨胀(in/in/℃)   吸水膨胀(in/in/1％RH)   钠钙玻璃   9×10-6   小于1×10-6   丙烯酸薄层   75到162×10-6   21×10-6   PET   聚酯薄膜   23×10-6(机械方向)   18×10-6(逆方向)   12×10-6(机械方向)   11×10-6(逆方向)   聚碳酸酯薄膜   67.5×10-6   10×10-6
通常连接剂可以是半刚性的(例如，较柔软，可形变的，有延性的，柔韧的， 可变曲的等等)。连接剂的刚度可补偿(例如，维持电连接或电的完整性)由于环 境因素(例如，温度或湿度的改变)而造成的弯曲层和稳定层的变化(例如，运动， 膨胀，收缩等)。这种变化可在触摸式屏幕装运时或使用时由环境因素造成。由 于这种改变一种合适的连接剂未必一定会造成破碎或破裂。倒不如说合适的连 接剂能在弯曲层和稳定层彼此作相对运动时吸收这种变化。在室温时连接剂可 能比液体多少有点更为“固体的”且不比完全固化的环氧树脂硬实，这样在触 摸式屏幕的弯曲层和稳定层中，连接剂很可能会被显著的压力“压碎”，或当 较为极度膨胀变化时，很可能会被“破碎”。
在约室温或高于室温下，连接剂可以是足够柔软的以用来涂敷或配撒。根 据一适合的实施例，连接剂可象浆一样来补伸或从注射器注射。这种配撒的方 法能简化触摸式屏幕的制作(例如，用工业自动化)，因为由于连接剂的稳定性 所以并不一定要较低温度(例如，-40℃)。根据一合适的实施例，连接剂在涂 敷时和涂敷后仍能保持较为柔软(例如，半刚性)，这样，在各种温度下(例如室 温和室温以上)，连接剂能容易地从弯曲层或稳定层被抹去。由于连接剂能容易 地从弯曲层或稳定层被抹去。由于连接剂并不一定需要储藏在极低的温度下(例 如，-40℃)，同时也不一定在它被加热时(例如，从-40℃到室温下78℃)改变 粘滞度，所以这种柔软性的保留可提供制造效率的提高。根据其它替换实施例， 加热和/或光可固经这连接剂(例如，被紫外固化)。根据另一替换实施例，连接 剂可在较高温度下涂敷(例如，高于室温)，并在把它冷却到室温下获得或提高 刚性(类似于热熔粘合剂)。
连接剂可以是较为粘滞的。连接剂可具有足够低的粘滞度故能从注射器来 配撒(例如，体积为5cc或10cc)，而有足够高的粘滞度则要从开口的容器中用 刮刀来配撒。根据一合适的实施例，在室温下，连接剂的粘滞度要高到基本上 不流动或“可倾倒的”。这样较高的粘滞度在触摸式屏幕的使用和储藏时能协 助使弯曲层保持较为恒定的或与稳定层相接触。连接剂的粘滞度并不一定要基 本上随温度的改变而改变(例如，从-40℃到87℃，与环氧树脂的粘滞度变化 相比)。连接剂(例如，热熔粘合剂)至少部分由于它相对高的粘滞度，可具有某 些“粘性”即粘度。因此，连接剂可用作基本的或补充的/辅助的固定剂即粘合 剂并至少为把弯曲层物理连接即结合到稳定层提供一些粘结力。
根据一合适的实施例，连接剂的粘滞度可以大于可倾倒的液体的粘滞度(例 如，综色糖浆)，而小于刚性混合物的粘滞度(例如，冷的即凝固的沥青)。根据 一合适的实施例，通过使用型号为HBDV-II带有CEP-51主轴的圆和平板粘度 计得到的连接剂的粘滞度、在0.3RPM“剪节速率”下约为5,000-4,000,000厘 泊(该仪器可从Brookfield Enginecring Laboratories，Inc.Middleboro， Massachasetts购得)。根据另一合适的实施例，连接剂的粘滞度，在0.5RPM时 可约为100,000到400,000厘泊，较合适的是，在0.5RPM时约为200,000到 300,000厘泊。
连接剂可具有较高的电导率，这样，它有能力通过汇流条42到汇流条44 的电连接从弯曲层20到稳定层30导电。连接剂的电阻率可以是较低的(例如， 低于汇流条或导电镀层或导电油墨的电阻率)。根据一较佳实施例，连接剂的电 阻率是较稳定的，这样，不需要再校正由于连接剂在电阻率上的显著涨落所引 起的触摸式屏幕的电压差异。根据一合适的实施例，连接剂的电阻率约小于 1ohm-cm，合适地约小于0.015ohm-cm，合适地约小于0.006ohm-cm。
弯曲层和稳定层可以是较清彻的即半透明的。在本揭示材料中所用的术语 “半透明的”包括至少能让一些光或全部光通过。半透明材料包括所有透明和 /或非不透明的材料。弯曲层可以是较薄的，其厚度可为约0.005～0.028英寸。 根据一合适的实施例，稳定层可有厚度约0.01～0.25英寸。弯曲层和稳定层可 由相对地非导电性材料制成(例如，塑料，聚酯，聚乙烯对酞酸盐即PET等)。 弯曲层和稳定层的材料可包括玻璃(例如，可化学强化即回火的钠钙玻璃)聚酯， 聚碳酯酯，丙烯酸等，弯曲层和稳定层可在形式多样的组合中(即薄层的一个区 域全部或部分与另一区域不同)聚饰性的表面处理(例如，装饰性的覆盖，镀膜， 描绘，薄的膜，表面标记，图表显示，彩色，图案等)根据替换实施例，弯曲层 和稳定层也适合即用于提供形式多样的功能表面处理(例如，通信信息，印刷图 表，滤光器，电磁屏蔽，静电屏蔽，电磁干扰即EMI屏蔽，静电放电即ESD 屏蔽，电磁脉冲即EMP屏蔽等)。
可在弯曲层和/或稳定层上涂敷各种各样的镀膜层。例如，弯曲层的外表面 (例如，终端用户可能触摸的表面)可用诸如紫外固化丙烯酸盐的较硬镀膜来覆 盖。这硬镀膜层可用来降低反射的眩光和减少有机物残渣(例如，手印)的明视 度。硬镀膜层可能有不平的表面，这可能通过诸如二氧化硅颗粒的填充剂材料 或通过腐蚀产生的。根据一合适的实施例，这硬镀膜层的厚度约为0.0001- 0.0015英寸。
在弯曲层和稳定层面对着的内表面上可涂敷一层相对地非导电性的镀膜 层(正如在图1所示的弯曲层20的内表面52和稳定层30的内表面54)。可使这 非导电性镀膜层“具有某种结构”。这具有结构的镀膜层可包括用玻璃或塑料 小球填充的丙烯酯的或其它清彻聚合物镀膜层(例如，防牛顿环度膜层)。这种 具有结构的镀膜层可协助防止“牛顿环”(就是说，当光线从弯曲层或稳定层反 射出来时与本要在触摸式屏幕上显示的信息发生光干涉而产生牛顿环)。根据一 替换实施例，内表面可包括多层的(例如，单层，双层，三层等)防反射镀膜层。
在弯曲层和稳定层面对着的内表面上可涂敷较为导电、透明的镀膜层。这 导电膜层可包括氧化铟锡即ITO(见示于图1的弯曲层20表面52上的ITO层 56和稳定层30内表面54上的ITO 58)。通常，导电性镀膜层具有均匀的薄层 电阻率。根据一合适的实施例，导电性镀膜层的电阻率允为60-1000 Ohmslsquare，较合适的约为200-650Ohms/square。根据另一合适的实施例，导 电性镀膜层的厚度约为10-100nm。导电性镀膜层和导电性油墨这两者的图案 可部分与触摸式屏幕的类型(例如，电阻性的，本体等)和诸如终端用户显示器 尺寸等的设计参数有关。根据一替换实施例，导电性镀膜层可包括氧化锡锑镀 膜层，氧化锌镀膜层或其它合适的导电性薄膜。
汇流条42和44可以是银油墨，其电导率比在表面52和54上半透明镀膜 层的导电率约大1000倍。参阅图1，示出连接表面46a被电连接到弯曲层20 并从它的汇流条42延伸。也把电线路(作为由银电导性油墨制成的-8根导线 的电路48示于图1)电耦合到弯曲层20的汇流条42。这电线路可终止于柔性转 换接头即引出线(作为尾端22示出)与弯曲层20成整体且延长出来。可把尾端 22电连接到一辅助设备，诸如外部解码电路，通用计算机，监视器，控制器， PLC，用户接口，阴极射线管(CRT)，液晶显示器(LCD)，等离子体显示器，EL 显示器，控制板，“袖珍”即手提编制器，PDA，拱廓游戏，任何需要人们相 互配合的电子器件等(在图4中作为计算机72示出)。电流可从连接表面46a， 通过连接剂64流到由所示的电连接到稳定层30边缘并从稳定层30边缘延伸 的连接表面46b。根据一替换实施例，连接表面与稳定层可以是整体的。根据 另一替换实施例，触摸式屏幕可包括薄膜开关来完成这样一个电路，使得当用 户按下薄膜的顶层时能与薄膜底层作出物理和电的接触。
参考图1，所示衬垫40通常是带有中央开口74的矩形。衬垫可以单独把 弯曲层20固定到稳定层30，或与辅助固定剂即粘合剂结合起来固定它们。当 未触摸即未揿压弯曲层20时，衬垫40也可协助保证间隙66或其它较为非导 电性介质能与导电性镀膜层分开。如图1所示，衬垫40可仅粘着于弯曲层20 和稳定层30的周边即边缘，留下衬垫40的中央开着，使得当加压到弯曲层20 时，弯曲层20可与稳定层接触。可把衬垫40施加到弯曲层20和稳定层30中 的一个或两者都加。衬垫40可包括记录器或小孔62，用于连接剂64的嵌入。
根据-合适的实施例，这衬垫可以是丙烯酸压力灵敏粘合剂(“PSA”)。 根据另一合适的实施例，这衬垫可以是一种用网板印刷、紫外固化的丙烯酸盐 粘合剂。根据另一合适的实施例，这衬垫可以是在于2000年7月6日提交的、 题为“触摸式屏幕系统”、申请号为09/611,439的美国专利中所描述的层压型 或镀膜型的硅酮或以硅酮为基的压力灵敏粘合剂，其中所揭示的内容，通过引 证结合在此。根据一合适的实施例，这衬垫的厚度约为0.0005-0.010英寸， 合适的约为0.001-0.005英寸，合适地约为0.003英寸。根据一替换实施例， 衬垫可包括保护覆盖层(例如，纸，塑料，可脱卸衬垫等)。根据另一替换实施 例，诸如0.001英寸厚聚酯层的较薄层至少可部分支承这衬垫粘合剂。
根据示于图3的一替换实施例，作为衬垫凸出物即点子76的补充衬垫可 提供弯曲层和稳定层的间隔即距离。点76可由绝缘材料制成(例如，DV固化 丙烯酸盐，油墨材料等)。当未触摸即揿压弯曲层时，衬垫点可协助防止弯曲层 与稳定层连接即接触。根据一合适的实施例，衬垫点的直径可约为0.001-0.016 英寸，高为0.0001-0.0016英寸，并布置成有规则的图案。图案的密点，点的 高度和其它因素可部分控制推动触摸式屏幕所需的力。
触摸式屏幕可通过在一卷形物(例如，用于稳定层或弯曲层)上镀上(或印刷) 已做好图案的ITO并在这卷形物上印上导电性汇流条。这导电性镀膜层可通过 “溅射”技术来沉积(例如，用诸如直流磁控管溅射的真空沉积工艺来镀膜)或 通过阐阅本揭示内容的技术人员所已知的任何其它方法来涂敷(例如，蒸发，化 学汽相沉积等)。于是把这卷形物切成个别的薄片。衬垫粘合剂可从在两边都带 有可脱卸衬垫的预先镀膜的卷形物或粘合剂薄片切出。可把PSA薄片推成合适 的尺寸并用钢的标准模(rule die)来模切(根据一替换实施例，可把绝缘体和衬垫 点印在薄片上，同时把衬垫粘合剂印在薄片上)。在粘合剂随同衬垫加到弯曲层 或稳定层中的至少一层之后，可把可脱卸衬垫覆盖在粘合剂上以保护它使不受 灰尘和碎屑的侵害并为以后的固定。
根据一特佳的实施例，可把2.5cc的电油脂(例如，连接剂)放在10cc的注 射器中。(可把连接剂在约室温下储存，并在约室温下涂敷或配撒)。这电油脂 可在约室温下通过18个定位末端的注射器、在使用1000XL变压计的空气压力 约为10-90psi(磅/英寸2)下来涂敷或配撒，该变压计可从EFD，Incorporated of East Providence，Rhode Island买到。(根据一替换实施例，电油脂可使用能从 Precision Valve & Automation，Inc.，of Halfmoon，New York买到的SV 100侍服 阀配撒器配撒)。或是调节空气压力或是调节时间量启动配撒器，就可配撒一定 量的电油脂。根据一合适的实施例，可把体积约为2×10-5立方英寸的电油脂配 撒到即嵌入衬垫粘合剂的凹处或小孔中。可把任何未配撒的电油脂回到存储容 器(例如，在室温下)即回收。(根据一合适的实施例，在涂敷时或涂敷后，对电 油脂不一定要加温，固化即获得一减小了的粘滞度)。于是，各层暂时被排列起 来即起“对准”在安装构架上。当组装时，可把各个零件连同为各层定位所需 的任何配件一起配置在诸如安装或对准销针的组合结构上。然后可除去可脱卸 衬垫，而可把弯曲层和稳定层揿压即加力使在一起以配合成整体的触摸式屏 幕。接着可除去任何定位辅助装置或安装结构。触摸式屏幕的制造过程可以分 阶段完成，或在一连续周期中，在一较短的时间(例如，少于约一分钟)中自动 操纵。
根据一特佳实施例，这触摸式屏幕是可从3M Dynapro of Milwaukee， Wisconsin买到的DYNACLEAR 4-导线或8-导线的模拟电阻性触模式屏幕计 算机。根据一特佳实施例，这连接剂(例如，电油脂)在衬垫中可涂敷成直径为 0.093英寸的圆点。
要注意在较佳和其它示范性的实施例中显示系统元件的结构和配置仅是 解说性的这一点是重要的。虽然在本揭示内容中，已经详细描述了只是本发明 的少数几个实施例，但那些审阅本揭示内容的技术人员会容易地懂得在实质上 不背离在权利要求书中所列举主题材料的新颖讲解和优点，可能会有许多修改 (例如，各元件的大小，尺寸，结构，形状和比例，参数值，安装配置，材料的 使用，彩色，排列方向等的变化)。例如，根据一替换实施例，可把绝缘层敷设 在导电性汇流条上面，在屏幕未触摸时它能协助保证导电性镀膜层是电隔离 的。这绝缘体可以是DV固化的丙烯酸盐，热固化的环氧树脂或其它类似的材 料，只要是与ITO电绝缘、相容的并粘合到ITO和导电性油墨。根据其它替换 实施例，在弯曲层的结构中可以使用包括印刷图表，滤光器和电磁或静电屏蔽 等的、携带硬性镀膜和ITO/银制布线(用光粘合剂层叠的薄层)的PET分隔层。 稳定层可以是平坦的、成曲线形的、与轮廓相符的，等等。稳定层可包括诸如 EMI或ESD屏蔽，衬垫，图表滤器，滤光器等的辅助装置。可把触摸式屏蔽“封 接”起来即把它密封以防止从在弯曲层和稳定层间的间隙中损失空气。触摸式 屏幕可以是模拟装置或本体触摸式屏幕，在其中的弯曲层和稳定层上的导电性 镀膜层可以是一用于模拟电压测量的均匀电阻性区，或可以是按列，行或其它 配置形成的图案以形成离散开关(discrete switch)。在整个触式屏蔽的使用期中 (例如，1-100年，合适的是1-20年，合适地3-10年连接剂的物理性质(例如， 刚度，柔性，粘滞度，硬度等)基本上保持相对地不变。因此，要把所有的这些 修改都包括在本发明的范围之内，正如在所附权利要求书中所限定的。在不背 离如在所附权利要求书中所表述的本发明精神下，较佳的和其它示范性实施例 的设计，工作条件和配置中可能作出其它的替换，修改，变化和省略。