線性化傳導表面的製作方法
2023-05-14 13:56:51
專利名稱：線性化傳導表面的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及在透明傳導表面上製作傳導電極圖案。本發明特別適用於通過在該表面的周邊上和沿該表面的周邊製作電極圖案，來使觸摸板內的傳導表面上的電場線性化。
背景觸控螢幕允許用戶方便地與電子顯示系統連接。例如，通過只在由預先編程的圖標識別的位置處接觸模該屏幕，用戶可以執行一連串複雜的指令。通過根據該應用程式來重新編程該支持軟體，可以改變該屏幕上的菜單。
電阻性和電容性是被用來檢測接觸輸入的位置的兩個普通的接觸感測。電阻性技術通常併入兩個透明傳導薄膜，作為檢測該接觸位置的電子電路的一部分。另一方面，電容性技術通常使用單一透明傳導薄膜來檢測所施加接觸的位置。
通常通過將電場施加到該接觸區域內的透明傳導表面，來確定接觸位置。如果該透明導體是該接觸區域內的電連續塗層，則檢測所施加的接觸的位置的精確度取決於該透明導體內的該電場的線性化。
已提出了各種方法來使該電場線性化。例如，在四電線電阻性接觸技術中，一對高度傳導性的連續電極條被製作到接觸表面的兩條對立邊緣處的透明傳導表面上。被施加於這兩個傳導條的差分電壓會導致在垂直於這兩個電極條的方向上的該透明傳導表面的平面中產生相當線性的電場。類似地，第二對高度傳導性電極條被製作在第二傳導表面上——這些電極條與第一對電極條正交。
作為另一個例子，五個電線電阻性或電容性接觸式傳感器使用電極圖案，該電極圖案可以被製作在沿接觸區域周邊的透明傳導表面上，用於使該場線性化。在五電線電阻性接觸式傳感器中，第二透明導體可以用作電流吸收器或電壓探針，並且可能不要求線性化。在五電線電容性接觸式傳感器中，用戶的手指或其他傳導工具可能會提供該電流吸收器。該電極圖案通常由許多離散傳導段組成，這些離散傳導段按這樣一種方法來加以安置，以便在該透明導體的平面中生成線性正交場。
通常，該線性化電極圖案包括沿接觸區域的周邊放置的幾行離散傳導段(例如，第4,198,539號、第4,293,734號和第4,371,746號美國專利中所揭示的)。這些傳導段通常經由它們放置其上的傳導表面而彼此電連接。第4,822,957號美國專利揭示了具有變化的長度和間隔的各行離散電極，用於使接觸區域內的該電場線性化。
幾個因素可以確定線性化圖形的功效。一個這樣的因素是該場可以被線性化的程度。一些電極圖案可能無法將該場線性化到給定的應用程式中所要求的水平。另一個因素是該電極圖案的總寬度。一般而言，可以通過增加電極的行數，來改善該電場的線性。但是，增加該行數往往會增長該觸摸面板邊界。這可能是因為該電極圖案通常用高度傳導性不透明材料(例如，金屬)製成，所以，它被放置在該接觸區域以外，以便不幹擾顯示信息的觀看。所以，改善電場線性化可能會對觸摸板的邊界尺寸產生不利的影響。
另一個因素是電場線性對該電極圖案內的小變更的靈敏度。在製造期間，這類變更通常是不可避免的。如果該電極圖案內的小變更會導致該電場內的不能接受的非線性，則製造接觸式傳感器的產量和(因而)成本可能會受到不利的影響。已知的線性化圖案可能受到「它們在使該電場線性化的過程中多有效」的限制，並且/或者，它們可能要求更寬的邊界來有效地使電場線性化或補償在製造期間引入的尺度錯誤，結果，可能會涉及很高的製造成本。
發明概述通常，本發明涉及在傳導表面上製作傳導電極圖案。本發明也涉及使電場線性化。
在本發明的一個方面中，物件包括被布置在透明傳導表面上的兩個或更多的多邊形平行的傳導段行。每行的每條邊緣具有兩個末端傳導段以及一個或多個中間傳導段。沿給定行中的給定邊緣的這些中間傳導段在長度上基本相等。沿給定行中的給定邊緣的這些間隙在長度上也基本相等。沿給定邊緣的內部行中的中間段的長度小於沿相同邊緣的外部行中的中間段的長度。行中的至少一個傳導段被連接到另一個行中的至少一個傳導段。
在本發明的另一個方面中，沿傳導表面的多邊形周邊的內部布置有兩個或更多行的傳導段。每行具有關於該多邊形的每條邊緣的一條邊緣。每行的每條邊緣具有兩個末端段以及一個或多個中間段。每行的每條邊緣的這些中間段在長度上基本相等。每行的每條邊緣的所有的段在間隔方面基本相等。關於每條邊緣，當從外部行移動到內部行時，中間傳導段的長度變小。一個行中的至少一個傳導段被連接到另一個行中的至少一個傳導段。
在本發明的另一個方面中，接觸包括傳導表面，兩個或更多的平行多邊形行的傳導段被布置到該傳導表面上。每行的每條邊緣具有一個或多個中間傳導段以及兩個末端段。沿每行的每條邊緣的這些中間段基本上具有相等的長度，並且，沿每行的每條邊緣的這些段之間的各個間隙基本上具有相等的長度。
在本發明的另一個方面中，光學系統包括顯示器和接觸式傳感器，其中，該接觸式傳感器包括根據本發明的實施例的電極圖案。
在本發明的另一個方面中，物件包括與傳導表面接觸的多個傳導段。這些傳導段沿兩個或更多的同心平行多邊形的各條邊緣而加以定位，其中，每個多邊形的每條邊緣包括被布置在兩個末端段之間的一個或多個中間段。關於每個多邊形的每條邊緣，這些中間段在長度上基本相等，並且，這些段基本上被相等地隔開。
附圖簡述通過考慮本發明的各種實施例的以下詳細說明並結合附圖，可以更全面地理解和認識本發明。在這些附圖中
圖1展示了根據本發明的實施例的電極圖案的示意頂視圖；圖2展示了根據本發明的另一個實施例的電極圖案的一個部分的示意頂視圖，其中，鄰近各行中的傳導段經由連接傳導條而加以連接；圖3展示了圖2中的該電極圖案的放大部分的示意頂視圖；圖4展示了圖3中的該電極圖案的示意頂視圖，其中，已除去被連接的傳導段的各個沒有電氣功能的部分；圖5展示了根據本發明的另一個實施例的電極圖案的一個部分的示意頂視圖，其中，關於給定行，鄰接邊緣中的末端段在該頂點處連接；圖6展示了根據本發明的另一個實施例的電極圖案的一個部分的示意頂視圖，其中，關於給定頂點，鄰近各行中的角段經由連接傳導條而加以連接；圖7A展示了根據本發明的又一個實施例的電極圖案的一個部分的示意頂視圖，其中，關於給定頂點，鄰近各行中的角段經由連接傳導條而加以連接；圖7B展示了圖7A中的該電極圖案的示意頂視圖，其中，已除去這些被連接的角段的各個沒有電氣功能的部分；圖8展示了根據本發明的另一個實施例的電極圖案的一個部分的示意頂視圖，其中，該電極圖案包括電接觸墊；圖9展示了根據本發明的另一個實施例的光學系統的示意側視圖；圖10展示了根據本發明的又一個實施例的電極圖案的一個部分的示意頂視圖；以及，圖11展示了根據本發明的另一個實施例的電極圖案的示意三維視圖。
詳細說明本發明通常涉及為了使該傳導表面的某個區域內的電場線性化，將傳導電極圖案製作到透明傳導表面上。本發明特別適用於接觸式傳感器，這些接觸式傳感器使用被布置在傳導表面上的電極圖案來使該傳感器的該接觸區域內的電場線性化，以便更精確地確定所施加接觸的位置。本發明也特別適用於用於顯示器的透明接觸式傳感器，其中，該接觸式傳感器需要具有高解析度、低製造成本、降低的邊界寬度和增加的接觸區域。
觸控螢幕按下述總原則來運作當施加接觸時，平時開的電路關閉。在該閉合電路中產生的信號的這些屬性能用於檢測接觸位置。可以使用各種技術來檢測接觸位置。一種這樣的技術是電阻性的。在電阻性接觸中，所施加的接觸使兩個平時物理上分開的傳導薄膜相互之間的直接物理接觸。該物理接觸關閉平時開的電子電路，從而導致生成電阻性耦合的電信號。這個產生的信號的這些屬性允許檢測該接觸位置。
電容性是通常被用來檢測接觸位置的另一種技術。在此情況下，當傳導接觸工具(例如，用戶的手指或傳導觸針)充分接近傳導薄膜來允許這兩個導體之間的電容性耦合時，產生信號。這個產生的信號的屬性能用於檢測該接觸位置。
本發明適用於觸敏式屏幕——其中，為了更精確地檢測施加接觸的位置，該接觸區域內的電場最好被線性化。本發明特別適用於利用電阻性或電容性技術的觸控螢幕——其中，電場在透明導體的平面中的一個或多個方向上被線性化。第4,198,539號、第4,293,734號、第4,371,746號和第4,822,957號美國專利揭示了使被布置在接觸區域的周邊上的電極圖案線性化。通常擁有的序列號為09/169,391的美國專利申請揭示了用於改善觸面板的線性的電極圖案。USSN09/169,391中所揭示的這些電極圖案包括被布置在電阻層的邊界上的各行傳導段，其中，每行至少具有兩個傳導段，其中的每個傳導段面向鄰近行中的三個傳導段的至少一個部分。本發明揭示了改善電場線性的新的電極圖案，而無須以更大的邊界寬度或增加的製造成本作為代價。本發明中所提供的這些電極圖案特別適用於接觸式傳感器中，其中，需要改善電場線性，用於更精確地檢測接觸輸入的位置。
除非另有規定，本文檔中的所有附圖都是示意性的，尺度將不加以測量，並且為說明本發明的不同方面而選擇尺度。
圖1示出了根據本發明的一個特殊實施例的物件100的示意頂視圖。物件100包括透明導體101。在圖1所示的該實施例中，透明導體101的周邊102是矩形。一般而言，周邊102可以是任何多邊形，例如，矩形、正方形、三角形等。在圖1中，周邊102由四條邊緣102a、102b、102c和102d組成。物件100也包括沿透明導體101上的周邊102而布置的兩行或更多行的離散傳導段。特別是，圖1示出了四個這樣的平行的行103a、103b、103c和103d，儘管一般可以有兩個或更多的行。每個行(例如，行103a)具有與透明導體101的周邊102相同的多邊形形狀，並且包括與周邊102相同數量的邊緣和頂點。例如，行103a是矩形，並且包括四條邊緣105a、105b、105c、105d和四個頂點110a、110b、110c、110d。
根據本發明，每行的每條邊緣包括多個傳導段104、這些傳導段104沿周邊102被布置在該透明導體上。更明確地說，每行的每條邊緣具有布置在最接近該邊緣的兩端處的這些頂點的兩個末端傳導段、以及被布置在這些末端段之間的一個或多個中間傳導段。例如，行103a的邊緣105d具有兩個末端傳導段106a和106b、以及三個中間傳導段107a、107b和107c。
這些傳導段的薄層電阻通常小於透明導體101的薄層電阻。較佳的是，透明導體101的薄層電阻顯著地大於這些傳導段的薄層電阻。透明導體101的薄層電阻較佳地至少比這些傳導段的薄層電阻大10倍。在本發明的一些實施例中，透明導體101的薄層電阻較佳地至少比這些傳導段的薄層電阻大100倍。
透明傳導薄膜101可以是半導體、摻雜質的半導體、半金屬、金屬氧化物、有機導體、傳導性聚合物或類似物。示例的無機材料包括透明傳導氧化物，例如，氧化銦錫(ITO)、氧化錫銻(TAO)等。示例的有機材料包括傳導性有機金屬化合物、以及諸如聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔和聚噻吩等傳導性聚合物，包括歐洲專利出版物EP-1-172-831-A2中所揭示的傳導性聚合物。這些傳導段可以是不透明的、半透明的或幾乎透明的。這些傳導段可以是諸如銀、金、銅、鋁、鉛等金屬，也可以是金屬組合。這些傳導段可以包括碳或其他添加劑，用於使這些段具有傳導性或更具有傳導性。可以使用噴墨印刷、絲網印刷或用於將這些傳導段面置到該透明導體上的任何其他合適的方法，來將這些傳導段布置到透明導體101上。可以使用照相平版印刷術、噴墨印刷、雷射燒蝕、光致褪色或任何其他合適的圖案制定方法，來制定這些傳導段的圖案。
根據本發明，不同的傳導段可以傳導不同的電流量。例如，外部行中的這些傳導段會比內部行中的這些傳導段更具傳導性。作為另一個例子，關於給定行中的給定邊緣，這些末端段會比這些中間段更具傳導性。通過增加其寬度、厚度，或者通過使用更具傳導性的材料來製作傳導段，可以使該段更具傳導性。
根據本發明的一個方面，某些傳導段可能基本上是透明的。例如，某些內部行可能包括透明導體，某些外部行可能包括不透明傳導段。例如，參考圖1，這兩個內部行可以用透明傳導段製成，這兩個外部行可以用不透明傳導段製成。根據本發明的這個方面，這兩個內部行可以被包括在接觸式傳感器的該接觸區域內，因此可增加該顯示區域，而不會干擾顯示信息的觀看。
根據本發明，每行的每條邊緣的中間傳導段在長度上基本相等。例如，傳導段107a、107b和107c在長度上基本相等。作為另一個例子，行103c的右邊緣的中間傳導段108a、108b、108c、108d和108e在長度上基本相等。一般而言，關於給定行，沿一條邊緣的中間段不需要在長度方面等於沿另一條邊緣的中間段。例如，一般而言，行103a的頂部邊緣的中間段107b可以具有與同一行的左邊緣的中間段111不同的長度。但是，在本發明的一些實施例中，屬於給定行中的不同邊緣的這些中間段也可以在長度上基本相等。
一般而言，關於給定行的給定邊緣，這些中間傳導段不需要在長度方面等同於這些角段。例如，傳導段107a的長度不需要等同於傳導段106a的長度。但是，在本發明的一些實施例中，沿給定行的邊緣的末端段和中間段可以在長度方面相等。
根據本發明，關於每行的每條邊緣，這些傳導段被基本上相等長度的間隙分開。例如，關於行103a的邊緣105d，間隙109a、109b、109c和109d基本上具有相等的長度。根據本發明，每行的每條邊緣中的這些傳導段之間的基本上相等的間隙可改善線性。
出於本發明的各個目的，按照中場與線性電場的背離來定義電場的線性。可以按照線性等位線來進一步定義中場的線性。根據本發明的該電場較佳地被線性化到2％以內，更佳地被線性化到1％以內，甚至更佳地被線性化到0.5％以內，並且甚至還要更佳地被線性化到0.1％以內。根據本發明，可以通過將不同大小的信號(例如，電壓)施加到該多邊形的不同頂點，來使接觸區域內的電場線性化。例如，關於矩形的電極圖案，可以通過將信號(例如，電壓V1)施加到兩個鄰接的頂點，並且將不同的信號(例如，電壓V2)施加到其他兩個頂點，來使該電場線性化。作為另一個例子，關於三角形的電極圖案，可以通過將第一信號(例如，電壓Va)施加到第一個頂點、將第二信號(例如，電壓Vb)施加到第二個頂點並且將第三信號(例如，電壓Vc)應用於第三個頂點來使該電場線性化，其中，這三個信號(例如，電壓Va、Vb和Vc)可以在大小上不同。
一般而言，關於給定行，沿一條邊緣的間隙不需要在長度方面等於沿同一行的另一條邊緣的間隙。例如，關於行103a，間隙109a不需要等同於間隙112a。但是，在本發明的一些實施例中，關於給定行，沿一條邊緣的間隙可以等同於沿同一行的另一條邊緣的間隙。另選地，關於給定行，沿某些邊緣的間隙可以是相等的，並且，沿其他邊緣的間隙可能在長度方面不相等。例如，關於矩形的電極圖案中的給定行，沿對立邊緣的間隙可能在長度方面相等，並且，沿鄰接邊緣的間隙可能在長度方面不同。
按照慣例，關於兩個給定行，離傳導表面101的周邊102較近的那個行被稱作「外部行」，離周邊102較遠的那個行被稱作「內部行」。最外部的行和最內部的行分別指的是離周邊102最近和最遠的行。根據本發明，關於任何給定邊緣，任何內部行中的傳導中間段的長度小於任何外部行中的傳導中間段的長度。換言之，關於給定邊緣，傳導中間段的長度隨著從外部行到內部行的移動而逐漸變小。例如，參考圖1，關於任何給定邊緣，行103d中的傳導中間段小於行103c中的傳導中間段，行103c中的傳導中間段小於行103b中的傳導中間段，並且，行103b中的傳導中間段小於行103a中的傳導中間段。
根據本發明，給定行中的一個或多個段經由一個或多個傳導條而與鄰近行中的一個或多個段連接。例如，參考圖1，行103a中的段107b經由傳導條120a而與行103b中的段121a連接，行103b中的段121a經由傳導條120b而與行103c中的段122a連接，並且，行103c中的段122a經由傳導條120c而與行103d中的段123a連接。這些傳導條較佳地用與這些傳導段相同的材料製成。此外，傳導條較佳地具有基本上與這些傳導段相同的薄層電阻。儘管在本發明的一些實施例中，一些或所有傳導條可以用某種材料製成，並且/或者，可以具有與部分或所有這些傳導段的薄層電阻不同的薄層電阻。
圖1中的電極圖案100的一個部分被示意地示作圖2中的電極圖案200，用於進一步展示與連接鄰近行中的傳導段有關的本發明的各個方面。為簡單起見，並在不喪失任何普遍性的前提下，圖2中未示出電極圖案200的剩餘部分。圖2示出了四行電極203a、203b、203c和203d的各個部分。行203a具有傳導段201a，行203b具有包括段201b的三個傳導段，行203c具有包括段201c的五個傳導段，並且，行203d具有包括段201d的九個傳導段。傳導段201b經由被安置在段201c的端點處的傳導連接條202a和202b，而與傳導段201c連接。類似地，傳導段201c和201d經由被安置在段201d的端點處的傳導連接條204a和204b而加以連接。圖2所示的示例連接傳導條具有矩形的形狀，並且被布置成垂直於它們所連接的這些傳導段。一般而言，連接傳導條可以具有不同的形狀，並可以採取相對於它們所連接的這些傳導段的不同方位。
如上所述，圖2中的這些傳導段和連接條較佳地用相同的材料製成，並具有基本上相同的薄層電阻。但是，在本發明的某些實施例中，一個或多個連接條的構成材料和/或薄層電阻可以不同於這些傳導段中的一個或多個傳導段的製作材料和/或薄層電阻。為方便說明，包括傳導段201b、201c、201d以及傳導連接條202a、202b、204a和204b的電極圖案200的這些部分被放大，並在圖3中被示出。通過連接鄰近行中的段，可以顯著地改善電場均勻性。如圖3所示，段201b的一個部分——連接條202a和202b內所包含的、被指定為X2的那個部分構成與段201c的並行連接。如果傳導段201b和201c的薄層電阻大大小於這些段被布置在其上的該透明導體(圖3中沒有識別的透明導體)的薄層電阻，那麼，可以從該電極圖案中除去段201b的X2部分，而只會對電場線性產生很小的或沒有影響，並且具有「使用傳導性較小的材料」的好處。類似地，如果傳導段201c和201d的薄層電阻大大小於這些段被布置在其上的該透明導體的薄層電阻，那麼，可以除去段201c的X1部分。在對場線性產生很小或沒有影響的條件下可以被除去的傳導段的各個部分被認為是沒有電氣功能的部分。X1和X2是兩個這樣的部分。圖4示出了除去段X1和X2的結果，其中，在除去段X2之後，段201b留下段201b1和201b2；在除去段X1之後，段201c留下段201c1和201c2。圖4所示的該電極構造可以被稱作「城堡」。圖2～4展示了本發明的一個更普通的方面關於經由一個或多個傳導連接條而加以連接的鄰近行中的段，可以除去這些被連接的傳導段的任何沒有電氣功能的部分。回頭參考圖3，利用該透明導體、這些傳導段和這些傳導連接條的薄層電阻的合適的相對大小，部分X1和X2可以在電氣上變成沒有功能的，所以可以被除去，而不會對電場均勻性產生影響或對電場均勻性產生很小的影響。
根據本發明，較佳的情況是當經由傳導連接條而連接來自鄰近行的兩個段時，一個段完全與另一個段重疊。例如，參考圖1，在連接段121a和107b中，段107b完全與段121a重疊；在連接段121a和122a中，段121a完全與段122a重疊；在連接段122a和123a中，段122a完全與段123a重疊。作為另一個例子，參考圖2，在連接段201b和201c中，段201b完全與段102c重疊；並且，在連接段201c和201d中，段201c完全與段201d重疊。在本發明的某些方面中，傳導段可能只與跟它連接的鄰近行中的段局部重疊。在本發明的一些其他的方面中，來自彼此連接的鄰近行的各個段之間可能沒有重疊。
關於給定邊緣，可以使用以下方程式來使鄰近行中的中間傳導段和間隙的長度和數量聯繫起來li+gi＝2(li+1+gi+1) (1)ni+1＝2ni±1 (2)ki＝ki+1-1 (3)其中i是行數，行(i+1)鄰近行i並在行i的內部；li是行i中的中間傳導段的長度；li+1是行(i+1)中的中間傳導段的長度；gi是行i中的傳導段之間的間隙長度；gi+1是行(i+1)中的傳導段之間的間隙長度；ni是行i中的中間傳導段的數量；ni+1是行(i+1)中的中間傳導段的數量；ki是行i中的間隙的數量；以及，ki+1是行(i+1)中的間隙的數量。
根據本發明的一個方面，關於給定行，可以在該頂點處連接來自鄰接邊緣的末端段。為了展示本發明的這個方面，圖5示意地表現了根據本發明的一個方面的電極圖案500的角部分。為簡單起見，並在不喪失任何普遍性的前提下，沒有示出電極圖案500的剩餘部分。電極圖案500包括行505a、505b、505c和505d。行505a中的末端段506a和506b經由連接傳導條506c而在頂點550處加以連接，以構成角段506(用虛線507圍住的L型段)。類似地，末端段536a和536b經由連接傳導條536c在頂點560處加以連接，以構成角段536(用虛線508圍住的L型段)。如下所述，角段可以改善電場線性，並提供與電子電路的電氣連接。
圖6示出了根據本發明的一個方面的電極圖案600的一個部分，其中，在相同頂點處並屬於鄰近行的角段可以經由一個或多個傳導條連接。示例電極圖案600包括三行傳導段601a、601b和601c。為方便說明，並在不喪失任何普遍性的前提下，沒有示出電極圖案600的剩餘部分。電極圖案600也包括都在頂點604處的三個角段602a、602b和602c。根據本發明的一個方面，當該電極圖案包括在相同頂點處的兩個或更多的角段時，被安置在相同頂點處的至少兩個角段可以經由一個或多個傳導連接條而彼此連接。例如，在圖6中，角段602a和602b經由傳導連接條603a而加以連接，並且，角段602b和602c經由傳導連接條603b而加以連接。
圖7示意地示出了根據本發明的另一個方面的電極圖案700的一個部分的頂視圖。為簡單起見，並在不喪失任何普遍性的前提下，沒有示出電極圖案的剩餘部分。電極圖案700包括三個行701a、701b和701c以及頂點704。電極圖案700的每一行包括在頂點704處的角段。特別是，行701a包括角段702a，行701b包括角段702b，行701c包括角段702c，它們都在頂點704處。角段702a和703a經由連接傳導條703a和703b而彼此連接。類似地，角段702b和702c經由連接傳導條704a和704b而彼此連接。圖6和圖7A所示的這些傳導連接條具有矩形的形狀，並被布置成垂直於它們所連接的這些角段的各個部分。一般而言，這些傳導連接條可以具有其他形狀，並可以被布置成相對於它們所連接的這些段的各個部分具有其他方向。
在本發明的一個方面中，如果這些角段和這些傳導連接條的薄層電阻明顯地小於它們被布置到其上的該透明導體(圖7A中沒有標出的該透明導體)的薄層電阻，那麼，角段702a和702b在點X1與X2之間構成並行電阻連接。在此情況下，點X1與X2之間的角段702a的那個部分可能在電氣上變成沒有功能的，所以可以被除去，而只會對電場線性產生很小影響或沒有影響。圖7B示出了該結果，其中，在除去所述部分之後，角段702a被減少到兩個剩餘部分702a1和702a2。類似地，回頭參考圖7A，點Y1與Y2之間的角段702b的那個部分可以在電氣上是沒有功能的，並可以被除去，而只會有很小的影響或沒有影響。圖7B也示出了該結果，其中，在除去所述部分之後，角段702b被減少到兩個剩餘部分702b1和702b2。
根據本發明，給定行中的傳導段的數量可能是奇數，或偶數。此外，一對鄰近行之間的間距不需要等於另一對鄰近行之間的間距。參考圖2來進一步示出這個要點，其中，鄰近行203a與203b之間的間距是d1，鄰近行203b與203c之間的間距是d2，鄰近行203c與203d之間的間距是d3。根據本發明的一個方面，間距d1、d2和d3不需要相等。例如，d1可能基本上等於d3，但不等於d2。在本發明的一些實施例中，間距d1、d2和d3可能相等。
圖8示出了根據本發明的一個特殊實施例的電極圖案800的示意頂視圖，其中，電極圖案800在沿該最外部的行的一個或多個頂點處加入電接觸墊。示例電極圖案800是具有四條邊緣和四個頂點的矩形，並且包括最外部的行803和最內部的行804。最外部的行803包括四個角段801a、801b、801c和801d。為方便說明，並在不喪失任何普遍性的前提下，只示出最外部的行803的四個角段。根據本發明的這個示例方面，四個矩形的電接觸墊802a、802b、802c和802d被放置在沿最外部的行803的電極圖案800的這四個頂點處。特別是，接觸墊802a被放置在頂點805a處並與角段801a電接觸，接觸墊802b被放置在頂點805b處並與角段801b電接觸，接觸墊802c被放置在頂點805c處並與角段801c電接觸，接觸墊802d被放置在頂點805d處並與角段801d電接觸。可以使用這些電墊來將外部觸敏式電子設備電氣連接到電極圖案800和電極圖案800被布置到其上的該透明導體。
圖9示出了根據本發明的一個特殊方面的光學系統900的示意橫斷面。光學系統900包括接觸式傳感器910和用於向觀看位置930顯示信息的顯示器920。接觸式傳感器910加入本發明中所揭示的電極圖案(圖9中未示出)，用於使該電場線性化，並用於精確地確定施加的接觸的位置。接觸式傳感器910可以是電阻性接觸式傳感器、電容性接觸式傳感器，或者，可以使用「加入根據本發明的電極圖案來改善電場線性」得益的任何其他的觸敏式技術，以便更精確地確定接觸輸入的位置。顯示器920的例子包括液晶顯示器、陰極射線管(CRT)顯示器、發光二極體顯示器、等離子顯示器、有機發光顯示器、場發射顯示器、電致發光顯示器、以及其他合適的圖像形成顯示器。另外，顯示器920可能是向觀看位置930顯示信息的圖形、文本或其他標記。
圖11示出了根據本發明的一個特殊實施例的電極圖案1500的示意三維視圖。電極圖案1500被製作在底層1501上。底層1501具有頂面1502、側面或邊緣1503、以及底面(在圖11中沒有被示出)。電極圖案1500的一個部分一一行1510被製作在該底層的頂面上。該電極圖案的一個不同的部分——行1520被製作在側面1503上。雖然圖11中未明確示出，但是，電極圖案1500的另一個部分可以被製作在底層1501的底部上。例如，電極圖案1500首先可以被製作在柔韌性薄膜上。接下來，該柔韌性薄膜可覆蓋在堅硬的底層上，以便該電極圖案的一個部分在該底層的頂部，一個部分沿該底層的側邊，剩餘部分在該底層的底部。另外，可能用該柔韌性薄膜覆蓋顯示器。本發明的這個方面的優點是邊界尺寸減小。
圖10示意地表現了根據本發明的一個特殊實施例的電極圖案1000的頂視圖的一個部分。為方便觀看，並在不喪失任何普遍性的前提下，圖10隻表現了電極圖案1000的一個象限。藉助電極圖案1000的二次摺疊對稱，可以容易地構造其他象限。電極圖案1000具有擁有四條邊緣和四個頂點的矩形形狀，並且包括傳導段的四個平行的行1610、1620、1630和1640。行1610是電極圖案1000的最外部的行，行1640是電極圖案1000的最內部的行。電極圖案1000也包括兩條短邊緣和兩條長邊緣。圖10表現了一條短邊緣1710和一條長邊緣1720。電極圖案1000被布置在透明導體(在圖10中沒有被示出)上。實線1200標出該透明導體的周邊。
行1610包括沿該短邊緣的中間段1040、末端段1041和間隙1042、以及沿該長邊緣的中間段1080、末端段1081和間隙1082。
行1620包括沿該短邊緣的中間段1030、末端段1031和間隙1032、以及沿該長邊緣的中間段1070、末端段1071和間隙1072。
行1630包括沿該短邊緣的中間段1020、末端段1021和間隙1022、以及沿該長邊緣的中間段1060、末端段1061和間隙1062。
行1640包括沿該短邊緣的中間段1010、末端段1011和間隙1012、以及沿該長邊緣的中間段1050、末端段1051和間隙1052。
表格1示出了沿電極圖案1000的該短邊緣和長邊緣的中間段、末端段和間隙的數量。
表格1
MS是沿該短邊緣的中間段的數量；ML是沿該長邊緣的中間段的數量；ES是沿該短邊緣的末端段的數量；EL是沿該長邊緣的末端段的數量；GS是沿該短邊緣的間隙的數量；GL是沿該短邊緣的間隙的數量。
關於最外部的行1610，所有鄰接邊緣中的末端段在該頂點處加以連接，以構成角段。圖10示出了在頂點1100處的角段1500。其他三個角段未示出。此外，三角形的傳導電墊被放置在沿該最外部的行的這四個頂點處。每個電墊作出在相同頂點處與該角段的電接觸。例如，在圖10中，電接觸墊1110被放置在沿行1610的頂點1100處，並且與角段1500電接觸。
根據表格1，每條邊緣具有奇數數量的傳導段，所以，每條邊緣具有中心中間段。關於每條邊緣，鄰近行中的所有這些中心傳導段被連接，以構成城堡(如參考圖3和圖4而描述的)。圖10示出了沿短邊緣1710的城堡1300的一半和沿長邊緣1720的城堡1400的一半。其他兩個城堡未示出。
例子曾使用有限元分析而在數字上建立圖10所示的電極圖案1000的模型。電極圖案以電容接觸式傳感器方式加入。該透明導體具有27.94cm(長邊緣)×21.59ch(短邊緣)的周邊，並具有2500歐姆/平方的薄層電阻。所有傳導段、連接條和接觸墊的薄層電阻是0.01歐姆/平方。此外，在建立圖10的電極圖案1000的模型的過程中，使用過以下數值周邊1200與行1610之間的間距是0.076cm；行1610中的傳導段的寬度是0.063cm；行1610與行1620之間的間距是0.038cm；行1620中的傳導段的寬度是0.051cm；行1620與行1630之間的間距是0.038cm；行1630中的傳導段的寬度是0.038cm；行1630與行1640之間的間距是0.038cm；行1640中的傳導段的寬度是0.038cm；以及，行1640(最內部的行)與指定的接觸區域之間的間距是0.051cm。
表格2示出了關於圖10中的各行的、用cm表示的有關尺度。
表格2
MSX是沿短邊緣的中間段的長度；MLX是沿長邊緣的中間段的長度；ESX是沿短邊緣的末端段的長度；ELX是沿長邊緣的末端段的長度；GSX是沿短邊緣的每個間隙的長度；以及，GLX是沿短邊緣的每個間隙的長度。
5伏電壓被施加到沿電極圖案1000的一條短邊緣的這兩個電接觸墊。其他兩個墊接地。所有計算的等位線都顯示出基本上的線性，並且基本上與該傳感器的該短邊緣平行。例如，這些建模結果示出沒有偏離位於該接觸區域的中心與被給予5伏電壓的該邊緣之間的對2.8伏特等位線的直線。這條等位線的中心離該接觸區域中心有1.702cm遠。
在上文中，有時藉助「頂部」、「底部」、「左」和「右」來描述元件的位置。這些術語只是被用來簡化本發明的不同元件(例如，附圖中所示出的元件)的說明。它們不應該被理解為「對本發明的各個元件的有用方位施加任何限制」。
權利要求
1.一種物件，其特徵在於包括透明傳導表面；被布置在所述傳導表面上的兩個或更多的多邊形平行的傳導段行，每行的每條邊緣包括被布置在兩個末端傳導段之間的一個或多個中間傳導段；其中，對於每行的每條邊緣，所述中間段在長度上基本相等，並且，這些段基本上以相等長度的間隙分開；其中，對於每條邊緣，沿所述邊緣的內部行中的所述中間段的長度小於沿相同邊緣的外部行中的所述中間段的長度；以及，其中，一行中的至少一個段經由一個或多個傳導條被連接到鄰近行中的段。
2.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述多邊形是矩形。
3.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述多邊形是正方形。
4.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述多邊形是三角形。
5.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述傳導表面的薄層電阻大於所述傳導段的薄層電阻。
6.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述傳導表面的薄層電阻至少比所述傳導段的薄層電阻大10倍。
7.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述傳導表面的薄層電阻至少比所述傳導段的薄層電阻大100倍。
8.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，對於至少一行的至少一條邊緣，所述中間和末端傳導段基本上在長度上相等。
9.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，在給定行中的所有中間段在長度上基本相等。
10.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，在給定行中的所有的段在長度上基本相等。
11.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，在行中的頂點處的所述末端段被連接，以構成傳導性角段。
12.根據權利要求11所述的物件，其特徵在於，至少兩個行具有在所述相同頂點處的角段。
13.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述多邊形平行行的至少兩條邊緣不是共面的。
14.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述多邊形平行行的至少兩個行不是共面的。
15.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，一個或多個傳導段在光學上是能透射的。
16.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，一個或多個行中的傳導段在光學上是能透射的。
17.根據權利要求12所述的物件，其特徵在於，在所述相同頂點處的至少兩個角段經由一個或多個傳導條連接。
18.根據權利要求17所述的物件，其特徵在於，除去被連接的傳導性角段的沒有電氣功能段的至少一些部分。
19.根據權利要求17所述的物件，其特徵在於，所述傳導條的薄層電阻基本上等同於所述角段的薄層電阻。
20.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述最外部的行中的傳導段的數量是偶數。
21.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述最外部的行中的傳導段的數量是奇數。
22.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，對於鄰近外部行的至少一行，傳導段的數量是奇數。
23.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，對於鄰近外部行的每行，傳導段的數量是奇數。
24.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，對於鄰近外部行的至少一行，傳導段的數量是偶數。
25.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，對於鄰近外部行的每行，傳導段的數量是偶數。
26.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，一對鄰近行之間的間距基本上等同於至少其他的一對鄰近行之間的間距。
27.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所有的各對鄰近行之間的間距基本上相同。
28.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，任何一對鄰近行之間的間距基本上不同於任何其他的一對鄰近行之間的間距。
29.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，除去被連接的傳導段的沒有電氣功能段的至少一些部分。
30.根據權利要求1的物件，其特徵在於進一步包括被布置在所述透明傳導表面上沿該最外部的行的一個或多個頂點處的電接觸墊。
31.根據權利要求30所述的物件，其特徵在於，所述接觸墊的薄層電阻基本上等於所述傳導段的薄層電阻。
32.根據權利要求30所述的物件，其特徵在於，在具有接觸墊的頂點處的所述末端段經由一個或多個傳導條被連接到所述接觸墊。
33.根據權利要求32所述的物件，其特徵在於，所述傳導條的薄層電阻基本上等於所述傳導段的薄層電阻。
34.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述透明傳導表面包括透明傳導氧化物。
35.根據權利要求34所述的物件，其特徵在於，所述透明傳導氧化物包括氧化銦錫。
36.根據權利要求34所述的物件，其特徵在於，所述透明傳導氧化物包括氧化錫銻。
37.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述透明傳導表面包括透明傳導性聚合物。
38.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述傳導段包括銀。
39.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述傳導段包括傳導性聚合物。
40.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述傳導段包括碳。
41.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述傳導條的薄層電阻基本上等於所述傳導段的薄層電阻。
42.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，在給定行中的傳導段之間的間隙不與鄰近行中的傳導段之間的間隙相重疊。
43.根據權利要求1所述的物件，其特徵在於，所述物件被加入接觸式傳感器。
44.根據權利要求43所述的物件，其特徵在於，所述接觸式傳感器是電阻性的。
45.根據權利要求43所述的物件，其特徵在於，所述接觸式傳感器是電容性的。
46.一種物件，其特徵在於包括具有多邊形周邊的透明傳導表面；以及，沿所述透明傳導表面的周邊而布置的和被布置在所述透明傳導表面的周邊內的兩個或更多行的傳導段，每行具有對所述多邊形的每條邊緣的一條邊緣，每行的每條邊緣包括兩個末端段以及一個或多個中間段，每行的每條邊緣的所述中間段在長度上基本相等，並且，每行的每條邊緣的所有的段在間隔上基本相等，沿每條邊緣的所述中間傳導段的長度隨著從外部行到內部行的移動而逐漸變小，所述傳導段被如此安置，以便一行中的傳導段之間的間隙不與鄰近行中的傳導段之間的間隙相重疊，並且，一行中的至少一個段經由一個或多個傳導條而被連接到鄰近行中的段。
47.一種接觸式傳感器，其特徵在於包括傳導表面；被布置在所述傳導表面上的兩個或更多的同心平行多邊形行的離散傳導段；每行的每條邊緣，它具有被布置在兩個末端傳導段之間的一個或多個中間傳導段；其中，對於每行的每條邊緣，所述中間傳導段基本上具有相等的長度；以及，所述傳導段之間的間隙基本上具有相等的長度。
48.一種用於向觀察者顯示信息的光學系統，其特徵在於，該光學系統包括顯示器；接觸式傳感器，它包括傳導表面；以及，被布置在所述透明傳導表面上的兩個或更多的多邊形平行的傳導段行，每行的每條邊緣包括兩個末端段以及被布置在所述末端段之間的一個或多個中間段，每行的每條邊緣的所述中間段在長度上基本相等，每行的每條邊緣的所有的段在間隔上基本相等，沿每條邊緣的所述中間傳導段的長度隨著從外部行到內部行的移動而逐漸變小，所述傳導段被如此安置，以便一行中的傳導段之間的間隙不與鄰近行中的傳導段之間的間隙相重疊，並且，行中的至少一個段經由一個或多個傳導連接條而被連接到鄰近行中的段。
49.根據權利要求48所述的光學系統，其特徵在於，所述顯示器包括液晶顯示器。
50.根據權利要求48所述的光學系統，其特徵在於，所述顯示器包括陰極射線管顯示器。
51.根據權利要求48所述的光學系統，其特徵在於，所述顯示器包括等離子顯示器。
52.根據權利要求48所述的光學系統，其特徵在於，所述顯示器包括有機發光顯示器。
53.根據權利要求48所述的光學系統，其特徵在於，所述顯示器包括圖形。
54.根據權利要求48所述的光學系統，其特徵在於，所述顯示器包括標記。
55.一種物件，其特徵在於包括與傳導表面接觸的多個傳導段，所述傳導段沿兩個或更多的同心平行多邊形的各條邊緣而加以安置，每個多邊形的每條邊緣具有被布置在兩個末端段之間的一個或多個中間段，其中，對每個多邊形的每條邊緣，這些中間段在長度上基本相等，以及，這些段基本上被等距地隔開。
全文摘要
揭示了被布置在傳導表面上的電極圖案。該電極圖案包括多個傳導段。這些傳導段沿兩個或更多的同心平行多邊形的各條邊緣而加以定位。每個多邊形的每條邊緣具有被布置在兩個末端段之間的一個或多個中間段。對於每個多邊形的每條邊緣，這些中間段在長度方面相等，並且，這些段被等距地隔開。揭示了包括這種電極圖案的一種接觸式傳感器。
文檔編號G06F3/045GK1659506SQ03813689
公開日2005年8月24日 申請日期2003年5月23日 優先權日2002年6月14日
發明者K·J·基弗, B·布拉特, B·O·吉愛幹 申請人:3M創新有限公司