与触摸区外围的串联电阻链中每个电极有多个并联连接的触摸屏制造技术

一种电阻性或电容性的位置触摸屏包括具有均匀电阻涂层的玻璃衬底和临近衬底外围边缘的重叠分立电极的串联电阻链。与每个链平行的另外的绝缘线性中断的间隙形成通过触摸区的电阻性电流通路。每个电极至少有两个间隙、使得多条电流通路连接到每个电极。每个间隙在电压场中产生局部波纹，波纹随离开间隙的距离而衰减。由于波纹衰减长度决定于电流通路之间的距离，所以靠近电极处的波纹幅度就以对应于每个电极的间隙数的系数呈指数减小。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及确定二维系统例如触摸敏感屏中位置坐标(即X和Y坐标)以便产生与该触摸位置有关的输出信号的装置。更具体地说，本专利技术提供了一种在触摸敏感区外围的具有改进的线性的5线(或9线)电阻性触摸传感器。先有技术说明触摸屏是能感知手指或其他电子无源输入笔触碰的二维位置的一种透明输入装置。触摸屏设置在诸如阴极射线管监控器或液晶显示器等显示装置上面，为饭店定餐输入系统、工业过程控制应用、交互式博物馆展览、公众信息亭、便携式电脑等提供输入。目前，主导的触摸技术是4线电阻性的、5线电阻性的、电容性的、超声的、和红外线的。这些都是能以低廉的价格提供高标准性能的技术。触摸屏性能的一个重要方面是在触摸敏感区的所有位置上，真正的触摸位置和测量的触摸位置之间有严密的对应。5线电阻性触摸屏，例如加洲Fremont的Elo TouchSystems公司的AccuTouchTM生产线，已广为许多触摸屏的应用所接受。在这些触摸屏中，手指或输入笔的机械压力使塑料膜式的覆盖片挠曲并与下面的玻璃衬底有物理接触。玻璃衬底上覆有可以激励电压梯度的电阻性涂层。通过与敷料玻璃衬底四个角的电连接，有关联的电子线路在X和Y方向上依次激励梯度，如美国专利No.3,591,718所述。覆盖片的下面有一导电涂层，它提供触摸位置和电压读出电子线路之间的电连接。由于X和Y的电压梯度都是在衬底的电阻性涂层上产生的，所以覆盖片的涂层只需提供电连续性。有关5线电阻性触摸屏的详情，可参阅授予Gibson的美国专利No.4,220,815；授予Gibson等人的美国专利No.4,661,665和美国专利No.4,731,508；授予Talmadge等人的美国专利No4,822,957；授予Dunthorn的美国专利No.5,045,644；以及授予kent的美国专利No.5,220,136。电子线路可以通过电流注入或上述的电压激励从5线电阻性触摸屏获得触摸信息。在电流注入读出的情况下，电流源透过覆盖片注入电流，在有触摸时测量到达四个角上每个连接点的电流。从这些角上电流的总和以及比率就可再造触摸位置。选择电流注入还是电压激励，这是电子学设计方面的选择，与触摸屏的设计基本无关。具有电压激励电子线路的触摸系统的外围电极图案设计同样适用于具有电流注入电子线路的触摸系统。电容性触摸屏常需要外围电极图案，以完成如在5线电阻性触摸屏中同样的基本功能。MicroTouch Systems公司可提供电容性触摸屏(ClearTekTM)和5线电阻性触摸屏(TouchTekTM)，后者的外围电极图案类似于Pepper的US4371746的附图说明图1b。在电容性触摸屏中，覆盖片由一层薄的透明介质涂层取代，该涂层成为有ITO或ATO敷料衬底的外表面。振荡电压加到四个角的连接点。手指触摸提供了对地的AC分路，可用作触摸位置处的AC电流源(sink)。对该AC电流在四个角的连接点之间的分配进行测量，测量结果可用来确定触摸的坐标。使用的是电流注入电子线路的一种AC变型。有时在电子线路和四个角的连接点的每一个之间既有驱动又有读出线连接会比较有利。如果在电子线路中有适当的反馈回路，则驱动和读出线的组合能使电子线路对加在角上连接点的激励电压有更好的控制。这产生在电子线路和触摸屏之间用9线连接的5线触摸屏的变型。而外围电极的图形设计基本上不受选择5线和9线连接方案的影响。5线电阻性触摸屏通常包括一个1-3mm厚的玻璃衬底，上面涂敷一层透明的电阻性涂层。以在所述电阻性涂层上的印刷导电油墨的几何图案和在所述电阻性涂层上形成的绝缘区的形式，在衬底上形成外围电极图案。ITO(氧化铟锡)和ATO(氧化锑锡)是具有既导电又透明的重要特性的简并半导体的实例，而且可以用作所述电阻性涂层。导电电极之间的区域构成电阻器，由绝缘区域确定其间的导电通路。电极图案及其制造的详情可参阅系列号为08/989,928的美国专利申请(已得到准许)，其内容作为参考包括在本文中。该信息也可参阅已发表的PCT申请No.WO99/30272。美国专利3591718(Asane & Baxter)，4198539(Pepper)以及4797514(Talmadge & Gibson)公开了包括角连接点之间的连续电阻性电极的外围电极图案。这种电极图案的性能对电极电阻率的稳定性和均一性十分敏感。连续电极在长度上电特性的不均一性会使传感器的线性失真。应用环境的湿度和温度变化对例如用印刷复合聚合物油墨制造的连续电阻性电极以及例如ITO触摸区的电阻性涂层等的电特性均有不同的影响。如果确有影响，触摸屏的线性就会受损。这种敏感性与诸如Elo TouchSystem的AccuTouchTM产品中所发现的和授予Dunthorn的美国专利No.5045644(其内容作为参考包括在本文中)所公开的利用分立重叠电阻器的外围电极图案相反。假设在电极和电阻性涂层之间有良好的电接触，分立重叠电阻器的电阻由电极之间的间隙中的电阻性涂层的电阻来决定。比较起来，用导电油墨印刷的电极的电阻很小，因而如果导电油墨的电特性发生变化，影响也很小。另外，由于间隙电阻是由与触摸区使用的同样的涂层形成的，所以它就可跟踪有源区的电阻率随温度和湿度的变化。这样，即使电阻性涂层的欧姆数/平方随环境条件而改变，触摸屏仍可有稳定的线性。使用分立重叠电阻器导致外围电极图案和触摸敏感区之间有一组分立的并联会合点。这会在靠近外围电极图案的触摸区产生一种波纹非线性。在美国专利5045644的图4B可以看到波纹的实例。图中示出X和Y激励的等电位线。现考虑用于X坐标测量的这组等电位线。在左下角，向着触摸区中心，远离外围电极图案处，X等电位线是间距均匀的垂直线。但在图的右侧，X等电位线的失真就相当明显。在这一区域沿垂直直线(有恒定的真实X坐标)向下移动手指会感觉到X激励电压的变化，因此有测得的X坐标的变化(除非另作校正)。光标的移动也会受到垂直波纹失真的影响。因此有必要在保持用重叠电阻器的外围电极设计的有利因素的同时减少这种波纹。再参考美国专利5045644的图4B的右侧，请注意，该波纹趋向于每个重叠电阻器电极重复一次的近似周期性。设S为串联电阻链上重叠电阻及其电极之间的代表性间距。作为垂直坐标Y的函数，X激励时波纹区中的电位随S的波长大致呈正弦变化，即，具有近似函数形式cos(2π*y/S)。在静电学中众所周知，在触摸区的电压激励模式隶属于拉普拉斯(Laplace)方程的数学。为满足拉普拉斯方程，在触摸区的右侧和左侧的波纹区内的X激励电位将大致具有以下形式A*exp(±2π*x/S)*cos(2π*y/S)如果X轴的方向远离引起波纹的外围电极边界，指数的加或减应是减。此处A为归一化常数。类似的表达式也适用于靠近触摸区顶部和底部的波纹的Y激励电位。应当指出，在X方向，以上表达式呈指数式衰减，衰减长度为S/2π。在此，我们称波纹幅度以e(2.71828...)系数衰减的距离为“波纹衰减长度”。短的波纹衰减长度是理想的，可以使很少波纹或没有波纹的触摸区最大。这反之又提示可增加串联电阻链中重叠电阻器的数量来减小S。但如下述，重叠电阻器的数量不能任意增加。在美国专利N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位置触摸屏，它包括：具有电阻性表面的衬底，该电阻性表面周围有终止于四个角的四个外围边缘，所述边缘之内为触摸区；靠近每个所述外围边缘的串联电阻链，用以建立所述触摸区的电场，每个电阻链包括多个与所述表面的电阻区域串联的导电电 极，每个电极的内部分朝向所述触摸区，相邻电极的内部分由会合点隔开；以及在所述电阻表面上，邻近所述电阻链和所述触摸区之间的每个电阻链的中断，所述中断起到电绝缘子的作用，所述中断由间隙隔开，其中所述电阻表面完整无损，从而通过所述间隙形成 通过所述触摸区的并联导电通路；其中大多数所述内部分通过多个间隙连接到所述触摸区，从而在所述多个内部分的每一内部分和靠近相对的外围边缘的各电极的内部分之间形成多条所述导电通路。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JL阿罗延，
申请(专利权)人：伊罗接触系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]