CN1499554A - 组合的触摸屏和膜开关 - Google Patents

Abstract

组合的膜开关和触摸屏，其采用连续的前透明薄片，该前透明薄片直接支承组件的触摸屏的透明的电极，以及用作膜开关的图形层。由此可获得改进的透明性和减小致动触摸屏所需的压力。

Description

组合的触摸屏和膜开关

技术领域

本发明涉及电气膜开关，尤其是涉及一个或多个膜开关和诸如可配装在图形显示终端上的接触屏的组合。

背景技术

膜开关提供由间隔层保持分隔的前片和后片。在一种普通的型式中，电气触点用导电印墨印刷在前和后片的相对表面上。例如，导电印墨可以是包括金属银印墨的诸种导电印墨，通过诸如丝网印刷的过程敷设在表面上。

膜开关的前片是弹性的，以使其能向内变形，通过指尖或诸如此类的物体的按压，经过间隔层的小孔接触后片。当前后片接触时，在其表面上的电气触点允许电流流过。膜开关理想的特性在于，它们呈有连续的前片表面，以阻止潮气和髒物的污染。

在一个众所周知的上述设计的变体中，在前片上的导体被一导电的、其面向后片的表面上印刷有导体的“弹响拱顶”替代。按压前片可使弹响拱顶咔哒作响地从其后表面移离后片的上凸的结构变为下凹的模式，在下凹模式中，其后表面和导体短路在后片上的导电指形物，于是，又使电流流动。

通过印刷隔开的导体和在间隔层内形成多个小孔，单一的前和后片可提供多个单独致动的开关或按钮。通常，前片层印刷有表明这些开关位置以及应在何处施加压力来致动各开关的按钮符号。前片层通常是透明的，按钮符号印刷在后表面上，以保护符号免遭磨损。

与膜开关形成对比，电阻式的触摸屏提供任意地位于CRT或其它电子显示屏的表面上的触点指示。与膜开关一样，电阻式的触摸屏采用带有导电涂层材料的前和后片，但在触摸屏中，导电涂层必须是诸如ITO(铟锡氧化物)的透明材料，以允许看到它们所覆盖的接线端。在电阻式的触摸屏中(与类似于膜开关操作的矩阵触摸屏相比)，导电材料连续地覆盖在前和后表面上，而不是在离散的位置上。ITO涂层比较昂贵，于是，触摸屏的区域大小通常紧靠显示屏的区域，以最大程度地减小ITO的需要量。

目前有许多种电阻式的触摸屏(三线的、四线的、五线的、六线的、七线的和八线的电阻式的触摸屏)。所有这些电阻式的触摸屏测量随电流流过透明电阻涂层而形成的电压梯度。三线、五线、六线和七线的触摸屏使用与四线和八线的触摸屏略微不同的探测步骤。

对于五线的电阻式的触摸屏，将直流电压(例如5V)首先垂直地施加到均匀导电材料(第一、第二、第三和第四线)的后片上。这将从上到下形成电压梯度。当前片被接触时，连接到控制器电子器件(通过第五线)上的前片的导电材料，探测后片的接触点的电压。探测到的电压对于5V的百分比将是触点的距离对于触摸屏高度的百分比。例如，如果探测到的电压是2.5V，这就意味着触摸屏高度的中间已被接触。一旦确定垂直位置，DC5V切换到水平施加到后片(第一、第二、第三和第四线)的导电材料上。于是，在触点上探测到的电压表示出触点的水平位置。

对于四线电阻式的触摸屏，垂直位置的探测就如五线的触摸屏那样，通过第一和第二线施加的梯度，以及使用在前片上的第三和第四线中的一个或两个来探测电压。然而，水平位置的探测，是通过施加直流电压到前片上，使用第三和第四线及使用后片导体来探测通过第一和第二线中的一个或两个的电压。

为了精确地定位触点，要求触摸屏上的导电材料在第四线的电阻式的触摸屏的前和后片上具有非常均匀的电阻分布，以及在第五线的电阻式的触摸屏的前和后片上具有非常均匀的电阻分布。相反，用于膜开关的导体仅要求具有最低的实际电阻。在下列公开的实例中，涉及本发明的电阻式的触摸屏包括如上所述的所有各种不同类型的电阻式的触摸屏。

膜开关和触摸屏可一起使用，例如，在一输入终端上，膜开关排列在显示屏的侧边。膜开关可提供固定定位的功能，而触摸屏可提供基于显示屏输出的功能。一种用于这种方式应用而进行组合膜开关和触摸屏的方法是，在膜开关板的中心割出一窗口，以使触摸屏露出窗口。这种方法造成密封上的困难，其允许污染物通过切割区域进入，因此，会挫败这种开关的理想的特性。另一种进行组合膜开关和触摸屏的方法是，将触摸屏安装在膜开关顶层的下面。通常支持图形的膜开关的该顶层在触摸屏的区域留有空白。尽管该方法消除了接缝的问题，但在触摸屏上方的膜开关的图形层显著地增加触摸屏的接触致动力，并减小从显示屏的光的光学传输。

理想地组合膜开关和触摸屏可不具有上述诸多缺点。

发明内容

本发明提供组合的触摸屏和具有单一连续的前片层的膜开关，该前片层被膜开关用作为其图形层，而被触摸屏用来支承其导电材料。为此两个目的使用单一层，可改进通过触摸屏的光学传输，并减小致动触摸屏所需的力。

膜开关也可使用这种顶层来支承其电极，或可包括第二电极支承层。对于膜开关这后一种选择略微增加致动所需的力，但这对于膜开关的操作是可接受的。也可延伸触摸屏的后透明层来提供膜开关电路的一部分。

具体来说，本发明提供组合的触摸屏和膜开关，其享有由连续的弹性片形成的前片层，它具有透明部分支承后表面上的透明的导体，以及印刷有按钮符号的图形部分。间隔层定位在前片层后面，并具有与透明部分和至少一个按钮符号对齐的开孔。透明的后片层定位在间隔层后面，以支承与前片层的透明部分相对的前表面上的透明导体。膜开关电路定位在前片层的图形部分的后面，并与按压按钮符号而被致动的按钮符号对齐。

本发明的一个目的是提供组合的触摸屏/膜开关，其呈现无缝的前表面，且用于触摸屏的触摸致动力可与单独的触摸屏媲美。

前片层的图形部分还可支承其后表面上的导体。

因此，本发明的另一目的是使用前片层作为膜开关和触摸屏的电极支承，以简化设计和减小致动触摸屏所需的力。

在前片层的图形部分的后表面上的导体可以是由不同于前片层的透明部分的后表面上的导体的材料制成。

因此，本发明的另一目的是将用于触摸屏和膜开关的导体优化在单一层上。

在前片层的透明部分的后表面上的导体可以是导电的聚合物。

因此，本发明的另一目的是提供可在连续的前片层上局部地形成图形的透明的导体，以便显著地减小为膜开关和触摸屏使用单一前片层的成本。

透明的后片层可在前片层的透明部分和图形部分后面延伸，而膜开关电路可包括支承在位于前片层的图形部分后面的后片层的前表面上的导体。

因此，本发明的另一目的是提供一种简单的设计，其中，单一层支承用于膜开关和触摸屏的电路。

上述许多目的和优点仅适用于落入在权利要求范围内的某些实施例，因此，并不限定本发明的范围。

附图的简要说明

图1是本发明的触摸屏/膜开关组件的分解的立体图，其定位在显示组件透明部分和图形部分的显示屏的前面；

图2是显示第一实施例的沿图1的线2-2截取的截面图，在该实施例中，相对的连续的前和后片层保持住膜开关和触摸屏的导体；

图3是类似于图2的视图，示出第二实施例，其使用补充的电极支承层用于膜开关；以及

图4是类似于图2的视图，示出一实施例，其使用本发明的技术形成具有图形余量的触摸屏。

具体实施方式

现参照图1，组合的触摸屏/膜开关10提供具有印刷的按钮符号14的图形部分和透明部分16，通过该透明部分可看到诸如阴极射线管的图形显示器20的荧光屏18。

在使用中，通过按压按钮符号14，或触摸对应于图形显示器20的荧光屏18上的图像22的透明部分16的任意区域21，触摸屏/膜开关10允许使用者提供电输入。

现参照图2，组合的触摸屏/膜开关10提供前片层24，其形成在连续的弹性和透明片26的一部分上，例如，热稳定的聚酯薄膜。在透明部分16，透明薄片26的后表面涂覆透明的导体28，例如，铟锡氧化物，或在优选的实施例中，印刷有诸如ORGACOK的导电聚合物，其基于聚乙烯二氧化噻吩，并可从比利时的Mortseld的Agfa-Gevaert N.V.公司购得。透明的导体28通常均匀地涂覆在与荧光屏18的面积相当的透明部分16的全部面积上。

导电聚合物的成本比ITO便宜，因此，允许其涂覆在前片层24的整个表面上。此外，导电聚合物可用印刷方法涂覆到透明薄片26上(仅在需要的地方)。这与ITO形成鲜明对比，在ITO中，它通常必须涂覆到透明薄片26的全部表面上，然后，蚀刻掉不需要的区域。

仍参照图2，前片层24的图形部分12具有印刷在其后表面上的图形30，例如，指示按钮的符号14，或一包围符号的不透明的矩阵。图形30印刷在透明薄片26的后表面上，可保护其免遭磨损。

低电阻导体30还涂覆在透明薄片26的后表面上，或者在图形30(未示出)的后面，或者在没布置图形30的部分，因此，直接地附连在透明薄片26上。例如，这样的导体可以是丝网印刷的银或碳，与较高的更容易地测量的透明导体28的材料的电阻相比，意在呈现低电阻的导体。低电阻导体32为现有技术的膜开关提供接触电路。

定位在前片层24后面的是由绝缘塑料薄片38组成的间隔层36，塑料薄片分别具有前和后粘结涂层40和42。间隔层36呈现小孔44，其与图1所示的按钮符号14，以及图2的低电阻导体32的接触垫对齐。间隔层36还呈现小孔46，其面积与暴露在图形显示器20的荧光屏18的透明部分的面积相等。可选择的做法是，间隔层36还包括绝缘点48，其定位在现有技术所理解的和上述的透明部分16内。

间隔层36将前片层24与后片层50分离。同前片层24一样，后片层50由连续的弹性的透明薄片52的一部分形成，例如，热稳定的聚酯薄膜。或者，后片层可以是硬性的透明薄片，例如塑料或玻璃，或在透明部分是硬性薄片而在图形部分12是弹性薄片。

在透明部分16，透明薄片52的前表面涂覆有导电的聚合物，以提供相对于前片层24的透明导体28的透明导体54。透明薄片52的后表面支承粘结剂层56，以使其粘结到图形显示器20的荧光屏18上。

在图形部分12上，透明薄膜52在其前薄膜上包括低电阻导体58，其可与前片层24和印刷有银或碳印墨的低电阻导体32媲美。低电阻导体32提供接触电路，其与由在前片层上的低电阻导体32形成的接触电路一起工作，还可提供用于膜开关和接触屏、将这些元件连接到附连在触摸屏/膜开关10的后片层50的导线上的互连电路。图形部分的透明薄片52的后表面还可提供粘结剂层56，用来将触摸屏/膜开关10的图形部分附连到支承基底上(未示出)。

应该理解的是，本实施例提供极端简单的结构，在其它的实施例中，前片层24是连续的，但间隔层36和后片层50不需要是连续的，但按要求可以是分离的元件。此外，后片层50不需要是弹性材料，但可包括印刷线路板材料、玻璃或诸如此类的材料。

现参照图3，在第二实施例中，补充的电极支承层62添加到前片层24的图形部分12的下面，而在间隔层36的前面。补充的电极支承层62由弹性材料66形成，在其前表面上具有粘结剂层68，以便将其连接到前片层24的后表面上。

一般来说，补充的电极支承层62不必如上参照图2中所述地将低电阻导体32直接放置在图形30上。如前所述，透明部分16内的前片层32由透明薄片26和透明导体28形成。然而，在图形部分12内的前片层24仅支承图形30，不支承低电阻的导体32。相反，代替前片层24，电极支承层62支承在其后表面上的低电阻导体32。致动膜开关现必须变形前片层24和补充的电极支承层62；然而，较大的触摸力更容易适应膜开关的正常操作。

图3的实施例使用类似于上面已经描述过的后片层50。

在另一实施例中(未示出)，补充的电极支承层62可由现有技术熟知的弹响拱顶代替。

现参照图3，间隔层36可包含一个或多个导体70，提供从在前表面上的透明导体28到由在后片层50上的低电阻导体58形成的电气路径的导电路径，以使外部与触摸屏/膜开关10的连接局限在后片层50处，以便于制造的方便。例如，导体70可以是导电环氧、导电带，或各向异性导电软膏，例如，可从明尼苏达的3M公司购得的3M Z-轴粘结剂软膏，这样，允许以相当小的侧向的或面内的传导在前片层24和后片层50之间进行电传导。

现参照图4，由本发明提供的连续的前片层24也可用来在触摸屏实施的透明部分16的边上形成图形余量70。在这种情形中，透明部分16如参照图2和3中所述进行构造。图形余量70使用与用于透明部分16相同的前片层24的透明薄片26，但无透明导体28的后片层。如上所述，使用印刷的透明导体可使此实现。图形余量70不限于透明部分16的边缘周围的区域，但也可包括定位在透明部分16内的小的图形区域(如果这样要求的话)。

代替透明导体29，在图形余量中，透明薄片26在其后表面上具有类似于如上参照图2所述的、但不是按钮符号的印刷的图形30。在该实施例中，图形余量70不包括任何膜开关电路，并且其后仅跟从有间隔层36和不具有开关导体的后片层50。间隔层36和后片层50可以如上所述以另外的方式构造。图形余量可以是装饰性的或可对触摸屏的用户提供指示等。此外，可获得连续的前片层24的益处。

具体来说，本发明意图不局限在这里所包含的实施例和图示中，但包括这些实施例的修改的形式，其包括纳入在下列权利要求书的范围内的诸实施例的各部分和不同实施例的诸元件的组合。

Claims (19)

1.组合的触摸屏和膜开关，其包括：

a)由连续的弹性片形成的前片层，它具有：

1)透明部分，其支承在后表面上的透明的导体，以及

2)印刷有按钮符号的图形部分；

b)间隔层定位在前片层后面，并具有与透明部分和至少一个按钮符号对齐的开孔；

c)透明的后片层定位在间隔层后面，以支承与前片层的透明部分相对的前表面上的透明导体；以及

d)膜开关电路定位在图形部分的后面，并与按压按钮符号而被致动的按钮符号对齐；

其中，单一表面呈现给使用者，并具有最小的触摸屏操作阻力。

2.如权利要求1所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，后片层是由玻璃和透明塑料组成的硬性透明薄片。

3.如权利要求1所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，后片层是面向图形部分的弹性薄片和面向触摸屏的透明开口的硬性薄片。

4.如权利要求1所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，前片层的图形部分还支承后表面上的导体。

5.如权利要求4所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，在图形部分的后表面上的导体是由不同于前片层的透明部分的后表面上的导体的材料制成。

6.如权利要求4所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，在前片层的图形部分的后表面上的导体是银印墨。

7.如权利要求4所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，在前片层的透明部分的后表面上的导体是导电的聚合物。

8.如权利要求4所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，在前片层的透明部分的后表面上的导体是铟锡氧化物。

9.如权利要求1所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，还包括定位在前片层的图形部分和间隔层之间的补充的电极支承层，其中，补充的电极支承层支承后表面上的导体。

10.如权利要求8所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，在补充的电极支承层的后表面上的导体是银印墨。

11.如权利要求1所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，透明的后片层在前片层的透明部分和图形部分后面延伸，其中，膜开关电路包括支承在位于前片层的图形部分后面的后片层的前表面上的导体。

12.如权利要求11所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，支承在图形部分后面的后片层的前表面上的导体是由不同于位于前片层的透明部分后面的后片层的前表面上的透明导体的材料制成。

13.如权利要求12所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，位于图形部分后面的后片层的前表面上的导体是银印墨。

14.如权利要求13所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，位于前片层的透明部分后面的后片层的前表面上的导体是导电的聚合物。

15.如权利要求13所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，前片层的透明部分的后表面上的导体是铟锡氧化物。

16.如权利要求11所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，还包括定位在前片层的图形部分和间隔层之间的补充的电极支承层，其中，补充的电极支承层支承后表面上的导体。

17.如权利要求16所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，在补充的电极支承层的后表面上的导体是银印墨。

18.如权利要求1所述的组合的触摸屏和膜开关，其特征在于，间隔层提供在前片层和后片层之间的导电路径，以使不断的电气连接只是连在后片层上。

19.带有图形余量的触摸屏包括：

a)由连续的弹性片形成的前片层，它具有：

1)透明部分，其支承后表面上的透明的导体，以及

2)靠近印刷有图形的透明部分的图形部分；

b)间隔层定位在前片层后面，并具有与透明部分对齐的至少一个开孔；

c)透明的后片层定位在间隔层后面，以支承与前片层的透明部分相对的前表面上的透明导体；以及

其中，单一表面呈现给使用者，并具有最小的触摸屏操作阻力。

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