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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine berührungsempfindliche
Vorrichtung mit einer elektronisch zu adressierenden Anzeige und
auf Verfahren zur Herstellung solcher Vorrichtungen.
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Hintergrund der Erfindung
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Seit
ihrer Konzeption in den 1970er Jahren sind berührungsempfindliche
Anzeigen zu einer der populärsten Formen von Anwenderschnittstellen
in der Computerwelt geworden. Informationsterminals, Maschinensteuervorrichtungen
und persönliche digitale Assistenten (PDAs) sind nur einige
der üblichen Vorrichtungen, die diese Technologie verwenden. Berührungsempfindliche
Anzeigen bzw. Touchscreens können diskrete berührungsempfindliche Bereiche
haben, die beispielsweise durch Schaltermechanismen betätigt
werden, oder sie können berührungsempfindlich über
die gesamte Oberfläche der Anzeige sein, was hier als "Touchscreen"
bezeichnet wird. Touchscreens können mehrere Eingaben auf
ihrer gesamten Oberfläche detektieren, und zwar im Vergleich
zu diskreten berührungsempfindlichen Vorrichtungen, wo
jeder Schalter nur eine einzige Eingabe innerhalb des Bereiches
des Schalters erkennt. Touchscreens gestatten eine Erkennung einer
Eingabe mit höherer Auflösung mit einer einfacheren
elektronischen Schaltung als diskrete berührungsempfindliche
Vorrichtungen. Die Einfachheit eines Touchscreens kombiniert mit
der Anpassbarkeit der Anzeige kann dazu dienen, die Funktion einer Tastatur,
einer Maus, eines Stiftes, eines Nummernblocks und vieler anderer
Eingabevorrichtungen alle in einer einzigen Einheit kombiniert vorzusehen. Heute
gibt es vier besonders populäre Wege zur Herstellung von
Touchscreen-Anzeigen: resistiv, kapazitiv, Ultraschall und Infrarot.
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Der
resistive bzw. durch Widerstände gesteuerte Aufbau besteht
aus zwei durchsichtigen Leitern, die durch physische Punkte beabstandet
sind. Wenn die Anordnung heruntergedrückt wird, berühren
sich die Leiter, und Detektoren bestimmen die Berührungsstelle
durch Messung des x- und y-Widerstandes. Dieses Verfahren ist am
kostengünstigsten und erfordert keinen leitenden Stift,
leidet jedoch unter einer Verringerung der optischen Durchlässigkeit von
bis zu 25%, was insgesamt eine Durchlässigkeit von nur
75% vorsieht. Widerstand-Touchscreens bzw. resistive Touchscreens
werden typischerweise unabhängig von der letztendlichen
Vorrichtung hergestellt, für die sie verwendet werden,
dar dies oft die kostengünstigste Art und Weise zur Herstellung
ist. Ein Weg auf dem dies erreicht wird ist, zwei Rollen oder Flächenelemente
eines Substratmaterials mit einem durchsichtigen Leiter zu beschichten,
beispielsweise eine durch Sputtern beschichtete Lage aus Indium-Zinn-Oxyd
(ITO = Indium Tin Oxide), dann mit Schirmdruckabstandshaltern und
Abfühlelektronik, und die beiden Substrate zu laminieren bzw.
zu verbinden. Auf diese Weise können Touchscreens in kostengünstiger
Weise in hohem Volumen gemacht werden und dann in irgendeiner Anzahl
von Vorrichtungen angewandt werden.
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Ein
zweites Verfahren zur Herstellung eines Touchscreens ist, die kapazitive
Abfühlung zu verwenden. Die kapazitive Bauart verwendet
nur eine leitende Schicht, die als die äußerste
Schicht der Vorrichtung angeordnet ist. Wie bei dem resistiven System
bzw. Widerstandssystem können kapazitive Touchscreens auch
offline hergestellt werden, um später in der Vorrichtung
integriert zu werden, Kapazitive Touchscreens sind vorteilhaft,
weil es nur ein Substrat gibt, weil keine Abstandshalter erforderlich sind
und die optische Durchlässigkeit bis zu 90% sein kann.
Zusätzlich können kapazitive Touchscreens leicht
integral mit dem Display hergestellt werden, und zwar durch Aufbringen
der leitenden Lage, beispielsweise Indium-Zinn-Oxyd (ITO) direkt
auf das Frontsubstrat der Anzeige. Falls jedoch diese Strategie
verwendet wird, muss speziell Sorge bezüglich der Handhabung
der Anzeige während der Fabrikation getragen werden, weil
es funktionelle Schichten auf beiden Seiten des Substrates gibt.
Dies kann schnell zu beträchtlichen Handhabungsproblemen führen,
da ITO besonders anfällig gegen Verkratzen ist. Sobald
die Anordnung geformt ist, sind zusätzlich kapazitive Sensoren
dahingehend eingeschränkt, dass sie einen leitenden Stift
erfordern, und die Optionen für äußere
Schutzbeschichtungen auf der leitenden Schicht sind sehr eingeschränkt.
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Die
letzten zwei verbreiteten Verfahren zur Herstellung eines Touchscreens,
die Ultraschallabfühlung und die Infrarot-(IR)-Abfühlung
sind sehr ähnlich. Beide Bauarten verwenden Signalgeneratoren
und Empfänger, die um den Umfang der Anzeige herum angeordnet
sind. In dem Ultraschall-Format werden Schallwellen erzeugt, beim
IR-Format werden infrarote Lichtstrahlen erzeugt. Bei Beiden bedeckt
eine Anordnung von Strahlen oder Wellen die Oberfläche
der Anzeige, und die Sensoren identifizieren eine Berührungsstelle
basierend darauf, welche Strahlen unterbrochen sind, oder welche
Wellen zurückgeworfen werden. Diese Systeme können nicht
integral mit der Anzeige sein und sie sind eher getrennte Komponenten
einer größeren Anordnung. Ihr Hauptvorteil ist,
dass sie keinen leitenden Stift erfordern und keinen optischen Verlust
haben. Unter Berücksichtigung der erforderlichen großen
Anzahl von Generatoren und Sensoren sind sie doch die Teuersten
dieser Optionen und können empfindlich für die
flache Ausführung der Oberfläche sein. Diese Punkte
machen solche Touchscreens zur Anwendung bei kostengünstigen
flexiblen Anzeigen unbrauchbar.
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Es
gibt Verfahren, um zu gestatten, dass diskrete bzw. getrennte Berührungseingaben
in eine Anzeigevorrichtung eingegeben werden. Das Üblichste davon
ist ein Membranschalter. Dies ist ein Verfahren, welches insbesondere
bei flexiblen Anzeigen populär ist, weil es eine Reihe
von einzelnen elektrischen Kontakten verwendet, die von komplementären
bzw. dazu passenden Kontakten durch einen Spalt getrennt sind. Wenn
die diskreten Kontakte heruntergedrückt werden, kommen
sie in Kontakt mit ihrem Gegenteil, wodurch eine Schaltung geschlossen wird.
Obwohl sie in ihrer Auflösung eingeschränkt sind,
sind solche Sensoren einfach herzustellen und können in
einer flexiblen Anzeige integriert sein. Ein Beispiel dafür
ist
US 6 751 898 , wo
Heropoulos und Torma eine elektroluminiszente Anzeige mit integrierten
Membranschaltern beschreiben. In ihrem Patent beschreiben sie eine
Vorrichtung mit mindestens einem elektrischen Kontakt, mit einem
Isolator mit Löchern entsprechend diesem Kontakt und einem
zweiten Leiter, der zu dem ersten ausgerichtet ist. Wenn die Anzeige
an den Kontaktstellen heruntergedrückt wird, wird eine
Schaltung geschlossen. Dieses Verfahren ist effektiv und kostengünstig,
ist jedoch in der Gesamtanwendung in gewisser Weise eingeschränkt.
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Wie
früher erwähnt wurde, werden resistive und kapazitive
Touchscreen-Anzeigevorrichtungen typischerweise durch getrennte
Herstellung der Anzeige und des Touchscreens erzeugt, dann durch
Befestigen oder Laminieren des Touchscreens auf der Vorderseite
der Anzeige. Dieses Verfahren der Montage kann teuer sein und das
letztendliche Produkt kann unnötigerweise dick sein, insbesondere,
wenn sowohl die Anzeige als auch der Touchscreen Glassubstrate verwenden.
Es ist möglich, diesen Effekt durch Kombinieren der Rückebene
des Touchscreens und der vorderen Ebene der Anzeige abzumildern.
Dies ist insbesondere bei dem kapazitiven System wünschenswert,
da dies den die Berührung abfühlenden Teil der
Anzeige auf eine einzelne Schicht aus leitendem Material und die
assoziierte Abfühlelektronik reduziert. Jedoch gelten immer
noch die gleichen Einschränkungen der kapazitiven Touchscreens.
Zusätzlich muss das leitende Material transparent sein
und auf die entgegengesetzte Seite des Substrates vom Anzeigematerial
aufgebracht werden. Die Brüchigkeit von vielen transparenten Leitern
kann dies zu einem gefährlichen Vorschlag machen, was das
Risiko starke Kratzer während der Handhabung mit sich bringt.
Dies kann teuer sein, da die transparenten leitenden Materialien
oft teuer herzustellen und zu entsorgen sind, wobei die meisten davon
eine Vakuumablagerung in Reinraumumgebung erfordern. Zusätzlich
kann auch die einzelne Schicht des transparenten Leiters ungefähr
10% der optischen Transparenz beim Sichtsubstrat kosten. Resistive
Touchscreens können weniger teure Elektronik erfordern
und können nicht leitende Stifte verwenden, jedoch bringen
sie zusätzlich einen Luftspalt, einen anderen Leiter und
ein anderes Substrat hinzu. Dies kann einen Verlust von 25% der Transparenz
zur Folgen haben, was ein beträchtliches Problem sein kann.
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Es
wäre wünschenswert, ein Verfahren zur Herstellung
eines kostengünstigen Touchscreen-Anzeigesystems mit integriertem
Sensor für kontinuierliche Berührung zu haben,
und zwar ohne optische Verluste, teure Materialien oder komplexe
Handhabungsvorgänge.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein
Verfahren zur Herstellung einer elektrisch zu aktualisierenden bzw.
aufrüstbaren Touchscreen-Vorrichtung wird beschrieben,
wobei die Vorrichtung eine flexible Anzeige, eine erste leitende Schicht,
einen oder mehrere Abstandshalter und eine zweite leitende Schicht
aufweist, und wobei das Verfahren zum Formen der elektrisch aufrüstbaren Touchscreen-Vorrichtung
aufweist, eine flexible Anzeige zu erhalten, die erste leitende
Schicht auf der flexiblen Anzeige zu formen, einen oder mehrere
Abstandshalter auf der ersten leitenden Schicht zu formen und die
zweite leitende Schicht über dem einen oder der Vielzahl
von Abstandshaltern zu formen.
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Vorteile
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Die
berührungsempfindliche Vorrichtung kann bei verringerten
Kosten und gesteigerter Robustheit mit verbesserten optischen Eigenschaften der
Anzeige hergestellt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung, so wie sie hier beschrieben wird, kann bezüglich
der beigefügten Zeichnungen verstanden werden, wie diese
im Folgenden beschrieben werden.
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1 ist
eine Seitenansicht eines traditionellen berührungsempfindlichen
Bildschirms und einer Anzeigevorrichtung;
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2 ist
eine Querschnittsansicht einer flexiblen Anzeige, die auf eine polymerbasierte
Touchscreen-Anordnung laminiert ist;
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3 ist
eine Seitenansicht einer Touchscreen-Anzeigeanordnung mit einer
ersten integralen Elektrode und einer laminierten zweiten Elektrode;
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4 ist
eine Seitenansicht einer Touchscreen-Anzeigeanordnung mit einer
integralen ersten Elektrode und einer laminierten zweiten Elektrode,
wobei die erste Elektrode gemeinsam mit der Anzeige verwendet wird;
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5 ist
eine isometrische Explosionsansicht der Anordnung der 3;
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6 ist
eine Frontansicht einer herkömmlichen Abstandshalterkonstruktion;
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7 ist
eine Frontansicht einer alternativen Abstandshalterkonstruktion;
und
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8 ist
eine isometrische Ansicht einer flexiblen Touchscreen-Anzeigeanordnung.
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Die
Zeichnungen sind nur beispielhaft und bilden verschieden Ausführungsbeispiele
der Erfindung ab. Andere Ausführungsbeispiele werden dem Fachmann
bei einer Durchsicht des beigefügten Textes offensichtlich
werden.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Eine
berührungsempfindliche Anordnung und eine elektronisch
wieder zu beschreibende Anzeige können kombiniert werden,
um eine Berührungseingabevorrichtung mit einer Fähigkeit
zur aktualisierbaren Anzeige zu bilden. Eine solche Vorrichtung
kann bei vielen Anwendungen verwendet werden, die Informationsterminals,
Industriesteuervorrichtungen, Dateneingabevorrichtungen, Informationsanzeige-
oder Consumer- bzw. Verbraucherprodukte aufweisen, die jedoch nicht
darauf eingeschränkt sind.
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Die
Vorrichtung kann einen Berührungseingabesensor aufweisen.
Der Sensor kann eine mechanische Betätigungsvorrichtung,
ein elektrischer Sensor oder eine elektro-mechanische Vorrichtung sein.
Der Sensor kann ein resistiver bzw. mit Widerständen arbeitender
Touchscreen sein, wobei zwei Elektroden um einen Spalt voneinander
entfernt gehalten werden, und wobei eine Positionsabfühlung auftritt,
wenn die Elektroden in Kontakt gebracht werden. Der Touchscreen
kann ein kapazitiver Touchscreen sein, wobei eine Positionsabfühlung
auftritt, wenn ein leitendes Material mit einer gewissen finiten Kapazität
eine leitende Schicht berührt. Der Touchscreen kann teilweise
oder vollständig flexibel sein.
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Die
Vorrichtung kann eine oder mehrere Flächenelemente von
Anzeigemedien aufweisen, die im Folgenden als "Medien" bezeichnet
werden, die ein elektronisch zu aktualisierendes Bild anzeigen können.
Die Medien können einen ersten und einen zweiten Leiter
haben. Der erste und der zweite Leiter können gemustert bzw.
zu einem Muster angeordnet sein. Das Muster des ersten Leiters kann
als "Spalten" der Anzeige definiert sein, und der zweite Leiter kann
als die "Zeilen" der Anzeige definiert sein. Die Zeilen und Spalten
können zusammenwirken, um eine passive Matrix zu bilden,
wobei ein "Pixel" bei jedem Bereich definiert ist, wo eine Zeile
und eine Spalte überlappen. Alternativ kann das Medium
erzeugt werden, um einzelne Pixel zu bilden, die durch die Anwendung
von einzelnen Transistoren angetrieben werden, um eine Aktivmatrix
zu bilden. Das Medium kann so ausgelegt sein, dass die elektrischen Verbindungen
für die Zeilen, die Spalten und/oder die Transistoren entlang
einer oder mehreren Kanten des Flächenelementes ausgeführt
sind. Das Medium kann so ausgelegt sein, dass der Anzeigebereich, der
durch die Aktiv- oder Passivmatrix definiert wird, größer
in irgendeiner Richtung sein kann als der Bereich, der für
die elektrischen Verbindungen erforderlich ist. Das Medium kann
mit elektronischen Treibern bzw. Treiberschaltungen montiert sein,
um eine Anzeige zu formen. Die Anzeige kann so aufgebaut sein, dass
sie gerollt oder gefaltet werden kann, um die Größe
der Anordnung zum Transport oder zur Lagerung zu verringern.
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Das
Anzeigemedium kann eine elektrisch mit einem Bild anzusteuernde
Schicht aufweisen, die ein elektrisch abbildendes Material bzw.
elektrisches Abbildungsmaterial enthält. Das elektrische
Abbildungsmaterial kann Licht emittierend oder Licht modulierend
sein. Licht emittierende Materialien können anorganischer
oder organischer Natur sein. Geeignete Materialien können
organische Licht emittierende Dioden (OLED) oder Licht emittierende
Polymerdioden (PLED) aufweisen. Einige geeignete OLEDs und PLEDs
werden in den folgenden
US-Patenten
beschrieben: US-Patente Nr. 5 707 745 ,
5 721 160 ,
5 757 026 ,
5 998 803 und
6 125 226 von Forrest u. a.;
US-Patente Nr. 5 834 893 und
6 046 543 von Bulovic u.
a.;
US-Patente Nr. 5 861 219 ,
5 986 401 und
6 242 115 von Thompson u. a.;
US-Patente Nr. 5 904 916 ,
6 048 573 und
6 066 357 von Tang u. a.;
US-Patente Nr. 6 013 538 ,
6 048 630 und
6 274 980 von Burrows u. a.; und
US-Patent Nr. 6 137 223 von
Hung u. a. Das Licht modulierende Material kann reflektiv oder transmissiv
bzw. durchlässig sein. Licht modulierende Materialien können
elektrochemische Materialien, elektrophoretische Materialien, wie
beispielsweise Gyri con-Partikel (
US-Patente
Nr. 6 147 791 ,
4 126 854 und
6 055 091 ), elektrochromatische
Materialien oder Flüssigkristallmaterialien sein. Flüssigkristallmaterialien
können TN-Flüssigkristalle (TN = twisted nematic),
STN-Flüssigkristalle (STN = super-twisted nematic), ferroelektrische,
magnetische oder chiral-nematische Flüssigkristalle sein.
Insbesondere bevorzugt werden chiral-nematische Flüssigkristalle. Die
chiral-nematischen Flüssigkristalle können in
polymer verteilte Flüssigkristalle (PDLC = polymer dispersed
liquid crystals) sein. Andere geeignete Materialien können
thermochrome Materialien, geladene Partikel (
WO 98/41899 ,
WO 98/19208 ,
WO 98/03896 und
WO 98/41898 ) und magnetische Partikel
sein. Strukturen mit gestapelten Bildschichten oder mehreren Tragschichten
können verwendet werden, um zusätzliche Vorteile
in manchen Fällen zu erreichen, wie beispielsweise beim
Formen von Farbanzeigen.
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Das
Anzeigemedium kann ein elektrisch abbildendes Material bzw. elektrisches
Abbildungsmaterial enthalten, welches mit einem elektrischen Feld angesprochen
werden kann und dann sein Bild halten kann, nachdem das elektrische
Feld entfernt wurde, eine Eigenschaft, die typischerweise als "bistabil" bezeichnet
wird. Besonders geeignete elektrisch Abbildungmaterialien, welche
eine "Bistabilität" zeigen, sind elektrochemische Materialien,
elektrophoretische Materialien, wie beispielsweise Gyricon-Partikel,
elektrochrome Materialien, magnetische Materialien oder chiral-nematische
Flüssigkristalle. Insbesondere werden chiralnematische
Flüssigkristalle bevorzugt, die in Polymer verteilt sein
können.
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Das
Anzeigemedium kann als eine einzige Farbe konfiguriert sein, wie
beispielsweise schwarz, weiß oder durchsichtig, und kann
fluoreszent, irideszent, bioluminiszent, inkandeszent, ultraviolett
oder infrarot sein, oder es kann ein für die Wellenlänge spezifisches
Strahlung absorbierendes oder Strahlung emittierendes Material sein.
Es kann mehrere Schichten des Abbildungsmaterials geben. Unterschiedliche
Schichten oder Regionen des Abbildungsmaterials können
unterschiedliche Eigenschaften oder Farben haben. Darüber
hinaus können die Charakteristika der verschiedenen Schichten
voneinander unterschiedlich sein. Beispielsweise kann eine Schicht
verwendet werden, um Informationen im Bereich des sichtbaren Lichtes
zu sehen oder anzuzeigen, während eine zweite Schicht auf
ultraviolettes Licht anspricht oder dieses aussendet. Die nicht sichtbaren
Schichten können alternativ aus nicht elektrisch modulierten
Materialien aufgebaut sein, die Strahlungsabsorptions- oder Strahlungsemissionscharakteristiken
haben. Das Abbildungsmaterial hat vorzugsweise die Charakteristik,
das es keine Leistung erfordert, um die Anzeige von Anzeigemitteln
aufrecht zu erhalten.
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Viele
Abbildungsmaterialien, wie beispielsweise cholesterische Flüssigkristalle,
sind druckempfindlich. Wenn das Anzeigemedium gebogen ist, wodurch
ein Druck auf das Abbildungsmaterial in der Anzeige aufgebracht
wird, kann die Anzeige den Zustand verändern, wodurch die
Daten auf der Anzeige verdeckt bzw. versteckt werden, oder die Abbildungsmaterialien
können zerstört werden, wie im Fall von elektrophoretischen
Anzeigematerialien. Daher muss das Anzeigemedium so sein, dass es
nicht permanent durch den Druck modifiziert wird.
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Das
US-Patent Nr. 6 853 412 offenbart
ein druckunempfindliches Anzeigemedium, welches eine in Polymer
verteilte Flüssigkristallschicht enthält. Die im
Polymer verteilte cholesterische Schicht weist ein polymerverteiltes
cholesterisches Flüssigkristallmaterial (PDLC-Material,
PDLC = polymeric dispersed cholesteric liquid crystal) auf, wie
beispielsweise das in Gelatine verteilte Flüssigkristallmaterial.
Flüssigkristallmaterialien, die im
US-Patent Nr. 5 695 682 offenbart
werden, können auch verwendet werden, wenn das Verhältnis
von Polymer zu Flüssigkristall so ausgewählt wird,
dass es die Zusammensetzung unempfindlich gegen Druck macht. Die
Anwendung von elektrischen Feldern verschiedener Intensität
und Dauer kann ein chiral-nematisches Material (cholesterisch) in
einen reflektiven Zustand, in einen transmissiven bzw. durchlässigen
Zustand oder in einen Zwischenzustand bringen. Diese Materialien
haben den Vorteil, einen gegebenen Zustand unendlich beizubehalten,
nachdem das Feld entfernt wird. Beispielhafte cholesterische Flüssigkristallmaterialien können
MERCK BL112, BL118 oder BL126 sein, die von E. M. Industries, Hawthorne,
N. Y. erhältlich sind. Ein Verfahren zur Herstellung solche
Emulsionen unter Verwendung begrenzter Koaleszenz ist in
EP 1 115 026A offenbart.
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Wie
oben erwähnt, kann eine chiral-nematische Flüssigkristallzusammensetzung
in einer kontinuierlichen Matrix verteilt sein. Solche Materialien werden
als "in Polymer verteilte Flüssigkristallmaterialien" oder
"PDLC-Materialien" bezeichnet. Solche Materialien können
durch eine Vielzahl von Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise
offenbaren Doane u. a. (Applied Physics Letters 48, 269 (1986) ein PDLC,
welches ungefähr 0,4 μm Tröpfchen nematischer
Flüssigkristalle 5CB in einem Polymerbinder aufweist. Ein
Phasentrennungsverfahren wird verwendet, um das PDLC vorzubereiten.
Eine Lösung, die ein Monomer und ein Flüssigkristall
enthält, wird in eine Anzeigezelle gefüllt, und
das Material wird dann polymerisiert. Bei der Polymerisation wird
das Flüssigkristall unmischbar und bildet einen Keim, um Tröpfchen
zu bilden. West u. a. (Applied Physics Letters 63, 1471 (1993))
offenbaren ein PDLC, welches eine chiral-nematische Mischung in
einem Polymerbinder aufweist. Wiederum wird ein Phasentrennungsverfahren
verwendet, um das PDLC vorzubereiten. Das Flüssigkristallmaterial
und das Polymer (ein hydroxyfunktionalisiertes Polymethylmethacrylat)
zusammen mit einem Querverbinder für das Polymer werden
in einem gemeinsamen organischen Lösungsmittel Toluol gelöst
und auf einem Indium-Zinn-Oxyd-Substrat (ITO-Substrat, ITO = Indium-Tin-Oxide)
beschichtet. Eine Verteilung des Flüssigkristallmaterials
in dem Polymerbinder wird beim Verdampfen des Toluols bei hoher
Temperatur gebildet. Die Phasentrennungsverfahren von Doane u. a. und
West u. a. fordern die Anwendung von organischen Lösungsmitteln,
die in gewissen Herstellungsumgebungen unzulässig sein
können. Diese Verfahren können auf andere Abbildungsmaterialien
angewandt werden, wie beispielsweise elektrophoretische Materialien,
um in Polymer verteilte Abbildungsmaterialien zu formen.
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Jeder
diskrete in Polymer verteilte Teil des Abbildungsmaterials wird
als "Domäne" bezeichnet. Der Kontrast der Anzeige wird
verschlechtert, wenn es mehr als eine wesentliche Monoschicht von N·LC-Domänen
gibt. Der Ausdruck "wesentliche Monoschicht" wird von der Anmelderin
derart definiert, dass dies bedeutet, dass in einer Richtung senkrecht zur
Ebene der Anzeige nicht mehr als eine einzelne Schicht von Domänen
zwischen den Elektroden an den meisten Punkten der Anzeige (oder
der Abbildungsschicht) ist, vorzugsweise 75% oder mehr der Punkte
(oder der Fläche) der Anzeige, insbesondere vorzugsweise
90% oder mehr der Punkte (oder der Fläche) der Anzeige.
Anders gesagt, hat meistens nur ein kleinerer Teil (vorzugsweise
weniger als 10%) der Punkte (oder der Fläche) der Abbildungsschicht in
der Anzeige mehr als eine einzelne Domäne (zwei oder mehr
Domänen) zwischen den Elektroden in einer Richtung senkrecht
zur Ebene der Anzeige im Vergleich zu der Menge der Punkte (oder
der Fläche) der Anzeige in der Abbildungsschicht, wo nur
eine einzige Domäne zwischen den Elektroden ist.
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Die
Materialmenge, die für eine Monoschicht benötigt
wird, kann genau durch eine Berechnung basierend auf der individuellen
Domänengröße bestimmt werden, und zwar
unter der Annahme einer vollständig geschlossenen gepackten
Anordnung von Domänen. (In der Praxis kann es Fehler geben, in
denen Spalte auftreten und eine gewisse Unebenheit aufgrund von
sich überlappenden Tröpfchen oder Domänen.)
Auf dieser Grundlage ist die berechnete Menge vorzugsweise weniger
als ungefähr 150 Prozent der Menge, die für die
Abdeckung der Monoschichtdomäne benötigt wird,
vorzugsweise nicht mehr als ungefähr 125 Prozent der Menge,
die für die Abdeckung einer Monoschichtdomäne
benötigt wird, und noch eher vorzuziehen, nicht mehr als
110 Prozent der Menge, die für eine Monoschicht von Domänen
benötigt wird. Weiterhin können verbesserte Sichtwinkel-
und Breitbandmerkmale durch geeignete Auswahl von unterschiedlich
dotierten Domänen erhalten werden, und zwar basierend auf
der Geometrie des beschichteten Tröpfchens und dem Bragg-Reflexionszustand.
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Ein
Beispiel eines Anzeigemediums hat eine einzelne Schicht von Abbildungsmaterial
entlang einer Linie senkrecht zu der Stirnseite der Anzeige, vorzugsweise
eine einzelne Schicht, die auf einem flexiblen Substrat beschichtet
ist. Eine solche Struktur ist im Vergleich zu vertikal gestapelten
Abbildungsschichten, die jeweils zwischen gegenüberliegenden
Substraten liegen, insbesondere für monochrome Anzeigen
vorteilhaft. Zusätzlich können Strukturen mit
gestapelten Abbildungsschichten verwendet werden, um zusätzliche
Vorteile in manchen Fällen vorzusehen, wie beispielsweise
Farbanzeigen.
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Ein
Problem bei der Herstellung einer typischen berührungsempfindlichen
Anzeigevorrichtung ist, dass die Anzeige und der Berührungssensor
getrennt hergestellt werden und bei der Endmontage kombiniert werden.
Diese Strategie macht typischerweise nötig, dass der Touchscreen
vor der Anzeige angeordnet wird und erfordert, dass der Touchscreen und
die Anzeige getrennte vollständige Einheiten sind. Dies
sorgt für eine ineffiziente Endmontage dahingehend, dass
es oft redundante Substrate in dem System gibt, was Kosten hinzufügt
und möglicherweise die Anzeigeleistung verringert. Die
Tatsache, dass die Anzeige hinter dem Touchscreen aus der Perspektive
des Betrachters gelegen ist, ist ein Ergebnis von nicht nur dem
Montageverfahren, sondern auch der Anzeige selbst. Starre Anzeigen
erfordern, dass die Touchscreens vor der Anzeige gelegen sind, um
die Fähigkeit aufrechtzuerhalten, Berührungen
mit einem hohen Niveau an Auflösung abzufühlen.
Wenn eine flexible Anzeige verwendet wird, wird diese Anforderung
weniger wichtig, jedoch nur, wenn das System ausgelegt ist, um einen
hinteren berührungsempfindlichen Bildschirm aufzunehmen, in
dem Druck unempfindliche Abbildungsmaterialien vorgesehen sind.
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Ein
ideales System würde einen integrierten hinteren Touchscreen
verwenden, der gleichzeitig mit den flexiblen Anzeigemedien hergestellt
wird. Ein solches System arbeitet am Besten mit druckunempfindlichen
Anzeigemedien, die so hergestellt werden können, dass irgendwelche
elektrischen Verbindungen am Außenumfang des Medienflächenelementes gelegen
sind. Ein Beispiel eines solchen Systems ist eine cholesterische
Passivmatrixanzeige, wie in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. US
2004/0246411 beschrieben.
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Ein
bevorzugtes Herstellungsverfahren zur Herstellung dieser Anzeige
ist, mit einem flexiblen Substrat zu beginnen. Das flexible Substrat
kann irgendein flexibles selbsttragendes Material sein, welches
den Leiter trägt. Typische Substrate können Plastik,
Glas oder Quarz aufweisen. "Plastik" bedeutet ein Polymer, welches üblicherweise
aus synthetischen Polymerharzen gemacht ist, die mit anderen Zutaten
kombiniert sein können, wie beispielsweise Härter,
Füller, Verstärkungsmittel, Farbstoffe und Plastizierer
bzw. Weichmacher. Plastik weist thermoplastische Materialien und
Duroplaste auf.
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Das
flexible Material muss eine ausreichende Dicke und mechanische Integrität
haben, um selbsttragend zu sein, sollte jedoch nicht so dick sein, dass
es starr ist. Typischerweise ist das flexible Substrat die dickste
Schicht der Anzeige. Folglich bestimmt das Substrat in großem
Ausmaß die mechanische und thermische Stabilität
der vollstrukturierten Anzeige.
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Das
flexible Substrat kann Polyethylenterephtalat (PET), Polyethylennaphthalat
(PEN), Polyethersulfon (PES), Polycarbonat (PC), Polysulfon, ein Phenolharz,
ein Epoxyharz, Polyester, Polyimid, Polyetherester, Polyetheramid,
Zelluloseacetat, aliphatische Polyurethane, Polyacrylonitril, Polytetrafluorethylene,
Polyvinylidenfluoride, Poly(methyl-(x-methacrylate), ein aliphatisches
oder zyklisches Polyolefin, Polyacrylat (PAR), Polyetherimid (PEI),
Polyethersulfon (PES), Polyimid (PI), Teflon Poly(perfluoralkoxy)-Fluorpolymer
(PFA), Polyetheretherketon (PEEK), Poly(etherketon) (PEK), Poly(ethylentetrafluorethylen)fluorpolymer
(PETFE), Poly(methylmethacrylat), verschieden Acrylat/Methacrylat-Copolymere
(PMMA), oder eine Kombination sein. Aliphatische Polyolefine können
hochdichtes Polyethylen (HDPE), Polyethylen mit niedriger Dichte
(LDPE) und Polypropylen aufweisen, einschließlich orientiertem Polypropylen
(OPP). Zyklische Polyolefine können Poly(Bis(Cyclopentadien))
aufweisen. Ein bevorzugtes flexibles Plastiksubstrat ist ein zyklisches
Polyolefin oder eine Polyester. Verschieden zyklische Polyolefine
sind für das flexible Plastiksubstrat geeignet. Beispiele
weisen ArtonTM auf, das von der Japan Synthetic
Rubber CO., Tokyo, Japan hergestellt wird; Zeanor TTM hergestellt
von Zeon Chemicals L. P., Tokyo, Japan; und TopasTM,
hergestellt von der Celanese AG., Kronberg, Deutschland. ArtonTM ist ein Poly(Bis(Cyclopentadien))-Kondensat,
welches ein Polymerfilm ist. Alternativ kann das flexible Plastiksubstrat
ein Polyester sein. Ein bevorzugter Polyester ist ein aromatischer
Polyester, wie beispielsweise AryLiteTM (Ferrania).
Obwohl verschiedene Beispiele von Plastiksubstraten oben dargelegt
sind, sei bemerkt, dass das Substrat auch aus anderen Materialien
geformt sein könnte, wie beispielsweise aus Glas und Quarz.
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Eine
Schicht eines klaren bzw. durchsichtigen Leiters, wie beispielsweise
Indium-Zinn-Oxyd (ITO) kann auf dem Substrat aufgebracht werden
und mit einem Muster versehen werden, falls nötig. Ein Beispiel
eines Musters wäre, ein Lasersystem zu verwenden, um das
ITO zu ätzen, wodurch eine Reihe von elektrisch isolierten
Spalten gebildet wird. Ein aktives Anzeigematerial kann über
einen gewissen Teil des durchsichtigen Leiters beschichtet werden,
was gerade genügend von dem Leiter freigelegt lässt,
um einen elektrischen Kontakt herzustellen. Das Anzeigematerial
könnte auch über den gesamten durchsichtigen Leiter
beschichtet sein, wobei ausgewählte Teile in folgenden
Schritten entfernt werden, um einen Verbindungsbereich freizulegen.
Die Passivmatrix kann dann durch Aufbringen von Zeilen eines zweiten
leitenden Materials auf das Anzeigematerial vollendet werden. Diese
Zeilen können gleichzeitig aufgebracht und mit einem Muster
verstehen werden, wie es der Fall bei Verfahren mit Schirmen bzw. Masken,
mit Tintenstrahl, mit Gravur oder flexographischem Druck wäre,
oder sie können beschichtet werden und dann mit Mustern
versehen werden, wie es der Fall beim Laserätzen oder chemischen Ätzen wäre.
Abhängig von dem Abbildungsmaterial kann eine der leitenden
Schichten nicht mit Mustern versehen sein. Gemäß gewissen
Ausführungsbeispielen kann nur die erste leitende Schicht
vorhanden sein.
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Obwohl
das oben beschriebenen Ausführungsbeispiel darauf gerichtet
ist, eine in Polymer verteilte Flüssigkristallschicht auf
einem flexiblen Polymerträger zu verwenden, wird es dem
Fachmann klar sein, dass das Anzeigemedium irgendein flexibles druckunempfindliches
elektronisch zu aktualisierendes Medium sein kann. Beispiele von
Herstellungsverfahren für flexible elektronisch zu aktualisierende
Medien weisen das
US-Patent Nr.
6 661 563 auf, welches ein Verfahren zur Herstellung einer
flexiblen Anzeige mit Mikrokapseln offenbart, und das
US-Patent Nr. 6 933 098 , welches eine
Herstellung von Rolle-zu-Rolle von elektrophoretischen Anzeigen oder
Flüssigkristallanzeigen unter Verwendung von Mikroschalen
lehrt.
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Die
Vorrichtung kann das Medium und den Berührungssensor kombinieren,
um einen Berührungssensor mit Eigenschaften zur visuellen
Aktualisierung zu bilden, oder eine Anzeige mit Berührungseingabefähigkeit.
Die Vorrichtung kann so montiert werden, dass das Medium zwischen
dem Anwender und dem Berührungssensor angeordnet ist. Das
Medium und der Touchscreen können als eine integrale Einheit
geformt sein. Die erforderlichen Komponenten, um eine Berührungseingabe
abzufühlen, können direkt auf das Anzeigemedium
aufgebracht werden. Die Berührungskomponenten können
unter Verwendung der gleichen Herstellungsverfahren geformt werden,
wie sie bei der Herstellung der Anzeige verwendet werden, insbesondere
die Anzeigeleiter. Der Touchscreen und das Medium können
transparent, durchscheinend, undurchsichtig oder eine Kombination
davon sein. Der Touchscreen und das Medium können die gleiche
Größe oder Form oder unterschiedliche Größen
oder Formen haben. Das Medium und der Touchscreen können
vollständig oder teilweise flexibel sein. Das Medium und
der Touchscreen können permanent oder zeitweise an Antriebselektronik
bzw. Treiberelektronik angeschlossen sein. Die Treiberelektronik
für das Medium und den Touchscreen können getrennt
oder integriert sein. Verfahren zum Formen der montierten berührungsempfindlichen
Vorrichtung werden mit Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
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Die
Anzeige kann mit Bezug auf gewisse Ausführungsbeispiele
verstanden werden, die ein cholesterisches Flüssigkristallanzeigeelement
aufweisen, wie in den Figuren abgebildet und unten beschrieben.
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1 zeigt
eine Seitenansicht einer herkömmlichen Touchscreen-Zeigevorrichtung,
wie sie in der Technik bekannt ist. In diesem Ausführungsbeispiel
besteht die Vorrichtung aus einem resistiven Touchscreen 30,
der auf der Seite des Beobachters 1 einer starren Anzeigeebene 10 aufgebracht
ist. Die Anzeigeebene besteht aus einem ersten Glassubstrat 12,
aus einer aktiven Anzeigeschicht 21 und einem zweiten Glassubstrat 12.
Die Glassubstrate werden an einer speziellen Entfernung voneinander
in irgendeiner von einer Vielzahl von Arten gehalten, was Abstandhalterperlen,
eingebettete Fasern, Polymerschichten oder Mikromerkmale bzw. Mikrovorsprünge
mit einschließt, jedoch nicht darauf eingeschränkt ist.
In dem Fall, wenn ein Touchscreen zu dem System hinzuzufügen
ist, wird er typischerweise als eine getrennte Anordnung hergestellt
und an der Anzeigeebene in darauf folgenden Schritten angebracht.
Die daraus resultierende Anordnung ist nicht optimal, weil sie redundante
Substrate hat und in den meisten Fällen eine zusätzliche
Haftschicht, um den Touchscreen an der Anzeige anzuheften. Ein resistiver Touchscreen 30 besteht
typischerweise aus einem flexiblen transparenten ersten Substrat 41,
aus einer transparenten ersten Elektrode 31, transparenten Abstandshaltern 42,
Abfühlelektroden 33, einer transparenten zweiten
Elektrode 32 und einem transparenten zweiten Substrat 44.
Die Elektroden sind typischerweise Indium-Zinn-Oxyd (ITO), das auf
das Substrat durch Sputtern aufgebracht wurde. Der Zweck der Abstandshalter 42 ist,
die Elektroden 31, 32 durch einen Luftspalt 43 getrennt
zu halten. Der Grund dafür wird bezüglich 2 erklärt.
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Obwohl
das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel ein resistiver
Touchscreen ist, könnte auch ein kapazitiver Touchscreen
verwendet werden. Kapazitive Touchscreens sind ähnlich
resistiven Touchscreens, außer dass sie nur aus einer einzigen
Elektrode und einem Substrat bestehen, wobei Abfühlelektroden
in den vier Ecken der Anordnung gelegen sind. Die Elektrode für
einen kapazitiven Touchscreen ist typischerweise so angeordnet,
dass sie dem Betrachter dargeboten wird.
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2 zeigt
eine Seitenansicht einer traditionellen bzw. herkömmlichen
resistiven Touchscreen-Anzeigevorrichtung, wie in der Technik bekannt,
wobei der Touchscreen aktiviert ist. Eine Eingabevorrichtung 2,
wie beispielsweise ein Stift oder ein Finger, bringt einen Druck
auf das erste Substrat des Touchscreens 41 auf, was bewirkt,
dass das Substrat und die erste Elektrode 31 sich durchbiegen,
bis die erste Elektrode 31 in Kontakt mit der zweiten Elektrode 32 kommt.
Wenn beide Elektroden 31, 32 auf einer gegebenen
Spannung gehalten werden, erzeugt ein Kontakt zwischen ihnen einen Strom.
Die Touchscreen-Abfühlelektroden 33 messen den
erzeugten Strom und berechnen die Lage der Berührung durch
Extrapolieren einer Distanz vom Sensor 33 aus einer Berechnung,
welche den Flächenelementswiderstand der Materialien der
ersten und zweiten Elektrode 31, 32 verwendet.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anzeige 10 nicht
gebogen und der Touchscreen 30 muss zumindest teilweise
transparent sein, damit das Anzeigebild zu sehen ist.
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In
dem Fall, dass ein kapazitiver Touchscreen verwendet wird, wird
das Abfühlen in geringfügig unterschiedlicher
Weise ausgeführt. In dem kapazitiven System wird die Elektrodenoberfläche
auf einer speziellen Spannung gehalten. Wenn eine leitende Eingabevorrichtung
mit einer gewissen intrinsischen bzw. innewohnenden Kapazität
die Elektrode berührt, lädt sich der Kondensator,
was bewirkt, dass der Strom fließt. Die um die Elektrode
herum angeordneten Sensoren messen diesen Stromfluss und berechnen
die Position des Kontaktes. Der Vorteil dieses Systems gegenüber
dem resistiven Verfahren ist, dass nur eine Elektrode und ein Substrat
erforderlich sind. Die Nachteile sind, dass die Eingabevorrichtung
leitend sein muss, und dass es eine sehr begrenzte Anzahl von Schutzmaterialien
gibt, die über der Elektrode angeordnet werden können,
ohne mit der Berührungseingabe in Gegenwirkung zu kommen.
Zusätzlich ist die Elektronik, die zur Messung der Berührung
erforderlich ist, typischerweise komplexer als jene, die in einem
Widerstandssystem verwendet wird.
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3 zeigt
ein alternatives System, bei dem eine flexible Anzeige 10 mit
einem integralen resistiven Touchscreen 30 geformt wird.
Die Anzeige kann so geformt sein wie zuvor beschrieben wurde, und zwar
mit einem ersten Anzeigesubstrat 10 und einer aktiven Anzeigeschicht 21,
die aus einer Schicht eines Anzeigematerials besteht, das zwischen
zwei Elektrodenschichten beschichtet bzw. aufgebracht ist. Der Anzeige
kann eine Fähigkeit der Berührungsempfindlichkeit
gegeben werden, indem eine erste Touchscreen-Elektrode 31,
Abstandshalter 42, eine zweite Touchscreen-Elektrode 32,
optionale Berührungsabfühlelektroden 33 und
ein zweites Touchscreen-Substrat 44 hinzugefügt
werden. Eine (nicht gezeigte) isolierende Schicht kann zwischen
der zweiten Anzeigeelektrode 26 und der ersten Touchscreen-Elektrode 31 angeordnet
werden müssen, um eine elektrische Gegenwirkung oder einen
Kurzschluss zu verhindern. In diesem Ausführungsbeispiel
wirkt das Anzeigesubstrat als das erste Touchscreen-Substrat, was
die Anordnung so optimiert, dass nur zwei Substrate erforderlich
sind. Dies ist eine beträchtliche Verbesserung gegenüber
der herkömmlichen Touchscreen-Anzeige, die vier Substrate
und eine Haftschicht benötigt, um die Anordnung bzw. Montage
zu vollenden. Verfahren zur Herstellung der einzelnen Schichten
werden bezüglich 5 beschrieben.
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4 veranschaulicht
eine zusätzliche Verfeinerung, wobei das System weiter
optimiert werden kann, um die zweite Anzeigeelektrode und die erste Touchscreen-Elektrode
zu kombinieren. Gewisse Konfigurationen von resistiven oder kapazitiven Touchscreens
könnten den Kontakt der zweiten Anzeigeelektrode 26 zur
zweiten Touchscreen-Elektrode 32 verwenden, um eine Berührungsposition
zu registrieren. Diese Konfiguration gestattet, dass die Abstandshalter 42 direkt
auf die zweite Anzeigeelektrode aufgebracht werden.
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5 zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht eines Ausführungsbeispiels
der berührungsempfindlichen Anzeigeanordnung. Zur Bezugnahme würde
bei diesem Ausführungsbeispiel der Betrachter durch das
erste Anzeigesubstrat 11 sehen. Wenn jedoch alle Schichten
transparent wären, könnte die Sicht durch das
zweite Touchscreen-Substrat 44 hindurchgehen. Für
einige Passivmatrixsysteme kann der Anzeigeteil der Anordnung aus
dem Anzeigesubstrat 11, der ersten Anzeigeelektrode 25,
der Anzeigeabbildungsschicht 22 und der zweiten Anzeigeelektrode 26 bestehen.
Für einige Aktivmatrixstrukturen können die ersten
und zweiten Anzeigeelektroden mit einer Aktivmatrix-Dünnfilmtransistorschicht (TFT-Schicht,
TFT = Thin Film-Transistor) ersetzt werden. Der Anzeigeteil des
Systems kann In-Plane- bzw. Ebenenschaltung verwenden, wobei nur
die zweite leitende Schicht verwendet wird. Der Teil der Anzeige,
der berührungsempfindlich werden soll, sollte flexibel
und in gewisser Weise unempfindlich für Druck sein. Verfahren
zum Formen der Anzeige können stark abhängig von
der Anzeigetechnologie variieren.
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Sobald
die Anzeige geformt ist, können die berührungsempfindlichen
Komponenten hinzugefügt werden. In diesem Ausführungsbeispiel
ist ein Widerstandssystem gezeigt. Die Struktur beginnt mit einer isolierenden
Schicht 34, die auf alles aufgebracht wird, außer
den elektrischen Kontaktbereichen, die erforderlich sind, um die
Anzeige anzutreiben. Für den Rest dieser Beschreibung kann
angenom men werden, dass aufeinander folgende Schichten nicht die
elektrischen Verbindungen der Anzeigeelektrode bedecken, und dass
der Ausdruck "gesamte Touchscreen-Fläche" sich nur auf
den Teil oder die Teile der Anordnung bezieht, die berührungsempfindlich
gemacht werden sollen. Die Isolierschicht ist nur erforderlich,
wenn der Anzeigeteil der Anordnung in einer leitenden Schicht endet.
Die Isolierschicht 34 kann durch Drucken, durch Beschichten,
durch Laminieren, durch Vakuumablagerung, durch Tintenstrahl, durch
Stempeln bzw. Drucken oder andere Aufbringungsverfahren aufgebracht
werden.
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Die
erste Touchscreen-Elektrode 31 wird dann aufgebracht. In
einem resistiven System ist dies eine kontinuierlich leitende Schicht,
die auf die gesamte Touchscreen-Fläche durch Siebdruck,
durch Beschichtung, durch Vakuumablagerung, durch Tintenstrahl,
durch Tiefdruck oder durch andere Verfahren aufgebracht werden kann.
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Die
nächsten Schichten weisen die Abstandshalter 42 und
irgendwelche Abfühlelektroden 33 auf, die für
das spezielle Berührungsabfühlverfahren erforderlich
sind. Für resistive Touchscreens könnten die Abfühlelektroden 33 einfach
vier stark leitende Busstangen bzw. Busleisten sein. Für
kapazitive Touchscreens könnten die erforderlichen Elektroden
komplexer sein, wobei sie mehrere Schichten erfordern. Der Abstandshalter
und die Abfühlelektrodenschichten erfordern typischerweise
spezielle Muster. Dies würde die Anwendung eines Druckverfahrens
begünstigen, wie beispielsweise Siebdruck, Tintenstrahl,
Tiefdruck, Flexographdruck oder andere. Wenn eine sehr hohe Auflösung
erforderlich ist, ist es denkbar, dass die Schichten unter Vakuum
abgelagert werden könnten und dann unter Verwendung von
photolithographischen Mitteln mit einem Muster versehen werden könnten.
Für die meisten Systeme können die Abstandshalter
relativ dick (10–20 Mikrometer) sein, was begünstigt,
dass ein Dickfilmaufbringungsverfahren verwendet wird, wie beispielsweise
Siebdruck. Jedoch können die Abstandshalter dicker oder
dünner sein, wie dies für die spezielle Systemstruktur
geeignet ist. Die Abstandshalter können auf der ersten
leitenden Schicht, auf einer Seite der zweiten leitenden Schicht,
die der ersten leitenden Schicht vor dem Aufbringen darauf gegenüber liegt,
oder einer Kombination davon ausgeformt werden.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel dient die Abstandshalterschicht als
eine zweite Anwendung als eine Klebeschicht. Dies gestattet, dass
die zweite Touchscreen-Elektrode 32 als eine kontinuierliche Schicht
auf dem zweiten Touchscreen-Substrat 44 vorbeschichtet
wird, welches dann auf die Abstandshalterschicht 42 laminiert
werden kann. Falls nötig, können die Abfühlelektroden 33 auf
die zweite Elektroden- und Substratanordnung aufgebracht werden, auf
die erste Elektrode, auf einen oder mehrere Abstandshalter oder
eine Kombination davon. Die Abfühlelektroden 33 können
als eine Klebe- bzw. Haftschicht dienen.
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Das
in 5 beschriebene System ist nur ein mögliches
Verfahren zum Integrieren des Touchscreens mit der Anzeige. Wie
zuvor erwähnt wurde, falls ein kapazitiver Touchscreen
verwendet wird, oder falls die zweite Anzeigeelektrode dazu gebracht werden
kann, einem doppelten Zweck zu dienen, dann ist es denkbar, dass
die isolierende Schicht und die erste Touchscreen-Elektrode aus
dem System entfernt werden könnten. Wenn die zweite Touchscreen-Elektrode
ausreichend starr gemacht werden kann, um den Abfühlspalt
zwischen den Touchscreen-Elektroden aufrechtzuerhalten, dann ist
zusätzlich denkbar, dass das zweite Touchscreen-Substrat
genauso entfernt werden könnte.
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Ein
Bereich, der noch nicht im Detail in dieser Beschreibung besprochen
worden ist, ist der Abstandshalter. 6 ist eine
Frontansicht einer typischen Abstandshalterkonfiguration an der
Touchscreen-Anordnung 30 alleine. Die Anzeigeebene ist nicht
gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel besteht der Abstandshalter 42 aus
einer Anordnung von kleinen Punkten eines transparenten nicht leitenden
Materials, welches auf die ersten oder zweiten Touchscreen-Elektroden 31, 32 oder
auf beide aufgebracht ist, und zwar abhängig davon, welche
Art eines Touchscreens verwendet wird. Die Punkte sind typischerweise
so klein und selten wie möglich, um eine Sichtunterbrechung
der Anzeige bei der traditionellen Anordnungs- bzw. Montagekonfiguration
mit der Anzeige hinten zu minimieren. Die Abstandshalter können
auf der gesamten Anzeigefläche positioniert sein, an den
Kanten der Anzeigefläche, außerhalb der Anzeigefläche
oder an einer Kombination davon. Die Abfühlelektroden 33 sind
typischerweise außerhalb des Abstands halters 42 und
des Sichtbereichsumfangs angeordnet und können innerhalb
oder außerhalb der Touchscreen-Dichtung 45 sein.
Die Dichtung 45 ist typischerweise ein robusteres und dickeres
Klebemittel als der Abstandshalter 42 und ist typischerweise
der primäre Mechanismus, von dem das System zusammengehalten
wird, und kann beträchtlich dazu beitragen, einen Spalt
zwischen den Touchscreen-Elektroden aufrechtzuerhalten. Die Punkte können
typischerweise nicht den mechanischen Bindeteil dieser Funktion
erfüllen, da ihre kleine Gesamtfläche eine minimale
Bindungsfestigkeit bietet. Die Dichtung 45 kann auch in
gewissen Umgebungen erforderlich sein, um die Umgebung innerhalb
des Touchscreen-Spaltes zu steuern. Beispielsweise kann in einer
Umgebung mit hoher Feuchtigkeit die Dichtung den Zutritt von Feuchtigkeit
verringern und ein Beschlagen des Spaltes vermeiden, was die Durchlässigkeit
verringern würde und den Touchscreen kurzschließen
könnte.
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Es
gibt verschiedene Einschränkungen bezüglich der
Abstandshalterkonstruktion mit Punktbauart. Neben dem, dass die
zusätzliche Dichtungsschicht erforderlich ist, können
die großen Spalte zwischen den Punkten zu einem Versagen
des Touchscreens führen, wenn der Touchscreen permanent oder
zeitweise verformt wird, wie dies geschehen würde, wenn
das Material gefaltet, gebogen oder geknickt wird. Wenn ein Hochspannungs-
Touchscreen verwendet wird, dann kann zusätzlich die elektrostatische
Ladung bewirken, dass die Elektroden aneinander anhaften.
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7 ist
eine Frontansicht einer alternativen Abstandshalterkonstruktion,
welche ein Gitter anstelle von Punkten verwendet. Dies ist bei Systemen möglich,
wo der Touchscreen hinter der Anzeige positioniert ist, da er nicht
optisch mit dem Blick auf die Anzeige in Gegenwirkung treten wird.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Abstandshalter 42 mit
einem Muster versehen, um ein Gitter zu bilden, welches komplementär
zu den Mustern sein kann, die in den Anzeigeelektroden ausgeformt
sind. Beispielsweise könnte es der Umfang eines einzelnen
Pixels, von mehreren Pixeln oder ohne Zusammenhang mit den Pixeln
sein. Der Vorteil des Gittermusters ist, dass es die freie Spanne
der Substrate verringert, wobei der Touchscreen-Spalt besser aufrechterhalten
wird als bei den Punkten, wenn die Anordnung gebogen oder gefaltet
wird. Zusätzlich können die vergrößerte Oberfläche
und der vollständige Umfang die Anwendung einer Touchscreen-Dichtung
unnötig machen. Das Gitter kann auch so bemessen sein,
dass es elektrostatische Kräfte in dem Hochspannungssystem überwindet.
-
8 ist
eine perspektivische Ansicht einer möglichen Endanordnung,
die viele der in dieser Beschreibung beschriebenen Merkmale verwendet.
Die Anzeige 10 und der Touchscreen 30 können
entlang einer Verbindungskante 51 verbunden sein, um die Elektronik 61 anzutreiben,
wobei eine teilweise flexible berührungsempfindliche Anzeigeanordnung 60 mit
einer Aktivanzeigefläche 52 gebildet wird. Die
Pixelschreib- und Abfühlsysteme können verwendet werden,
um eine manuelle oder automatische Eingabe von Daten zu gestatten,
und der Gitterabstandshalter kann den Touchscreen-Spalt ungeachtet
einer Biegung der Anordnung aufrechterhalten. Die Endanordnung kann
flexibel bezüglich des Raums, der Anwendung oder der Konfiguration
sein, wobei der Nutzen und die Kosten für eine Vielzahl
von Systemen optimiert werden.
-
Zusammenfassung
-
Verfahren
zur Herstellung einer elektronisch zu aktualisierenden Anzeige mit
einem elektrisch zu aktualisierenden Medium und einer Fähigkeit,
eine Berührung abzufühlen, wird beschrieben.
-
- 1
- Betrachter
- 2
- Eingabevorrichtung
- 10
- Anzeigemedium
- 11
- Polymeranzeigesubstrat
- 12
- Glasanzeigesubstrat
- 21
- Aktivanzeigeschicht
- 22
- Anzeigeabbildungsschicht
- 25
- erste
Anzeigeelektrode
- 26
- zweite
Anzeigeelektrode
- 30
- Touchscreen
- 31
- erste
Touchscreen-Elektrode
- 32
- zweite
Touchscreen-Elektrode
- 33
- Touchscreen-Abfühlelektroden
- 34
- Isolierschicht
- 41
- erstes
Touchscreen-Substrat
- 42
- Abstandshalter
- 43
- Luftspalt
- 44
- zweites
Touchscreen-Substrat
- 45
- Touchscreen-Dichtung
- 51
- Verbindungskante
- 52
- Anzeigefläche
- 53
- geschriebenes
Pixel
- 60
- berührungsempfindliche
Anzeigeanordnung
- 61
- Berührungssensor-
und Anzeigetreiberelektronik
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
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