触摸屏传感器和具有低可见度的覆盖微图案的图案化基材

摘要

本发明描述了诸如天线、EMI屏蔽罩和触摸屏传感器之类的制品以及具有低可见度的覆盖微图案的图案化基材。还描述了确定图案化基材的可见度的方法。在一个实施例中，描述了一种图案化基材，所述图案化基材包括对可见光透明的基材；以及至少两个重叠的导电网格微图案，其中每个网格具有重复的单元几何形状，并且覆盖微图案的组合在30000单位的距离下具有大于-35分贝的空间对比阈。

说明书

背景技术

触摸屏传感器检测施加到触摸屏显示器表面的物体(如手指或触 笔)的位置或设置在触摸屏显示器表面附近的物体的位置。这些传感 器沿着显示器表面(即在平坦的矩形显示器的平面内)检测物体的位 置。触摸屏传感器的例子包括电容式传感器、电阻式传感器和投射电 容式传感器。这种传感器包括覆盖显示器的透明导电元件。导电元件 与电子元件结合使用，电子元件使用电信号探测导电元件，以便确定 靠近或接触显示器的物体的位置。

其他可以覆盖显示器并包括透明导电元件的元件包括电磁干扰 (EMI)屏蔽罩和天线。

发明内容

已经发现的是，尽管透明基材(如，塑料薄膜)上的单个导电微 图案(如，网)可能实际上不为正常(20/20)视力的人类肉眼察觉，但 覆盖第一微图案的第二导电微图案(如，网)的设置可以得到高度可 见的微图案的组合(即，复合图案)。

在一些实施例中，描述了制品，例如天线、EMI屏蔽罩，特别是 触摸屏传感器。制品包括对可见光透明的基材；

第一导电微图案，其包括线性迹线，该线性迹线限定布置在对可 见光透明的基材之上或之中的具有重复单元几何形状(repeating cell  geometry)的第一开口网格；以及

第二导电微图案，其包括线性迹线(trace)，该线性迹线限定与第一 导电微图案成电隔离的具有重复单元几何形状的第二开口网格。第一 导电微图案和第二导电微图案重叠。

在另外其他实施例中，描述了确定图案化基材的可见度的方法。 所述方法包括提供微图案化基材的数字图像；以及通过使用视网膜中 央窝检测数学模型由数字图像计算空间对比阈。这种方法可用于在不 制造实体样品的情况下评估并设计微图案和具有特定(如，低)可见 度的微图案化基材。

在又另一个实施例中，描述了一种图案化基材，所述图案化基材 包括对可见光透明的基材；以及至少两个覆盖导电网微图案，其中各 个网具有重复单元几何形状，并且覆盖微图案的组合在30000单位的 距离下具有大于-35分贝的空间对比阈。

在这些具体化的制品和图案化基材的每一个中，覆盖微图案可以 借助第一和第二微图案相对于彼此的设计和布置呈现低可见度。

在一个实施例中，第二导电微图案覆盖第一导电微图案，使得第 二导电微图案的线性迹线的至少一部分与第一导电微图案的线性迹线 不平行。在另一个实施例中，第二导电微图案的至少一部分具有与第 一导电微图案的单元几何形状不同的单元几何形状。在另一个实施例 中，第二导电微图案的至少一部分具有与第一导电微图案的单元尺寸 不同的单元尺寸。另外，第一和第二微图案的设计和布置可以得到具 有这些属性中的两种或更多种的覆盖微图案。

在一些优选的实施例中，第一和第二导电微图案具有相同的几何 形状，例如(如，规则的)六边形单元几何形状。第二微图案可以相 对于第一微图案以约15度至约40度之间的偏置角来取向。第一和第 二导电微图案可以在单元尺寸方面相差高达1∶6的比例。线性迹线优选 具有小于10微米并且更优选地小于5微米的线宽。第一和第二微图案 的单元尺寸优选不大于500微米。

附图说明

结合附图，由对本发明的各种实施例所做的以下详细说明可以更 全面地理解本发明，其中：

图1示出了触摸屏传感器100的示意图；

图2示出了位于触摸屏感测区域内的对可见光透明的导电区域的 透视图；

图3A是规则六边形网(有时称为“六边”网)导电微图案的几何 形状的扫描电子显微照片；

图3B是方形网导电微图案的几何形状的扫描电子显微照片；

图4A和图4B是示出具有方形单元和八边形单元的组合的重复单 元几何形状的开口网格；

图5a-5i示出相同规则六边形网的两层，它们重叠使得第二微图案 相对于第一微图案以递增的角度取向，角度以图5a的5度开始并以5 度递增分别从图5a增加到图5i；

图6是光学显微照片(反射照明)，其示出具有200微米的单元 直径的六边形金属网和在两个方向(方形的长度和宽度)上均具有80 微米的单元间距的方形网的两个重叠层，导电迹线大约2微米宽；

图7是样品5的光学显微照片(透射照明)，其示出规则的六边 形金属网的两个重叠层，其中一个微图案具有200微米的单元直径， 另一微图案具有300微米的单元直径，并且六边形网相对于彼此旋转 27度的角(即，偏置角等于27度)；

图8示出了层合在一起形成触摸屏传感器的一个实施例(X-Y网 格型投射电容式触摸屏传感器)的各层的布置方式；

图9示出了根据图8的触摸屏传感器的一个实施例的X层或Y层 的导体微图案的一部分；

图10示出了图9所示导体微图案的一部分，该部分包括两个各自 接触着接触垫形式的较大形貌(feature)的对可见光透明的导电网格条， 以及接触的网格条区域之间的空间中的电隔离的导电沉积物。

图11、图11a和图11b示出了第一图案化基材的各部分；

图12、图12a和图12b示出了第二图案化基材的各部分；

图13示出了由重叠图11和图12的第一图案化基材和第二图案化 基材构造而成的投射电容式触摸屏透明传感器元件。

图14-36示出了覆盖微图案样品的大约1.5mm×2.5mm区域的放 大示图。这种重叠图案部分小于用于确定对比阈的样品尺寸。除了图6 和图7的光学显微照片，图片未必按比例绘制。在附图中使用的相同 的标号表示相同的部件。然而，应当理解，在给定附图中使用标号指 示部件并非意图限制另一个附图中用相同标号标记的部件。

具体实施方式

现在描述的是触摸屏传感器和微图案化基材，其包括对可见光透 明的基材和至少两个布置在对可见光透明的基材之上或之内的导电微 图案。在一些实施例中，每个导电微图案布置在分开的对可见光透明 的基材之上或之内。在其他实施例中，所述至少两个导电微图案布置 在单个对可见光透明的基材之上或之内，使得导电图案电隔离。微图 案重叠，并可以借助第一和第二图案相对于彼此的设计和布置呈现低 可见度。

本文所用的“微图案”是指具有不超过1mm维度(如，线宽)的 点、线、填充形状或它们的组合的布置。在优选实施例中，具有至少 0.5微米且通常不超过20微米维度(如，线宽)的点、线、填充形状 或它们的组合。微图案形貌的维度可以根据微图案的选择而变。在一 些优选的实施例中，微图案形貌维度(如，线宽)小于10、9、8、7、 6或5微米(如，1-3微米)。

本文所用的“可见光透明”是指未图案化的基材或具有微图案化 基材的制品的透射水平为对可见光的至少一种偏振态至少60％透射， 其中百分透射率归一化为入射(任选偏振)光的强度。在“可见光透 明”含义范围之内的是，透射至少60％入射光的制品包括局部阻止光 线至透射率低于80％(如0％)的微观形貌(如点、正方形或线条，该 微观形貌的最小维度(如宽度)在0.5微米至10微米之间，或在1微 米至5微米之间)；然而，在这种情况下，对于包括微观形貌并且宽 度为微观形貌最小维度1000倍的大致各向等大的区域，平均透射率为 大于60％。与“可见光透明”有关的术语“可见”修饰术语“光”， 以规定基材或微图案化制品对其是透明的光的波长范围。

常见可见光透明的基材包括玻璃和聚合物膜。聚合物“膜”基材 是柔韧性和强度足以以卷对卷(roll-to-roll)方式进行处理的平片形式的 聚合物材料。所谓卷对卷，是指将材料卷绕到支承体上或从支承体上 退绕，以及用某种方式进行进一步处理的过程。进一步处理的实例包 括涂覆、裁切(slitting)、落料(blanking)以及暴露于辐射等。可将聚合物 膜制成多种厚度，通常在约5μm至1000μm的范围内。在多个实施例 中，聚合物膜的厚度在约25μm至约500μm、或约50μm至约250μm 或约75μm至约200μm的范围内。卷对卷聚合物膜可以具有至少12英 寸、24英寸、36英寸或48英寸的宽度。

现在描述的是重叠的导电微图案，其可以与显示器的材料或元件 直接整合。例如，一个或多个重叠导电微图案可以沉积到液晶显示器 的彩色滤光片玻璃层上。作为另一实例，一个或多个重叠导电微图案 可以沉积到液晶显示器(LCD)的出口偏振膜或补偿膜上。作为另一实 例，一个或多个重叠导电微图案可以沉积到与反射式电泳(EP)显示器中 的电泳介质接触的基材上。作为另一实例，一个或多个重叠导电微图 案可以沉积到支持有机发光二极管(OLED)显示器的材料层的玻璃或塑 料基材上。导电微图案的这类实施方式中的一些可以描述为“单元上 (on-cell)”。

本发明还涉及用于将信息或指令触摸输入电子装置(如计算机、 移动电话等)中的接触传感器或近程传感器。这些传感器对可见光透 明，并且可以与显示器直接组合使用，覆盖显示元件，并且与显示器 驱动装置接口(作为“触摸屏”传感器)。传感器元件具有片状形式， 并包括至少一个支持导电材料(如，金属)的电绝缘的对可见光透明 的基材层，所述导电材料以网状几何形状被图案化到基材的表面上， 以产生位于传感器触摸传感区域内的透明导电区域。然而，第一和第 二导电微图案可以具有其他布置，前提条件是第二导电微图案(如， 与第一微图案正交)与第一导电微图案是电隔离的。例如，如本领域 所知，可以在第一和第二导电微图案之间相交处提供绝缘元件。在电 隔离的两个导电微图案的范围内的是，为了将微图案用作系统的一部 分，这两个微图案均连接到相同信号处理、逻辑、存储器或其他电路， (如，为了电容检测信息显示器触摸事件的存在或位置，通过电信号 驱动导电微图案)。为了电隔离，微图案仅需要在重叠或覆盖区域借 助它们之间的绝缘空间(如，空气、电介质材料)而没有电接触。

在具有导电微图案的触摸传感器的情况中，金属微图案的至少一 部分与电子受照显示器的电路邻近并电连接。

信息显示器的触摸传感器的感测区域，是传感器的旨在覆盖或覆 盖着信息显示器可观看部分的区域，该区域对可见光透明，使得可以 观看信息显示器。信息显示器的可观看部分是指信息显示器的具有可 变信息内容的部分，例如显示器“屏幕”的被像素(如液晶显示器的 像素)占据的部分。

触摸屏传感器可以是例如电阻型、电容型和投射电容型。对可见 光透明的导体微图案尤其可用于与电子显示器一体化的投射电容式触 摸屏传感器。作为(例如投射电容式)触摸屏传感器的元件，对可见 光透明的导电微图案可用于实现高触摸灵敏度、多触点检测和触笔输 入。

对本发明的多个方面的认识将通过下面所供实例的讨论来获得， 但本发明并不受此限制。

图1示出了触摸屏传感器100的示意图。触摸屏传感器100包括 具有触摸感测区域105的触摸屏面板110。触摸感测区域105电连接到 触摸传感器驱动装置120。触摸屏面板110结合到显示装置中。

图2示出了对可见光透明的导电区域101的透视图，该区域会位 于触摸屏面板的触摸感测区域(例如图1的触摸感测区域105)内。对 可见光透明的导电区域101包括对可见光透明的基材130和设置在对 可见光透明的基材130之上或之内的导电微图案140。对可见光透明的 基材130包括主表面132，并且是电绝缘的。对可见光透明的基材130 可由任何可用的电绝缘材料(例如玻璃或聚合物)形成。光透明基材 130的可用聚合物的例子包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯 (PC)、聚碳酸酯共聚物和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。导电微图案140 可由多个线形金属形貌形成。

图2也示出了坐标系，用来描述会位于触摸屏面板的触摸感测区 域内的对可见光透明的导电区域101。一般来讲，对于显示装置，x轴 和y轴对应于显示器的宽度和长度，z轴通常沿着显示器的厚度(即高 度)方向。除非另外指出，否则本文将始终使用此规则。在图2的坐 标系中，x轴和y轴被定义为平行于对可见光透明的基材130的主表面 132，并且可以对应于方形或矩形表面的宽度方向和长度方向。z轴垂 直于该主表面，并且通常沿着对可见光透明的基材130的厚度方向。 形成导电微图案140的多个线形金属形貌的宽度对应于沿y轴线形延 伸的平行线形金属形貌的x方向距离，正交线形金属形貌的y方向距 离对应于正交线形金属形貌的宽度。线性金属形貌的厚度或高度对应 于z方向距离。

在所示实施例中，位于触摸屏面板的触摸感测区域内的对可见光 透明的导电区域101包括两层或更多层各具有导电微图案140的对可 见光透明的基材130。

导电微图案140沉积在主表面132上。由于传感器将与显示器连 接以形成触摸屏显示器或触摸面板显示器，基材130对可见光透明， 并且基本上平坦。基材和传感器可以基本上为平坦和柔性的。所谓对 可见光透明是指可通过触摸传感器查看显示器提供的信息(如文本、 图像或数字)。对于包括沉积金属(甚至是其沉积厚度大得足以阻挡 光线的金属，如果将金属沉积成适当的微图案的话)形式的导体的触 摸传感器，可实现可见性和透明性。

导电微图案140包括至少一个对可见光透明的导电区域，该区域 覆盖显示器的提供信息的可见部分。所谓“对可见光透明的导电”是 指可透过导电微图案区域观看显示器的该部分，并且该微图案区域在 图案的平面内导电，或换句话说，沿着导电微图案沉积到其上或与其 相邻的基材的主表面导电。

在一些实施例中，本文所述的制品包括具有线性迹线的第一导电 微图案，所述线性迹线限定布置在对可见光透明的基材之上或之内的 具有重复单元几何形状的第一开口网格；以及具有线性迹线的第二导 电微图案，所述线性迹线限定与第一导电微图案电隔离的具有重复单 元几何形状的第二开口网格。第二导电微图案可以布置在与第一导电 微图案相同的基材上，或者其可以布置在另一基材上。第二导电微图 案以特定的布置方式覆盖第一导电微图案，这将会描述到。

在一些实施例中，两个导电微图案形成触摸屏的至少一部分，例 如，刚才所述的触摸屏传感器。

或者，在另一实施例中，导电微图案之一形成触摸传感器的至少 一部分，例如触摸屏传感器，并且另一导电微图案可以充当无线通信 的天线。

在又另一实施例中，导电微图案之一形成触摸传感器的至少一部 分，例如触摸屏传感器，并且另一导电微图案可以充当电磁干扰(EMI) 屏蔽罩。

在又另一实施例中，导电微图案之一形成无线通信天线的至少一 部分，并且另一导电微图案可以充当电磁干扰(EMI)屏蔽罩。

优选的导电微图案包括具有二维网(或简单地说，网)的区域， 其中多个线性微图案形貌(常称为导体迹线或金属迹线)(如微图案 化的线)限定出网内的封闭开口区域。由(例如金属)微图案限定的 开口区域可以描述为单元，例如方形几何形状单元(如图3B所示)和 (即，规则的)六边形几何形状单元(如图3A所示)。

第一和第二导电微图案通常包括限定重复单元几何形状的开口网 格的线性迹线。所谓重复单元几何形状是指微图案具有平移对称性。 尽管图3A和图3B示出了具有单元阵列的单元设计，其中单元具有相 同的维度和相同的单元几何形状，但导电微图案也可以具有包括两种 或多种不同单元几何形状的重复单元几何形状。例如，图4A和图4B 示出重复单元几何形状的开口网格，其中重复区段包括方形单元和八 边形单元的组合。通常，微图案在相对较短距离上重复。在一些实施 例中，重复区段包括不超过2或3个单元。尽管所示开口网格包括具 有直线边界的多边形单元几何形状的不同布置方式，但单元也可以由 波浪形或不规则线性迹线限定，前提条件是单元形成具有重复图案的 微图案。从而，重复单元几何形状包括多个具有不同几何形状和/或不 同尺寸的单元，这在本发明的范围内，前提条件是存在着可以在至少 一个方向平移整个网格或导电微图案的至少一部分的重复区段(或基 元)。

本文所用的“单元的几何形状”是指其外形，并与其维度相区别。 单元几何形状包括方形、非方形矩形、六边形、八边形、其他多边形 或其他自由形式的形状。规则六边形具有与不规则六边形不同的形状， 其中不规则六边形至少一条边具有与另一边不同的长度或至少一个夹 角不等于120度。当两个单元具有相同形状和相同维度时，单元可以 彼此叠加。

在一些实施例中，第一或第二微图案包括具有规则单元几何形状 的单元的(如，重复)图案在一些实施例中，第一和第二微图案都包 括具有规则单元几何形状的单元的(如，重复)图案。在一些实施例 中，第一和第二微图案都包括具有相同规则单元几何形状的单元。所 谓规则单元几何形状是指微图案的单元具有规则多边形的形状。规则 多边形所有的边长均相等，所有的夹角大小均相等。

在一些实施例中，限定导电微图案的导电迹线被设计成在大于五 个相邻单元、优选地四个相邻单元、更优选地三个相邻单元、甚至更 优选地两个相邻单元的组合边缘长度的距离内不包括大致直的区段。 最优选地，限定微图案的迹线被设计成在大于单个单元的边缘长度的 距离内不包括直的区段。因此，在一些实施例中，限定微图案的迹线 在长距离(如10厘米、1厘米或甚至1毫米)内不是直的。具有如上 所述最短长度的直线区段的图案尤其可用于触摸屏传感器，其优点是 最大限度减少对显示器可见度的干扰。

在一些实施例中，第一和第二微图案各自包括方形网。在其他实 施例中，微图案之一包括方形网，并且另一微图案包括(如，规则的) 六边形网。优选的重叠导电微图案包括具有二维邻接(如，金属)网 的第一和第二微图案区域，其中形成该网的线性迹线的至少一部分是 非平行的，例如某些多边形网络，如(例如，规则的)三角形、五边 形和(例如，规则的)六边形网络。更优选地，第一和第二微图案各 自包括(例如，规则的)六边形网。

在考虑到导体材料的光学性质和电学特性的情况下，可设计导电 微图案的二维几何形状(即图案的在平面内的或沿着基材主表面的几 何形状)，以实现可用于触摸屏传感器的特殊透明导电性质。

用于实现传感器的透明度以及显示器的通过传感器的可见度的合 适导体微图案具有某些属性。首先，在透过其中观看显示器的导电微 图案区域中，被导体遮挡的传感器面积比率应小于50％、或小于25％、 或小于20％、或小于10％、或小于5％、或小于4％、或小于3％、或小 于2％、或小于1％、或在0.25％至0.75％的范围内、或小于0.5％。

导电微图案或导电微图案区域的开放区域比率(或开放区域或“开 放区域百分比”)是指未被导体遮挡的微图案面积或微图案区域面积 的比例。开放区域等于1减去被导体遮挡的面积比率，并且可以便利 且互换地表达为小数或百分比。被导体遮挡的面积比率可与微图案化 导体的线条密度互换使用。微图案化导体可与导电微图案互换使用。 因此，对于上一段给定的被导体遮挡的比率值，开放区域值大于50％、 大于75％、大于80％、大于90％、大于95％、大于96％、大于97％、 大于98％、大于99％、99.25％至99.75％、99.8％、99.85％、99.9％、甚 至99.95％。在一些实施例中，导体微图案区域的开放区域(如对可见 光透明的导电区域)在80％和99.5％之间，在其他实施例中在90％和 99.5％之间，在其他实施例中在95％和99％之间，在其他实施例中在 96％和99.5％之间，在其他实施例中在97％和98％之间，在其他实施例 中高达99.95％。对于使用实用的制造方法可重复地实现有用的光学性 质(如导电图案元件的高透射率和不可见性)和电学特性，开放区域 的优选值在90％和99.5％之间，更优选地在95％和99.5％之间，并且在 一些实施例中，最优选地在95％和99.95％之间。

为了将干扰(例如对一些显示器的像素图案的干扰)减至最小并 避免使用者或观看者裸眼看到图案元件(如导线)，导电图案元件的 最小维度(如导线或导电迹线的宽度)应小于或等于约50微米、或小 于或等于约25微米、或小于或等于约10微米、或小于或等于约5微 米、或小于或等于约4微米、或小于或等于约3微米、或小于或等于 约2微米、或小于或等于约1微米、或小于或等于约0.5微米。在一个 或多个重叠导电微图案的设计中，设计人员可以引入本领域已知的用 于使干扰减至最低的构思，所述干扰例如一个或多个重叠导电微图案 和显示器像素之间的莫尔效应。

在一些实施例中，导电图案元件的最小维度在0.5微米和50微米 之间，在其他实施例中在0.5微米和25微米之间，在其他实施例中在 1微米和10微米之间，在其他实施例中在1微米和5微米之间，在其 他实施例中在1微米和4微米之间，在其他实施例中在1微米和3微 米之间，在其他实施例中在0.5微米和3微米之间，在其他实施例中在 0.5微米和2微米之间。对于可再现地实现有用的光学性质(如高透射 率和肉眼对导电图案元件的不可见性)和电学特性，并且考虑到使用 实用制造方法的约束条件，导电图案元件的最小维度的优选值在0.5微 米和5微米之间，更优选地在1微米和4微米之间，最优选地在1微 米和3微米之间。

已经发现覆盖微图案的某些布置方式会导致微图案组合的低可见 度。而其他布置方式会导致微图案组合的高可见度。

图5a-图5c是示出两层重叠的相同规则六边形网的图示。第二微 图案以递增的角度相对于第一微图案旋转，角度以图5a的5度开始， 并且以5度递增分别从图5a增加到图5c。在图5a中，存在明显的复 合图案，其中各个复合图案的中心具有至少约4个单元的直径。从而， 明显的复合图案的空间维度大于任一微图案的导电形貌或导电形貌之 间间距的维度。另外，明显的复合图案的空间维度通常大于重复几何 形状的重复区段。在图5b-图5c中，明显的复合图案的尺寸较小，其 中心部分在直径上分别横跨约3个和2个单元。为了举例说明的目的， 图5a-图5i的网的各个线性迹线是明显并可识别的。六边形单元也是明 显并可识别的。然而，当图案是微图案时，各个线性迹线是不可识别 的，各个单元也不可识别。然而，由微图案的重叠产生的复合图案是 高度可见的(即，明显的)，但不一定是可识别的。

当与周期性像素化显示器结合，特别是当使用某些设计时，重叠 导电网微图案的特定设计和布置方式(例如，具有重复单元几何形状) 可以具有低的可见度。据猜测可见度甚至可以低于一些具有随机或伪 随机单元几何形状的导电网微图案。重要的是，当两个导电微图案重 叠时，设计和布置方式与减少的可见度有关。

在一个获得低可见度的实施例中，第二导电微图案覆盖第一导电 微图案，使得第二导电微图案的线性迹线的至少一部分与第一导电微 图案的线性迹线不平行。

第一和第二导电微图案被有意地以特定相对取向进行布置，这在 本公开的范围内。以特定相对取向进行布置的两个导电微图案可以相 对于彼此具有限定的角度(或限定的偏置角)。当两个微图案包括具 有相同单元几何形状的重复区段时，一个导电微图案相对于第二导电 微图案的角度是相当明显的。下面包括用于限定某些实施例的偏置角 的程序。当两个微图案包括具有相同单元几何形状的重复区段时，可 以基于微图案共有的单一微图案几何形状的旋转对称为两个微图案限 定相同的等效方向集合。例如，对于六边形网而言，可以选择与网几 何形状的六重旋转对称相关的六个等效方向。又如，对于方形网而言， 可以选择与网几何形状的四重旋转对称相关的四个等效方向。有这种 以相同方式为两种网限定的等效方向，就有了用于限定或测量两个导 电微图案之间角度(即，偏置角或相对取向)的基础。两个导电微图 案之间的角度是将第一导电微图案的等效方向与第二导电微图案的等 效方向分离的最小角度。仍就两个导电微图案是具有相同重复区段单 元几何形状的网微图案而言，微图案的组合的视觉外观将相对于变化 的偏置角具有周期性。以递增的偏置角改变视觉外观的角度周期将等 于360度除以旋转对称水平(例如，1表示无旋转对称，2表示二重旋 转对称，3表示三重旋转对称，4表示四重旋转对称，6表示六重旋转 对称)。术语重复角度在本文用来描述角度周期。从而，两个具有相 同单元几何形状的导电微图案的组合的独特(就视觉外观而言)组合 几何形状将仅在从0度至[360/旋转对称水平]角度的角度范围内存在。 尽管覆盖微图案的组合几何形状相对于偏置角具有周期性(具有如刚 才所述的重复角度)，但相对于组合微图案的整体外观，有时相对于 重复角度的一半限定偏置角同样有用。这是因为对于小于重复角度的 一半的x而言，整体视觉外观对于x的偏置角和对于[重复角度减去x] 的偏置角来说可以是相同的。从而，组合微图案的视觉外观的全范围 可以限定在零度至重复角度的一半的偏置角范围内。在一些情况下， 将具有相同网几何形状的导电微图案之间的偏置角限定为重复角度的 一部分是有用的。在一些实施例中，偏置角度在0.1至0.9倍重复角度 之间。在优选的实施例中，偏置角在0.1与0.4或在0.6与0.9倍重复 角度之间。在其他优选的实施例中，偏置角度在0.2与0.3或在0.7与 0.8倍重复角度之间。

参照图5a-图5i，在一个实施例中，通过相对于第一微图案旋转第 二微图案，第二导电微图案具有相对于第一导电微图案的线性迹线不 平行的线性迹线。第一导电微图案的几何形状与第二导电微图案的几 何形状相同。两个微图案的几何形状是六重旋转对称的六边形网。重 复角度是60度。当第一和第二微图案具有相同单元(如，规则的)几 何形状和相同单元尺寸时，相对偏置角的使用是特别有用的。当两个 微图案具有不同维度的单元时，将一个具有规则单元几何形状的导电 微图案相对于具有相同的规则单元几何形状的第二导电微图案进行旋 转也是非常有用的。随着旋转的角度(偏置角)从约5度(0.083倍重 复角度)(如图5a所示)增加到约15度(0.25倍重复角度)(如图 5c所示)，可见度会减小。尽管旋转的角度可以根据特定单元几何形 状和单元尺寸变化，但旋转的角度优选为至少10度(如图5i所示)并 小于45度(如图5i所示)。

在另一实施例中，第二导电微图案具有与第一导电微图案的线性 迹线不平行的线性迹线，这是由于第二导电微图案具有与第一导电微 图案的单元几何形状不相同的单元几何形状。例如，参照图6，第一导 电微图案可以具有方形单元几何形状，且第二导电微图案具有六边形 单元几何形状，或反之亦然。尽管方形单元的线性迹线的一部分可以 与六边形单元的线性迹线平行，但线性迹线的一部分是不平行的。

在获得低可见度的另一实施例中，第二导电微图案具有与第一导 电微图案的单元尺寸不同的单元尺寸。术语单元尺寸通常是指网导电 微图案的单元的尺寸。对于具有规则多边形形状的单元而言，将单元 尺寸限定(为了比较两个导电微图案的单元尺寸)为单元的宽度(例 如方形单元的边长，或再如六边形单元的平行面之间的间距(本文也 称为六边形的直径或间距))是方便的。

在一些实施例中，由导电迹线形成的规则单元的平均宽度或间距 通常不超过500微米、450微米或400微米。在一些优选的实施例中， 两个微图案都具有不超过350微米、300微米、250微米、200微米、 150微米、100微米或50微米的平均单元宽度。

对于不规则单元形状(或甚至对于规则单元形状)，为了比较具 有重复单元几何形状的两个网导电微图案的单元尺寸，单元尺寸可以 限定为穿过单元形状的矩心并在各个方向延伸到单元形状的边界的所 有线区段(即，所有取向)的平均长度。

具有相同重复单元几何形状的两个网导电微图案可以具有不同的 单元尺寸。同样，具有不同重复单元几何形状的两个网导电微图案可 以具有不同的单元尺寸。在一些实施例中，第一导电微图案的单元尺 寸等于第二导电微图案的单元尺寸的1.1至6倍之间(即，分别为1∶1.1 至1∶6的比例)。第一导电微图案的单元尺寸优选等于第二导电微图案 的单元尺寸的1.2至3倍之间，更优选在1.2至2倍之间。

在一些优选的实施例中，第一导电微图案和第二导电微图案具有 相同的重复单元几何形状，其中第一导电微图案的单元尺寸在第二导 电微图案的单元尺寸的1.1与6倍之间，并且图案之间具有在0.1至0.9 倍重复角度之间的偏置角。在一些实施例中，图案之间的偏置角度在 重复角度的0.1至0.4倍或0.6至0.9倍之间。在这些实施例的一些中， 重复单元几何形状包括规则的多边形。在这些实施例的一些中，重复 单元几何形状由单一规则多边形组成。在这些实施例的一些中，重复 单元几何形状由规则六边形组成。

在一些优选的实施例中，第一导电微图案和第二导电微图案具有 相同的重复单元几何形状，其中第一导电微图案的单元尺寸在第二导 电微图案的单元尺寸的1.2至3倍之间，并且在图案之间存在0.1至0.4 倍或0.6至0.9倍重复角度的偏置角度。在这些实施例的一些中，重复 单元几何形状包括规则的多边形。在这些实施例的一些中，重复单元 几何形状由单一规则多边形组成。在这些实施例的一些中，重复单元 几何形状由规则六边形组成。

在一些优选的实施例中，第一导电微图案和第二导电微图案具有 相同的重复单元几何形状，其中第一导电微图案的单元尺寸在第二导 电微图案的单元尺寸的1.1至6倍之间，并且在图案之间存在约10度 至约45度之间的偏置角。在一些实施例中，第一导电微图案的单元尺 寸在第二导电微图案的单元尺寸的1.2至3倍之间。在这些实施例的一 些中，重复单元几何形状包括规则的多边形。在这些实施例的一些中， 重复单元几何形状由单一规则多边形组成。在这些实施例的一些中， 重复单元几何形状由规则六边形组成。

覆盖微图案的可见度可以通过使用各种方法来确定。在一些实施 例中，通过使用(即，人)试验小组评估可见度(根据实例中所述的 方法)来确定覆盖微图案的可见度。

尽管例如“空间对比的视网膜中央窝检测的标准模型(A Standard  Model for Foveal Detection of Spatial Contrast)”(Journal of Vision，2005 5，717-740)中所述的数学模型已被用于评估具有足够维度的图像的可 见度，所述足够维度使得图像是对正常(即20/20)视力的人类肉裸眼 是明显的(即，容易看到的，可见的)并可识别的(即，确定决定性 的特征)，但这类数学模型不被认为已适用于确定非明显微图案或覆 盖微图案的可见度。

因此，在其他实施例中，描述了确定图案化基材的可见度的方法， 该方法包括提供微图案化的基材(如覆盖微图案)的数字图像并用视 网膜中央窝检测模型(即，标准空间观看者模型)计算数字图像的空 间对比阈。

由于各种原因，数学模型可以相对于(即，人)试验小组而言是 优选的。试验小组通常是更主观的，并通常需要多个参与者来获得统 计学上有意义的结果。另外，试验小组的使用通常要求实际样品由每 个微图案制成，以便可以评估可见度。

数学模型的输入也可以通过如下方式来生成：提供具有(如，光 透明)基材和非透明微图案的样品；模拟样品在使用中被观看时样品 的照明条件；以数字化方式对样品进行成像。然而，数学模型还可以 采用以数字化方式设计的微图案的数字图像。从而，在此实施例中， 在未实际制造实物样品的情况下，可以评估微图案或覆盖微图案的可 见度。这适于在未实际将其制造的情况下更有效地评估多个微图案的 可见度。

不论使用(即，人)试验小组还是使用数学模型，微图案化基材 的数字图像或其数字设计通常被修剪成仅包括微图案。任何由于修剪 产生的实际上不存在于重叠图案中的边缘或边界应当在计算对比阈之 前略去。尽管在透射期间，(即，当用透过基材的背光观看微图案时)， 金属微图案对着透明背景看起来很暗，但为了模拟当用反射光观看时 微图案的外观，优选的是以数字方式改变(例如通过在计算机屏幕上 反转图像的极性)，以便透明基材是暗的，而微图案是亮的。在没有 以数字方式改变微图案图像的情况下，通过该模型计算不同的对比阈 值。

已发现本文所述的计算对比阈(如实例中所述进行)与由(即， 人)试验小组确定的可见度一致。当微图案或覆盖微图案具有小于-35 分贝的对比阈时，微图案是最为可见的。从而，对比阈优选大于-35分 贝。当对比阈大于-30分贝或-25分贝时，微图案(如，覆盖微图案的 跳动图案)仍是明显且可识别的。然而，当微图案或覆盖微图案具有 大于-24、-23、-22、-21或-20分贝的预测对比阈时，微图案或覆盖微 图案变得显著较为不明显。在优选的实施例中，对比阈大于-15分贝、 -10分贝或-5分贝。当微图案或覆盖微图案具有0或更大的预测对比阈 时，微图案或覆盖微图案是不可见的。随着对比阈增加，样品外观的 均匀度增加。1分贝的对比阈值的差值对普通人类观看者是“恰可察觉 的差值”。

用于计算对比阈值的距离可以变化，但将其选择为与所关注的观 看距离(即，通常为在一般使用期间微图案化基材的平均观看距离) 相关联。例如，如果制品是移动电话的触摸传感器显示器，则正常的 观看距离通常约为280mm至300mm。这对应于约30000的模型的距离 单位(即，3000视网膜中央窝检测模型距离单位)。在一些实施例中， 优选的(如，重叠的)微图案具有如上所述的至少小于30000距离单 位(例如，25000或20000或15000)的对比阈。

在计算中使用的样品尺寸通常为足够的尺寸，足以代表实体样品 和/或设计样品。如果重叠图案(网图案)大于样品尺寸，但位于在所 需观看距离会被中央窝观看所覆盖的观看区域内(即，2.13度的视角)， 则应当获得会对向着中央窝的样品。

通常，沉积的导电材料会降低触摸传感器的透光率。基本上，只 要有导电材料沉积的地方，就使用者的可见度而言，显示器被遮挡。 导电材料所造成的衰减度与导体微图案内被导体覆盖的传感器或传感 器区域的面积比率成比例。

通常，期望透明的触摸屏传感器呈现较低的雾度值。雾度是指与 光通过介质时的散射有关的性质，如用Haze-Gard仪器(Haze-Gard plus， BYK Gardner(Columbia，Maryland))测量。在一些实施例中，触摸屏传 感器呈现小于10％、在一些实施例中小于5％、在一些实施例中小于4％、 在一些实施例中小于3％、在一些实施例中小于2％的雾度。

本发明公开了能实现包括导体微图案的区域的高透射(也称为可 见光透射比)、低雾度和低导体迹线可见度的理想组合的实施例。因 此，当用作触摸屏传感器感测范围或区域的一部分时，例如当微图案 覆盖显示器的可见区域时，导体微图案尤其可用。

在一些实施例中，为了在即使薄层电阻不均匀分布的情况下(如 衍生自导电材料的不均匀网)，也可以产生在整个可见显示区上具有 均匀透光率的对可见光透明的显示传感器，传感器包括添加到导体微 图案的隔离的导体沉积物，该沉积物起到在整个图案上保持透光率的 均匀度的作用。这种隔离的导体沉积物没有连接到传感器的驱动装置 (如电路或计算机)，因而不起电气作用。

可在相邻透明导电区域之间的空间区域(例如包括二维网格或网 络形式的微图案化导体的相邻透明导电区域)中添加类似的隔离的(如， 金属)形貌，以在整个传感器(包括透明导电区域和它们之间的空间 区域)上保持均匀的透光率。除了隔离的导体正方形之外，其他用于 定制光学均匀度的有用的隔离导体沉积物还包括圆形和线条。电隔离 的沉积物的最小维度(如正方形形貌的长度、圆形形貌的直径或线形 形貌的宽度)小于10微米、小于5微米、小于2微米或甚至小于1微 米。

对于使用实际的制造方法可再现地实现有用的光学性质(如高透 射率和导电图案元件的不可见性)，电隔离沉积物的最小维度优选地 在0.5微米和10微米之间，更优选地在0.5微米和5微米之间，甚至 更优选地在0.5微米和4微米之间，甚至更优选地在1微米和4微米之 间，最优选地在1微米和3微米之间。在一些实施例中，电隔离的导 体沉积物的布置被设计成缺乏周期性。就限制与下面的显示器的周期 性像素图案的不利的可见相互作用而言，缺乏周期性是优选的。对于 具有沉积物并且缺乏连接到解码或信号发生和/或处理电子器件的微图 案元件的整个区域而言，要使电隔离的导体沉积物整体缺乏周期性， 只需要所述沉积物的至少一部分的本来周期性的布置出现个别中断。 这种电隔离的导体沉积物可说成具有非周期性布置方式，或者可说成 电隔离的导体沉积物的非周期性布置。在一些实施例中，电隔离的导 体沉积物被设计成缺乏间距小于10微米的直的平行边缘，所述直的平 行边缘如边缘长度为5微米的正方形沉积物的相对表面所存在的。更 优选地，绝缘的导体沉积物被设计成缺乏间距小于5微米的直的平行 边缘，更优选地小于4微米，甚至更优选地小于3微米，甚至更优选 地小于2微米。缺乏直的平行边缘的电隔离的导体沉积物的实例有椭 圆形、圆形、五边形、七边形和三角形。在电隔离的导体沉积物的设 计当中缺乏直的平行边缘起到使光衍射伪像最小化的作用，这种伪像 会破坏集成了传感器的显示器的可观看性。

导电微图案对光学均匀度的影响可以量化。如果将传感器从而导 体微图案的覆盖显示器可见区域的总面积分段成1毫米×1毫米区域的 阵列，则优选的传感器包括这样的导体微图案，在该导体微图案当中， 没有一个所述区域其被遮挡的面积比率与所有区域的平均值相差大于 75％。更优选地，没有一个所述区域其被遮挡的面积比率与所有区域的 平均值相差大于50％。更优选地，没有一个所述区域其被遮挡的面积 比率与所有区域的平均值相差大于25％。甚至更优选地，没有一个所 述区域其被遮挡的面积比率与所有区域的平均值相差大于10％。如果 将传感器从而导体微图案的覆盖显示器可见区域的总面积分段成5毫 米×5毫米区域的阵列，则优选的传感器包括这样的导体微图案，在该 导体微图案当中，没有一个所述区域其被遮挡的面积比率与所有区域 的平均值相差大于50％。优选地，没有一个所述区域其被遮挡的面积 比率相差大于50％。更优选地，没有一个所述区域其被遮挡的面积比 率相差大于25％。甚至更优选地，没有一个所述区域其被遮挡的面积 比率相差大于10％。

本发明允许使用金属作为透明导电传感器中的导电材料，而不是 透明导电氧化物(TCO)(例如ITO)。

可用于形成导电微图案的金属的实例包括金、银、钯、铂、铝、 铜、镍、锡、合金以及它们的组合。

任选地，导体还可以是复合材料，例如金属填充的聚合物。导体 可以是反射性的，如薄膜金属的情况，例如银、铝等。或者，导体可 以是吸收性的并看起来暗或黑，如碳填充的复合导体的情况，例如， 衍生自可印刷碳基导电墨水。此外，导体可以包括多个层，例如，导 体可以包括金属层和被设计来减少金属反射率或防止金属腐蚀的覆盖 层，这是本领域知道的。在构成导体的材料的选择或设计上本发明不 受限制。然而，已发现当需要或者说优选反射性导体图案时，本文所 说明的构思特别有用。

在一些实施例中，(如，金属)微图案是相对较薄的，厚度范围 从约5纳米至约50纳米。在其他实施例中，(如，金属)微图案具有 至少60nm、70nm、80nm、90nm或100nm的厚度。在一些实施例中， (如，金属)微图案的厚度至少为250nm。在一些实施例中，微图案 是银微图案，其具有至少300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、 800nm、900nm和甚至1000nm或更大的厚度。其他实施例中，微图案 是金微图案，其具有至少300nm、350nm、400nm或更大的厚度。增加 厚度的金属微图案可以如2009年6月25日提交的61/220,407(其以引 用方式并入本文)中所述进行制备。

在优选的实施例中，(如，金属)导电微图案化的基材适于在电 子显示器中使用。电子显示器包括反射性显示器和具有内部光源的显 示器。具有内部光源的电子显示器包括受照显示器。所谓“受照”是 指“被光或发射光照亮”。受照显示器可以是液晶显示器，其具有可 在核心液晶显示面板外部但在整体显示器装置内部的背光或边光光 源。或者受照显示器可以是发射显示器，例如等离子显示板(PDP)或有 机发光二极管(OLED)显示器。反射式显示器包括电泳显示器、电润湿 显示器、电致变色显示器和反射式胆甾型液晶显示器。本发明的微图 案化基材特别可用作受照电子显示器的一部分。

根据本发明的导体微图案可通过任何适当的图案化方法生成，所 述方法例如包括照相平版印刷与蚀刻或照相平版印刷与电镀的方法 (参见如美国专利No.5,126,007、美国专利No.5,492,611、美国专利 No.6,775,907)。另外，导体图案可以利用若干其他示例性方法之一来 产生，所述方法包括激光固化掩模、喷墨印刷、凹版印刷和微复制； 其各自是本领域已知的，在美国公开No.US2009/0219257(其以引用 方式并入本文)中有更详细的描述。在一些实施例中，导电(如，金 属)微图案经由微接触印刷(例如2009年6月25日提交的61/220,407 中所述，其以引用方式并入本文)来制备。

二维导电微图案可以设计来在传感器的导电区域(如，可见光透 明的导电区域)中实现各向异性或各向同性薄层电阻，例如在美国公 开No.US2009/0219257(其以引用方式并入本文)中所述。所谓“各 向异性薄层电阻”是指，当沿着两个正交方向测量或建模时，导电微 图案的薄层电阻的大小不同。所谓“各向同性薄层电阻”是指当沿着 平面内任意两个正交方向测量或建模时，导电微图案的薄层电阻的大 小相同，如在由两个方向的宽度恒定的迹线所形成的方形网格的情况 中。

在一些实施例中，通过在本来为连续而均匀的网格内的导电迹线 中包括选择性中断，可以生成在至少一个方向具有不同薄层电阻的透 明导电区域。这个选择性设置中断的方法尤其可用于产生这样的制品， 该制品包括在整个制品上的透光率为均匀的对可见光透明的导电区域 的图案。初始网格可为各向同性或各向异性的。

在其他的在本来连续而均匀的网格内包括选择性中断的实施例 中，可设置中断，以在给定方向生成大致连续变化的薄层电阻。在一 些实施例中，通过在两个区域中的每一个内包括具有其特有设计的相 邻网格，并且每一个网格不必包括选择性设置的中断，可在至少一个 方向生成两个具有不同薄层电阻的透明导电区域。两个具有会导致对 于在单个方向(如图2的x方向)流过的电流而言不同薄层电阻值的 设计的网格，其实例包括两个这样的网格，这两个网格具有相同厚度 (图2的z方向维度)的相同导电材料的沉积物，但在y方向具有不同 的单位宽度载流横截面积(图2的y-z平面)。这样一对网格区域的一 个实例是两个正方形网格区域，这两个区域各包括宽度2微米但间距 不同(如100微米和200微米)的导电迹线。这样一对网格区域的另 一个实例是两个矩形网格区域(非正方形，一个方向间距为100微米， 与之正交方向间距为200微米)，这两个区域各包括宽度2微米但取 向不同(如第一区域内的矩形单元的长轴相对于第二区域内的矩形单 元呈90度取向)的导电迹线。

在一些实施例中，传感器包括用来承载导体图案的对可见光透明 的绝缘基材层，该图案包括对可见光透明的微图案区域和具有不透明 的较大形貌的区域，其中对可见光透明的微图案区域和较大形貌区域 包括相同导体(如金属)的大约相同厚度的图案化沉积物。较大形貌 可以采取(例如)与对可见光透明的导电微图案区域接触的宽导电迹 线的形式，或采取用于接触电子解码、信号发生或信号处理装置的垫 的形式。在相同绝缘层上与对可见光透明的导电微图案区域组合的有 用较大形貌的宽度在(例如)25微米至3毫米之间、25微米至1毫米 之间、25微米至500微米之间、25微米至250微米之间或50微米至 100微米之间。

实例

下文描述示例性的触摸屏传感器设计。这些传感器可使用已知的 照相平版印刷法制造，如美国专利No.5,126,007或美国专利No. 5,492,611中所述。导体可采用物理气相沉积法(如溅射或蒸镀)沉积， 如本领域所已知的。除非另外指明，否则以下实例包括通过微接触印 刷技术进行图案化的导体(参见上文以及另外共同待审的美国专利申 请US2009/0218310中的技术说明)。如本领域所已知的(如美国专利 No.4,087,625、美国专利No.5,386,219、美国专利No.6,297,811、WO  2005/121940 A2)，当连接到解码电路时，本文举例说明的每一种导体 图案都可作为透明触摸屏传感器使用。

用标准空间观看者模型预测的覆盖微图案化基材的可见度

使用“空间对比的视网膜中央窝检测的标准模型(A Standard Model  for Foveal Detection of Spatial Contrast)”(Journal of Vision，2005 5， 717-740)中所述的数学模型“标准A”的版本来计算比较实例A、实例 B和实例1-25(除非另外指明)的覆盖微图案化基材的对比阈。在 Hewlett-Packard xw8400工作站上使用Matlab版本7.7.0.471(R2008b)， 用以下参数来执行标准A模型。

  参数   拟合值   A-增益   373.08   α   0.8493   P   .7786   f₀  4.1726(周波/度)   f₁  1.3625(周波/度)   β   2.4081   σ   0.6273

以上参数的定义在“空间对比的视网膜中央窝检测的标准模型(A  Standard Model for Foveal Detection of Spatial Contrast)”(Journal of  Vision，2005 5，717-740)的736-737页的附录C和D中有描述。

假设方形像素尺寸为.265mm，进行分析，并对每个经分析的中央 窝块评估图像中的标称平均灰阶值。

如下实现微图案分析：

1.首先使用计算机辅助绘图或设计(CAD)软件包(如，L-Edit， Tanner EDA市售，Tanner EDA是Tanner Research Inc.，Monrovia， California的部门)产生所需图案，该所需图案覆盖至少几厘米扩展区 域以便后续进行图像修剪，并以.gds格式储存文件。

2.然后将.gds文件转换为PDF(便携文件格式)格式并储存。

3.接着在Adobe Illustrator(Adobe Systems，Inc.；CS2，12.0.0)中打 开PDF文件，并修剪成仅包括微图案化区域。

4.随后反转数字图像的极性，以便背景是黑色的，而微图案是白 色的。

5.文件再次以PDF格式储存。

6.将新的PDF文件在Adobe Photoshop(Adobe Systems，Inc.； Version 5.5)中以每英寸9999像素的最大图像分辨率打开。抗锯齿选项 未选择，使得图像保持全黑或全白(没有中间的灰度)。

7.此数字图像随后储存为TIFF(标记图像文件格式)，然后在 Matlab中修剪为3,000×3,000像素的尺寸。

随后根据相当于约28-30cm的模型计算出30000距离单位的观看 距离的对比阈。

比较例A

图8示出了触摸屏传感器的透明传感器元件400。传感器元件400 包括两个图案化的导体层410、414(如X轴层和Y轴层)、两个光学 透明的粘合剂层412、416以及底板418，这些元件层合在一起，为了 清楚起见在图8中将它们描绘为分开的。层410和414包括透明导电 网格条，其中一层在x轴方向取向，另一层在y轴方向取向，参考图2。 底板418为面积6厘米×6厘米、厚度1毫米的玻璃片。合适的光学透 明粘合剂为得自3M公司(St.Paul，Minnesota)的光学透明层合粘合剂 8141(Optically Clear Laminating Adhesive 8141)。对于X层和Y层中的 每一个，都使用具有金属微图案的透明聚合物薄膜。将根据下文所述 的薄膜金微图案沉积到PET薄片上。合适的PET基材包括得自DuPont (Wilmington，Delaware)的厚度为大约125微米的ST504 PET。

微图案440如图9和图10所示。金的厚度为约100纳米。微图案 具有呈一系列平行网格条442的形式的透明导电区域。除了端接有用 来连接到电子器件(用于电容性检测手指对底板的触摸)的正方形垫 460(面积为大约2毫米×2毫米，具有厚度为大约100纳米的金薄膜形 式的连续导体)的网格条之外，还存在与该电子器件电隔离的网格条 441。隔离的网格条441起到保持整个传感器的光学均匀度的作用。每 一个网格条都由网格构成，该网格由窄的金属迹线443组成，迹线443 的宽度为大约5微米。每一个网格条的宽度为大约2毫米，长度为66 毫米。每一个网格条内都有宽度为大约0.667毫米、长度为12毫米的 矩形单元。这个网格设计起到在每一个网格条内的长轴迹线之间提供 连接线的作用，以在长轴迹线中存在任何断路缺陷的情况下保持沿网 格条的电气连续性。然而，与采用具有此类连接线的间距为0.667毫米 的正方形网格相反，图9和图10的矩形网格以沿网格条的薄层电阻为 代价提供了更为理想的透光率。更具体地讲，图9和图10所示网格条 和具有0.667毫米间距的正方形网格的2毫米宽网格条沿网格条长轴方 向均具有基本相同的薄层电阻(每平方大约50Ω)。然而，正方形网 格会遮挡1.5％的透明导电区域面积，而图9和图10所示网格只遮挡 0.8％的透明导电区域面积。

覆盖微图案示于图36。比较例A的30000单位距离的对比阈(0.265 的像素尺寸)确定为-41.4。

实例B

使用如2008年2月28日提交的共同转让的美国临时申请 61/032,273所述的微接触印刷和蚀刻法制备透明传感器元件并与大致 如图11、图12和图13所示的触摸传感器驱动装置组合在一起。然后 将该装置与连接到显示器的计算机处理单元集成，以测试该装置。该 装置能够检测多个单一和/或同时发生的手指触摸的位置，这在显示器 上以图形方式证实。本实例使用微接触印刷和蚀刻技术(另外参见2008 年2月28日提交的共同待审的美国专利申请No.61/032,273)以形成 触摸传感器中使用的微导体图案。

透明传感器元件的形成

第一图案化基材

使用热蒸镀机在由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的厚度125微 米(μm)的第一对可见光透明的基材上蒸镀100nm银薄膜，以生成第一 银金属化薄膜。PET可以产品号ST504从E.I.du Pont de Nemours (Wilmington，DE)商购获得。银可以99.99％纯的3mm银丸形式从Cerac  Inc.(Milwaukee，WI)商购获得。

对着之前已用标准照相平版印刷技术进行图案化的直径10cm的 硅片(业内有时称之为“母模”)，模制出厚度为3mm的第一聚(二甲 基硅氧烷)压模，该材料称为PDMS，可以产品号Sylgard 184从Dow  Chemical Co.(Midland，MI)商购获得。在65℃下，将PDMS在硅片上 固化2小时。然后从硅片上剥离PDMS，以生成具有两种不同低密度区 域的第一压模，这两种不同的低密度区域具有凸起形貌的图案：第一 连续六边形网格图案和第二不连续六边形网格图案。也就是说，凸起 形貌限定了共享边缘的六边形的边缘。不连续六边形是在线段中包含 选择性中断的六边形。选择性中断的长度小于10μm。中断被设计和估 算为大约5μm。据发现，为了降低中断的可见度，中断应优选小于10μm， 更优选为5μm或更小，如介于1μm至5μm之间。每一个凸起的六边 形轮廓图案的高度均为2μm，面积覆盖率均为1％至3％(对应于97％ 至99％的开放区域)，并且线段的宽度为2μm至3μm。第一压模还包 括限定500μm宽的迹线的凸起形貌。第一压模具有第一结构化的侧面 和相对的第二基本平坦的侧面，第一侧面具有六边形网格图案区域和 迹线。

将压模放入包含直径为2mm的玻璃小珠的玻璃培养皿中，使其结 构化侧面向上。这样，第二基本平坦侧面就直接接触玻璃小珠。玻璃 小珠起到将压模托离培养皿底部的作用，从而让随后的油墨溶液基本 上与压模的整个平坦侧面接触。将溶于乙醇的10毫摩尔的1-十八碳硫 醇(产品号C18H3CS，97％，可从TCI America(Portland OR)商购获得) 油墨溶液用吸管移入压模下面的培养皿中。油墨溶液与压模的第二基 本平坦的侧面直接接触。经过充分的着墨时间(如3小时)使油墨扩 散到压模中之后，从培养皿中取出第一压模。将着墨的压模放到工作 面上，使其结构化侧面向上。使用手持辊将第一银金属化薄膜施加到 压模此时已着墨的结构化表面上，使得银薄膜直接接触结构化表面。 金属化薄膜在着墨的压模上停留15秒。然后从着墨的压模移除第一金 属化薄膜。将移除的薄膜放入银蚀刻剂溶液中三分钟，该溶液包含(i) 0.030摩尔硫脲(产品号T8656，Sigma-Aldrich(St.Louis，MO))和(ii) 0.020摩尔硝酸铁(产品号216828，Sigma-Aldrich)的去离子水溶液。 蚀刻步骤后，将所得第一基材用去离子水漂洗并用氮气干燥，以生成 第一图案化表面。在着墨的压模与第一金属化基材的银接触的地方， 蚀刻后仍然保留有银。因此，着墨的压模和银薄膜直接未接触的地方 的银被移除。

图11、图11a和图11b示出了第一图案化基材700，在该基材的 第一面上具有多个第一连续区域702和与之交替的多个第一不连续区 域704，该第一面是含有此时已蚀刻和图案化的银金属化薄膜的哪一 面。该基材相对的第二面为基本上裸露的PET薄膜。每一个第一区域 702都具有对应的设置在一端的500μm宽导电迹线706。图11a示出了 第一区域702的分解图，其具有形成六边形网格结构的多条连续线条。 图11b示出了第一不连续区域704的分解图，其具有形成不连续的六 边形网格结构的多条不连续线条(在每一个六边形中示为选择性中 断)。区域702和704的每一个网格结构都具有97％至99％的开放区 域。每一个线段均为2至3μm。

第二图案化基材

使用第二对可见光透明的基材如第一图案化基材一样制备第二图 案化基材，以制备第二银金属化薄膜。产生第二压模，该压模具有介 于第二不连续六边形网格图案之间的第二连续六边形网格图案。

图12、图12a和图12b示出了第二图案化基材720，在该第二基 材的第一面上具有多个第二连续区域722和与之交替的多个第二不连 续区域724。每一个第二连续区域722都具有对应的设置在一端的 500μm宽第二导电迹线726。图12a示出了一个第二区域722的分解图， 其具有形成六边形网格结构的多条连续线条。图12b示出了一个第二 不连续区域724的分解图，其具有形成不连续的六边形网格结构的多 条不连续线条(在每一个六边形中示为选择性中断)。选择性中断的 长度小于10μm。中断被设计和估算为大约5μm。据发现，为了降低中 断的可见度，优选地中断应小于10μm，更优选为5μm或更小，如介于 1μm至5μm之间。区域722和724的每一个网格结构都具有97％至99％ 的开放区域。每一条线段均为2μm至3μm。

另外就第一和第二图案化基材的网格设计的几何形状、取向和单 元尺寸而言，第一图案化基材包括300微米直径的六边形单元，而第 二团基材包括200微米直径的六边形单元。导体微图案之一所具有的 单元尺寸为第二导体微图案的单元尺寸的1.5倍。在下面所述的部分地 由两个图案化基材的组合所形成的传感器元件中，六边形网格之间的 相对取向或偏置角为30度。对于六边形网格，两个导体微图案之间的 偏置角为60度重复角度的0.5倍。

投射电容式触摸屏传感器元件的形成

利用以上制备的第一和第二图案化基材如下产生双层投射电容式 触摸屏透明传感器元件。

使用得自3M公司(St.Paul，MN)的Optically Clear Laminating  Adhesive 8141(光学透明层合粘合剂8141)将第一和第二图案化基材 粘着在一起，以产生多层构造。用手持辊使两个图案化基材层合，但 第一导电迹线区域706和第二导电迹线区域726没有粘合剂。使用 Optically Clear Laminating Adhesive 8141(光学透明层合粘合剂8141) 将该多层构造层合至0.7mm厚的浮法玻璃，使得第一基材的第一面靠 近浮法玻璃。无粘合剂的第一导电迹线区域706和第二导电迹线区域 726使得可以与第一图案化基材700和第二图案化基材720进行电气连 接。

图13示出了多层触摸屏传感器元件740的俯视平面图，其中第一 和第二图案化基材已经层合。区域730表示第一和第二连续区域的重 叠部分。区域732表示第一连续区域和第二不连续区域的重叠部分。 区域734表示第二连续区域和第一不连续区域的重叠部分。区域736 表示第一和第二不连续区域的重叠部分。虽然存在多个这些重叠区域， 但为了便于说明，在图中每一种只示出一个区域。

用于对透明传感器元件进行互电容测量的集成电路是 PIC18F87J10(Microchip Technology(Chandler，Arizona))、AD7142 (Analog Devices(Norwood，Massachusetts))和MM74HC154WM (Fairchild Semiconductor(South Portland，Maine))。PIC18F87J10是该系 统的微控制器。它控制对MM74HC154WM所驱动的感应条的选择。它 还配置AD7142以进行适当的测量。如本领域所知的，该系统的用途包 括设置多个校正值。这些校正值可因触摸屏而异。该系统可驱动16个 不同的感应条，AD7142可测量12个不同的感应条。AD7142的配置包 括选择要转换的信道的数量、测量的精度或速度、是否应施加电容补 偿，以及模数转换器的连接。AD7142的测量值为16位值，它表示透 明传感器元件矩阵内的导电条之间的交叉点的电容。

AD7142完成测量后会通过中断信号指示微控制器收集数据。微控 制器然后通过SPI端口收集数据。收到数据后，微控制器将 MM74HC154WM递增到下一驱动行，并清除AD7142中的中断信号， 从而指示其收集下一组数据。在上述采样过程不断进行的同时，微控 制器还通过串行接口向具有监视器的计算机发送数据。如本领域的技 术人员所知的，该串行接口允许简单的计算机程序诠释来自AD7142 的原始数据，从而了解在触摸和无触摸之间数值如何变化。根据16位 值的数值，该计算机程序在整个显示器上呈现不同的颜色。当16位值 低于某个值时，基于校正，显示区域呈现白色。当高于该阈值时，基 于校正，显示区域呈现绿色。该数据以4字节标头(0xAAAAAAAA)、1 字节信道(0x00-0x0F)、24字节数据(代表电容测量值)和回车(0x0D) 的格式异步发送。

系统的测试结果

将透明传感器元件连接到触摸传感器驱动装置。当手指触摸玻璃 表面时，计算机监视器将触摸感测区域内发生的触摸的位置以监视器 的对应位置中的颜色变化(白到绿)的形式呈现。当两根手指同时触 摸玻璃表面时，计算机监视器将触摸感测区域内发生的触摸的位置以 监视器的对应位置中的颜色变化(白到绿)的形式呈现。当三根手指 同时触摸玻璃表面时，计算机监视器将触摸感测区域内发生的触摸的 位置以监视器的对应位置中的颜色变化(白到绿)的形式呈现。

另外的两层网格的制备

微接触印刷网格的样品如2009年6月30日提交的美国临时申请 No.61/221,888所述制备。

如下制备两层网格样品：使用3M Optically Clear Adhesive 8271 (3M公司，Maplewood，MN)将大约1.7cm×1.7cm的微图案化网格 单层彼此层合，一层相对于另一层旋转指定的角度数，并且任一层的 中心位于另一层之上(每种覆盖布置的细节在下面的表格中进一步描 述)。随后使用相同的光学透明粘合剂将这两层构造层合到2英寸×3 英寸×1mm玻璃显微镜载片的中央。各层的银图案化一面朝向玻璃载 片。为可见度研究制备了七份两层网格样品，并且两份“空白”样品 用与网格样品相同的方法来构造，不过将未图案化的5密耳PET(ST504， E.I.DuPont de Nemours and Company，Wilmington，Delaware)用于两层 中的每一层。下面示出了为可见度测试制备的样品组。

通过试验小组确定的覆盖微图案化基材的可见度

构造出观看装置，其中参与者(“观看者”)坐在观看口前面。 在观看口后面并容纳在外壳内的是光源和样品夹持器。将单个样品安 装在定位在光源(30瓦灯泡)下方大约25cm的黑色样品夹持器中， 并以大约7度角向观看者倾斜。样品夹持器遮盖了显微镜载片，但1.4cm ×1.4cm方形孔除外，观看者可通过该方形孔看到两层样品。从而，试 验小组所观看的样品尺寸被覆盖的表面积大于用来确定对比阈的样品 尺寸。将样品夹持器插入腔室内的开孔平台。样品和观看者眼睛之间 的观看距离为280nm至320nm。腔室在开孔的另一侧变暗，使得观看 者可以看透网格图案的各层、安装玻璃并看入在更远处的变暗的观看 箱内—以便模拟当背光照明关闭、环境光线反射离开显示器的表面时 观看显示器的表面。光源连接到Powerstat可变自耦变压器(3PN116C 型，120V进，0-140V出，The Superior Electric Company，Bristol， Connecticut)，其允许观看者调节照明样品的光量。

采用调节方法范例(Psychophysics：The fundamentals，Gescheider，G. A.，Lawrence Erlbaum Associates，Inc.Mahwah，NJ.(1997))，如下测量样 品的可见度：关闭室内灯。将样品放置在样品夹持器的开孔中，并插 入观看装置中。观看者将其头部放在观看口中，以便其可以看到样品， 但灯泡的直接反射是不可见的。指示观看者从光源黑暗开始(可变自 耦变压器刻度盘设在0)，通过转动刻度盘来增加光量，直到样品的图 案刚好能够看到(测试方法A)。告诉一些观看者从光源最大亮度开 始(可变自耦变压器刻度盘设在140)，减少光量，直到样品刚好能够 看到(测试方法B)。测试方法A用于由各个观看者进行的测量的总 数的一半，测试方法B用于由各个观看者进行的测量的总数的另一半。 各个样品都使用测试方法A由每个观看者测量两次，并使用测试方法 B由每个观看者测量两次。随后计算每个观看者的平均值。对于一半的 观看者，方法A首先用于各个样品，接着是方法B；而对于另一半的 观看者，方法B首先使用，然后使用方法A。样品顺序是随机化的。 指示观看者其可能不能够看到一个或若干个样品上的图案，或者可能 能够看到所有样品中的图案。对应于观看者刚好能够看到样品图案时 的可变自耦变压器刻度盘位置的数字，是为了对明显可见度排等级的 目的而记录的值。对于每个样品，随后基于观看者的所有平均值来计 算平均值。忽略统计的离群值(即，超过3个标准偏差)。

将两层样品的可见度的等级次序与由模型计算的预测等级次序相 比较。下面示出了等级次序的比较。

表1

^*六边形面对面的距离

^**据发现实例5的覆盖微图案(图7)具有27度的偏置角。

表2

在CAD生成的覆盖微图案和在制造中会生产出的那些覆盖微图 案而言，微图案可以精确地重叠，从而得到规则的网图案。然而，当 微图案使用手工重叠时，会发生微小程度的定位误差(1-2度)。当图 案以某个角度重叠时，例如在实例5的情况中，这种定位误差不会显 著影响计算的对比阈。然而，当图案用手工以0的偏置角重叠时，这 种微小的定位误差会导致不规则的图案。由于仅在图案的一部分上计 算对比阈，所以其不能代表试验小组所观看的整个图案。这被认为是 样品4所涉及的由模型确定的样品顺序和由试验小组确定的样品顺序 之间不一致的原因。

以数字方式设计出重叠微图案样品10-25。

表3a-第一导电微图案

^*六边形面对面的距离或方形边长

表3b-第二导电微图案