触摸屏

本发明涉及一种触摸屏，尤其涉及一种具有两个相互面对且其间有一定间隔的电阻部件(resistance member)的触摸屏，这种触摸屏通过测量两个电阻部件的每个标准点与一接触点之间的电阻来检测一触摸位置。

最近，个人数字助理(PDA)、笔记本式个人计算机等已被用作便携式数据终端。对于这些数据终端来说，便携和易于使用很受重视。通常，作为这样一个数据终端的输入设备，电阻部件触摸屏设置在一显示设备如一液晶显示器上。该数据终端的输入操作通过用一个手指或笔触摸该电阻部件触摸屏的表面来执行。将触摸位置以X-Y坐标的方式进行检测。

该电阻部件触摸屏具有用于输入操作的触摸衬底和一显示衬底。触摸衬底用透明的聚对苯二甲酸乙酯、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸酯树脂制成。为了保护，在该树脂的任意一面或两个表面上形成一层光硬化丙烯酸酯树脂膜。显示衬底用钠钙玻璃或钢化玻璃制成。每个衬底面对另一衬底的表面覆盖有作为透明导电层的一薄层氧化铟/氧化锡(下文称作“ITO”)。

这种触摸屏要求在可见光区有高透明度，尤其是对波长为550nm左右的光透光率需要很高。为了实现这种触摸屏的高透明度，根据公知技术，可以将一种适当的金属氧化物插在导电衬底(这种情况下，是触摸衬底或显示衬底)与透明导电层之间。在下文中，把所插入的金属氧化物称为“内涂层(undercoat layer)”。具体解释一下该技术。在每个衬底与相应透明导电层之间形成二氧化硅(SiO2)的金属氧化物层或二氧化硅/氧化铟基(如SnSiOx)的金属氧化物层。这种情况下，形成导电层、金属氧化物层和膜以使它们的折射率在这种结构中变为交替次序的高-低-高或低-高-低。借助这种交替，改善了触摸屏的透明度。通常，光反射率在触摸屏与空气相接触的区域中很高，这是减小透光率的主要因素。由于这个原因，该技术具有深远的意义，不过本说明书中不对其作进一步的详细说明。

如上所述，透明导电衬底由以下部分组成：聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸酯树脂或玻璃制成的衬底；一种绝缘金属氧化物如SiO2制成且直接形成与衬底上的内涂层；和形成于内涂层上的透明导电层。这种结构中，衬底与内涂层之间的接触水平(contactlevel)(或粘合度)很低。因而，在高温多湿的条件下长时间留置透明导电衬底之后，或者当这种透明导电衬底开始接触任何一种酒精溶液或碱性溶液时，透明导电层易于脱离衬底。这样，透明导电衬底适应环境和溶液的能力很差。

当通过一个输入操作向触摸屏施加压力时，液晶显示器的液晶层直接接收该压力。这可以引起液晶层上的图像抖动，由此可能影响显示功能。为避免这一问题，在液晶显示器的非显示区域(外区)上设置一键合层，通过该粘合层将触摸屏固定到液晶显示器上。利用粘合层这一媒介，会在触摸屏与液晶显示器之间有一空间。因而，很明显，显示衬底无疑需要有一能禁得住该压力的适当硬度。

作为一便携式数据终端所用触摸屏的特性，主要要求有以下条件。

(1)高透明度(2)能禁得住触摸屏在一输入操作下受到触摸时引起的机械冲击和摩擦的高阻抗(3)对厚度与重量减小的高适应性(4)高抗冲击性(在数据终端掉落时衬底等不会破损)(5)较宽的工作温度(6)适当的硬度通过以下手段可以使(1)和(2)中所述的特性达实际需要的水平：改善在聚对苯二甲酸乙酯制成的触摸衬底上和玻璃制成的显示衬底上形成一透明导电层的技术；将适当的无机金属氧化物或树脂层插在触摸衬底与透明导电层之间；并且将一适当的树脂层形成于触摸衬底的表面上(下文将该树脂层称为“硬膜层(hard coat layer)”)。

至于(3)和(4)中所述的特性，当仅采用传统技术时，限制了厚度和重量的减小。作为一个实例，假定玻璃用于显示衬底。这种情况下，即使用钢化玻璃代替典型的钠玻璃，用于减缓冲击的金属架或作为加强材料的透明树脂片也需要安装到钢化玻璃的表面上。只要采用玻璃，就不可能在给一强机械冲击时保持玻璃不破损。

为了解决这一问题，已经建议用一种较薄且有一适当硬度的透明树脂膜替代玻璃，例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。

一般有两种在透明导电层如ITO形成于替代玻璃衬底的透明树脂膜上时构造这种显示衬底的方法。

一种方法是将透明导电层直接形成于透明树脂膜的一侧上。应指出的是，本例中的透明树脂膜用作由如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯材料形成的支撑件。这种结构称为“单件结构”，这种结构包括透明导电层和支撑件。

另一种方法是通过下文称作“多层结构”的结构来实现的。如上所述，透明树脂膜由一侧覆盖有透明导电层的聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯组成。在该多层结构中，透明树脂片聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯覆盖透明导电树脂的非导电表面，二者之间设置一丙烯酸基粘合层。该透明树脂片用作一支撑件以向显示衬底提供硬度。这样，由上可知，显示衬底的多层结构包括透明导电层、透明树脂膜、粘合层和支撑件。

在单件结构的情况下，把具有一桥接结构的有机硅氧烷层插在支撑件与透明导电层如ITO之间。通过这么做，实现一透明导电树脂膜，它具有：实际需要禁得住输入操作引起的摩擦的耐久性；与透明导电层的高粘合性；透明度；适当硬度；和耐热性。

通常，根据真空薄膜减薄技术形成透明导电层，这些技术例如是溅射法、电阻汽化法和电子束汽化法。当在具有约0.4％饱和水含量的聚碳酸酯上或在具有约2.0％饱和水含量的聚甲基丙烯酸甲酯上形成一层透明导电层时，无疑需要在衬底上形成一层膜之前在该衬底上执行脱水过程。如果未充分执行脱水过程，那么透明导电层的耐热稳定性和透明导电层与衬底之间的粘着力会大大降低。

因而，必须指出以下问题。也就是说，与采用玻璃的情况相比，当在单件结构中形成一层膜时，要花费更长的时间来完成真空下的脱水过程。这是因为，在单件结构中，直接在具有一适当硬度的较厚支撑件上形成一层透明导电层。其间，在多层结构中，将该透明导电层形成于比支撑件更薄的聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯上。因此，可以在更短的时间段内完成脱水过程，如此可以提高大规模生产率。另外，这种结果并不那么复杂。这些是多层结构比单件结构受到更广泛应用的原因。

但是，在多层结构的情况下，在支撑件与透明树脂膜的线膨胀系数之间会存在很大差异，这取决于所用材料的结合。以下示出对应于各种材料的线膨胀系数。

聚碳酸酯：～6.2×10-5/℃聚甲基丙烯酸甲酯：～6.9×10-5/℃聚对苯二甲酸乙二酯：～1.5×10-5/℃由于这一差异，显示衬底可能由于环境条件变化如温度和湿度变化的缘故而变形。

例如，当聚对苯二甲酸乙二酯用于透明树脂膜时，因低玻璃化转变点(约70℃)而出现以下问题。如果令触摸屏处于暴露于超过70℃温度的区域中时，与支撑件相比，透明树脂膜会大幅度皱缩。这因显示衬底的变形如起皱而导致有较低的耐热性。

当聚对苯二甲酸乙二酯用于触摸衬底时，温度变化所产生的问题更显著。具体地说，当执行一个输入操作时出现故障。另外一个问题是，用来连接触摸屏体与一控制衬底的触摸屏侧连接器的电触点发生故障。

因此，当聚对苯二甲酸乙二酯用于触摸衬底或显示衬底的透明树脂膜时，触摸屏的工作温度限制在约0℃～40℃。

起皱所引起的变形可以利用能够使含触摸屏的每层与支撑件的线膨胀系数间差异最小的材料来减小。作为一个实例，可以利用玻璃化转变点很高(150℃)的聚碳酸酯来确保耐热性。

然而，聚碳酸酯的表面硬度很低。因而，绝对需要用硅、纤维素、蜜胺、氨基甲酸乙酯等等的透明树脂层作为保护层涂在每层的两侧。这里，与聚对苯二甲酸乙二酯相比，聚碳酸酯的耐碱性和溶液电阻(solution resistance)较低。为此，还会存在一些问题。具体地说，聚碳酸酯与硬膜层之间的接触水平易于在湿刻过程中减弱。执行湿刻过程是用来在硬膜层上形成一层透明导电层如ITO，硬膜层在制造一个触摸屏中是绝对需要的。此外，尽管根据油印法用碳和银墨的混合墨或银在透明导电层上形成导线，可是导线与透明导电层之间的接触电阻在高温和多湿的条件下有波动。

因此，本发明的主要目的是提供一种触摸屏，这种触摸屏在一内涂层与内涂层形成于其上的衬底之间具有极好的接触水平。

本发明的第二目的是提供一种触摸屏，这种触摸屏的重量轻且具有一较宽的工作温度和抗冲击性。

用一种触摸屏来实现本发明的主要目的，这种触摸屏由以下部分组成：第一平衬底和第二平衬底，第一平衬底在一下主表面上有第一导电层，第二平衬底在一上主表面上有第二导电层，第一导电层和第二导电层相互面对，二者之间有一定间隔，该触摸屏还包括以以下配置A至E形成的一内涂材料和一金属材料：A.一内涂层设置在第一平衬底与第一导电层之间，一金属层设置在第一平衬底与内涂层之间；B.一内涂层设置在第二平衬底与第二导电层之间，一金属层设置在第二平衬底与内涂层之间；C.第一内涂层设置在第一平衬底与第一导电层之间，第一金属层设置在第一平衬底与第一内涂层之间，第二内涂层设置在第二平衬底与第二导电层之间，第二金属层设置在第二平衬底与第二内涂层之间；D.第一内涂层设置在第一平衬底与第一导电层之间，一金属层设置在第一平衬底与第一内涂层之间；第二内涂层设置在第二平衬底与第二导电层之间；以及E.第一内涂层设置在第一平衬底与第一导电层之间，第二内涂层设置在第二平衬底与第二导电层之间，一金属层设置在第二平衬底与第二内涂层之间，其中内涂材料包括一金属氧化物，而金属材料是单一金属元素或金属元素的一种合金。

采用这种结构，内涂层与每个平衬底之间的接触水平得到改善，由此防止了导电层与内涂层相互分开。

优选的是，金属材料由硅、钛、锡和锌中的一种或多种形成。

本发明的第二个目的可以由一种触摸屏来实现，这种触摸屏由以下部分组成：第一平衬底和第二平衬底，第一平衬底在一下主表面上有第一导电层，第二平衬底在一上主表面上有第二导电层，第一导电层和第二导电层相互面对，二者之间有一定间隔，其中第一平衬底包括一导电层形成部件和一支撑件，第一导电层形成于导电层形成部件上，支撑件支撑导电层形成部件，其中第二平衬底和导电层形成部件中的每一个由一种非晶聚烯烃基树脂片形成，其中支撑件的线膨胀系数与第二平衬底和导电层形成部件之一的线膨胀系数之间的差在1×10-5/℃之内。

借助非晶聚烯烃基树脂片极好的耐热性和各层线膨胀系数之间调整后的差，可以使触摸屏具有-40℃～100℃范围的较宽工作温度。而且，通过不用传统情况下所采用的玻璃衬底，减轻了触摸屏的重量，提高了其抗冲击性。

支撑件可以由非晶聚烯烃基树脂片、聚碳酸酯基片和丙烯酸树脂片中的一种形成。

非晶聚烯烃基树脂片可以根据溶剂浇注法和熔融挤压法中的一种形成。

采用触摸屏的这种结构，每一个导电层都具有避免两个导电层粘接在一起的表面粗糙度，由此防止了重复输入操作时发生不可靠的输入。

一保护部件可以设置在第二平衬底的下主表面上。

采用这种结构，可以提高经受输入操作的耐久性，同时保持较宽范围的工作温度。

图1是示出用于本发明第一和第二实施例中一触摸屏结构的部件分解图。

图2是用于本发明第一和第二实施例中触摸屏的纵剖面图，该图是沿图1中线X-X的平面所取的。

图3是用于本发明第三实施例中一触摸屏的纵剖面图。

以下是对本发明一触摸屏的详细描述。

[第一实施例]触摸屏的结构图1是示出用于本发明第一实施例中一触摸屏1结构的部件分解图。图2是触摸屏1装配后的纵剖面图，该图是沿图1中线X-X的平面所取的。

触摸屏1是一电阻膜触摸屏。如图1所示，触摸屏1主要由触摸衬底10和显示衬底20构成。触摸衬底10与显示衬底20相互面对设置，二者之间置有垫片(spacer)30以使(图2所示的)空气层31形成于这两个衬底之间。

触摸衬底10由高透明度的材料制成，并且具有较好的弹性和耐热性。触摸衬底10接收由一用户通过一输入操作输入的信号，该输入操作由用户用一个手指或设备执行。如图2所示，触摸衬底10由导电层形成部件12、硬膜层11、内涂层13、导电层14和接触层15构成。

硬膜层11形成于导电层形成部件12的两侧上。硬膜层11的上表面是11b，硬膜层11的下表面是11a。内涂层13形成于硬膜层11的11a一侧上。导电层14形成于内涂层13的下表面13c上以使它达到触摸屏1的中央。接触层15用来粘合内涂层13和导电层形成部件12。

如图1所示，导电层14配备有一对电极141和142，这一对电极141和142沿其端部在A方向上相对设置。导电层形成部件12在其边缘配备有一对连接电极143和144，连接器(图中未示)接至这对连接电极143和144。该对电极141和142通过布线图案145和146接至这对电极143和144。

如图1所示，显示衬底由硬膜层21、支撑件22、导电层形成部件23、内涂层24、导电层25、接触层26和粘合层27构成。硬膜层21形成于支撑件22的两侧。导电层形成部件23的上表面是23a。内涂层24形成于导电层形成部件23的23a一侧上，接触层26设置在内涂层24与导电层23之间。导电层25形成于内涂层24的上表面24c上以使它达到触摸屏1的中央。粘合层27把导电层形成部件23粘接到支撑件22上，硬膜层21置于粘合层27与支撑件22之间。

如图1所示，导电层25配备有一对电极251和252，这对电极沿其端部在B方向上相相对设置，B方向与A方向相互垂直。导电层形成部件23在其边缘配备有一对连接电极253和254，连接器(图中未示)接至这对连接电极253和254。该对电极251和252通过布线图案255和256接至这对连接电极253和254。例如点型(dot-shaped)垫片30以有规律的间隔如每几毫米设置在导电层25的表面上。垫片30由轻硬化丙烯酸酯树脂制成，每个垫片厚约10μm，直径约10μm～50μm。

用粘合剂40把触摸衬底10和显示衬底20各自的外部区域粘合到一起，导电层14和25相互平行面对。应指出的是，这些外部区域不包括连接电极143、144、253和254所处的部分。

硬膜层11和21硬膜层11和21中的每一个都有几毫米的厚度，并且由轻硬化类型的硅基、纤维素基、蜜胺基或氨基甲酸乙酯基树脂形成。把这种树脂施加到母板(本实施例中，导电层形成部件12和支撑件22)的整个表面上。用紫外光硬化施加到母板整个表面上的为硬膜层11的树脂涂层。

根据铅笔硬度测量法，优选的是，按照抗摩擦的耐久性、透明导电层的粘性和导电层的适当硬度，令硬膜层11的表面硬度为H或更高。实际上，更优选的是，令该表面硬度为3H或更高。

应指出的是，硬膜层11用于改善触摸屏1耐用性的目的。不过，为触摸屏1提供硬膜层11不是必需的。作为进一步改善耐用性的另一种方式，也可以将硬膜层形成于导电层形成部件23的表面上。

导电层14和25导电层14和25由透明且导电的金属氧化物制成。作为用来形成导电层14和25的金属氧化物，可以采用以下材料中的一种：ITO；氧化铟(In2O3)；具有锑添加剂(antimony additive)的氧化锡(SnO2:Sb)；具有氟添加剂的氧化锡(SnO2:F)；具有铝添加剂的氧化锌(ZnO:Al)；具有镓添加剂的氧化锌(ZnO:Ga)；具有硅添加剂的氧化锌(ZnO:Si)；氧化锌-氧化锡基金属氧化物(例如ZnSnO3)；和氧化锌-氧化铟-氧化镁基金属氧化物(例如Zn2In2O5-MgIn2O4)。

如下形成导电层14和25。首先将导电膜形成于内涂层13和24各自的整个表面上。然后，根据湿刻法去除这些膜的外部区域，以便在内涂层13和24各自中央的位置上形成导电层14和25。

随后，通过采用碳和银墨的混合墨或银的油印法形成连接电极(143、144、253和254)和布线图案(145、146、255和256)。

内涂层13和24，以及接触层15和26内涂层13由两层13a和13b组成，而内涂层24由两层24a和24b组成。这些分别的两层是每一个都由不同折射率金属氧化物制成的绝缘体。应指出的是，把层13a和24a分别设置得比层13b和24b更靠近导电层14和25。把导电层13、层13a和层13b(或者导电层25和层24a与24b)这三层设置成使得从导电层14(或25)开始测量时这些层的折射率变成高-低-高的顺序。通过以这种方式设定，可以改善多层结构中的透光率。

层13b形成于硬膜层11的11a一侧，接触层15设置在其间。类似地，层24b形成于导电层形成部件23的23a一侧，接触层26设置在其间。接触层15和26的每一个都是由单一金属元素或两种金属元素的合金或更多金属元素的合金制成的金属层。优选的是，用硅(Si)、钛(Ti)、锡(Sn)或锌(Zn)作为单一金属元素或用这些金属元素中的两种或更多的合金形成接触层。

接触层15和26的厚度比氧化硅(SiOx，x≤2)制成的传统接触层薄。优选的是，本实施例中，应将厚度设定在10～50。如果厚度超过50，那么透光率降低，从而设置内涂层没有什么意义了。而如果厚度小于10，那么则得不到足够的接触水平。

接触层15和26可以根据传统的真空薄膜制薄技术如溅射法、电阻汽化法和电子束汽化法形成。

作为用来形成内涂层13和24的金属氧化物，可以采用以下材料中的一种：二氧化硅(SiO2)；二氧化钛(TiO2)；二氧化锡(SnO2)；二氧化锡-二氧化铪基材料(例如SnO2-HfO2)；二氧化硅-二氧化锡基材料(例如SiO2-SnO2)；氧化锌-二氧化锡基材料(例如ZnO-SnO2或ZnSnO3)；和二氧化锡-二氧化钛基材料(例如SnO2-TiO2)。

内涂层13和24也可以根据传统的真空薄膜制薄技术如溅射法、电阻汽化法和电子束汽化法形成。假设内涂层要由两种不同的金属氧化物形成，并且假设使用溅射法。这种情况下，与金属氧化物中的每一种分别受到溅射的情况相比，在两种不同金属氧化物的合金受到溅射的情况下改善了溅射效率。这样，于前一情况和后一情况下形成的层厚度相同，那么前一情况更好，因为生产率提高了。

粘合层27粘合层27由粘合剂与增塑剂的混合物制成，粘合层27是具有预定厚度(例如5μm～100μm)的薄层。作为粘合剂，可以采用橡胶基、丙烯酸基或硅基粘合剂。

当通过一个输入操作给定一个压力时，显示衬底20的导电层25接收该压力。由此，导电层25的相应部分发生弹性变形，即凹陷。如果这种弹性变形反复发生，那么在最坏的情况下导电层25丧失弹性复原。在这种最坏的情况下，凹陷将保留在导电层25的表面上，由此引起不可靠的输入操作。但是，借助粘合层27，导电层25增强了弹性从而避免了这一问题。

导电层形成部件12和23，以及支撑件22导电层形成部件12和23可以由非晶聚烯烃基树脂、聚碳酸酯基树脂、丙烯酸树脂如聚甲基丙烯酸甲酯或如聚对苯二甲酸乙酯材料制成的透明片形成。非晶聚烯烃基树脂将用于本发明第二实施例中，由这种树脂产生的效果以后详细描述。支撑件22可以由玻璃衬底、非晶聚烯烃基树脂或如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯材料制成的丙烯酸树脂衬底形成。

考虑到重量的减轻和对事故如掉落的抗冲击性，优选的是，用非晶聚烯烃基树脂、如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯材料制成的丙烯酸树脂形成支撑件22。如果还考虑耐热性，那么聚碳酸酯更好。

接触层与内涂层、硬膜层和导电层形成部件的每一个之间接触水平得到改善的原因如上所述，接触层由金属元素如硅制成。由于这种金属的强还原性，接触层与内涂层、硬膜层和导电层形成部件化合(chemically unitewitb)。这可以是对接触层由单一金属元素和由多种金属元素合金形成的两种情况而言的。而当如在传统情况下那样二氧化硅用来形成接触层时，接触层的反应性较弱。由于这个原因，接触层优选由金属元素如硅制成，从而在接触层与内涂层、硬膜层和导电层形成部件中每一个之间得到较大的接触水平。

变型以上根据第一实施例描述了本发明。显然，本发明并不限于第一实施例，由此可以作以下变型。

(1)在所述实施例中，内涂层由多层组成。但是，包括内涂层的层数并不限于一个以上。内涂层可以仅由如二氧化硅材料形成的一层组成。

(2)除了本实施例中所述的设置以外，内涂层和接触层可以用以下设置中的一个形成。

①内涂层和接触层仅用来形成触摸衬底。

②内涂层和接触层仅用来形成显示衬底。

③内涂层既用来形成触摸衬底又用来形成显示衬底，接触层仅用来形成触摸衬底。

④内涂层既用来形成触摸衬底又用来形成显示衬底，接触层仅用来形成显示衬底。

(3)在所述实施例中，导电层形成部件23由树脂制成。但是，用来形成导电层形成部件23的材料并不限于此，也可以采用无机材料如玻璃。这种情况下，导电层如ITO可以直接形成于导电层形成部件23上。然后，导电层形成部件23可以附着于其上预先形成有一接触层的支撑件上。也就是说，导电层形成部件23也可以用作内涂层。

例1为了检验这种接触层的效果，已经制作了四个具有图1所示结构的触摸屏。这四个触摸屏称为F1TP、F2TP、F3TP和F4TP。这些触摸屏由如以下表1所示的各个透明导电膜F1、F2、F3和F4制成。透明导电膜F1、F2、F3和F4分别用于四个触摸屏F1TP、F2TP、F3TP和F4TP。应指出的是，同一个透明导电膜用于每个触摸屏的触摸衬底和显示衬底这二者。透明导电膜F2和F4涉及接触层由硅制成的第一实施例。而透明导电膜F1和F3涉及不设接触层的比较实施例。

触摸衬底的导电层形成部件用JSR公司生产的100μm厚度的ARTON膜形成。根据溶剂浇注法生产ARTON膜。本例中，在光线下硬化的丙烯酸基硬膜层还形成于ARTON膜两侧，硬膜层的厚度为5μm。

如触摸衬底的情况下那样，显示衬底的导电层形成部件用ARTON膜形成。本例中，用Nitto Denko公司生产的由型号HJ9150W标记的双面胶带，把由ARTON膜形成的导电层形成部件粘接到厚度为0.4mm的聚碳酸酯衬底整个表面上。

表1

根据磁控管溅射法形成每一层，用轮廓曲线仪测量各层的每一个厚度。

<实验>

将这些触摸屏F1TP到F4TP搁置于80℃温度和90％湿度下。在将它们搁置500小时然后1000小时之后，对每个触摸屏测量触摸衬底与显示衬底的ITO层每一个检测区域中的线性度。这里解释一下测量线性度的方法。首先在触摸衬底的银电极(图1中的141和142)两端施加5V直流电压，然后在显示衬底的ITO层(可以称作“ITO电极”)上测量触摸衬底的电压。这种情况下，显示衬底的ITO层用作一电压检测电极。这里，假设在同一检测区域中理论上得到的电压为V2(下文称作“理论值”)。V1与V2之间的差通过计算(V2-V1)得到。然后，用理论值V2除该差值，即((V2-V1)/V2)。把得到的值定义为触摸衬底的线性度(％)。这样，得到触摸衬底的检测区域中线性度分布。类似地，把5V直流电压加在形成于显示衬底ITO层上的银电极(图1中的251和252)之间，然后在触摸衬底的ITO上测量显示衬底的电压。这种情况下，触摸衬底的ITO层用作一电压检测电极。这样也得到显示衬底检测区域中的线性度分布。通常，线性度越高，导电层品质恶化越大。

<结果>

触摸屏F1TP至F4TP检测区域中线性度的最大值连同550nm波长透光率的初始值示于表2中。

表2如可从表2中清楚看到的那样，触摸屏F2TP和F4TP的线性度在高温和多湿的条件下几乎不随时间的变化而变化，也就是说它们的稳定性很高。触摸屏F2TP和F4TP中的每一个都由一种透明导电膜制成，其中插有硅接触层。另一方面，触摸屏F1TP和F3TP在所述环境条件下长时间搁置之后品质恶化。这种品质恶化是由ITO层与透明导电膜分开引起的。

本实验的结果显示出涉及第一实施例的触摸屏F2TP和F4TP导电层的粘性大大高于涉及对比实施例的触摸屏F1TP和F3TP导电层的粘性。而且，该结果显示出金属制成的接触层的高效性。

例2根据第一实施例，如表3所示制成六个导电膜F5至F10，每一层膜由一导电层形成部件、导电层、内涂层和接触层组成。

表3

膜F6、F8、F9和F10涉及本实施例膜F5和F7涉及一对比实施例膜F6、F8、F9和F10涉及第一实施例，而膜F5和F7涉及一对比实施例。

包括膜F6的各层由如下各种材料形成。导电层形成部件由聚对苯二甲酸乙酯(PET)制成。接触层由具有10厚度的硅膜形成。内涂层由具有500厚度的二氧化硅(SiO2)膜形成。导电层由具有300厚度的ITO膜形成。

包括膜F8的各层由如下材料形成。导电层形成部件由如膜F6情况下的聚对苯二甲酸乙酯(PET)制成。接触层也由具有10厚度的硅膜形成。导电层由具有300厚度的ITO膜形成。内涂层由两层组成。靠近导电层形成部件的一层由具有600厚度的二氧化硅-氧化锡基(ZnSnO3)膜形成。位于所述层上的另一层由具有450厚度的二氧化硅(SiO2)膜形成。

除了膜F9的接触层由锌与锡的合金形成以外，包括膜F9的各层与包括膜F8的那些层相同。

除了膜F10的接触层由硅与锡的合金形成以外，包括膜F10的各层与包括膜F8的那些层相同。

除了膜F5不设接触层以外，包括膜F5的各层与包括膜F6的那些层相同。

除了膜F7不设接触层以外，包括膜F7的各层与包括膜F8、F9或F10的那些层相同。

膜F5至F10中每一个在550nm波长处的可见光透光率示于表3的最右一栏。更具体地说，把膜F5的透光率设定为90.5％，把膜F6的透光率设定为90.7％，把膜F7的透光率设定为95.1％，把膜F8的透光率设定为95.2％，把膜F9的透光率设定为94.8％，把膜F10的透光率设定为95.0％。尤其是，由于这些膜的每个内涂层都由两层组成，所以把膜F7至F10的透光率设定得更高。利用更高的透光率，改善了这些膜的透明度。

用膜F5至F10实施以下实验以检查各特性。

<实验1：耐碱性方面的实验>

分别以预定时间段把每一层膜浸入2％的氯化钠(NaCl)溶液中，这些时间段为5分钟、15分钟、5小时和15小时。将该溶液的温度保持在25℃或更低。在浸入之后，在水中清洗每一层膜，并且在ITO电极的表面上进行条带粘合试验(tape adhesion test)。然后，在显微镜下检定ITO电极的表面。还测量ITO电极的表面电阻。

条带粘合试验中，在用作透明导电膜导电层的ITO电极上，附着一条胶带，然后再剥去。每次试验进行一次这样的操作。

<实验2：耐高温/多湿方面的实验>

将每一层膜搁置在80℃的温度和90％的湿度条件下达预定时间段，这些时间段为24小时、120小时和500小时。在完成条带简化试验之后，在一显微镜下检定ITO电极的表面。还测量ITO电极的表面电阻。

通过实验1和2，估计出PET膜(导电层形成部件)与接触层之间的接触水平。

<结果>

实验1和2结果示于以下的表4中。

表4(结果)

○：没有变化△：破裂×：分离*图中电阻示为相对于初始值的比每一对应于“分离”的结果示为符号○、△或×中的一个。这些符号表示导电层的状态。符号○表示导电层没有变化的状态。符号△表示导电层表面出现破裂，不过它尚未与透明导电膜分离。符号×表示导电层已经与透明导电膜分离。图中电阻示为相对于初始表面电阻的变化比。把膜F5的初始值设定为每单位面积320Ω，把膜F6的初始值设定为每单位面积300Ω，把膜F7的初始值设定为每单位面积302Ω，把膜F8的初始值设定为每单位电极310Ω，把膜F9的初始值设定为每单位面积305Ω，把膜F10的初始值设定为每单位面积298Ω。如可以从表4中所示结果清楚理解的那样，没有接触层的膜F5和F7在耐碱性实验中未显示出令人满意的结果。仅仅在浸入碱性溶液中的5分钟以后，膜F5和F7导电层表面上的破裂就能在显微镜下辨认出来。另外，在5小时的浸入之后，很明显的是，导电层与相应的透明导电膜F5和F7分开。每一层膜F5和F7的导电层电阻随浸入时间的增长而增大。实际上，在15小时的浸入之后，膜F5和F7的电阻过高以致于该实验中无法对其进行测量。

而涉及第一实施例的膜F6、F8、F9和F10显示出令人满意的结果。甚至在浸入碱性溶液15小时之后，也仅在膜9和F10上发现破裂现象，在这些膜的任何一个中观察不到分离。另外，在膜F6、F8、F9和F10所有的电阻值中，相对于初始值的最大值是1.13。

下面，描述通过耐高温/耐多湿方面实验得到的结果。如在耐碱性方面实验的情况下那样，膜F5和F7未显示出令人满意的结果。在120小时过去之后，膜F5和F7导电层表面上的破裂现象通过显微镜辨认出来。另外，在所述环境条件下，电阻随时间的增长而增大。尤其是在500小时过去之后，膜F5和F7的每一个电阻都是相应初始值的四倍左右。

另一方面，涉及第一实施例的膜F6、F8、F9和F10显示出令人满意的结果。甚至在500小时过去之后，也观察不到分离，更不用说破裂。另外，在膜F6、F8、F9和F10所有的电阻值中，相对于初始值的最大值是1.15。

这两个实验的结果显示出膜F6、F8、F9和F10每个导电层的接触水平都高于膜F5和F7每个导电层的接触水平。此外，这些结果显示出金属制成的接触层的高效性。

应指出的是，在这两个实验中，膜F7电阻的增长率比膜F5电阻的增长率小。这一结果表示包括膜F7内涂层的一层稍益于与PET膜接触水平的改善。

[第二实施例]以下是对用于本发明第二实施例中一个触摸屏的描述。

第二实施例的触摸屏与第一实施例的触摸屏基本相同。因此，不再解释相同的结构，而仅描述不同点。

在第二实施例中，通过改变用作支撑件22和导电层形成部件12和23的材料，触摸屏的特性在其宽范围的工作温度、重量和抗冲击性方面得到进一步改善。应指出的是，导电层不必设置在第二实施例中。

具有预定厚度且由一种非晶聚烯烃基树脂形成的一个片用来形成导电层形成部件12和23的每一个。优选的是，把该片的厚度设定在25μm～300μm。如果厚度小于25μm，那么无法得到足够的机械强度。如果厚度超过300μm，那么要花更厂的时间段来完成脱水过程。这种非晶聚烯烃基树脂片具有如下所述的特性(A)至(E)。这些特性使得这种非晶聚烯烃基树脂片适用于这种触摸屏的结构。

(A)极高的可见光透光率(即，高透明度)(B)120℃的玻璃化转变点(即，高耐热性)(C)高溶液电阻(D)低吸湿性(E)表示成5～7×10-5/℃的线膨胀系数通过特性(A)至(D)实现以下的效果。

由于特性(A)的缘故，整个触摸屏的透明度得到了改善。与采用由聚对苯二甲酸乙酯或聚碳酸酯形成的树脂片的传统情况相比，透明度得到很大的改善。

通过特性(B)，甚至在高于传统触摸屏最高工作温度的温度下，触摸屏也能抗热变形。也就是说，可以消除引起不可靠输入操作的主要因素。

下面，描述通过特性(C)实现的效果。如第一实施例中所述，当透明导电层如ITO形成于生产触摸屏时绝对必需的硬膜层上时，执行湿刻过程。由于作为特性(C)的高溶液电阻的缘故，硬膜层与导电层之间的接触水平在湿刻过程中未降低。

通过特性(D)，当形成导电层时，可以在很短的时间段内完成脱水。

这里，作为非晶聚烯烃基树脂，可以采用具有一种相对于一聚合物主链来说在空间上体积很大的功能团的树脂，以便能够减小结晶化。为了更详细地描述，可以用Nippon Zeon Co.，Ltd生产的ZEONEX形成这种树脂。ZEONEX是一种开环聚合的聚合物的氢添加物(hydrogen addictive)，这种开环聚合的聚合物由6-甲基-1-，4：5，8-二甲桥-1，4，4a，5，6，7，8，8a-八氢化萘组成。而且，JSR公司生产的降冰片烯树脂基ARTON可以用作该树脂。另一方面，可以采用MitsuiChemicals，Ltd.生产的APEL。APEL是一种乙基-norbrnene-加成共聚聚合物或一种乙基-四环十二烯加聚聚合物。

在本实施例中，树脂片是根据公知的溶剂浇注法或熔融挤压法由上述非晶聚烯烃基树脂中的一种制成的。优选的是，根据前一方法形成这种树脂片。这是因为用溶剂浇注法形成的树脂片更抗氧化，这样它就不会在生产过程中变色。也就是说，这种树脂片的透明度比根据熔融挤压法形成的树脂片的透明度更高。

支撑件22是一种具有适当厚度(例如0.3mm～3mm)的平部件。由于由这样的厚度，所以可以得到适当的硬度。支撑件22是由把支撑件22与导电层形成部件12和23中每一个的线膨胀系数之差保持在在1×10-5/℃范围内的材料形成的。例如，一种非晶聚烯烃基树脂、聚碳酸酯基树脂或丙烯酸树脂如聚甲基丙烯酸甲酯可以用来形成支撑件22。尤其是对于其较高的耐热性来说，非晶聚烯烃基树脂或聚碳酸酯基树脂是优选的。支撑件22可以通过层压多个树脂片形成，这些树脂片中的每一个都由所述材料的不同的一种制成。

如上所述，支撑件22由把支撑件22与导电层形成部件12和23的线膨胀系数之差保持在1×10-5/℃范围内的材料形成。因此，甚至在-40℃～100℃的较宽工作温度范围内，也可以减少该差值引起的起皱现象。

另一个效果可以通过把线膨胀系数之差设定在1×10-5/℃范围内来实现。具体地说，可以显著减小各部件体积变化中的差异，因此，也可以减少因体积变化而产生应力的现象。所以，防止了触摸屏的变形。

优选的是，调整导电层的表面粗糙度以便在一输入操作过程中防止导电层之间的物理吸收(physical absorption)。用来形成其上形成由导电层的导电层形成部件12和23的非晶聚烯烃基树脂表面粗糙度很低，故它是一种极其平坦的片。这样，形成于该平片上的导电层反射该平表面，即，导电层的表面也变得很平。这可以说成是形成一硬膜层时的一种情况。若未进行调整，则导电层易于相互粘接，由此在重复输入操作时出错。

根据对日本工业标准中所限定的中心线平均高度的估算，把表面粗糙度设定在0.05μm～2μm，最大设定在0.6μm～3μm。应指出的是，导电层13和24二者的表面粗糙度都可以以这种方式设定。另一方面，可以设定导电层13或24任一的表面粗糙度。

可以根据以下五个方法调整表面粗糙度。

①用具有一理想表面粗糙度的金属辊按压其上形成有导电层的导电层形成部件12和23的表面的方法。这种情况下，可以在导电层形成部件12上形成硬膜层。

②通过热压一个压印模而在导电层形成部件12和23上形成粗糙面的方法，压印模的表面上由粗糙面。

③在形成导电层之前，用包括有机或无机微粒的涂料涂敷导电层形成部件12和23的表面的方法。

④方法①和③的结合方法。

⑤方法②和③的结合方法。

例3制成触摸屏TP1、TP2、TP3和TP4以检查它们的特性。触摸屏TP1和TP2涉及第二实施例，而触摸屏TP3和TP4涉及一个比较实施例。以下是对通过检验这些触摸屏TP1至TP4特性得到的结果的描述。

触摸屏TP1至TP4主要由表5中所示的各材料形成。

表5

首先描述用来形成触摸屏TP1的材料。ARTON用于触摸衬底的导电层形成部件12和显示衬底的导电层形成部件23。支撑件22由聚碳酸酯(PC)形成。作为粘合层27，可以采用Nitto Denko Corporation生产的、由型号HJ9150W标识的双面胶带。

下面描述用来形成触摸屏TP2的材料。ARTON用于触摸衬底的导电层形成部件12、显示衬底的导电层形成部件23和支撑件22。作为粘合层27，如触摸屏TP1的情况下那样采用Nitto DenkoCorporation生产的、由型号HJ9150W标识的双面胶带。

现在描述用来形成涉及对比实施例的触摸屏TP3的材料。触摸衬底的导电层形成部件12由聚对苯二甲酸乙酯(PET)制成。ARTON用来形成导电层形成部件23。支撑件22由聚碳酸酯(PC)制成。作为粘合层27，采用Nitto Denko Corporation生产的、由型号HJ9150W标识的双面胶带。

下面描述用来形成涉及对比实施例的触摸屏TP4的材料。聚对苯二甲酸乙酯(PET)用来形成触摸衬底的导电层形成部件12和显示衬底的导电层形成部件23。支撑件22由聚碳酸酯(PC)制成。作为粘合层27，采用Nitto Denko Corporation生产的、由型号HJ9150W标识的双面胶带。

在触摸屏TP1和TP2中，借助这些材料的所述结合物使支撑件22的线膨胀系数与导电层形成部件12和23中每一个的线膨胀系数之差保持在1×10-5/℃之内。

在触摸屏TP3和TP4中，借助这些材料的所述聚合物使线膨胀系数之差超出1×10-5/℃。

在以下环境条件下检验所述各种材料制成的触摸屏TP1至TP4的特性。

首先，把触摸屏TP1至TP4露置于-40℃温度下达60分钟。接着，每分钟将温度升高2℃直至温度达100℃，将触摸屏TP1至TP4露置于100℃温度下达100分钟。该过程对应于一个周期，重复此周期100次。应指出的是，每分钟将温度降低2℃直至温度达-40℃。在持续60分钟露置于-40℃下和持续100分钟露置于100℃下之后，检查这些触摸屏，看是否发生了变形。

而且，每次完成一个周期，就检测连接电极143与253之间的端电阻和连接电极144与254之间的端电阻。这些结果连同变形检查的结果示于表5中。

如表5中所示，在0℃温度左右处出现在触摸屏TP3和TP4整个表面上的变形，归因于聚对苯二甲酸乙酯(PET)制成的各层的起皱现象。另一方面，触摸屏TP1和TP2在-40℃和100℃温度下没有发生变形。

在完成100个周期之后，将触摸屏TP3和TP4置于室温下。可是，这些触摸屏未回到其以前的状态。这表明触摸屏TP3和TP4已经通过露置于-40℃低温和100℃高温下发生了严重的变形。而虽然在100个周期以后也将触摸屏TP1和TP2置于室温下，可是这些触摸屏未发生变形。

至于端电阻(即，触摸衬底与显示衬底之间的电阻)，将结果示为相对于触摸衬底与显示衬底之间初始电阻的变化比。在第20个周期周围，触摸屏TP3的电阻为1.1，而触摸屏TP4中的电阻达2.0。另一方面，甚至在完成100各周期以后，触摸屏TP1和TP2中的每个电阻都是1.1。该结果表明触摸屏TP1和TP2由很好的稳定性。

以下可以说是由于以上结果而导致的。利用用来形成导电层形成部件12和23的非晶聚烯烃，并且通过把支撑件22的线膨胀系数与导电层形成部件12和23中每一个的线膨胀系数之差设定在1×10-5/℃之内，可以实现可在高温下工作且能耐受温度变化的触摸屏。

关于触摸屏TP3和TP4，端电阻可能是第20个周期周围初始值的三倍，这取决于这些电极的布线结构。可是，因不同的布线结构而导致的端电阻变化并未在触摸屏TP1和TP2中发现。也就是说，涉及第二实施例的触摸屏TP1和TP2的整体结构比涉及对比实施例的触摸屏TP3和TP4的整体结构更稳定。

[第三实施例]下面，描述用于第三实施例中的触摸屏。这种触摸屏与第二实施例的触摸屏基本上相同，只是第三实施例的触摸屏具有增加用户执行输入操作的有限总数的功能。这里不再描述相同的结构，而只给出本实施例中对不相同部分的描述。

图3是该触摸屏的纵剖图，该图与图2相对应。

如图3所示，保护部件50形成于硬膜层11的上表面11b上，硬膜层11又形成于触摸衬底的导电层形成部件12上。应指出的是，一丙烯酸基粘合层(图中未示)设置在保护部件50与硬膜层11的上表面11b上。

保护部件50由涂有一硬膜层52的主部件51组成，硬膜层52由与用来形成硬膜层11相同的材料形成。

主部件51由把支撑件22的线膨胀系数与导电层形成部件12和23中每一个的线膨胀系数之差保持在1×10-5/℃之内的材料形成。采用这样一种材料，在本实施例中也可以保持第二实施例中得到的-40℃～100℃的工作温度范围。关于主部件51的厚度，需要考虑输入操作中所需的适当硬度和适当弹性。由于这个原因，优选的是，在聚碳酸酯或丙烯酸的情况下将厚度设定在0.2mm～0.5mm。

借助用于触摸衬底的保护部件50，整个触摸屏的硬度变得更大。因此，与第二实施例相比，可以进一步改善触摸屏经受输入操作的耐用性，由此增加了输入操作的有限总数。

现在详细描述用于第三实施例中触摸屏的结构。把具有0.25mm厚度的丙烯酸片或具有0.3mm厚度的聚碳酸酯片作为保护部件形成于触摸衬底的导电层形成部件12上。这里，把具有15μm厚度的丙烯酸基粘合层设置在导电层形成部件12与丙烯酸片或聚碳酸酯片之间。应指出的是，触摸屏具有50mm×100mm的输入面积。

在第三实施例的触摸屏与一对比实施例的触摸屏上做一个实验。该对比实施例的触摸屏未设置有保护部件。

在触摸衬底上放置由聚缩醛类制成的半径为0.8mm的塑料笔。把1kg的载荷垂直加到该塑料笔上。然后，该塑料笔沿任意方向在触摸衬底的表面上滑动。在每个方向上，塑料笔在35mm的距离内来回滑动。把这种来回运动在一秒内重复两次作为一组，再重复这种一组两个运动1000000次。之后，根据第一实施例中所述的方法测量每个检测区域中的线性度(％)。每一个结果都在1％之内，这意味着线性度与做实验之前的线性度几乎相同。

其间，塑料笔在没有保护部件的触摸屏表面上滑动。这种情况下，把500g的载荷垂直加到该塑料笔上，重复一组两个运动100000次。之后，测量每个检测区域中的线性度。每一个结果都超过1％，这归因于触摸衬底透明导电层所发生的有形损坏。

这些结果表明，保护部件的设置可以减少因强载荷撞击而可能发生于触摸衬底和显示衬底ITO透明导电层的有形损坏。

工业实用性本发明可顺利地用作附加在一便携式数据终端如个人数字助理(PDA)和笔记本式个人计算机显示设备上的输入设备。