專利名稱：場致發光板薄膜開關的制作方法
技術領域：
本發明涉及薄膜開關，更具體地涉及一體化的場致發光板系統 和薄膜開關，其可以降低薄膜開關制造的人工成本和生產周期。
背景技術：
通常通過將幾個單個的構件與插入的雙面粘合劑片層壓在一 起單獨制成常規的薄膜開關。在制造過程中沖切、層壓和組裝的步 驟重復多次，從而導致勞動密集并延長了加工過程。薄膜開關的常 規構件包括圖形層、層壓粘合劑、壓花電接觸器、隔離件、電觸點、 層壓粘合劑和襯層。這些構件單獨制造，逐層單個沖切和組裝。另
外，在許多情況下當增加場致發光板和/或LED使開關具有背光時 還需要附加的步驟。需要附加的歩驟采用金屬圓頂、聚合物圓頂或 磁開關提供觸覺效果。還經常采用指示燈和數字或字母數字混合編 制的顯示器作為薄膜開關的一部分或靠近開關的部件。
參照圖1，示出了采用場致發光板技術的常規薄膜開關的分解 圖，其總體由附圖標記20表示。層22是具有印刷圖形構件24的 基底。常規基底層22由厚度3-7密耳的聚酯或聚碳酸酯制成。圖 形構件24通常在底面上，使得基底22可以防護圖形構件24。通 常，以批量處理完成圖形印刷。印刷流程會被沖切操作分割開。通 常包括基底層22和圖形構件24這種切割塊被稱為圖形蓋層。
層26是印刷在濺鍍有氧化銦錫(ITO)的基底上的場致發光板。 該基底通常由3-5密耳厚的聚酯或聚碳酸酯制成。該基底濺鍍有ITO。濺鍍有ITO的基底利用絲網印刷制成具有以下層0.5-1.0密
耳厚的銀墨母線、1-1.5密耳厚的磷光體、包含0.2-0.6密耳厚的鈦 酸鋇的介電層、填充0.5-1密耳厚的墨水的銀或石墨制成的背面電 極、2-6密耳厚的絕緣層。 一旦發光板層26已經順利得到印刷，就 可以從基底上將其沖切下來。
層22和發光層26通過層壓步驟連接在一起。層28是雙面層 壓粘合劑層并且被沖切成與成22和發光層26具有相同尺寸。雙面 層壓粘合層28將發光板層26連接在層22上。對齊和去除氣泡是 層壓步驟中的關鍵并且是導致缺陷的根源。
導電觸點構件層30被用于使開關致動。該層可以包括涂有導 電層的金屬圓頂、聚合物圓頂或平面電接觸器。當需要簡單電觸點 時采用電接觸器。金屬圓頂和聚合物圓頂的作用是使按壓開關時具 有觸覺響應。采用粘合層32使導電層30與發光板層26相連。
用于開關的電路和觸點的層34由3-7密耳厚的聚酯或聚碳酸 酯基底構成。第一導電墨水層印刷在基底上。這些墨水經常由銀或 石墨制成作為導電構件。如果需要一個以上的導電層，則接著印刷 絕緣層以保護第一導電層。隨后印刷第二導電層。在順利完成這些 步驟之后，接著沖切電路層34。
還沖切隔離件層36。隔離件層36與金屬圓頂具有大致相等的 厚度并在兩面具有粘合劑。在沖切隔離件層36之后，層36和電路 層34被層壓在一起。隨后手動或通過拾取和放置裝置將金屬圓頂 38放置在隔離件層36的孔40中。導電層30施加在隔離件層36 上并層壓在適當位置。
采用雙面粘合劑層36將金屬圓頂38和電路層34層壓在導電 層30上。在層壓歩驟之前將粘合劑層36沖切成適當尺寸。
最終層壓粘合劑層42被施加在電路層34上。將層壓粘合劑層 42沖切成所需形狀并施加在電路層34的后部。釋放襯墊層44留 在層壓粘合劑層上，直至完成的薄膜開關20放置于其在電路板或 電子外殼上的最終位置。
除了組裝這許多的不同層(圖1)所需勞動力之外，制造常規 薄膜開關所需的層壓步驟還引起嚴重的質量和制造問題。這些問題 包括但不局限于沖切對準、不同層的對準以及去除層壓步驟中存留 的空氣。由于薄膜開關需要得到沖切，因此每個單個的薄膜開關一 次只能有一個得到加工。
而且，謹慎地放置照明構件例如發光二極管、采用導電聚合物 使這些構件與導電軌跡相連、以及固化這些聚合物都是非常勞動密 集的操作。這些操作可以不作為薄膜開關制造過程的一部分。因此， 制造者將這些操作外包給第三方廠商，從而導致正常制造流程的中 斷。
當采用場致發光板照明時，有利的是在可變形基底后面同時設 置圖形和發光板。可變形基底通常由非常堅固且可以經受環境條件 的聚酯或聚碳酸酯材料構成。普通場致發光板照明源不允許圖形直 接被印刷在發光板的基底與光傳導層之間，它們也不允許圖形層被 印刷在發光板的ITO與其它層之間。這是因為圖形層與經常在基底 上采用的ITO導電層的電連接相干擾，和/或圖形層會損害代替ITO 使用的其它暢通的導電層。
因此，需要將場致發光板技術與薄膜開關構件結合形成一種連 續的制造過程，該過程去除了常規用于層壓步驟的批量加工以及組 裝開關各層所需的勞動力，同時保護了圖形。
發明內容
本發明通過在單個連續的過程中逐層印刷薄膜開關層和場致 發光板而不需要停下來對這些層進行沖切和組裝這一方式來解決 上述問題。在一種實施方式中，所述層主要利用可由紫外線(uv) 固化的墨水來絲網印刷。當這些墨水以層的形式顯影并暴露于紫外 線時，墨水快速固化，從而提高生產周期并形成連續的加工過程。 連續的加工過程表現為能夠在很短的時間內在輸送系統上固化每 一層并能剛好在前一層之后印刷出一層，而無需使過程中的薄膜開 關部件經歷其它步驟例如沖切和組裝。另外，在包含多個開關的片 上加工薄膜開關，在任意給定片上的所有開關都同時接受相同的加 工步驟。在絲網印刷過程中形成層的形狀，從而消除了沖切和組裝 的加工步驟。在圖形層、發光板層、電接觸器或電路的電子構件、 絕緣層、隔離件層和接觸粘合劑層期間根本不需要停止加工，這些 層都在一個連續過程中得到印刷。由于去除了沖切和昂貴的勞動密 集的層壓歩驟，因此降低了生產周期。通過采用連續系統優化了操 作時間，因為現在可以在很短的時間內印刷和固化每一層。在包含 許多開關的片上加工薄膜開關，而不是單獨加工每個開關。另外， 沖切操作的次數降低到僅一次或兩次。與傳統單個發光板的沖切、 層壓和組裝加工過程相比制造過程得到了明顯優化。
降低生產周期以及去除沖切步驟和組裝步驟可以使批量加工 過程變為連續加工過程。該過程包含本領域眾所周知的在印刷站之 間在紫外線輸送系統上的固化。通過去除沖切和昂貴的勞動密集的 層壓步驟可以降低生產周期，因為現在可以在很短時間內印刷和固 化每一層，通過采用連續系統優化了操作時間。因而，本發明的技 術優勢在于顯著降低了本發明薄膜開關制造過程的生產周期。
根據本發明，可壓下的基底覆蓋有圖形層并且在連續加工過程 中進一步覆蓋有場致發光板，所述場致發光板具有在圖形層上形成
的聚氨酯絕緣層。這一結構的有利之處在于使圖形層和場致發光板 在基底后面得到保護。聚氨酯絕緣層還保護敏感的場致層免受圖形 墨水的污染。
圖形層和場致發光板照明還可以有利地結合起來形成顯示構 件。這些顯示構件可以被用于傳輸信息例如數據、數字或字母數字 混合編制的數據。提供這些顯示構件的邊際成本非常底，這是因為 它們可以與發光板和圖形同時得到印刷而不必增加另外的加工步 驟。
本發明使得層以及包含在那些層的基底的總量減少并且通過 連續的印刷和紫外線固化過程去除了多次組裝的步驟。這種減少不 僅降低了最終裝置中薄膜開關的總體厚度，而且降低了生產成本和 加工時間。
為了更完整地了解本發明以及本發明的其它優點，現在結合附 圖參照以下對優選實施方式做出的描述，圖中
圖1是表示包括場致發光板的常規薄膜開關的構造的分解透 視圖2是本發明場致發光板薄膜開關的橫截面圖3是本發明另一實施方式的橫截面圖4是本發明另一實施方式的橫截面圖5是本發明另一實施方式的橫截面圖6是本發明另一實施方式的橫截面圖7是本發明另一實施方式的橫截面圖8是表示本發明場致發光板的構造和部分薄膜開關的橫截 面圖9是表示本發明場致發光板的構造和部分薄膜開關的橫截 面圖10是表示本發明場致發光板的構造和部分薄膜開關的橫截 面圖11是表示本發明場致發光板的構造和部分薄膜開關的橫截 面圖12是表示本發明場致發光板的構造和部分薄膜開關的橫截 面圖13是表示本發明場致發光板的構造和部分薄膜開關的橫截 面圖；以及
圖14是采用本發明圖形顯示器的視圖。
具體實施例方式
參照圖2，示出了本發明連續印刷的場致發光板薄膜開關組件， 其總體由附圖標記50表示。開關50包括總體由附圖標記52表示 的場致發光板薄膜系統、總體由附圖標記54表示的薄膜開關、以 及圖形層56。發光板系統52包括頂部絕緣層58和底部絕緣層60。 頂部絕緣層58具有前表面58a和后表面58b。底部絕緣層60包括 前表面60a和后表面60b。場致發光板62布置在絕緣層58和60 之間。發光板62包括多個層，隨后將參照圖8描述這些層。發光 板62可以包括例如美國專利No.5,856，030中所示和所描述的場致 發光板，該專利公開的內容和附圖在此引入作為參考。
發光板系統52的頂部絕緣層58直接刻印在圖形層56上。圖 形層56可以包括例如字母數字標記，它們可以采用多種墨水例如
UV固化的聚氨酯墨水得到印刷。為了形成發光板系統52的組合的 圖形層56和絕緣層58，不需要任何沖切或層壓。絕緣層58和60 可以包括例如UV固化的聚氨酯墨水。
薄膜開關54可以包括多種薄膜開關，它們具有提供觸覺反饋 部件的兩個電極，以向用戶指示開關是否己經致動。在圖8-13中 示出了薄膜開關54的各個部件。采用可印刷粘合劑層使薄膜開關 54連接在絕緣層60的后表面60b上。根據所需的開關類型以及所 需的觸覺量，可以通過將構件直接印刷在場致發光板上或者通過層 壓或可印刷粘合劑連接在發光板系統上而以連續過程制成薄膜開 關54。
現在參照圖3，開關50被示出一體形成在可變形基底66上， 所述可變形基底66可以包括例如聚碳酸酯或聚酯層。圖形層56直 接印刷在基底66上并挨著絕緣層58。基底66向用戶提供了通過 按壓可變形基底66的一部分使開關54致動的表面。由于圖形層 56布置在可變形基底66與絕緣層58之間，因此通過可變形基底 66保護圖形層56。
備選地，如圖4所示，圖形層68可以刻印在可變形基底66的 外表面上。
如圖5所示，開關50中包括多層圖形，其中圖形層56和68 都得到采用并都刻印在可變形基底66的內和外表面上。這樣，多 個圖形標記被用于開關50并利用發光板系統52得到照明。如上所 述，圖形層56和68可以包括多個標記，并且還可以包括多個多色 圖形設計。
圖6進一步示出開關50的另一實施方式，其中去除了絕緣層
58并且發光板62直接刻印在可變形基底66上。
圖7表示開關50的另一實施方式，其中可變形基底66布置在 發光板系統52與薄膜開關54之間。
現在參照圖8，示出了場致發光板62的示例性實施例，應該 認識到僅僅為了示例的目的并且非限制性地示出了發光板62。發 光板62包括印刷在絕緣層58上的母線74。隨后將透明導電前電 極76印刷在絕緣層58上。磷光體層78被印刷并布置在前電極76 上。高介電常數層80隨后被印刷在層78上。除了其它成分之外層 80還可以包含例如鈦酸鋇。后電極82被刻印在層80上。電極82 可以包括通常包含銀或石墨的導電墨水。用于印刷發光板62多個 層的墨水可以包括可UV固化的墨水。絕緣層60被印刷在電極82 上以完成發光板系統52。從電源84向電極74和82供電。
圖8還示出了薄膜開關54的部件，包括被刻印在絕緣層60上 的導電墊86。
圖9-13進一步示出了薄膜開關54內的部件。圖9表示布置在 絕緣層60上并處于作為開關電路一部分的導電軌跡86a之間的絕 緣層88。所示的另一導電墊90作為開關電路的另一半并布置成與 軌跡86a相對。圖10表示在開關54內還使用了隔離件92。
如圖11所示，搭扣圓頂94布置在隔離件92之間，其向開關 50的用戶提供觸覺反饋。
圖12表示粘合劑層96加在隔離件92上。粘合劑層96起到連 接開關54剩余外層100 (圖13)的作用。
圖13表示最終的開關54。通過用戶102從可變形基底66施 加壓力從而導致搭扣圓頂94壓縮以在導電墊86和90之間接通電 路來實現開關54的關閉。
圖14表示可以包含在圖形層56， 68和62中的圖形標記的實 例。顯示器104包括數字顯示器106和字母顯示器108。顯示器104 還包括用于對顯示器106和108內的部分進行照明的必要電子線 路。顯示器104還包括指示燈110。
在閱讀本發明公開的內容之后本發明的其它變形和修改同樣 對本領域技術人員是顯而易見的，而且在此公開的本發明的范圍僅 由發明人依法得到授權的附加權利要求的最廣義的解釋來限制。
權利要求
1.一種場致發光板薄膜開關，包括具有印刷在其上的圖形標記的薄膜；具有前表面和后表面的場致發光板，所述前表面被刻印在所述薄膜上；以及形成在所述發光板的所述后表面上的薄膜開關。
2. 如權利要求1所述的場致發光板薄膜開關，其特征在于， 所述發光板的所述前表面包括絕緣層。
3. 如權利要求1所述的場致發光板薄膜開關，其特征在于， 所述發光板的所述后表面包括絕緣層。
4. 如權利要求1所述的場致發光板薄膜開關，其特征在于， 所述圖形標記包括字母顯示。
5. 如權利要求1所述的場致發光板薄膜開關，其特征在于， 所述圖形標記包括數字顯示。
6. —種場致發光板薄膜開關，包括 具有前表面和后表面的可變形基底； 刻印在所述可變形基底上的圖形標記；具有前表面和后表面的場致發光板，所述前表面被刻印在所 述可變形基底的所述后表面上；以及形成在所述發光板的所述后表面上的薄膜開關。
7. 如權利要求6所述的場致發光板薄膜開關，其特征在于， 所述圖形標記被刻印在所述可變形基底的所述前表面上。
8. 如權利要求6所述的場致發光板薄膜開關，其特征在于， 所述圖形標記被刻印在所述可變形基底的所述后表面上。
9. 如權利要求6所述的場致發光板薄膜開關，其特征在于，所述發光板的所述前表面包括絕緣層。
10. 如權利要求9所述的場致發光板薄膜開關，其特征在于， 所述發光板的所述后表面包括絕緣層。
11. 如權利要求10所述的場致發光板薄膜開關，其特征在于， 所述發光板的所述前表面和所述后表面絕緣層形成用于封裝所述 發光板的外殼。
12. 如權利要求6所述的場致發光板薄膜開關，其特征在于， 所述圖形標記被刻印在所述可變形基底的所述前表面和所述后表 面上。
13. 如權利要求6所述的場致發光板薄膜開關，其特征在于， 所述圖形標記包括字母/數字顯示。
14. 一種場致發光板薄膜開關，包括 具有前表面和后表面的柔性基底； 刻印在所述柔性基底上的圖形標記；封裝在絕緣外殼中的場致發光板，所述外殼包括具有前表面和后表面的頂層以及具有前表面和后表面的底層； 所述外殼的所述頂層的所述前表面被刻印在所述柔性基底 上；以及形成在所述外殼的所述底層的所述后表面上的薄膜開關。
15. 如權利要求14所述的場致發光板薄膜開關，其特征在于， 所述圖形標記被刻印在所述柔性基底的所述前表面上。
16. 如權利要求14所述的場致發光板薄膜開關，其特征在于，所述圖形標記被刻印在所述柔性基底的所述后表面上并且所述外 殼的所述頂層的所述前表面被刻印在所述圖形標記上。
17. 如權利要求14所述的場致發光板薄膜開關，其特征在于，所述圖形標記被刻印在所述柔性基底的所述前表面和所述后表面 上并且所述外殼的所述頂層的所述前表面被刻印在所述柔性基底 的所述后表面上的所述圖形標記上。
18. 如權利要求14所述的場致發光板薄膜開關，其特征在于， 所述圖形標記包括字母/數字顯示。
全文摘要
本發明公開了一種場致發光板薄膜開關，其包括可變形基底，在基底上刻印圖形標記。在圖形標記層上刻印場致發光板并且在發光板上形成薄膜開關。
文檔編號H01H9/00GK101194329SQ200680020154
公開日2008年6月4日 申請日期2006年4月6日 優先權日2005年6月9日
發明者M·R·馬庫斯, T·L·布朗 申請人:奧爾約恩有限責任公司