专利名称：场致发光板薄膜开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及薄膜开关，更具体地涉及一体化的场致发光板系统 和薄膜开关，其可以降低薄膜开关制造的人工成本和生产周期。
背景技术：
通常通过将几个单个的构件与插入的双面粘合剂片层压在一 起单独制成常规的薄膜开关。在制造过程中冲切、层压和组装的步 骤重复多次，从而导致劳动密集并延长了加工过程。薄膜开关的常 规构件包括图形层、层压粘合剂、压花电接触器、隔离件、电触点、 层压粘合剂和衬层。这些构件单独制造，逐层单个冲切和组装。另
外，在许多情况下当增加场致发光板和/或LED使开关具有背光时 还需要附加的步骤。需要附加的歩骤采用金属圆顶、聚合物圆顶或 磁开关提供触觉效果。还经常采用指示灯和数字或字母数字混合编 制的显示器作为薄膜开关的一部分或靠近开关的部件。
参照图1，示出了采用场致发光板技术的常规薄膜开关的分解 图，其总体由附图标记20表示。层22是具有印刷图形构件24的 基底。常规基底层22由厚度3-7密耳的聚酯或聚碳酸酯制成。图 形构件24通常在底面上，使得基底22可以防护图形构件24。通 常，以批量处理完成图形印刷。印刷流程会被冲切操作分割开。通 常包括基底层22和图形构件24这种切割块被称为图形盖层。
层26是印刷在溅镀有氧化铟锡(ITO)的基底上的场致发光板。 该基底通常由3-5密耳厚的聚酯或聚碳酸酯制成。该基底溅镀有ITO。溅镀有ITO的基底利用丝网印刷制成具有以下层0.5-1.0密
耳厚的银墨母线、1-1.5密耳厚的磷光体、包含0.2-0.6密耳厚的钛 酸钡的介电层、填充0.5-1密耳厚的墨水的银或石墨制成的背面电 极、2-6密耳厚的绝缘层。 一旦发光板层26已经顺利得到印刷，就 可以从基底上将其冲切下来。
层22和发光层26通过层压步骤连接在一起。层28是双面层 压粘合剂层并且被冲切成与成22和发光层26具有相同尺寸。双面 层压粘合层28将发光板层26连接在层22上。对齐和去除气泡是 层压步骤中的关键并且是导致缺陷的根源。
导电触点构件层30被用于使开关致动。该层可以包括涂有导 电层的金属圆顶、聚合物圆顶或平面电接触器。当需要简单电触点 时采用电接触器。金属圆顶和聚合物圆顶的作用是使按压开关时具 有触觉响应。采用粘合层32使导电层30与发光板层26相连。
用于开关的电路和触点的层34由3-7密耳厚的聚酯或聚碳酸 酯基底构成。第一导电墨水层印刷在基底上。这些墨水经常由银或 石墨制成作为导电构件。如果需要一个以上的导电层，则接着印刷 绝缘层以保护第一导电层。随后印刷第二导电层。在顺利完成这些 步骤之后，接着冲切电路层34。
还冲切隔离件层36。隔离件层36与金属圆顶具有大致相等的 厚度并在两面具有粘合剂。在冲切隔离件层36之后，层36和电路 层34被层压在一起。随后手动或通过拾取和放置装置将金属圆顶 38放置在隔离件层36的孔40中。导电层30施加在隔离件层36 上并层压在适当位置。
采用双面粘合剂层36将金属圆顶38和电路层34层压在导电 层30上。在层压歩骤之前将粘合剂层36冲切成适当尺寸。
最终层压粘合剂层42被施加在电路层34上。将层压粘合剂层 42冲切成所需形状并施加在电路层34的后部。释放衬垫层44留 在层压粘合剂层上，直至完成的薄膜开关20放置于其在电路板或 电子外壳上的最终位置。
除了组装这许多的不同层(图1)所需劳动力之外，制造常规 薄膜开关所需的层压步骤还引起严重的质量和制造问题。这些问题 包括但不局限于冲切对准、不同层的对准以及去除层压步骤中存留 的空气。由于薄膜开关需要得到冲切，因此每个单个的薄膜开关一 次只能有一个得到加工。
而且，谨慎地放置照明构件例如发光二极管、采用导电聚合物 使这些构件与导电轨迹相连、以及固化这些聚合物都是非常劳动密 集的操作。这些操作可以不作为薄膜开关制造过程的一部分。因此， 制造者将这些操作外包给第三方厂商，从而导致正常制造流程的中 断。
当采用场致发光板照明时，有利的是在可变形基底后面同时设 置图形和发光板。可变形基底通常由非常坚固且可以经受环境条件 的聚酯或聚碳酸酯材料构成。普通场致发光板照明源不允许图形直 接被印刷在发光板的基底与光传导层之间，它们也不允许图形层被 印刷在发光板的ITO与其它层之间。这是因为图形层与经常在基底 上采用的ITO导电层的电连接相干扰，和/或图形层会损害代替ITO 使用的其它畅通的导电层。
因此，需要将场致发光板技术与薄膜开关构件结合形成一种连 续的制造过程，该过程去除了常规用于层压步骤的批量加工以及组 装开关各层所需的劳动力，同时保护了图形。
发明内容
本发明通过在单个连续的过程中逐层印刷薄膜开关层和场致 发光板而不需要停下来对这些层进行冲切和组装这一方式来解决 上述问题。在一种实施方式中，所述层主要利用可由紫外线(uv) 固化的墨水来丝网印刷。当这些墨水以层的形式显影并暴露于紫外 线时，墨水快速固化，从而提高生产周期并形成连续的加工过程。 连续的加工过程表现为能够在很短的时间内在输送系统上固化每 一层并能刚好在前一层之后印刷出一层，而无需使过程中的薄膜开 关部件经历其它步骤例如冲切和组装。另外，在包含多个开关的片 上加工薄膜开关，在任意给定片上的所有开关都同时接受相同的加 工步骤。在丝网印刷过程中形成层的形状，从而消除了冲切和组装 的加工步骤。在图形层、发光板层、电接触器或电路的电子构件、 绝缘层、隔离件层和接触粘合剂层期间根本不需要停止加工，这些 层都在一个连续过程中得到印刷。由于去除了冲切和昂贵的劳动密 集的层压歩骤，因此降低了生产周期。通过采用连续系统优化了操 作时间，因为现在可以在很短的时间内印刷和固化每一层。在包含 许多开关的片上加工薄膜开关，而不是单独加工每个开关。另外， 冲切操作的次数降低到仅一次或两次。与传统单个发光板的冲切、 层压和组装加工过程相比制造过程得到了明显优化。
降低生产周期以及去除冲切步骤和组装步骤可以使批量加工 过程变为连续加工过程。该过程包含本领域众所周知的在印刷站之 间在紫外线输送系统上的固化。通过去除冲切和昂贵的劳动密集的 层压步骤可以降低生产周期，因为现在可以在很短时间内印刷和固 化每一层，通过采用连续系统优化了操作时间。因而，本发明的技 术优势在于显著降低了本发明薄膜开关制造过程的生产周期。
根据本发明，可压下的基底覆盖有图形层并且在连续加工过程 中进一步覆盖有场致发光板，所述场致发光板具有在图形层上形成
的聚氨酯绝缘层。这一结构的有利之处在于使图形层和场致发光板 在基底后面得到保护。聚氨酯绝缘层还保护敏感的场致层免受图形 墨水的污染。
图形层和场致发光板照明还可以有利地结合起来形成显示构 件。这些显示构件可以被用于传输信息例如数据、数字或字母数字 混合编制的数据。提供这些显示构件的边际成本非常底，这是因为 它们可以与发光板和图形同时得到印刷而不必增加另外的加工步 骤。
本发明使得层以及包含在那些层的基底的总量减少并且通过 连续的印刷和紫外线固化过程去除了多次组装的步骤。这种减少不 仅降低了最终装置中薄膜开关的总体厚度，而且降低了生产成本和 加工时间。
为了更完整地了解本发明以及本发明的其它优点，现在结合附 图参照以下对优选实施方式做出的描述，图中
图1是表示包括场致发光板的常规薄膜开关的构造的分解透 视图2是本发明场致发光板薄膜开关的横截面图3是本发明另一实施方式的横截面图4是本发明另一实施方式的横截面图5是本发明另一实施方式的横截面图6是本发明另一实施方式的横截面图7是本发明另一实施方式的横截面图8是表示本发明场致发光板的构造和部分薄膜开关的横截 面图9是表示本发明场致发光板的构造和部分薄膜开关的横截 面图10是表示本发明场致发光板的构造和部分薄膜开关的横截 面图11是表示本发明场致发光板的构造和部分薄膜开关的横截 面图12是表示本发明场致发光板的构造和部分薄膜开关的横截 面图13是表示本发明场致发光板的构造和部分薄膜开关的横截 面图；以及
图14是采用本发明图形显示器的视图。
具体实施例方式
参照图2，示出了本发明连续印刷的场致发光板薄膜开关组件， 其总体由附图标记50表示。开关50包括总体由附图标记52表示 的场致发光板薄膜系统、总体由附图标记54表示的薄膜开关、以 及图形层56。发光板系统52包括顶部绝缘层58和底部绝缘层60。 顶部绝缘层58具有前表面58a和后表面58b。底部绝缘层60包括 前表面60a和后表面60b。场致发光板62布置在绝缘层58和60 之间。发光板62包括多个层，随后将参照图8描述这些层。发光 板62可以包括例如美国专利No.5,856，030中所示和所描述的场致 发光板，该专利公开的内容和附图在此引入作为参考。
发光板系统52的顶部绝缘层58直接刻印在图形层56上。图 形层56可以包括例如字母数字标记，它们可以采用多种墨水例如
UV固化的聚氨酯墨水得到印刷。为了形成发光板系统52的组合的 图形层56和绝缘层58，不需要任何冲切或层压。绝缘层58和60 可以包括例如UV固化的聚氨酯墨水。
薄膜开关54可以包括多种薄膜开关，它们具有提供触觉反馈 部件的两个电极，以向用户指示开关是否己经致动。在图8-13中 示出了薄膜开关54的各个部件。采用可印刷粘合剂层使薄膜开关 54连接在绝缘层60的后表面60b上。根据所需的开关类型以及所 需的触觉量，可以通过将构件直接印刷在场致发光板上或者通过层 压或可印刷粘合剂连接在发光板系统上而以连续过程制成薄膜开 关54。
现在参照图3，开关50被示出一体形成在可变形基底66上， 所述可变形基底66可以包括例如聚碳酸酯或聚酯层。图形层56直 接印刷在基底66上并挨着绝缘层58。基底66向用户提供了通过 按压可变形基底66的一部分使开关54致动的表面。由于图形层 56布置在可变形基底66与绝缘层58之间，因此通过可变形基底 66保护图形层56。
备选地，如图4所示，图形层68可以刻印在可变形基底66的 外表面上。
如图5所示，开关50中包括多层图形，其中图形层56和68 都得到采用并都刻印在可变形基底66的内和外表面上。这样，多 个图形标记被用于开关50并利用发光板系统52得到照明。如上所 述，图形层56和68可以包括多个标记，并且还可以包括多个多色 图形设计。
图6进一步示出开关50的另一实施方式，其中去除了绝缘层
58并且发光板62直接刻印在可变形基底66上。
图7表示开关50的另一实施方式，其中可变形基底66布置在 发光板系统52与薄膜开关54之间。
现在参照图8，示出了场致发光板62的示例性实施例，应该 认识到仅仅为了示例的目的并且非限制性地示出了发光板62。发 光板62包括印刷在绝缘层58上的母线74。随后将透明导电前电 极76印刷在绝缘层58上。磷光体层78被印刷并布置在前电极76 上。高介电常数层80随后被印刷在层78上。除了其它成分之外层 80还可以包含例如钛酸钡。后电极82被刻印在层80上。电极82 可以包括通常包含银或石墨的导电墨水。用于印刷发光板62多个 层的墨水可以包括可UV固化的墨水。绝缘层60被印刷在电极82 上以完成发光板系统52。从电源84向电极74和82供电。
图8还示出了薄膜开关54的部件，包括被刻印在绝缘层60上 的导电垫86。
图9-13进一步示出了薄膜开关54内的部件。图9表示布置在 绝缘层60上并处于作为开关电路一部分的导电轨迹86a之间的绝 缘层88。所示的另一导电垫90作为开关电路的另一半并布置成与 轨迹86a相对。图10表示在开关54内还使用了隔离件92。
如图11所示，搭扣圆顶94布置在隔离件92之间，其向开关 50的用户提供触觉反馈。
图12表示粘合剂层96加在隔离件92上。粘合剂层96起到连 接开关54剩余外层100 (图13)的作用。
图13表示最终的开关54。通过用户102从可变形基底66施 加压力从而导致搭扣圆顶94压縮以在导电垫86和90之间接通电 路来实现开关54的关闭。
图14表示可以包含在图形层56， 68和62中的图形标记的实 例。显示器104包括数字显示器106和字母显示器108。显示器104 还包括用于对显示器106和108内的部分进行照明的必要电子线 路。显示器104还包括指示灯110。
在阅读本发明公开的内容之后本发明的其它变形和修改同样 对本领域技术人员是显而易见的，而且在此公开的本发明的范围仅 由发明人依法得到授权的附加权利要求的最广义的解释来限制。
权利要求
1.一种场致发光板薄膜开关，包括具有印刷在其上的图形标记的薄膜；具有前表面和后表面的场致发光板，所述前表面被刻印在所述薄膜上；以及形成在所述发光板的所述后表面上的薄膜开关。
2. 如权利要求1所述的场致发光板薄膜开关，其特征在于， 所述发光板的所述前表面包括绝缘层。
3. 如权利要求1所述的场致发光板薄膜开关，其特征在于， 所述发光板的所述后表面包括绝缘层。
4. 如权利要求1所述的场致发光板薄膜开关，其特征在于， 所述图形标记包括字母显示。
5. 如权利要求1所述的场致发光板薄膜开关，其特征在于， 所述图形标记包括数字显示。
6. —种场致发光板薄膜开关，包括 具有前表面和后表面的可变形基底； 刻印在所述可变形基底上的图形标记；具有前表面和后表面的场致发光板，所述前表面被刻印在所 述可变形基底的所述后表面上；以及形成在所述发光板的所述后表面上的薄膜开关。
7. 如权利要求6所述的场致发光板薄膜开关，其特征在于， 所述图形标记被刻印在所述可变形基底的所述前表面上。
8. 如权利要求6所述的场致发光板薄膜开关，其特征在于， 所述图形标记被刻印在所述可变形基底的所述后表面上。
9. 如权利要求6所述的场致发光板薄膜开关，其特征在于，所述发光板的所述前表面包括绝缘层。
10. 如权利要求9所述的场致发光板薄膜开关，其特征在于， 所述发光板的所述后表面包括绝缘层。
11. 如权利要求10所述的场致发光板薄膜开关，其特征在于， 所述发光板的所述前表面和所述后表面绝缘层形成用于封装所述 发光板的外壳。
12. 如权利要求6所述的场致发光板薄膜开关，其特征在于， 所述图形标记被刻印在所述可变形基底的所述前表面和所述后表 面上。
13. 如权利要求6所述的场致发光板薄膜开关，其特征在于， 所述图形标记包括字母/数字显示。
14. 一种场致发光板薄膜开关，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图形标记；封装在绝缘外壳中的场致发光板，所述外壳包括具有前表面和后表面的顶层以及具有前表面和后表面的底层； 所述外壳的所述顶层的所述前表面被刻印在所述柔性基底 上；以及形成在所述外壳的所述底层的所述后表面上的薄膜开关。
15. 如权利要求14所述的场致发光板薄膜开关，其特征在于， 所述图形标记被刻印在所述柔性基底的所述前表面上。
16. 如权利要求14所述的场致发光板薄膜开关，其特征在于，所述图形标记被刻印在所述柔性基底的所述后表面上并且所述外 壳的所述顶层的所述前表面被刻印在所述图形标记上。
17. 如权利要求14所述的场致发光板薄膜开关，其特征在于，所述图形标记被刻印在所述柔性基底的所述前表面和所述后表面 上并且所述外壳的所述顶层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图形标记上。
18. 如权利要求14所述的场致发光板薄膜开关，其特征在于， 所述图形标记包括字母/数字显示。
全文摘要
本发明公开了一种场致发光板薄膜开关，其包括可变形基底，在基底上刻印图形标记。在图形标记层上刻印场致发光板并且在发光板上形成薄膜开关。
文档编号H01H9/00GK101194329SQ200680020154
公开日2008年6月4日 申请日期2006年4月6日 优先权日2005年6月9日
发明者M·R·马库斯, T·L·布朗 申请人:奥尔约恩有限责任公司