(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さと幅と、前記長さと前記幅に較べて相対的に薄い厚さとを有する担持層と、複数の導電性又は半導体の粒子を備え、
前記粒子が凝集して前記担持層内で分散した複数の凝集体を形成し、前記凝集体がそれぞれ複数の前記粒子を有し、
前記凝集体がそれぞれ、前記厚さ方向に前記担持層の厚さと同じ、又は、より大きい第１の寸法を有し、前記凝集体がそれぞれ別々に印加圧力に応じて前記担持層の厚さを渡って導電性経路を提供するように配置され、印加圧力に応じて減少する抵抗を有する電気応答性複合材料。
【請求項２】
前記複数の凝集体の最大寸法が４０マイクロメートルより小さく、５マイクロメートルより大きい請求項１記載の電気応答性複合材料。
【請求項３】
前記複数の凝集体の最大寸法が１５マイクロメートルより小さく、５マイクロメートルより大きい請求項１記載の電気応答性複合材料。
【請求項４】
前記担持層が導電性材料を含み、前記担持層がその層の長さ及び幅方向に導電性を有する請求項１ないし３のいずれか１項記載の電気応答性複合材料。
【請求項５】
前記担持層がポリマーを含む請求項１ないし４のいずれか１項記載の電気応答性複合材料。
【請求項６】
前記ポリマーが透明である請求項５記載の電気応答性複合材料。
【請求項７】
前記凝集体が更に誘電材料で作られた粒子を含む請求項１ないし６のいずれか１項記載の電気応答性複合材料。
【請求項８】
前記凝集体が半導体粒子を含む請求項１ないし７のいずれか１項記載の電気応答性複合材料。
【請求項９】
前記半導体粒子がアンチモンを添加された酸化錫の粒子である請求項８記載の電気応答性複合材料。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項記載の電気応答性複合材料と、
その層に沿って導電性を有する第１の導電層と、
その層に沿って導電性を有する第２の導電層とを備え、
前記凝集体が前記第１の導電層と前記第２の導電層の間に導電を導くように配置されている位置検出装置。
【請求項１１】
前記複数の凝集体の第１の寸法が前記担持層の厚さより大きく、前記第２の導電層が少なくとも前記複数の凝集体の複数個に対して置かれ、前記第２の導電層と前記担持層の間に間隔を提供する請求項１０記載の位置検出装置。
【請求項１２】
前記担持層が電気的に導電性のある材料を含み、前記担持層がその長さとその幅方向に導電性を有し、前記担持層が前記第１の導電層を提供する請求項１０又は請求項１１記載の位置検出装置。
【請求項１３】
前記第１の導電層が透明であり、かつ第１の透明基板上に形成され、前記第２の導電層が透明であり、かつ第２の導電性基板上に形成され、当該位置検出装置が透明であるように前記担持層が透明である請求項１０ないし１２のいずれか１項記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１１年３月２５日提出の英国特許出願第１１０５０２５．９号及び２０１１年１０月１１日提出の英国特許出願第１１１７４９２．７号に基づく優先権を主張するものであり、これらはすべて、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
【０００２】
［発明の背景］
１．発明の分野
この発明は、電気応答性複合材料、位置検出装置、及び位置検出装置の製造方法に関する。この発明は、更に複合材料を製造する方法及び液状担体と電気的に活性な個体充填材料を含有する複合材料に関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術の説明
実質的に平らであって、ｘｙ平面内でスタイラスペン又は指の動きに反応するユーザ入力装置が知られている。このｘｙ位置の検出に加えて、このタイプの装置はｚ次元に加えられた圧力にも反応する。このように、ｚ次元の圧力検知が提供されると、入力装置に更なる機能を付加することが可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
更に、このタイプの接触感知装置は表示画面と組み合わせられることが知られており、この組み合わせは一般的にタッチ画面と呼ばれている。圧力応答性組成の視覚的な特性は、通常電気的に活性な充填粒子とその組成中への更なる添加物の性質によって支配されるであろう。それゆえ、ｚ次元に付与された圧力にも応答することができる透明なタッチ画面を製造することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
［発明の簡単な説明］
この発明の第１の観点によれば、長さと幅と、前記長さと前記幅に較べて相対的に薄い厚さとを有する担持層と、複数の導電性又は半導体の粒子を備え、前記粒子が凝集して前記担持層内で分散した複数の凝集体を形成し、前記凝集体がそれぞれ複数の前記粒子を有し、前記凝集体がそれぞれ、前記厚さ方向に前記担持層の厚さと同じ、又は、より大きい第１の寸法を有し、前記凝集体がそれぞれ別々に印加圧力に応じて前記担持層の厚さを渡って導電性経路を提供するように配置され、印加圧力に応じて減少する抵抗を有する電気応答性複合材料を提供する。
この発明の好適な態様は、その従属請求項に詳細に説明されている。一実施態様では、凝集体が誘電性材料で形成された粒子を更に含む。一実施態様では、誘電性材料がヒュームシリカを含む。しかし、他の実施形態では、従来チタン酸化物のような誘電性材料であると考えられていた材料から形成された他の種類の粒子が使用されている。
好ましい実施態様では、凝集体が半導体粒子を含み、そして、一実施態様では、該半導体粒子がアンチモンを添加した酸化錫の粒子である。しかしながら、そのような他の実施態様では、該粒子がインジウム錫酸化物、亜鉛酸化物、炭素、又はそれらの混合物のような他の半導体材料から作られている。
【０００６】
ある実施態様では、凝集体が導電性粒子を含み、導電性粒子がいずれかの固形金属又は導電性金属酸化物で作られてもよい。例えば、そのような一実施態様では、導電性粒子は銀粒子である。そのような他の実施態様では、該導電性粒子がニッケル、又は金属混合物の種類のような代替金属で作られている。
この発明によれば、前記の電気応答性複合材料と、その層に沿って導電性を有する第１の導電層と、その層に沿って導電性を有する第２の導電層とを備え、前記凝集体が、前記第１の導電層と前記第２の導電層の間に導電を提供するように配置されている位置検出装置も提供する。
【０００７】
充填材料の搭載及び分散特性は、充填機が複合材料の光学的性質にほとんど影響を与えないという結果になる。それゆえ、複合材料の光学的性質は不透明から半透明、透明へ変わり得る。そして、複合材料を組み入れた装置の最終使用の望ましい光学的性質と合致し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は電気応答性複合材料を示し；
【図２】図２は図１で特定された種類の凝集体を示し；
【図３】図３はこの発明に係る第１の組成物サンプルについて力に対する抵抗を示すグラフ表示であり；
【図４】図４はこの発明に係る第２の組成物サンプルについて力に対する抵抗を示すグラフ表示であり；
【図５】図５はこの発明に係る第３の組成物サンプルについて力に対する抵抗を示すグラフ表示であり；
【図６】図６は実施例組成物１，２及び３の抵抗−力応答性の比較を示す図であり；
【図７】図７はタッチ画面組付体を示す図であり；
【図８】図８はロールツーロール製造過程を示す図であり；
【図９】図９は製造方法を示し；
【図１０】図１０は表示画面を有する装置を示す図であり；
【図１１】図１１は位置検出器１１０１の分解立体図であり；
【図１２】図１２は位置検出器１１０１の横断面図であり；
【図１３】図１３は電気応答性複合材料層１１１０の小部分を示す横断面図であり；
【図１４】図１４は位置検出器１１０１の小部分を示す横断面図であり；
【図１５】図１５は力１４０７の印加の後（図１4に示した）位置センサ１１０１の小部分を示し；
【図１６】図１６は他の位置検出器１６０１の分解立体図であり；
【図１７】図１７は他の位置検出器１６０１の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[実施態様の詳細な説明]
（図１）
図１に示す電気応答性複合材料１０１は基板１０２に適用される。材料は、架橋可能であり、溶媒ベースで、熱又は紫外線硬化性を有するポリマーバインダ１０３に分散した電気的に活性な充填材料粒子を含む。組成物を制御して混合することによって、充填材料は分散した凝集体の形態であり、各凝集体は複数の充填材料粒子からなる。適切な基板上への付与の後、架橋し、溶媒蒸発し、熱又は紫外線硬化して残留ポリマー中に凝集体１０４が分散して残る。
【００１０】
充填材料を液状担体に混ぜるための混合工程例について、以下に詳細に説明する。各場合において、より小さい粒子の所望の凝集は、混合工程の慎重な制御によって達成される。しかしながら、混合物が界面活性剤（又は湿潤剤）を実質的に含んでいないことも注目できる。もし、含んでいれば、液状ポリマーバインダ内でより小さい粒子の分散が補助され、所望の凝集が防止されるであろう。すなわち、混合物は界面活性剤を全く含まないか、又は混合過程にいささかの効果も及ぼさない低濃度の界面活性剤が存在するかである。
【００１１】
（図２）
図２に示す凝集体１０４は、より小さい粒子２０１で構成される。ポリマーバインダ１０１は、不透明、半透明、実質的に透明であり、架橋、溶媒蒸発又は硬化後にそのようであってもよい。凝集体（図２では非常に拡大されて示されている）の寸法と分散は、肉眼では見ることができない。このように、凝集体がそのような大きさなので、電気応答性複合材料の薄いコーティングが光学的に充填材料粒子の添加なしと実質的に同様に見える。凝集体を肉眼で見ることができないか、事実上見ることができないためには、凝集体の最大寸法は４０マイクロメートル未満に保たれる。しかしながら、好適な実施態様において、凝集体の最大寸法は５ないし１５マイクロメートルの間である。
さらに、凝集体は分散しているので、それらがｘｙ平面の非常に小さな面積を占め、拡大後にのみ見える。
【００１２】
一実施形態において、より小さい粒子２０１はアンチモンを添加した酸化錫の粒子である。これらは、球状であり得る、又は複合体の電気的及び機械的特性を変えるために成形されてもよい。例えば、針形状のより小さい粒子は、凝集に影響を及ぼし、電界補助電子トンネルを促進し、印加圧力に対する組成物の電気感度を増加させる。幾つかの別の実施形態において、より小さい粒子は球状粒子と針状粒子（すなわち１：１より大きなアスペクト比を有する針形状の粒子）の混合物であり、前記より小さい粒子の各々は導電性又は半導体材料で形成されている。針状粒子タイプに対する球状の割合を選択することによって、最終生産物の圧力感度を選ぶことができる。
【００１３】
更なる代替実施形態において、より小さい粒子は予め形成された顆粒の形であり、例えばＷＯ９９／３８１７３に記載されているがそれらには限定されない。この種の顆粒は、ポリマーバインダの非常に薄い層で被覆された電気的活性粒子を含む。この種の顆粒のバインダに対する充填材料の相対量を変えると、本質的に導電性（顆粒中のバインダに対する充填材料の割合が高い）から本質的に絶縁性（顆粒中のバインダに対する充填材料の割合が低い）に電気的応答を変えることができる。組成物における凝集体の成形中への電気的活性充填材料のような顆粒の封入は、組成物の電気的性質に影響を及ぼす。
【００１４】
代替実施形態において、粒子２０２として図示したように、複合材料は誘電性充填材料も含むことができる。誘電性充填材料粒子２０２は、ヒュームドシリカ又は他の誘電体粒子であってもよい。誘電体粒子の添加は、複合材料の光学的性質を維持するために少量とすることができる、又は光学的性質を変えるためにより多くの量とすることができる。誘電体粒子の添加によっても、抵抗−力応答を変えることができる。
【００１５】
代替実施形態において、複合材料中のバインダとして導電材料を含むことが可能であり、平らなｘｙ次元と比較的薄い寸法を有する平坦構造を定義するために配置されるときに、印加圧力のレベル次第である程度に、凝集体がｚ方向の平面に実質的に正常な導電を許すと共に、導電材料自身は定義されたｘｙ平面の導電を容易にする。一実施形態において、導電材料が本質的に導電性ポリマーであることが可能である。導電性ポリマーは、例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ(スチレンスルホン酸)（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）であり得る。あるいは、導電材料は浸透性組成物であり得る。この浸透性組成物は、金属性又はカーボンナノワイア粒子の分散体という形態をとってもよい。
【００１６】
（図３）
図３は、以下の処方による第１の組成物サンプルについて、力に対してプロットした抵抗を示すグラフ表示である。
５０ｇのセリコル（Sericol）ＶＡ４０１  ＡＰＲニス（アクリル及びポリビニル樹脂と有機溶剤の混合物を含むニス）が容器へ静かに注入された。次に１０ｇのセリコル（Sericol）ＺＶ５５８型溶媒が添加された。混合物はシナジー・デバイシス社（Synergy Devices Limited）製スピードミキサ（SpeedMixer）（商標）ＤＡＣ１５０．１  ＦＶＺ二重非対象遠心分離研究ミキサシステムにて３５００ｒｐｍで２分間混合された。次いで、０．１ｇのイシハラ社（Ishihara Corporation）によって提供された導電性粉末ＳＮ１００Ｐ型がこの混合物に添加された。ＳＮ１００Ｐは、球状形のアンチモニ添加酸化錫粉末であり、約０．０２ミクロンの平均粒径を有する。処方物は上記スピードミキサ（SpeedMixer）（商標）にて更に３５００ｒｐｍで２分間混合された。
【００１７】
処方物は、ＩＴＯ塗布ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）シート上にスクリーン印刷された。溶媒蒸発は９０℃にて０．５時間行われた。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）分析により、充填材料粒子が分散して約１から１０ミクロンサイズの凝集体形状になったことが示された。アセンブリの透明度は、ＩＴＯ単独での透明度値の約９８％であることが測定された。検査のために第２のＩＴＯ塗布ＰＥＴシートが最上部電極として使用された。
アセンブリの抵抗−力応答は、５００ニュートン（Ｎ）ロードセル付きのインストロン5543型シングルカラム試験システムを使用して測定された。直径８ｍｍのゴム・プローブがロードセルに取り付けられ、アセンブリに０Ｎから５Ｎまでの増加する力、装置への応用において典型的に使用される力の範囲、が印加された。
図３から、印加力が０Ｎから５Ｎまで増加するにつれ、アセンブリの抵抗が段階的に約１２，０００オームから１，７００オームまで変わったことがわかる。
【００１８】
異なるＳＮ１００Ｐ添加量について同様な抵抗−力応答が測定された。上記したポリマー／溶媒液中へ０．０５ｇと１ｇの間のＳＮ１００Ｐの添加について調査された。ＳＮ１００Ｐの添加量が増加すると、アセンブリを低い抵抗値で作動させる効果が表われ、アセンブリの透明度が減少する効果が示された。このように、充填材料に対するニスの割合を上限約５０：１及び下限約１０００：１（重量／重量）までで使用できることが判明した。しかしながら、好適な実施形態において、充填材料に対するニスの割合は少なくとも１００：１であり、なお更なる好適な実施形態において、良好な電気的特性を提供しながら透明度を最適化するためには、上記割合は２００：１と１０００：１の間であった。
【００１９】
上記した混合方法の変形において、粉末はニスへの添加前に溶媒と予め混合される。一例として、導電性粉末０．１グラムは容器内で５グラムの溶媒に添加される。この混合物は、次いで二重非対象遠心分離研究ミキサシステムを使用して３５００ｒｐｍで２分間混合される。次に、混合された混合物はSericol VA401 APRニス５０ｇに添加され、そして、ニス溶媒と粒子の混合物は、次いでミキサにて３５００ｒｐｍで２分間混合される。
このように、これらの各実施形態において、ポリマーバインダは１つ又はそれ以上のポリマーと１つ又はそれ以上の溶媒を含む混合物であり、溶媒は蒸発して固化ポリマー層が残る。しかしながら、別の実施形態において、バインダは固化ポリマー層を提供するために重合可能な物質であってもよい。例えば、そのような一実施形態において、バインダは紫外線硬化可能樹脂である。
【００２０】
（図４）
図４は、以下の処方による第２の組成物サンプルについて、力に対してプロットした抵抗を示すグラフ表示である。
５０ｇのセリコル（Sericol）ＶＡ４０１  ＡＰＲニスが容器へ静かに注入された。次に１０ｇのセリコル（Sericol）ＺＶ５５８型溶媒が添加された。混合物はシナジー・デバイシス社（Synergy Devices Limited）製スピードミキサ（SpeedMixer）（商標）ＤＡＣ１５０．１  ＦＶＺ二重非対象遠心分離研究ミキサシステムにて３５００ｒｐｍで２分間混合された。次いで、０．１ｇのイシハラ社（Ishihara Corporation）によって提供された導電性粉末Ｆ１０ＳＰ型がこの混合物に添加された。Ｆ１０ＳＰは、針形状のアンチモニ添加酸化錫粉末であり、０．２から２．０ミクロンの長さで０．０１から０．０２ミクロンの直径を有する。そのアスペクト比は約２０から３０の間で変化する。処方物は上記スピードミキサ（SpeedMixer）（商標）にて更に３５００ｒｐｍで２分間混合された。
【００２１】
処方物は、ＩＴＯ塗布ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）シート上にスクリーン印刷された。溶媒蒸発は９０℃にて０．５時間行われた。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）分析により、充填材料粒子が再び分散して凝集体形状になったことが示された。第２のＩＴＯ塗布ＰＥＴシートが検査のために最上部電極として使用された。
アセンブリの抵抗−力応答は、図３の組成物１について説明されたように測定された。
図４から、印加力が０Ｎから５Ｎまで増加するにつれ、アセンブリの抵抗が段階的に約１０，０００オームから７５０オームまで変わったことがわかる。
低い力での応答は、図３の組成物１で観察した応答より速い。これは、異なる粒子形による凝集の相違と、針状粒子の先端からの電界補助電子トンネル（効果）の促進に依る。
【００２２】
（図５）
図５は、以下の処方による第３の組成物サンプルについて、力に対してプロットした抵抗を示すグラフ表示である。
５０ｇのセリコル（Sericol）ＶＡ４０１  ＡＰＲニスが容器へ静かに注入された。次に１０ｇのセリコル（Sericol）ＺＶ５５８型溶媒が添加された。混合物はシナジー・デバイシス社（Synergy Devices Limited）製スピードミキサ（SpeedMixer）（商標）ＤＡＣ１５０．１  ＦＶＺ二重非対象遠心分離研究ミキサシステムにて３５００ｒｐｍで２分間混合された。次いで、０．１ｇのイシハラ社（Ishihara Corporation）によって提供された導電性粉末ＳＮ１００Ｐ型がこの混合物に添加された。ＳＮ１００Ｐは、処方物は上記スピードミキサ（SpeedMixer）（商標）にて更に３５００ｒｐｍで２分間混合された。更に０．１ｇのアエロシル（Aerosil）（商標）Ｒ９７２型ヒュームドシリカ（平均粒径１６ナノメータ）が処方物に添加され、上記スピードミキサ（SpeedMixer）（商標）にて３５００ｒｐｍで２分間混合された。
【００２３】
処方物は、ＩＴＯ塗布ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）シート上にスクリーン印刷された。溶媒蒸発は９０℃にて０．５時間行われた。第２のＩＴＯ塗布ＰＥＴシートが検査のために最上部電極として使用された。
アセンブリの抵抗−力応答は、図３の組成物１について説明されたように測定された。
図５から、印加力が０Ｎから５Ｎまで増加するにつれ、アセンブリの抵抗が段階的に約１８，０００オームから２，４００オームまで変わったことがわかる。
印加力に対する感度の減少が図３の組成物１の反応と比較した組成物３について示されている。感度のこの減少は、ヒュームドシリカ粒子の存在により、その含有は力の繰り返し印加に対する組成物の耐久性も改良できると考えられる。
（図６）
図６は、実施例組成物１，２及び３の抵抗−力応答性の比較を示す。
【００２４】
（図７）
図７は、タッチ画面組付体を示す。第１の透明基板７０１が第２の実質的な透明基板７０２と共に提供される。基板７０１及び７０２は、例えばガラス又はプラスチックス材料で作られる。第１の基板７０１は上側表面７０３を有し、導電層７０４はこの上側表面７０３に適用される。導電層７０４は、インジウム錫酸化物から作られる。同様な導電層は、第２の基板７０２の下側７０５に適用される。これらの導電層間で、複合材料１０１は第１平面７０６と第２平面７０７を有する平面層として定義される。複合材料は、例えばスクリーン印刷によって、導電層７０４上へ被覆される。溶媒除去又は硬化は、加熱又は紫外線処理で達成される。
一緒に挟むと、それぞれ基板７０１及び７０２上に、上側表面７０３及び下側７０５に取り付けられた導電層によって位置検出がｘ次元７０８とｙ次元７０９において可能となる。さらに、複合材料１０１を含有することによって、ｚ次元７１０において可能な圧力検出が容易になる。
【００２５】
（図８）
図８は、ロールツーロール製造過程を示す。第１の導電層８０１は、第１繰出リール８０２から受け取られる。第２の導電層８０３は、第２の繰出リール８０４から受け取られ、ローラ８０５で支持される。
複合材料８０６は、供給ホッパー８０７内で液状形態を保持している。第１導電材料は、その繰出リール８０２から引き離され、ベースユニット８０８で支えられる。材料がベースユニットに沿って矢印８０９の方向へ横切るとき、モータ駆動のバルブ８１１の制御下液状の複合材料は位置８１０で受け止められる。
ローラ８０５は、第２導電材料を複合材料上に適用し、一実施形態では加熱又は紫外線処理して組成物が第２の導電層８０３によって被包される前に溶媒蒸発又は硬化の効果を及ぼす。３層積層体は、次いで受容リール８１２によって受け取られる。
図４で示すロールツーロール製造過程は電気応答性複合材料を組み入れた検出器を製造する方法を容易にし、検出器において複合材料は導電層内に包含されて積層材を生成する。
【００２６】
（図９）
一実施形態において、複合材料は、図９にて示したように、圧感性であって実質的に透明なタッチ画面を製造する方法で使用される。
ステップ９０１で、第１の基板が選択され、ステップ９０２で、第１の導電層が第１の基板の内部表面に適用される。
ステップ９０３で、第２の基板が選択され、更にステップ９０４で再び、第２の導電層は第２の基板の内部表面に適用される。従って、第１の導電層と第２の導電層の間の接触箇所が決定すべき接触位置となる。
ステップ９０５で、前述のタイプの複合材料が第１の導電層と第２の導電層の間に導入される。複合材料は、平面内でｘｙ位置を識別することに加えて、ｚ次元で印加する圧力の度合いに応答して減少する抵抗を有する。
【００２７】
（図１０）
数年の間、表示画面がモバイル携帯電話、ゲーム機器、スチルカメラ及びビデオカメラのような電子機器に使用された。最近、出力インターフェイスと入力インターフェイスが効果的に結合されているタッチ画面を提供する方向への動きがあった。このように、周知のとおり、大きなインターフェイスを提示し、格段に高い機能レベルを達成することができる。
この発明によってこれらの発想が更に開発され、その光学的性質が本質的に電気的に活性な充填材料から独立しており、そして透明であるであろうタッチ画面上で接触感度を達成することができる。
図１０は電子機器１００１を示す。該機器は、比較的大きなタッチ画面１００２を有する。軟らかな押釦１００３、１００４が含まれ、接触位置の識別によって活性化が決定される。さらに、他のパラメータは、これらの押釦が押下される程度を測定し、一方で、同時に、透明画面を通じた表示特性を維持することによって制御されるであろう。
【００２８】
（図１１及び１２）
位置検出器１１０１は、図１１の分解立体図及び図１２の横断面図において示されている。図１２の横断面図は、さまざまな層を明瞭に見ることができるように、高さ方向に大きく引き伸ばした。しかしながら、実際には内部層はすべて微視的に薄いことを理解するべきである。
位置検出器１１０１はポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）で形成された下側の電気的絶縁シート１０２を含み、該絶縁シート上にはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）導電層が付与されている。第１の導電層１１０３は、形状は実質的に矩形であり、矩形の対向している２側のそれぞれに沿って高導電性材料１１０４、１１０５が配置されている。
【００２９】
位置検出器１１０１は、同様にＩＴＯを付与して第２の導電層１１０７を形成する電気的絶縁材料１１０６（同様にＰＥＴで形成）の第２の層と、第２の導電層１１０７の対抗縁に沿って配置された１対の高導電性片１１０８及び１１０９を含む。第２の１対の導電性片１１０８及び１１０９は、第１の１対の導電性片１１０４及び１１０５と実質的に垂直に展開するように配置されている。電気応答性複合材料１１１０の層は、２つの導電層１１０３及び１１０７の間に配置されている。
導電層は、図３、４及び５を参照して上記した方法のうちの１方法に従って形成してもよい。
【００３０】
典型的には、動作中、電気ポテンシャルが第１の導電片１１０４及び１１０５に印加され、矢印１１１１によって示された第１のｘ方向に電気ポテンシャルの傾きが生成され、一方、第２の１対の導電片１１０８及び１１０９の一方又は両方に出現する電気ポテンシャルの電圧測定が行われる。このように、力が上側シート１１０６の上側表面に印加されると、印加力位置のｘ座標が決定される。同様に、電気ポテンシャルが第２の導電片１１０８及び１１０９間に印加され、矢印１１１２によって示された第２のｙ方向の第２の導電層１１０７を横断する電気ポテンシャルの傾きが生成される。第１の１対の導電性片１１０４及び１１０５の一方又は両方に出現する電気ポテンシャルは、次いで上側シート１１０７に印加される力のｙ座標を決定するために測定される。
【００３１】
圧力が印加される位置で、電気応答性複合材料１１１０が第１及び第２の導電層１１０３及び１１０７間の導通を提供する点に留意されたい。さらに、上述のとおり、電気応答性複合材料１１１０の抵抗は印加圧力が増加すると共に連続的に減少する。従って、層１１１０を通じる電流を計測することによって、印加圧力の呈示を測定できる。層及び電極（導電片１１０４、１１０５、１１０８及び１１０９によって提供）の同様な配置は先行英国特許２４６８８７０Ａとして発行された特許出願に記載されており、そこでは電気測定について詳細に議論している。しかしながら、位置センサ１１０１は英国特許２４６８８７０Ａを含む先行の位置センサとは電気応答性複合材料層１１１０の具体的詳細において異なっている。
【００３２】
本実施形態において、各シート１１０２及び１１０６、導電層１１０３及び１１０７並びに電気応答性複合材料層１１１０は実質的に透明であるかシースルーであり、図１０のタッチ画面１１０２のようなタッチ画面の感圧位置センサとして位置センサ１１０１が使用できる点に留意されたい。しかしながら、別の実施形態において、１つ又はそれ以上のシート又は層は不透明であってもよく、位置検出器１１０１は分離したｘ,ｙ,ｚ入力装置として使用されてもよい。
【００３３】
（図１３）
図１３は、電気応答性複合材料層１１１０の小部分を示す横断面図である。電気応答性複合材料層１１１０は、本実施態様において電気絶縁性の担持層１３０１を含む。
担持層１３０１は、典型的には数センチメートルの１３０２方向の長さ及び幅（図１３のページに直交）を有する。対照的に、担持層１３０１は矢印１３０３方向の相対的に薄い厚さ、典型的には１０マイクロメートル未満、を有し、本例においては約６マイクロメートルである。
電気応答性複合材料１１１０は、また、電気的に導電性粒子又は半導体粒子を含む。これらの粒子は凝集して、担持層１１１０内で供給される複数の凝集体を形成する。すなわち、凝集体の各々は、多数の導電性粒子又は半導体粒子を含む。図１３は、７つの凝集体１３０４、１３０５、１３０６、１３０７、１３０８、１３０９及び１３１０が、担持層１３０１内で分散していることを示す。
【００３４】
電気応答性複合材料１１１０は、平面基板上に液状製剤を付与する（スクリーン印刷のように）ことによって形成される。従って、複合材料１１１０の下側面１３１１は、実質的に平面である。しかしながら、第１の複数の凝集体はそれぞれ担持層１３０１の厚み１３０３の方向に担持層の厚みと同じ又はより厚い第１の寸法を有する。従って、第１の複数の凝集体１３０４、１３０５、１３０６、１３０７、１３０８及び１３０９は、担持層１３０１の他の一般に平坦な上表面１３１２から外部へ延び出す。位置センサ１１０１の動作中、複合材料１１１０の厚みを通じる導電性経路を提供するために使用できるのは第１の複数の凝集体である。対照的に、担持層１３０１内で完全に浸漬される凝集体１３１０のような凝集体は、導電性経路を提供することができない。
【００３５】
（図１４）
図１４は、位置検出器１１０１の小部分を示す横断面図である。上記のとおり、担持層内の第１の複数の凝集体は担持層の厚み方向に担持層の厚みと同じ又はより厚い第１の寸法を有する。この第１の複数の４つの凝集体１４０１、１４０２、１４０３及び１４０４は、図１４に示されている。これらの４つの凝集体のうち、凝集体１４０１及び１４０４は電気応答性複合材料の中で２つの最大凝集体であり、約１０マイクロメートルの第１の寸法を有する。図１４に示したように、上方の導電層１１０７は、凝集体１４０１及び１４０４を含むより大きい凝集体上に置かれ、担持層１３０１の上側表面１３１２と第２の導電層１１０７の露出表面の間にエアーギャップ１４０５を提供する。従って、外力が位置センサ１１０１に印加されないとき、導電層１１０３及び１１０７間で導電路を提供できるのは、凝集体１４０１及び１４０４のような最大の凝集体だけである。
【００３６】
力が上側シート１１０６の上側表面１４０６の小面積に印加されると、上側シート１１０６は印加力の領域において変形し、印加力に対する局所的な凝集体の比較的大きなものを圧縮する。例えば、図１４において矢印１４０７で示す力を加えることによって、力１４０７の領域上のシート１１０６が下部シート１１０２の方へ押され、１４０１及び１４０４のような最大凝集体が圧縮されるので、これらの凝集体を通じる導電率は増大する。
【００３７】
（図１５）
図１５は、力１４０７の印加の後の図１４に示す位置センサ１１０１の小部分を再び示す。図１５て示したように、力１４０７はシート１１０６の部分を力１４０７の影響下の下側シート１１０２へ向かって押し下げ、エアーギャップ１４０５が縮小して最大の凝集体１４０１及び１４０４の最初の寸法が縮小した。これらの最大の凝集体１４０１及び１４０４が圧縮されるので、これらを通した導電は増加した。加えて、図１５に示したとおり、エアーギャップ１４０５が縮小したので、第２の導電層１１０７は第１及び第２の導電性層１１０３及び１１０７間の導電性パスを提供できる凝集体１４０２のような他の凝集体と接触することとなった。このように、力１４０７のような力は、圧縮される各凝集体の抵抗の減少と、更に第２の導電層１１０７と接触する凝集体１４０２のような付加凝集体による２つの導電性層１１０３と１１０７の間の導通を増加させる。
【００３８】
（図１６及び１７）
この発明を具体化する代替の位置検出器１６０１を、図１６の分解立体図及び図１７の断面図に示す。図１２の場合と同様に、図１７の説明は位置検出器１６０１のさまざまな層を示すために大きく拡張されている。
位置検出器１６０１は、高導電性片１６０８及び１６０９と共に、（ＩＴＯの）導電層１６０７が提供される上側シート１６０６を有する。このように、上側シート１６０６は、実質的に位置検出器１１０１の上側シート１１０６と同一である。
加えて、位置検出器１６０１はシート１１０２と同様な下側の絶縁シート１６０２、及び同様に高導電性片１６０４及び１６０５を有する。しかしながら、それがインジウム錫酸化物で形成される導電層を持たないという点で、下側シート１６０２は検出装置１１０１の下側シート１１０２とは異なる。その代わりに、電気応答性複合材料１６５０の層は下側シート１６０２上に直接（スクリーン印刷によって）適用され、その結果、高導電性片１６０４及び１６０５の間で拡大する。
【００３９】
電気応答性複合材料１６５０は、上記した導電性複合材料１１１０と同様な形態を有し、したがって、それは担持層内で分散した小導電性粒子の凝集体を含む。しかしながら、導電性複合材料１１１０の担持層１３０１とは異なり、電気応答性複合材料１６５０は、それ自体導電性の担持層を有し、導電性高分子材料；本件ではポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ(スチレンスルホン酸) （ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ)で形成されている。
位置検出器１６０１は、位置検出器１１０１と同様な態様で作動する。しかしながら、この場合、電気導電性複合材料１６５０の担持層は、矢印１６１１の方向において、層に沿って導電を提供する第１の導電層を提供する一方で、担持層内の凝集体は担持層間の導電及び上側シート上の導電層１６０７を提供する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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