(57)【要約】本発明は、微細構造化導電層を組入れた抵抗タッチセンサを開示する。タッチ入力によって、微細構造化導電層と対向する導電層との間で局所的な電気的接触が行われると、結果として生じる信号を使用して、タッチの位置を定めることができる。微細構造を使用して、導電層間に配置された固体の変形可能な充填材を貫通して、たとえば、センサを通る光のより多くの透過をもたらすことができる。微細構造は、また、ｚ軸感度、画像方向、光制御、光抽出などの付加的な機能性をもたらすことができる。
2005533323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層と、
前記導電層に面する多数の導電性微細構造と、
前記導電層と前記導電性微細構造との間に配置された固体の変形可能な充填材とを含む、タッチ入力の位置を定めるタッチセンサであって、
前記タッチ入力の位置が、前記タッチ入力による、前記導電層と前記導電性微細構造の一部との間の局所的な電気的接触によって発生された電気信号を使用して定められる、タッチセンサ。
【請求項２】
前記充填材が可視光透過性材料を含む、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項３】
前記充填材がエラストマーを含む、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項４】
前記充填材がシリコーンを含む、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項５】
前記充填材が透明なシリコーンを含む、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項６】
前記導電性微細構造が可撓性基材上に配置されている、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項７】
前記導電層が可撓性基材上に配置されている、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項８】
前記導電層と前記導電性微細構造の少なくとも一部との間で局所的な電気的接触が行われるとき、前記導電性微細構造が電気シンクとして作用する、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項９】
前記導電層が透明な導電性酸化物を含む、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項１０】
前記導電層が導電性ポリマーを含む、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項１１】
前記導電性微細構造が透明な導電性酸化物を含む、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項１２】
前記導電性微細構造が導電性ポリマーを含む、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項１３】
前記導電性微細構造が、多数の突起の上に配置されたコンフォーマル導電性コーティングを含む、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項１４】
前記導電性微細構造がリッジを含む、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項１５】
前記導電性微細構造がポストを含む、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項１６】
前記充填材が、その中に分散した粒子をさらに含む、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項１７】
前記粒子が導電性粒子を含む、請求項１６に記載のタッチセンサ。
【請求項１８】
前記導電性微細構造が、パターン化された導電層を含む、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項１９】
前記微細構造が平行なリッジを含み、前記パターン化された導電層が、前記平行なリッジ上に存在する導電性材料のストライプを含む、請求項１８に記載のタッチセンサ。
【請求項２０】
前記導電層がパターニングされている、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項２１】
前記微細構造が、実質的に同じ第１の高さに立つ第１の多数の突起と、前記第１の高さと異なる、実質的に同じ第２の高さに立つ第２の多数の突起とを含む、請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項２２】
可撓性基材上に配置された第１の多数の導電性微細構造と、
前記第１の多数の導電性微細構造から隔置され、かつ前記第１の多数の導電性微細構造に面する第２の多数の導電性微細構造とを含む、タッチ入力の位置を定めるタッチセンサであって、
前記タッチ入力の位置が、前記第１の多数の導電性微細構造の一部と前記第２の多数の導電性微細構造の一部との間の局所的な電気的接触によって発生された電気信号を使用して定められ、前記局所的な電気的接触が前記タッチ入力による、タッチセンサ。
【請求項２３】
前記第１の多数の導電性微細構造と前記第２の多数の導電性微細構造との間に配置された充填材をさらに含む、請求項２２に記載のタッチセンサ。
【請求項２４】
前記充填材が固体および変形可能である、請求項２３に記載のタッチセンサ。
【請求項２５】
第１の導電層を含む第１の基材と、
多数の微細構造をコンフォーマルに被覆する第２の導電層を含む第２の基材と、
前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に配置された固体の変形可能な充填材とを含むタッチセンサであって、
前記第１および第２の基材の少なくとも１つが可撓性であり、タッチ入力からの力が加えられると、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間の電気的接触を可能にし、それにより、前記タッチ入力位置を定めることができる、タッチセンサ。
【請求項２６】
前記変形可能な材料がエラストマー材料を含む、請求項２５に記載のタッチセンサ。
【請求項２７】
前記変形可能な材料が、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に空気間隙が実質的に存在しないように配置される、請求項２５に記載のタッチセンサ。
【請求項２８】
前記多数の微細構造がバンプを含む、請求項２５に記載のタッチセンサ。
【請求項２９】
前記多数の微細構造がポストを含む、請求項２５に記載のタッチセンサ。
【請求項３０】
前記多数の微細構造がリブを含む、請求項２５に記載のタッチセンサ。
【請求項３１】
前記第１の基材が可撓性である、請求項２５に記載のタッチセンサ。
【請求項３２】
前記第２の基材が可撓性である、請求項２５に記載のタッチセンサ。
【請求項３３】
前記第１の導電層が透明な導電性酸化物を含む、請求項２５に記載のタッチセンサ。
【請求項３４】
前記第１の導電層が導電性ポリマーを含む、請求項２５に記載のタッチセンサ。
【請求項３５】
前記第２の導電層が透明な導電性酸化物を含む、請求項２５に記載のタッチセンサ。
【請求項３６】
前記第２の導電層が導電性ポリマーを含む、請求項２５に記載のタッチセンサ。
【請求項３７】
前記第１の導電層がパターニングされている、請求項２５に記載のタッチセンサ。
【請求項３８】
前記第２の導電層がパターニングされている、請求項２５に記載のタッチセンサ。
【請求項３９】
前記微細構造が、実質的に同じ第１の高さに立つ第１の多数の突起と、前記第１の高さと異なる、実質的に同じ第２の高さに立つ第２の多数の突起とを含む、請求項２５に記載のタッチセンサ。
【請求項４０】
タッチスクリーン上のタッチの位置を定める方法であって、
前記タッチに応答して、第１の電極層と第２の電極層とを接触させる工程であって、前記第１の電極層が多数の微細構造を含み、前記接触工程の間、前記微細構造の一部が固体の変形可能な充填材を貫通する工程と、
前記第１の電極層と前記第２の電極層とを接触させることによる信号を測定する工程とを含む方法。
【請求項４１】
第１の基材上の多数の微細構造の上に第１の導電層をコンフォーマルにコーティングする工程と、
第２の導電層を含む第２の基材を、前記タッチスクリーン上のタッチ入力に応答して、前記第１および第２の導電層が電気的接触を行うことができるように配置する工程であって、前記第１および第２の導電層が、タッチ入力状態がないときに電気的に絶縁されている工程と、
前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に固体の変形可能な充填材を配置する工程とを含む、タッチセンサを製造する方法。
【請求項４２】
第１の導電層を有する第１の基材を提供する工程と、
第２の導電層を有する第２の基材を提供する工程と、
前記第２の導電層上に多数の導電性微細構造を形成する工程と、
（ａ）前記第１の導電層および（ｂ）前記第２の導電層と、導電性微細構造との間に固体の変形可能な充填材を配置する工程とを含む、タッチセンサを製造する方法。
【請求項４３】
前記微細構造が、導電性材料をインクジェット印刷することによって形成される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
第２の導電層から隔置された第１の導電層を含み、前記第２の導電層が、多数の微細構造の上に配置され、前記多数の微細構造が、前記タッチセンサを透過する光の方向を変えるように配置されている、抵抗タッチセンサ。
【請求項４５】
第２の導電層から隔置された第１の導電層を含み、前記第２の導電層が、多数の微細構造の上に配置され、前記多数の微細構造が、多数の可視光吸収性リブ構造を含み、それにおいて、およびそれを越えて、前記可視光吸収性リブ構造が、前記タッチセンサを通してディスプレイ物体を見ることを阻止する実質的に阻止する視野角が存在するように、前記多数の可視光吸収性リブ構造が配置されている、抵抗タッチセンサ。
【請求項４６】
見る人の位置の方に配向されたタッチ表面と、前記見る人の位置から離れて配向された多数の微細構造と、前記微細構造を被覆する第１の導電層とを含む可撓性基材と、
前記第１の導電層から隔置され、かつ前記第１の導電層に面する第２の導電層を含む剛性基材と、
光を前記可撓性基材に注入し、前記見る人の位置から離れた前記微細構造によって抽出することができるように、前記可撓性基材に光学的に結合された１つ以上の光源とを含む抵抗タッチセンサ。
【請求項４７】
前記微細構造によって抽出された光によって照らされ、かつ前記タッチセンサを通して見えるように配置された反射型液晶ディスプレイをさらに含む、請求項４６に記載の抵抗タッチセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルユーザインタフェース装置および抵抗タッチセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチスクリーンは、コンピュータまたは他のデータ処理装置用の単純な直観的インタフェースを提供する。データ入力用キーボードを使用するのではなく、ユーザが、アイコンに触れることによって、または、スクリーン上に書くか描くことによって、タッチスクリーンを通して情報を転送することができる。タッチスクリーンは、さまざまな情報処理用途に使用される。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）または陰極線管（ＣＲＴ）などの情報ディスプレイの上で使用される透明なタッチスクリーンは、携帯電話、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、ハンドヘルドコンピュータまたはラップトップコンピュータ、店頭または公共のキオスクなどの用途、および他の用途に特に有用である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一実施形態において、本発明は、導電層と、導電層に面する複数の導電性微細構造と、導電層と導電性微細構造との間に配置された固体の変形可能な充填材とを含む、タッチ入力の位置を定めるタッチセンサを提供する。タッチの位置は、タッチ入力による、導電層と導電性微細構造の一部との間の局所的な電気的接触によって発生された電気信号を使用して定められる。
【０００４】
別の実施形態において、本発明は、可撓性基材上に配置された第１の多数の導電性微細構造と、第１の多数の導電性微細構造から隔置され、かつ第１の多数の導電性微細構造に面する第２の多数の導電性微細構造とを含む抵抗タッチセンサを提供する。タッチ入力の位置は、第１の多数の導電性微細構造の一部と第２の多数の導電性微細構造の一部との間の局所的な電気的接触によって発生された電気信号を使用して定められ、局所的な電気的接触はタッチ入力による。
【０００５】
さらに別の実施形態において、本発明は、第１の導電層を有する第１の基材と、多数の微細構造をコンフォーマルに（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｌｙ）被覆する第２の導電層を含む第２の基材と、第１の導電層と第２の導電層との間に配置された固体の変形可能な充填材とを含むタッチセンサを提供する。第１および第２の基材の少なくとも１つが可撓性であり、タッチ入力からの力が加えられると、第１の導電層と第２の導電層との間の電気的接触を可能にし、それにより、タッチ入力位置を定めることができる。
【０００６】
さらに別の実施形態において、本発明は、抵抗タッチセンサ上のタッチ入力の位置を定める方法を提供する。この方法は、タッチに応答して、第１の電極層と第２の電極層とを接触させる工程であって、第１の電極層が多数の微細構造を含み、接触工程の間、微細構造の一部が固体の変形可能な充填材を貫通する工程を含む。さらに、この方法は、第１の電極層と第２の電極層とを接触させることによる信号を測定する工程を含む。
【０００７】
別の実施形態において、本発明は、第１の基材上の多数の微細構造の上に第１の導電層をコンフォーマルにコーティングする工程と、第２の導電層を含む第２の基材を、タッチスクリーン上のタッチ入力に応答して、第１および第２の導電層が電気的接触を行うことができるように配置する工程であって、第１および第２の導電層が、タッチ入力状態がないときに電気的に絶縁されている工程と、第１の導電層と第２の導電層との間に固体の変形可能な充填材を配置する工程とによって、タッチスクリーンを製造する方法を提供する。
【０００８】
別の実施形態において、本発明は、第２の導電層から隔置された第１の導電層を含み、第２の導電層が、多数の微細構造の上に配置され、多数の微細構造が、タッチセンサを透過する光の方向を変えるように配置されている、タッチセンサを提供する。
【０００９】
さらに別の実施形態において、本発明は、第２の導電層から隔置された第１の導電層を含み、第２の導電層が、多数の微細構造の上に配置され、多数の微細構造が、多数の可視光吸収性リブ構造を含み、それにおいて、およびそれを越えて、可視光吸収性リブ構造が、タッチセンサを通してディスプレイ物体を見ることを阻止する実質的に阻止する視野角が存在するように、多数の可視光吸収性リブ構造が配置されている、タッチセンサを提供する。
【００１０】
さらに別の実施形態において、本発明は、見る人の位置の方に配向されたタッチ表面と、見る人の位置から離れて配向された多数の微細構造と、微細構造を被覆する第１の導電層とを有する可撓性基材を含むタッチセンサを提供する。タッチセンサは、第１の導電層から隔置され、かつ第１の導電層に面する第２の導電層を有する剛性基材をさらに含む。タッチセンサは、光を可撓性基材に注入し、見る人の位置から離れた微細構造によって抽出することができるように、可撓性基材に光学的に結合された１つ以上の光源をさらに含む。
【００１１】
本発明の上記要約は、本発明の各々の例示された実施形態またはあらゆる実現を説明することが意図されていない。図および次の詳細な説明は、これらの実施形態をより特定的に例示する。
【００１２】
本発明は、添付の図面と関連して、本発明のさまざまな実施形態の次の詳細な説明を考慮して、より完全に理解されるであろう。
【００１３】
本発明は、さまざまな修正例および代替形態が可能であるが、その特定のものが、図面に例として示されており、詳細に説明される。しかし、本発明を、説明される特定の実施形態に限定しないことが意図されることが理解されるべきである。それどころか、特許請求の範囲によって規定されるような本発明の精神および範囲内である修正例、均等物、および代替例をすべて網羅することが意図される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
抵抗タッチセンサは、典型的には、空気間隙によって分離された２つの透明な導電層を含む。導電層の少なくとも１つは、タッチ入力が加えられると、導電層が局所的に電気的に接触するように、可撓性基材上に配置されている。接触すると、タッチ入力の位置を突き止めるために使用することができる信号を測定することができる。抵抗タッチセンサは、導電層間の空気間隙の存在に部分的による、タッチセンサを通して見られるディスプレイの低減した輝度およびコントラスト、ならびに、透明な脆性導電性酸化物から典型的には構成される導電層の繰返される曲げおよび接触に部分的による、決して望ましくない耐久性などのいくつかの性能欠陥があることがある。
【００１５】
反射を低減することができるように、導電層間の間隙を絶縁性液体材料で充填することによって、抵抗タッチスクリーンの光学的特性を向上させることが可能であろう。しかし、液体材料を間隙に導入するには、液体充填剤を漏れないようにするためにセンサの周囲の並はずれた密封が必要であり、そのような密封がセンサの所望の寿命にわたって残存することが必要である。液体充填剤を加えることが、耐久性の利点をもたらすかどうか、またはどの程度耐久性の利点をもたらすかも、明らかでない。
【００１６】
液体充填材の使用に付随する欠点を伴わずに、向上した光学的特性および耐久性の利点をもたらす抵抗タッチセンサが必要である。本発明は、第１および第２の導電性表面と、それらの間に配置された変形可能な弾性固体材料とを含む抵抗タッチセンサを提供する。本発明は、導電性表面の少なくとも１つが微細構造化されることをさらに提供し、微細構造は、十分なタッチ力が加えられると、変形可能な弾性固体充填材を貫通して、第１の導電性表面と第２の導電性表面との間の電気的接触を可能にするために設けられる。加えられたタッチ力を比較的小さい領域にわたって集中させる微細構造を設けることによって、固体充填材を貫通して、導電層間の電気的接触を可能にすることができる。さらに、タッチ入力の力が解放されると、導電性表面は、弾性充填剤によって駆立てられてそれらの休止位置に戻ることができ、微細構造によって貫通された固体の変形可能な充填材の体積は回復することができる。微細構造が存在しなければ、電気的接触が導電性表面間で行われるために、比較的大きい体積の充填材が邪魔にならないように押しやられる必要があり、これは、充填剤層の大きい永久的な欠陥を引起す可能性が非常に高く、これらの欠陥は、充填剤を含めることによって得られる利点を損なうか、そうでなければ、望ましくない特徴を、装置の使用とともに出現させることがある。
【００１７】
述べられたように、抵抗タッチセンサは、隔置された２つの対向する導電層を含み、導電層の少なくとも１つが可撓性であり、この装置へのタッチ入力からのタッチ力が加えられると、導電層が局所的に電気的に接触し、タッチ力が解放されると、導電層が分離状態に戻ることを可能にする。電気的接触による信号を測定し、タッチ入力の位置を定めるために使用することができる。本発明において、導電層の少なくとも１つが、他方の導電層の方に突出する多数の微細構造化特徴を含む。微細構造化導電層は、多数の微細構造を適切な導電性材料でコンフォーマルに被覆することによって形成することができる。コンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）被覆は、微細構造を被覆する層が、導電層を加えると、下にある構造の突出する領域が依然として突出するように、下にある構造のある態様を維持するのに十分に薄い場合に得られる。
【００１８】
微細構造は、表面に接着されるか、表面と一体的に形成され、かつ、ミクロンまたは何分の１ミクロンで典型的には測定される特徴的な寸法、たとえば１０００ミクロン（１ｍｍ）のオーダのまたは１０００ミクロン（１ｍｍ）未満の高さを有する、表面上の意図された特徴である。微細構造は、整ったアレイを形成することができるか、または、乱すことができ、および／またはランダムにもしくは確率的に配置することができる。本発明の目的で、例示的な微細構造は、抵抗タッチセンサの微細構造と導電性表面との間に配置された固体の変形可能な弾性充填材を貫通することができるものを含む。例示的な微細構造は、また、次の説明でより詳細に説明されるような付加的な機能性をもたらす特徴を有するものを含む。
【００１９】
微細構造を含む抵抗タッチセンサは、いくつかの利点をもたらすことができる。微細構造は、導体間の間隙が適切な材料で充填されたタッチセンサ構造を可能にすることができ、微細構造は、充填材を貫通して、対向する導電層と電気的接触を行うことができる突起を提供する。これは、非常にさまざまな充填材、特に、この装置の周囲の特殊な密封を必要とせず、かつ、導電層のいずれか一方または両方に任意に接着することができる、固体の変形可能な充填材の使用を可能にする。充填材の存在は、タッチセンサを通る光のより高い透過、ならびに、抵抗タッチセンサに典型的には存在する空気間隙の充填による低減した反射をもたらすことができ、したがって、コントラスト、輝度、および解像度を増加させる。そのような利点は、主として、反射が低減されるように、構造中の隣接した層の屈折率に大きさが十分に近い屈折率を有する高度に透過性の充填材を選択することによって得ることができる。充填材の存在は、スペーサの必要をなくす、悪い環境の影響から導電層を保護する、過度の亀裂またはフレーキングから導電層を保護する、装置の反り欠陥を低減する（特に、充填材が１つ以上の導電層に接着される場合）などの、いくつかの他の利点をもたらすことができる。
【００２０】
さらに、微細構造は、一定の予測可能なタッチ信号のための十分に規定された接触領域を提供することができる。微細構造の高さ（たとえば、微細構造が突出する距離）は、スペーサドットを使用しなくても、対向する導電層の間の電気的短絡の可能性が少なく、かつ電気的短絡を防止することができるように制御可能である。これは、必然的に特定のサイズ分布を有する導電性粒子または導電性突起を使用し、それにより、導体間の間隙を橋絡するかもしれない粒子または突起を含む危険を冒す装置と対照的であろう。さらに、微細構造のサイズおよび形状が制御可能であるので、活性化力（装置を活性化するために必要なタッチ力）、耐接触性、位置精度および解像度、光学的特性および光学的効果などの特性を、均一にするか、装置にわたって望ましく変えることができる。たとえば、微細構造化接触間の間隔を装置にわたって変えて、異なった位置におけるセンサの応答を変えることができ、微細構造の高さを制御して、均一な（または望ましく不均一な）活性化力を生じさせることができ、および／または、タッチ力の大きさを検知するための何らかの能力を可能にすることなどができる。本発明の抵抗タッチセンサは、また、高度に耐久性にすることができる。これらおよび他の可能な利点および特徴を、次の説明でさらに説明する。
【００２１】
図１は、第１の基材１１０と、基材１１０上に配置された第１の導電層１１２と、複数の微細構造１３０を含む第２の基材１２０と、微細構造１３０および基材１２０の上にコンフォーマルに配置された第２の導電層１２２とを含み、第１の導電層１１２および第２の導電層１２２が間隙１４０によって分離されているタッチセンサ１００を示す。基材／導電層の組合せの少なくとも１つが可撓性であり、加えられたタッチ力に応答して変形を可能にし、それにより、領域内で、第１の導電層と第２の導電層との間で、タッチ入力の特徴（位置、タッチ器具のサイズ、タッチの力など）に対応する接触を行うことができる。当該技術において周知のように、導電層間の電気的接触を行うと、タッチ入力の位置を突き止めるために使用することができる信号を測定することができる。他の基材／導電層の組合せは、剛性または可撓性であることができる。両方の基材が可撓性である場合、タッチセンサを、剛性支持体、たとえば電子ディスプレイスクリーンの前面ガラスプレート上に装着することが好ましい。
【００２２】
微細構造化導電層を、４ワイヤ、５ワイヤ、および他の抵抗センサを含む、いかなる適切な抵抗タッチセンサ技術にも使用することができる。いくつかの抵抗センサにおいて、導電性表面の一方を好ましくは線形である電界で駆動し、他方の導電性表面を電気シンクとして使用する。微細構造化導電層をそのような抵抗センサに使用する場合、微細構造化層は、好ましくはシンク層であり、そのため、微細構造の存在によって誘起される電界の不均一性は、センサの機能性にとって問題ではない。
【００２３】
基材は、任意の適切な材料から製造することができ、一般に、導電層と比較して、高度に電気的に絶縁されている。ガラス、セラミック材料、可撓性プラスチックシートまたはフィルム、剛性プラスチック、および他のそのような材料を使用することができる。多くの用途において、タッチセンサは、電子ディスプレイ用オーバレイとして提供され、そのため、基材が実質的に可視光透過性であることが望ましいであろう。他の用途において、グラフィックス、テキスト、または他の表示が、ユーザとタッチセンサとの間に提供され、これらの用途において、透明な基材材料が必要でないであろう。
【００２４】
導電層１１２および１２２は、望ましい態様および望ましい厚さで提供することができ、依然として望ましい電子特性をもたらす、任意の適切な材料または材料の組合せから構成することができる。導電層の抵抗率は、タッチの位置を、タッチから生じる測定された信号から定めることを可能にするのに十分高くなければならない。したがって、抵抗タッチセンサの導電層は、抵抗層と呼ばれることが多く、本文書においてそのように呼ぶことがある。例示的な導電層材料としては、金属、半金属、ドープされた半導体、導電性金属酸化物、有機金属材料、導電性ポリマーなどが挙げられる。タッチセンサを通してディスプレイまたは他の物体を見ることを可能にすることが望ましい用途において、導電層は、十分に可視光透過性でなければならない。可視光の十分な透過は、酸化スズ、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）などのさまざまな透明な導電性酸化物、ならびにポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリｐ−フェニレン、多複素環（ｐｏｌｙｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｅ）ビニレン、および欧州特許公報ＥＰ−１−１７２−８３１−Ａ２に開示された材料などの多くの導電性ポリマーで達成することができる。
【００２５】
導電層は、タッチセンサの活性領域にわたって連続的であることができるか、パターニングすることができる。たとえば、微細構造上に配置された導電層１２２は、微細構造すべての上に連続的であることができるか、間隙が間にある状態で、別個の微細構造または微細構造の組の上に存在するようにパターニングすることができる。導電層１１２も、連続的であるかパターニングすることができる。パターン化された導電層の付与を、図３と関連して、より詳細に説明する。導電層１２２を微細構造１３０の上にコンフォーマルに配置する。スパッタコーティング、蒸着、めっき、溶液からのコーティングなどの技術を用いて、導電層１２２を適切にコンフォーマルに配置することができる。用いられる特定の堆積技術は、一般に、堆積されている導電性材料により、また、微細構造のサイズおよび形状ならびに導電性コーティングの所望の厚さによってもよい。導電層１２２の共形配置は、微細構造化突起の位置に対応する突起をもたらすが、導電層の配置後の突起の形状およびサイズは、元の微細構造の形状およびサイズと異なってもよい。
【００２６】
微細構造１３０は、本文書に示され説明される構造を含むがこれらに限定されない、いかなる適切な構造も含むことができる。微細構造１３０は、基材１２０に一体的であることができるか、または、基材１２０上に、別個に形成するか、接着するか、もしくは他の方法で設けることができる。たとえば、図２（ａ）、図２（ｂ）、および図２（ｃ）は、さまざまなシナリオを示す。図２（ａ）は、一体的微細構造２３０Ａを有する基材２２０Ａを示す。微細構造２３０Ａは、基材２２０Ａを、微細成形、エンボス加工、押出、キャストおよび硬化するか、もしくは他の方法で形成することによって、または、基材２２０Ａをエッチングするなどのサブトラクティブ技術によって設けてもよい。共形導電層２２２Ａも示されている。
【００２７】
図２（ｂ）は、微細構造化層２２１Ｂが上に設けられた基材２２０Ｂを示す。微細構造化層２２１Ｂは、微細構造２３０Ｂを含み、コンフォーマル導電層２２２Ｂがその上に配置されている。微細構造化層２２１Ｂは、キャストおよび硬化などの微細成形技術によって形成することができるか、エンボス加工、エッチング、または他の適切な技術によって形成することができる。微細構造化層２２１Ｂは、基材２２０Ｂ上に直接形成することができるか、または、別個に形成し、後で基材２２０Ｂ上に接着するか他の方法で配置することができる。隣接した微細構造の間に配置された層２２１Ｂの領域は、「ランド」と呼ばれることがある。
【００２８】
図２（ｃ）は、微細構造２３０Ｃを含む基材２２０Ｃを示す。微細構造２３０Ｃは、基材２２０Ｃと一体的（図２（ａ）のように）でもないし、微細構造化層の微細構造２３０Ｃ部分（図２（ｂ）のように）でもない。微細構造２３０Ｃは、インクジェット印刷、スクリーン印刷、リソグラフィ技術（フォトリソグラフィなど）、エッチング、または他の適切な技術によって設けることができる。共形導電層２２２Ｃは、微細構造２３０Ｃおよび基材２２０Ｃの上に配置される。
【００２９】
図１を戻って参照すると、導電層１１２および１２２は、十分なタッチ力が加えられていない条件下で、間隙１４０によって分離されている。したがって、導電層は、十分なタッチ力が加えられるまで、電気的に絶縁され、十分なタッチ力が除去されると、電気的に絶縁される。間隙は、空気もしくは別の気体、液体、または変形可能な弾性材料であることができる。間隙は、一般にセンサの活性タッチ領域の外側、たとえばこの装置の周囲に配置された１つ以上の間隙スペーサ（図示せず）に、可撓性基材を固定することによって維持することができる。あるいは、またはさらに、間隙は、センサの活性領域内に配置されたスペーサドット（図示せず）の使用、および／または、特に間隙充填剤が変形可能な固体材料である場合は間隙充填材自体によって、維持することができる。スペーサドットは、タッチ力がないときの導電層間の誤った接触を防止するのを助けるため、および／またはセンサの活性化力を調整するため、および／または導電層間の接触の領域を制限するのを助けるため、たとえば接触の領域を微細構造接触点に制限するために使用することができる。
【００３０】
本発明は、抵抗タッチセンサにおける固体の変形可能な弾性充填材の使用を可能にする。微細構造化導電層を設けることができ、それにより、十分なタッチ力が加えられると、微細構造が変形可能な充填材を貫通することができ、それにより、活性化されたときに装置の導電層間で、再現可能かつ予測可能な電気的接触を行うことができる。対照的に、固体の変形可能な充填材を通しての２つの本質的に平らな導電層の間の接触、すなわち、充填剤層に対して破壊的でない（たとえば、充填剤の永久的な局所的な変形および／または穴をもたらさない）、はるかに一定でない再現可能な接触を行うことは、可能であるとしても困難であろう。
【００３１】
例示的な固体の変形可能な充填剤としては、導電層間の十分な電気的分離を維持することができ、かつ、十分なタッチ力が加えられると１つ以上の微細構造によって導電層間の電気的接触を可能にするように充填剤の圧縮および／または貫通を可能にする変形性および弾性特性を示す材料が挙げられる。例示的な充填剤としては、シリコーン、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリシリコーン−ポリウレタン、ゴム、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、フェノールニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリエーテル−ブロック−アミド、およびポリオレフィン、ならびにさまざまなゲルおよび他の同様の材料が挙げられる。たとえば、特に装置が透明でない用途において、米国特許第５，６８６，７０５号明細書に開示されたようなゲル材料を使用することができる。透明な変形可能な充填材（たとえば透明なシリコーン材料）は、ディスプレイまたは他の物体が装置を通して見えることが意図される用途に特に適しているであろう。充填材は、間隔、光学拡散、電気的接触を行う助けなどのために、絶縁性粒子または導電性粒子をさらに含むことができる。
【００３２】
導電層間の間隙を充填することにより、いくつかの利点をもたらすことができる。間隙を充填することにより、光の反射を増加させ、光の透過を減少させる、導電層間の空気間隙をなくすことができ、したがって、結果として生じるコントラスト、輝度、および解像度の増加によって、装置が可視光透過性であることが望ましい用途において有益である。充填材の屈折率を隣接した層の屈折率と一致させるかほぼ一致させることにより、さらに反射を減少させ、透過を増加させることができる。間隙を充填することにより、また、導電層、特に、ＩＴＯおよび他の透明な導電性酸化物などの、そうでなければ、繰返される接触および曲げによるフレーキングの傾向があるかもしれない導電層に保護を与えることができる。充填剤は、また、導電層が影響を受けやすい環境要素、たとえば空気または湿気から、導電層を保護するのを助けることができる。したがって、光学的利点のほかに、充填剤は、導電層の耐久性を向上させることができ、それらの機能寿命を、従来の抵抗タッチセンサの比較できる導電層の寿命を越えて延ばすことができる。
【００３３】
弾性の変形可能な固体間隙充填剤は、ある量の保護を微細構造に与えることができる。タッチ入力の間、変形可能な間隙充填材が圧縮されるにつれて、付加的な力で圧縮がますます困難になり、それにより、そうでなければ高応力下で損傷されるかもしれない微細構造を保護する。タッチ力が最初に加えられると、力が微細構造の先端の周りに集中される。タッチ力が加えられる領域の下で、微細構造先端によって、比較的小さい体積の充填材を邪魔にならないように押しやり、貫通することができ、それにより、微細構造が対向する導電層と接触することができる。付加的な力が加えられるにつれて、より大きい圧力が充填材を通して散逸される。最終的に、固体の変形可能な充填材は、さらに圧縮することが困難になる。これは、他方の導電層とすでに接触している微細構造の先端が耐えなければならない力の量に制限を設けることができ、それにより、微細構造およびそれらの領域の導電層材料を保護することができる。これは、また、タッチ位置を定めるために測定可能な接触を可能にするために邪魔にならないように押しやらなければならない充填材の量を制限することができる。タッチ入力の力が解放されると、微細構造は、それらの接触位置から後退し、邪魔にならないように押しやられた変形可能な材料は、ここで、空隙を再充填することができ、したがって、一時的な「穴」を治すことができる。
【００３４】
装置構造の一方の側に微細構造を有すること（図１に見られるように）に加えて、微細構造は、装置構造の両側に存在することができる。微細構造が両側に存在する場合、微細構造化特徴は、用途によって、同じであるか異なることができ、整列させるか互い違いにすることができ、特定の相対配向を有することなどができる。例として、図３は、第１の一連の平行なリッジ微細構造３３０Ａを有する第１の基材３１０と、微細構造３３０Ａに直交に配向された第２の一連の平行なリッジ微細構造３３０Ｂを有する第２の基材３２０とを含む抵抗タッチセンサ３００を示す。リッジは、また、同じ方向に配向し、かつ、山から山にまたは山から谷に位置決めすることができ、後者は、例示のため図４に示されている。構造の各側に微細構造を有する適切な構成がすべて、当業者によって理解されるであろうし、本発明において企図される。
【００３５】
図３を再び参照すると、本発明の別の実施形態を説明することができる。説明されるように、導電層は、連続的であるかパターニングすることができる。たとえば、図３において、導電層は、微細構造３３０Ａおよび３３０Ｂ上のみに存在し、領域３３１Ａおよび３３１Ｂなどの、微細構造間の領域上に存在しないようにパターニングすることができる。そのような構造は、微細構造化リッジと関連する各導電性「ストライプ」が個別に対処できる、タッチ位置ディジタイザとして使用してもよい。タッチ入力により、１対の面する導電性ストライプが電気的に接触し、それによりタッチの位置を正確に示す。１つを越える隣接した対が同時に接触する場合、補間を行ってタッチ位置を突き止めることができる。微細構造化基材上にパターン化された導電層を有し、かつ、平坦な基材上に対向する直交にパターン化された導電層を有する同様のセンサを製造することができる。平坦な基材および微細構造化基材上のパターン化された導電層および連続導電層のさまざまな組合せを含む他の組合せ、リッジ、ポスト、またはいかなる他の適切な構造も含む微細構造が理解され、使用することができる。
【００３６】
図４は、複数の微細構造４３５とコンフォーマル導電性コーティング４１２とを有する第１の基材４１０と、別の複数の微細構造４３０と別のコンフォーマル導電性コーティング４２２とを有する第２の基材４２０とを含み、導電性コーティングが、間隙充填剤を含むことができる間隙４４０によって分離され、微細構造が、面する微細構造の谷に嵌合するように互い違いにされた、別の抵抗センサ４００を示す。上述されたように、他の組合せも可能であり、本発明において企図され、図４は、単に例示のために示されているにすぎない。
【００３７】
微細構造は、ｚ軸情報と呼ばれる、タッチ入力の力に関連する付加的な感度を与えるために使用することができる。たとえば、いくつかの実施形態において、付加的な機能性のために、２つ以上の別個のタイプの微細構造特徴を有することが望ましいであろう。図５は、各々が比較的小さい接触領域を有する複数のより高い微細構造５３０Ａと、各々が比較的大きい接触領域を有する複数のより低い微細構造５３０Ｂとを含む基材５２０を示す。微細構造には、コンフォーマル導電性コーティング５２２が設けられている。そのような構成は、本発明のタッチセンサに使用することができ、それにより、比較的小さい力のタッチ入力が、より高い微細構造５３０Ａ上の接触点のみとの電気的接触を生じさせる。十分な付加的な力で、より低い微細構造５３０Ｂと付加的な電気的接触を行うことができる。より高い微細構造およびより低い微細構造の接触領域が著しく異なるので、小さい力のタッチおよび大きい力のタッチについて得られる信号を区別することができる。したがって、タッチ入力の位置を報告することに加えて、システムは、加えられた力の関数として異なった応答を提供することができる。たとえば、大きい力のタッチがダブルクリック操作に対応してもよく、より軽い力のタッチがシングルクリック操作に対応してもよい。
【００３８】
本発明の抵抗タッチセンサに設けられた微細構造は、任意に、既知のタッチセンサに見出されない付加的な機能性を提供することができる。たとえば、タッチセンサが、タッチセンサを通して見えるディスプレイの上に配置される用途において、微細構造は、ディスプレイからの光を向け直す、ディスプレイの視野角を増加または減少させるなどのために使用することができる。図６は、センサの下から生じる光を向け直すのに有用であろう微細構造６３０ののこぎり歯パターンを有する基材６２０を示す。タッチセンサを通して向けられる光を管理するために微細構造を使用する多くの用途において、微細構造の材料と、導電層６２２と対向する導電層との間に存在する媒体との間の屈折率差が十分に大きいこと必要であろう。したがって、いくつかの場合、導電層間の空気間隙を維持することが望ましいであろうが、間隙充填剤を使用して、所望の量の光管理を行うことができる。
【００３９】
１つの光管理用途では、微細構造が画像方向づけ（ｉｍａｇｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｎｇ）フィルムとして作用する。画像方向づけフィルムは、ディスプレイの基本構造を変えることなく、さまざまな見る人の角度で装着することを可能にすることによって、ディスプレイの機能性を広げることができる。たとえば、適切に一体化された画像方向づけ特性を有する多機能タッチスクリーンを単に選択することによって、カジノが、垂直に、デスクトップ配向で、またはギャンブラーに対してある中間視野角で装着された同じディスプレイを使用してもよい。
【００４０】
図７は、微細構造のさらに別の機能性を示す。図７において、タッチセンサ７００は、微細構造７３０とコンフォーマル導電層７１２とを有する第１の基材７１０と、第２の導電層７２２を有する第２の基材７２０とを含み、導電層７１２および７２２は、空気などの十分に低い屈折率の媒体を収容する間隙７４０によって分離されている。１つ以上の光源、たとえば７６０Ａおよび７６０Ｂを、基材７１０に結合することができ、それにより、光を基材７１０に注入することができ、光が内部反射によって基材７１０を通って伝播することができる。微細構造７３０に遭遇する、基材７１０を通って伝播する光は、タッチセンサ７００を通って、たとえばタッチセンサ７００の下に位置決めされた反射型液晶ディスプレイ（図示せず）の方に下方に抽出することができる。このように、タッチセンサ７００は、前面光源および前面光ガイドとして役立つことができる。
【００４１】
図８は、第１の導電層８１２を有する第１の基材８１０と、微細構造８３０を含む微細構造化層８２１と微細構造に適合する第２の導電層８２２とを有する第２の基材８２０とを含み、導電層８１２および８２２が、間隙８４０によって分離されているタッチセンサ８００を示す。微細構造化層８２１は、カーボンブラックなどの光吸収性材料を含み、それにより、光は、微細構造化層の「ランド」領域を十分に透過することができるが、微細構造８３０に入る光は、実質的に阻止される。したがって、物体をセンサ８００を通してますます高い角度で見ると、光のより多くの量が微細構造によって阻止されるので、物体のより少ない量が見える。ディスプレイ用オーバレイセンサとして使用される場合、タッチセンサ８００は、タッチパネルおよびプライバシーフィルタとして役立つことができる。
【００４２】
図９は、本発明の別の実施形態によるタッチセンサ９００の概略側面図を示す。タッチセンサ９００は、光学的に透明な基材９１０および９６０と、光学的に透明な導電性フィルム９２０および９５０と、光学的に透明な導電性フィルム９２０および９５０との間に配置された固体の変形可能な材料９３０とを含む。タッチセンサ９００は、導電性フィルム９５０および面する導電性フィルム９２０上に配置された複数の導電性微細構造９４０をさらに含む。本発明のこの特定の態様によれば、加えられたタッチが充填材９３０を局所的に変形すると、導電性微細構造９４０の一部が、タッチ位置においてまたはタッチ位置の近くで導電性フィルム９２０に抵抗結合するので、加えられたタッチの位置が定められる。本発明のこの特定の実施形態の利点は、滑らかな基材９６０の上に導電性フィルム９５０を形成することによって、より均一なシート抵抗を得てもよいことであることができる。一般に、導電性微細構造９４０ならびに導電性フィルム９２０および９５０は、異なった材料を含むことができる。しかし、いくつかの用途において、導電性フィルム９２０および９５０を、導電性微細構造９４０の材料組成と異なってもよい同じ材料から製造することができる。さらに他の用途において、導電性微細構造９４０ならびに導電性フィルム９２０および９５０を、実質的に同じ材料から製造することができる。
【００４３】
導電性微細構造９４０を形成するための例示的な方法としては、インクジェット印刷、スクリーン印刷、ステンシル印刷、フォトリソグラフィを含むリソグラフィ、ならびにキャストおよび硬化が挙げられる。他の適切な方法を使用して、導電性微細構造９４０を形成することができる。導電性微細構造９４０は、光学的に透明、不透明、または半透明であることができる。図９は、切頭楕円体（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ  ｅｌｌｉｐｓｏｉｄａｌ）導電性微細構造９４０を示す。一般に、導電性微細構造９４０は、任意の他の形状を有することができる。さらに、微細構造９４０は、たとえば所望のタッチ活性化力を得るために、１つのタッチ領域の形状が別のタッチ領域の形状と異なることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による抵抗タッチセンサの一部の概略側面図である。
【図２Ａ−２Ｃ】本発明に有用な微細構造化基材および導電層の一部の概略側面図である。
【図３】本発明による抵抗タッチセンサの一部の概略図である。
【図４】本発明による抵抗タッチセンサの一部の概略側面図である。
【図５】本発明に有用な微細構造化基材および導電層の一部の概略側面図である。
【図６】本発明に有用な微細構造化基材および導電層の一部の概略側面図である。
【図７】前面光ガイドとして有用な特徴を組入れた抵抗タッチセンサの一部の概略側面図である。
【図８】光制御フィルムとして有用な特徴を組入れた抵抗タッチセンサの一部の概略側面図である。
【図９】本発明による微細構造を組入れた抵抗タッチセンサの一部の概略側面図である。
【図１】
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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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【国際調査報告】
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