(57)【要約】  導電性ポリマーを、抵抗タッチスクリーン（３０）の信号搬送層として使用することができる。導電性ポリマーを使用することは、層の電気的連続性および耐久性を維持しながら、酸化インジウムスズを使用して従来得られるより高いシート抵抗を可能にすることができる。より高いシート抵抗は、また、低減された誤差および低減された電力消費、ならびにより良好な光学透過率をもたらすことができる。シート抵抗を、所望のデータサンプリング速度によって上端で制限してもよい。また、トップシート（５０）および底部基板（３２）の両方の上で導電性ポリマーを使用し、かつ従来のエレクトロニクスの使用で動作させることができる抵抗タッチスクリーン（３０）も開示する。
2007508618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光透過性抵抗タッチスクリーンであって、
タッチ入力の影響下で底部基板の方に移動可能な上部シートであって、前記底部基板上に配置された第２の導電性ポリマー層に面する第１の導電性ポリマー層を含む上部シートを含み、前記タッチスクリーンが、前記第１および第２の導電性ポリマー層が局所的な接触を行うときに発生される信号を使用して、局所的な接触の位置を定めるコントローラエレクトロニクスへの電子結合のために構成される、可視光透過性抵抗タッチスクリーン。
【請求項２】
前記第１の導電性ポリマー層のシート抵抗が、１０００オーム／スクエア以上である、請求項１に記載の抵抗タッチスクリーン。
【請求項３】
前記第１の導電性ポリマー層のシート抵抗が、１０００オーム／スクエア〜１５，０００オーム／スクエアの範囲内である、請求項１に記載の抵抗タッチスクリーン。
【請求項４】
前記第２の導電性ポリマー層のシート抵抗が、１０００オーム／スクエア以上である、請求項１に記載の抵抗タッチスクリーン。
【請求項５】
前記第２の導電性ポリマー層のシート抵抗が、１０００オーム／スクエア〜１５，０００オーム／スクエアの範囲内である、請求項１に記載の抵抗タッチスクリーン。
【請求項６】
前記導電性ポリマー層が、毎秒少なくとも３０座標のデータサンプリング速度を可能にするサイズおよびシート抵抗を有する、請求項１に記載の抵抗タッチスクリーン。
【請求項７】
前記導電性ポリマー層が、毎秒少なくとも１００座標のデータサンプリング速度を可能にするサイズおよびシート抵抗を有する、請求項１に記載の抵抗タッチスクリーン。
【請求項８】
合わせられた前記導電性ポリマー層の内部透過率が８５％以上である、請求項１に記載の抵抗タッチスクリーン。
【請求項９】
前記第１の導電性ポリマーが、前記第２の導電性ポリマー層に対して正にバイアスされる、請求項１に記載の抵抗タッチスクリーン。
【請求項１０】
前記導電性ポリマー層の一方または両方を横切って３から５ボルトを印加するコントローラエレクトロニクスを使用して動作するように構成される、請求項１に記載の抵抗タッチスクリーン。
【請求項１１】
４ワイヤ構造を有する、請求項１に記載の抵抗タッチスクリーン。
【請求項１２】
５ワイヤ構造を有する、請求項１に記載の抵抗タッチスクリーン。
【請求項１３】
７ワイヤ構造を有する、請求項１に記載の抵抗タッチスクリーン。
【請求項１４】
８ワイヤ構造を有する、請求項１に記載の抵抗タッチスクリーン。
【請求項１５】
抵抗タッチスクリーンシステムであって、
タッチ入力の影響下で底部基板の方に移動可能な上部シートであって、前記上部シートが、前記底部基板上に配置された第２の抵抗層に面する第１の抵抗層を含み、前記第１および第２の抵抗層の少なくとも１つが導電性ポリマーを含む、上部シートと、
前記第１および第２の抵抗層に電子的に結合されたコントローラエレクトロニクスであって、前記第１および第２の抵抗層が局所的な接触を行うときに発生される信号を使用して、局所的な接触の位置を定めるように構成されるコントローラエレクトロニクスとを含み、
前記タッチスクリーンシステムが、前記コントローラエレクトロニクスが約３から５ボルトで動作されるときに、デバイスの故障前に同じ位置で１００，０００以上のタッチ入力をもたらす、抵抗タッチスクリーンシステム。
【請求項１６】
前記第１および第２の抵抗層の両方が導電性ポリマーを含む、請求項１５に記載の抵抗タッチスクリーンシステム。
【請求項１７】
基板上に配置された抵抗層を含むタッチセンサを製造する方法であって、
前記タッチセンサの所望の最小サンプリング速度を選択する工程と、
前記抵抗層のためのタッチセンサ構造および寸法を選択する工程と、
前記選択された寸法によって与えられる前記抵抗層のＲＣ定数を定める工程と、
前記定められたＲＣ定数に基いて、前記抵抗層の最大シート抵抗を定める工程と、
導電性ポリマー材料を前記基板上にコーティングして、前記最大シート抵抗を超えないシート抵抗を与える厚さで前記抵抗層を形成する工程とを含む方法。
【請求項１８】
前記導電性ポリマー材料が、８５％以上の内部透過率を与える厚さでコーティングされる、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、タッチセンサに関し、特に、ディスプレイデバイスと関連して使用されてタッチスクリーンを形成するタッチセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な抵抗タッチスクリーンは、スペーサによって分離された２つの透明な導電層を含み、透明な導電層は、透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）、一般に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、時には、酸化スズアンチモン（ＴＡＯ）、酸化スズ（ＴＯ）、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）から形成される。従来、抵抗タッチスクリーンは、表面抵抗率またはシート抵抗が約２５０から６００オーム／スクエアである、対向するＩＴＯ層を含む。ＩＴＯ層および他のＴＣＯは一般に真空蒸着される。より高い表面抵抗率を有するＩＴＯ層を製造することは、非常に薄い層を堆積させることを必要とする。ＩＴＯの層がより薄くなるにつれて、抵抗均一性、フィルムの不連続性、およびフィルムの耐久性の問題が生じることがある。結果として、タッチスクリーン製造業者は、典型的には、均一性、耐久性、および信頼性の理由で、より厚い、比較的低い抵抗のＩＴＯ層を使用する。
【０００３】
ＴＡＯおよびＺｎＯなどの他のＴＣＯは、ＩＴＯより幾分高いシート抵抗を有する。しかし、これらの酸化物は、より高価であり、同じシート抵抗についてＩＴＯほど光学的に効率的でない。たとえば、ＴＡＯは、同じシート抵抗についてＩＴＯより低い透過率を有する。さらに、ＴＡＯおよびＺｎＯは、抵抗タッチスクリーン構造の可撓性トップシートとしてしばしば使用されるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のシート上で同じくらい広く利用可能でない。
【０００４】
ＬＣＤなどの電子ディスプレイも、ＩＴＯの層を使用するが、典型的には、シート抵抗が１０から１００オーム／スクエアである層を含む。ＬＣＤ用のＩＴＯの層を製造する同じ会社が、しばしば、タッチスクリーンに使用されるＩＴＯの層を製造する。しかし、これらの会社は、主としてＬＣＤデバイスのためのプロセス能力を開発しており、タッチスクリーンに最適であるより低い抵抗のＩＴＯ層を使用する。
【０００５】
シート抵抗が２０オーム／スクエアであるＩＴＯフィルムの厚さは、約５００ｎｍである。シート抵抗が３５０から４００オーム／スクエアであるＩＴＯフィルムの厚さは、わずかに約３０〜３５ｎｍである。堆積されたＩＴＯの均一性、耐久性、および物理的連続性は、一般に、フィルムがより薄くコーティングされるにつれて劣化される。たとえば、ＩＴＯは、一般に、約１，０００〜２，０００オーム／スクエアの抵抗率範囲でコーティングされず、というのは、それは、耐久性がなく、均一でなく、物理的に連続していないほど薄くなければならないからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
抵抗タッチスクリーンの導電層の最適なシート抵抗のさらなる調査が必要である。最適な範囲内の光学特性および導電性特性を有する向上された導電性層が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、抵抗タッチスクリーンであって、タッチ入力の影響下で底部基板の方に移動可能な上部シートであって、底部基板上に配置された第２の導電性ポリマー層に面する第１の導電性ポリマー層を含む上部シートを含み、タッチスクリーンが、第１および第２の導電性ポリマー層が局所的な接触を行うときに発生される信号を使用して、局所的な接触の位置を定めるコントローラエレクトロニクスへの電子結合のために構成される、可視光透過性抵抗タッチスクリーンを提供する。
【０００８】
別の態様において、本発明は、２つの面する抵抗層の少なくとも１つが導電性ポリマー層である抵抗タッチスクリーンを提供する。コントローラエレクトロニクスが、抵抗層に電子的に結合され、コントローラエレクトロニクスは、第１および第２の抵抗層がタッチ下で局所的な接触を行うときに発生される信号を使用して、タッチの位置を定めるように構成される。タッチスクリーンは、コントローラエレクトロニクスが約３〜５ボルトで動作されるときに、デバイスの故障前に同じ位置で１００，０００以上のタッチ入力をもたらす。
【０００９】
さらに別の態様において、本発明は、抵抗タッチセンサを製造する方法であって、タッチセンサの所望の最小サンプリング速度を選択する工程と、抵抗層のためのタッチセンサ構造および寸法を選択する工程と、選択された寸法によって与えられる抵抗層のＲＣ定数を定める工程と、定められたＲＣ定数に基いて、抵抗層の最大シート抵抗を定める工程と、導電性ポリマー材料を基板上にコーティングして、最大シート抵抗を超えないシート抵抗を与える厚さで抵抗層を形成する工程とを含む方法を提供する。
【００１０】
本発明の他の特徴および利点は、次の本発明の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかであろう。本開示の原理の上記概要は、本開示の各々の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。
【００１１】
本発明は、添付の図面とともに本発明の種々の実施形態の以下の詳細な説明を考慮してより完全に理解されよう。
【００１２】
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、意図は、本発明を、説明される特定の実施形態に限定することではないことが理解されるべきである。それどころか、意図は、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である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、抵抗または静電容量技術を用い、かつ導電層を組入れるいくつかのタッチスクリーンに適用できる。本発明は、そのように限定されないが、本発明のさまざまな態様の理解が、以下で提供される実施例の説明によって得られるであろう。
【００１４】
静電容量および抵抗タッチスクリーンの両方とも、端部または境界において端子を有する、抵抗材料の領域などの抵抗要素またはインピーダンス要素を含む。従来、抵抗要素は透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）から製造される。シート抵抗が約１００〜６００オーム／スクエアであるＩＴＯが、典型的には抵抗タッチスクリーン上で使用され、シート抵抗が約１０００〜３０００オーム／スクエアであるＴＡＯが、しばしば静電容量タッチスクリーン上で使用される。本発明は、より高いシート抵抗を用いることによってシート抵抗を最適化し、望ましい応答速度を達成しながら、低減された誤差、より低い電力消費、およびより良好な光学的特性を有するタッチセンサをもたらすことができることを実証する。一実施形態において、本発明は、抵抗要素が、タッチセンサの所望の光学特性および応答時間の検査によって定めてもよい最適範囲内のシート抵抗を有する抵抗タッチスクリーンを提供する。この最適抵抗を、ここでさらに詳細に説明されるように、導電性ポリマーの使用によって達成してもよい。
【００１５】
より高いシート抵抗が、タッチスクリーンのいくつかの利点をもたらすことができる。たとえば、高シート抵抗が、より低い電力消費、さまざまな源からの誤差の低減、およびより高いタッチスクリーンデバイス光透過率をもたらすことができる。これらの利点の各々をここでさらに詳細に説明する。
【００１６】
現在まで、タッチスクリーンにおいてより高いシート抵抗を用いることの利点は完全に探究されていない。ＴＣＯをタッチスクリーンの抵抗要素として使用するとき、達成できるシート抵抗の範囲は、非常に薄い、したがってより高い抵抗率のＴＣＯ層を形成する際の困難によって、比較的制限される。したがって、厚さ均一性および耐久性の望ましい範囲内で実際に製造することができるよりはるかに薄いＴＣＯ層を形成することを必要とするＴＣＯ層を使用してシート抵抗レベルを達成しようと試みるとき、性能向上を予期することができなかった。本発明者らは、導電性ポリマーを使用してタッチスクリーンの抵抗要素を形成することによって、より高いシート抵抗をより容易に得ることができることを発見した。
【００１７】
タッチスクリーンに従来用いられるより高いシート抵抗率を得ながら、適当な均一性を可能にする厚さで、導電性ポリマーをコーティングすることができる。さらに、フィルムまたは層としてコーティングされたときに比較的高いシート抵抗を示す適切な導電性ポリマーを選択することによって、導電性ポリマー層の厚さを低減することによって、導電性ポリマー材料を再配合する（たとえば、不活性バインダー材料を加えることによって）ことによって、層を形成する前もしくは後に導電性ポリマー材料の電子特性を他の態様で変化させる（たとえば、化学的処理または放射線処理を用いることによって）ことによって、またはこれらのいかなる適切な組合せによって、導電性ポリマー層のシート抵抗をさらに調整することができる。しばしば、所望の特性を維持するか向上させながら、費用効果的コーティングプロセスを用いて、より高いシート抵抗の導電性ポリマー層を達成することができる。
【００１８】
より高いシート抵抗の要素は、また、タッチスクリーンの線形化に関連する利点をもたらすことができる。抵抗および静電容量タッチスクリーンは、電界を抵抗層を横切って印加することによって動作される。静電容量５ワイヤセンサが、電界を分配するのを助けるために、抵抗層のボーダーの周りに分配された導電性要素を有する。電界が均一に分配されるほど、タッチスクリーンが正確になる。これは線形化として知られている。線形化パターンの導電性要素は、抵抗要素より導電性、好ましくははるかに導電性である。したがって、より高いシート抵抗を有する抵抗要素を提供することは、よりさまざまな線形化パターンおよび材料を考慮し、これは、より容易な製造を考慮することができる。さらに、より高いシート抵抗は、より狭い線形化パターンの使用を可能にすることができる。
【００１９】
述べられているように、より高いシート抵抗を有する抵抗要素を使用することは、増加された正確さ、向上された光学的特性、および抵抗要素に印加される電界を線形化する際のより大きい容易さを含むいくつかの利点を有することができる。しかし、ある点において、シート抵抗を増加させることは、応答時間の顕著な増加をもたらす。これは、シート抵抗の望ましい範囲上の上限をマークし、この限界は、使用されるタッチスクリーンのタイプ、タッチスクリーンのサイズ、およびタッチスクリーンが使用される特定の用途によってもよい。シート抵抗の上限を定めることに関連する問題は、現在まで当該技術において探究されていない。最適シート抵抗を、増加されたシート抵抗の利点を実現するのに十分に高いが、それを超えると応答時間があまりに長くなる上限より低い、いかなるシート抵抗とみなしてもよい。
【００２０】
より高いシート抵抗を用いることができるという利点に加えて、ＴＣＯ層の代わりの、タッチスクリーンの抵抗要素としての導電性ポリマーが、ＴＣＯで従来用いられる同じシート抵抗においても、向上された光学的特性をもたらすことができる。導電性ポリマーは、一般に、ＴＣＯより低い屈折率を有し、これは、減少された界面反射によって、より良好なタッチスクリーン光透過率、およびより高いコントラスト比をもたらすことができる。ＴＣＯの使用は、しばしば、黄色っぽいディスプレイ外観をもたらし、これは、可視スペクトルの青色部分においてより高い透過率を有する導電性ポリマーを使用して向上させることができる。導電性ポリマーの使用は、また、非常に脆性であり、かつ、製造、取扱い、および使用の間に亀裂が入り剥がれ落ちる傾向があることがあるＴＣＯの使用に対して、向上された耐久性をもたらすことができる。
【００２１】
本発明のいくつかの利点を、抵抗タッチスクリーンにおける導電性ポリマーの使用に関して示すことができる。抵抗タッチスクリーンは、一般に剛性である、底部基板上に配置された底部抵抗層と、上部抵抗層がタッチ入力の位置において底部抵抗層と局所的な接触を行うことができるようにタッチ入力の影響下で曲がるほど十分に可撓性である、上部基板上に配置された上部抵抗層とを含む。
【００２２】
４ワイヤ抵抗タッチスクリーンにおいて、底部抵抗層は、電界を層を横切って印加することができるように、２つの対向する端縁上の電極を含む。上部抵抗層は、電界を、底部層の方向に直交する方向において層を横切って印加することができるように、他の２つの対向する端縁上の電極を含む。接触が抵抗層間で行われると、底部層上で発生された信号を使用して、１つの軸（たとえば、ｘ軸）に沿ってタッチ位置を定め、上部層上で発生された信号を使用して、直交軸（たとえば、ｙ軸）に沿ってタッチ位置を定める。上部層がタッチ入力下で撓められるので、上部抵抗層は、ＴＣＯなどの脆性材料から構成される場合、亀裂が入るか剥がれ落ちる傾向がある。これは、経時的な正確さおよび機能性の損失を引起すことがある。したがって、産業は、上部層が信号発生層ではなく単に電圧検知層であり、両方のタッチ座標が底部層上に発生された信号によって定められる５ワイヤ抵抗構造を開発している。５ワイヤ構造は、一般により複雑であり、したがって、製造するのがより困難であり費用がかかることがある。導電性ポリマーを抵抗層要素として使用することは、４ワイヤタッチスクリーンが、上部抵抗層の亀裂による経時的な正確さおよび機能性の損失について同じ懸念を伴わずに、製造され使用されることを可能にする。
【００２３】
５ワイヤ抵抗タッチスクリーンにおいて、底部信号搬送抵抗層は、しばしば剛性基板上に配置される。たとえそうでも、導電性ポリマーが可撓性上部シートの抵抗層として使用されるか否かにかかわらず、導電性ポリマーを底部抵抗層として使用することが有益であることができる。導電性ポリマーは、同じシート抵抗を有するＴＣＯ層より高い透過率をもたらすことができる。導電性ポリマーは、より高いシート抵抗の層の使用を可能にし、したがって、タッチスクリーンの均一な高シート抵抗層の利点をもたらすことができ、これは、より低い電力消費、低減された誤差、より高い透過率、ならびにより容易な線形化および／またはより狭いボーダー線形化パターンを含むことができる。
【００２４】
導電性ポリマーを、タッチスクリーンでの使用のための技術において開示したが、それらを、耐久性を加えることについて特に説明し、シート抵抗を最適化することについて説明しなかった。たとえば、米国特許第６，４６９，２６７号明細書に記載されているように、ＩＴＯの使用によって示される機械的特性に対して機械的特性を向上させるために、導電性ポリマーを、５ワイヤ抵抗タッチスクリーンの可撓性上部シートの導電層として使用することができる。しかし、経時的にそのような利点を維持するために、そのようなタッチスクリーンの電気回路の励起を注意深く制御した。これは、導電性ポリマー層を、底部基板上に配置された従来のＴＣＯ導電層に対して負バイアスで保つことを含んだ。そのようなバイアスは、従来利用可能なコントローラエレクトロニクスと適合性がないことがあり、特殊なエレクトロニクスの設計を必要とする。
【００２５】
本発明において、導電性ポリマーは、抵抗タッチスクリーンの各基板上の信号搬送層として使用することができ、従来のコントローラエレクトロニクスと適合性がある。導電性ポリマーが両方の導電層として使用されるとき、デバイスの電圧およびバイアスの制限は不要である。これは、エレクトロニクス開発の設計制限の必要を回避することができ、かつ既存のコントローラと後方互換性がある新たな技術のタッチスクリーンの製造を可能にすることができる。
【００２６】
導電性ポリマーを、また、可撓性基板を使用する静電容量タッチスクリーンの従来のＴＣＯ導電層上に配置された補足的なコーティングとしての使用について説明した。そのような場合、製造、取扱い、または使用の間のデバイスの撓みによって、比較的脆性のＴＣＯ層に亀裂が入ると、導電性ポリマーは、デバイスの性能を維持するのを助けることができる。そのような場合、ＴＣＯ層の電子特性は、依然として、タッチ信号を搬送するために依存され、したがって、シート抵抗達成可能性に関して同じ制限を有する。
【００２７】
４ワイヤ抵抗タッチセンサが、一般的であり、本発明のさまざまな態様を説明するために使用することができる。したがって、図１〜図４は、４ワイヤ抵抗タッチセンサを示し、共通の参照符号が、同じまたは同様の要素を指す。このタイプの構造の可能な誤差の源も、これらの誤差を最小にするための新たな技術とともに説明する。しかし、説明されるさまざまな概念を、５ワイヤ、８ワイヤ、および７ワイヤ構造などのいかなる他の抵抗タッチセンサ構造にも適用することができることが、当業者には理解されるであろう。
【００２８】
抵抗タッチセンサはサンドイッチのように構成され、タッチは、下にある処理プラスチックまたはガラス基板層に対する上部可撓性層の圧縮によって記録される。両方の層が、サンドイッチの内側で抵抗材料でコーティングされ、スペーサドットが、通常、上部シートと基板層との間に配置される。指またはスタイラスによってタッチされると、上部シートは変形し、底部層または基板と接触する。電圧勾配が基板を横切って印加され、上部シートは、電圧信号からタッチ位置の一方の座標を定めるための電圧プローブとして作用する。４ワイヤ構造において、次に、基板は、直交方向において上部シート上の電圧勾配から他方の位置座標を定めるためのプローブとして使用される。５ワイヤなどの他の抵抗技術は、可撓性上部シートを電圧検知層として使用し、両方のタッチ位置座標が、底部基板の導電層上に発生された信号を使用して得られる。
【００２９】
センサ抵抗の変化によって引起される誤差を低減するために、４の付加的な検知ワイヤが、４ワイヤ抵抗センサに加えられることがある。８ワイヤタイプの抵抗タッチスクリーンとして知られ、この実現は、温度変化、湿度、またはエージングによる、ケーブルおよび配線（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ）を横切る電圧の変化によって引起される誤差の補償を可能にする。２つの付加的な接続が、ケーブルを通って２つの電極の各々まで作られ、したがって、「ワイヤ」の数を４から８に２倍にする。同様に、７ワイヤ抵抗タッチセンサは、電圧をモニタするために、各々が基板の対向するコーナまで走る２つの付加的なワイヤを加える点で、５ワイヤ抵抗設計上の変形である。これらの２つの付加的な基準線は、エージングまたは温度変動などの環境変化または物理変化によって引起される電圧の変化を相殺することができるコントローラへの帰還をもたらす。したがって、８ワイヤおよび７ワイヤセンサは、それぞれ、シート抵抗の変化を補償するために用いることができる付加的な帰還をもたらす、４ワイヤおよび５ワイヤセンサの類似物である。これは、変化する環境に影響されやすい抵抗層材料を使用するセンサに特に適しているであろう。たとえば、いくつかの導電性ポリマーが、エージ、高温、または高湿とともに、シート抵抗の変化を示すことがある。
【００３０】
図１は、ボーダー領域に存在する絶縁スペーサ層３４によって分離された底部基板３２および上部シート５０を含む４ワイヤ抵抗タッチセンサ３０の分解図である。底部基板３２は、底部基板３２の抵抗表面４２と上部シート５０の抵抗表面５２との間の通常の分離を維持するために透明なスペーサドット３６を含む。
【００３１】
図２は、４ワイヤ抵抗タッチセンサの上部シート５０の図である。上部シート５０は、垂直電圧勾配を発生させ、タッチセンサ上のタッチの垂直位置を測定する。底部基板３２（図１に見られ、図２に示されていない）は、水平電圧勾配を発生させ、タッチの水平位置を測定するために使用される。上部シート５０は、上部シート５０の矩形部分上の抵抗表面５２を含む。抵抗表面５２は、この実施形態において矩形として成形されるが、正方形または他の形状などの多くの他の形状を抵抗表面５２に与えてもよい。
【００３２】
ケーブル５４が、電気信号を上部シート５０に搬送する。ケーブル５４は、上部シート上の第１の配線５８および第２の配線６０に電気的に接続される。配線５８、６０は、それぞれ、第１の電極６４および第２の電極６６に接続される。電極６４、６６は、それぞれ、抵抗表面５２の上部および底部に接続される。配線５８、６０は、抵抗表面５２から電気的に絶縁される。
【００３３】
第１の電極６４は上部シート５０の頂端に配置される。第１の電極６４は、配線５８に近い第１の端部７６と、配線５８から遠い第２の端部７８とを含む。ケーブルおよび配線５８は、基準電圧ＶREFを第１の電極６４に印加する。第２の電極６６は上部シート５０の底端に配置される。第２の電極６６は、配線６０に近い第１の端部８６と、第２の配線６０から遠い第２の端部８８とを含む。接地電圧ＶGNDが第２の電極に印加される。したがって、垂直電圧勾配が、抵抗表面５２を横切って形成され、理想的には頂端における基準電圧から底端における接地電圧までである。
【００３４】
上部シート５０と同様に、図１に示された底部基板３２は、電圧勾配をそれぞれ第１および第２の電極４４、４６に印加する第１および第２の配線３８、４０ならびにケーブル５４への接続を含む。底部基板の第１および第２の電極４４、４６は、上部シート５０の第１および第２の電極６４、６６に直交する側に配置される。
【００３５】
図３は、図２の上部シート５０を含む４ワイヤタッチスクリーン１００の簡略化概略図面を示す。タッチスクリーン１００の構成要素は、上部シート５０、ケーブル５４、基板３２、電極駆動スイッチ１０４、およびタッチダウン検出回路１０６を含む。電極駆動スイッチ１０４は、基準電圧を垂直測定のための上部シート５０または水平測定のための基板３２に接続するために使用される、関連した抵抗ＲT1からＲT4を有する駆動トランジスタＴD1からＴD4を含む。駆動トランジスタ１０４から、電流が、関連したケーブル抵抗ＲC1からＲC4を有するケーブル５４の４部分を通って流れる。たとえば、上部シートの場合、電流は、ケーブル５４から、関連した抵抗ＲI1を有する第１の配線５８に流れ、次に、関連した抵抗ＲE1を有する第１の電極６４に流れる。次に、電流は、ＲSVの抵抗を有する抵抗表面５２を通って、関連した抵抗ＲE2を有する第２の電極６６に流れる。次に、電流は、関連した抵抗ＲI2を有する配線６０を通って流れ、ケーブルに戻る。
【００３６】
基板３２は、第３および第４の電極が、トップシート上の電極に対して、基板の直交の対向する端縁上に配置される以外は、図２に示されたトップシート５０のように構成される。基板の場合、電流は、ケーブル５４から、関連した抵抗ＲI3を有する第３の配線３８に流れ、次に、関連した抵抗ＲE3を有する第３の電極４４に流れる。次に、電流は、ＲSHの抵抗を有する基板の抵抗表面を通って流れ、次に、抵抗ＲE4を有する第４の電極４６を通って流れることができる。次に、電流は、抵抗ＲI4を有する第４の配線６０を通って流れ、ケーブル５４に戻る。上部シート５０および基板３２は、分配されたインターシートキャパシタンス１４０、ＣISを確立する。
【００３７】
図４を使用して、どのようにさまざまな抵抗が電圧勾配に影響を及ぼし、それを理想的な分布からそらすことがあるかを説明することができる。抵抗表面５２上の理想的な電圧分布において、ＶREFがシートの上部における第１の電極６４に印加され、ＶGNDがシートの底部における第２の電極６６に印加されると、２つの電圧は、減衰を伴わずに、それぞれの電極のすべての部分、たとえば、電極６４の端部７６から端部７８まで、および電極６６の端部８６から端部８８まで達する。この場合、均一な垂直電圧勾配が抵抗表面５２の抵抗ＲSVを横切って確立される。理想的には、抵抗表面５２を横切る電圧分布は、センサ上の位置に線形に対応し、印加電圧降下全体が、シート抵抗器の表面にわたって発生する。しかし、トランジスタ、ケーブル、および配線の有限抵抗によって、そのような理想的な電圧分布は発生しない。これらの有限抵抗は、シート抵抗器を横切る電圧降下が、トランジスタに印加されるＶREFより小さいことを引起す。理想的な電圧勾配からのさまざまなずれは誤差と呼ばれ、これらの誤差は、タッチ位置が不正確にまたは間違って検出されることをもたらすことがある。理想的な電圧勾配からのずれは、以下でさらに詳細に説明される多くの要因によって引起されることがある。より高いシート抵抗の抵抗層を使用することが、それらの影響を低減することができる。
【００３８】
他の構成要素の抵抗を考慮に入れて、それぞれの電極６４および６６の第１の端部７６および８６において、電圧は、トランジスタ、ケーブル、および配線の抵抗のために低減される。結果として、第１の電極６４の第１の端部７６における電圧Ｖ1および第２の電極６６の第１の端部８６における電圧Ｖ2を、次のように計算することができる。
Ｖ1＝ＶREF−ＶT−ＶC−ＶI
Ｖ2＝ＶGND＋ＶT＋ＶC＋ＶI
ここで、
ＶREF＝基準電圧、
ＶGND＝接地電圧、
ＶT＝トランジスタにおける電圧降下、
ＶC＝ケーブルにおける電圧降下、および
ＶI＝配線における電圧降下
理想的な場合、点１と点２との間の電圧差（図４を参照のこと）は、次の通りである。
（Ｖ1−Ｖ2）ideal＝ＶREF−ＶGND
トランジスタ、ケーブル、および配線の抵抗が考慮されると、点１と点２との間の電圧差は、次の通りである。
（Ｖ1−Ｖ2）real＝ＶREF−ＶGND−２ＶT−２ＶC−２ＶI
【００３９】
トランジスタ、ケーブル、および配線の抵抗は、第１の電極と第２の電極との間の電圧差を低減する。タッチが発生するときに測定される電圧の範囲は制限され、システムの解像度は低減される。抵抗表面上の電圧の範囲のこの圧縮は、しばしばシステムの動的範囲の低減と呼ばれる。電圧範囲が低減されると、電圧測定のいかなる雑音も、また、より大きい影響を有し、信号対雑音比はより高い。
【００４０】
発生する低減された電圧範囲は、タッチ位置検出の不正確さをもたらすことがある。たとえば、５ボルト印加ＶREFが４ボルト勾配に低減されると、校正がなければ、端縁に近いタッチ（４ボルト信号を生じさせる）が、実際より中心に近くで発生したかのように解釈される。
【００４１】
当該技術において知られている、２、４、または５点校正動作などの校正動作を行うことが、これらの誤差を補償することができる。しかし、校正動作能力の追加は、タッチスクリーンシステムの複雑さおよび費用を増加させる。
【００４２】
誤差も、トランジスタ、ケーブル、配線、および抵抗シートの抵抗の変化によって、デバイスの寿命にわたって増加されることがある。これらの構成要素の抵抗は、時間、温度、および湿度とともに変化することがある。構成要素の抵抗が不均一に変化すると、電圧勾配は抵抗の変化に比例して不均一になる。これらの変化を、遠隔参照アナログ−デジタル変換器および低抵抗駆動トランジスタの追加によって補償してもよいが、これは複雑さおよびコストをタッチスクリーンシステムに加える。
【００４３】
ケーブルおよび配線による電圧範囲の低減に加えて、各電極ＲEの抵抗によって引起される第１の電極および第２の電極を横切る電圧の低減がある。再び図４を参照すると、第１の電極６４の第２の端部７８における電圧Ｖ3、および第２の電極６６の第２の端部８８における電圧Ｖ4を、次のように計算することができる。
Ｖ3＝ＶREF−ＶT−ＶC−ＶI−ＶE
Ｖ4＝ＶGND＋ＶT＋ＶC＋ＶI＋ＶE
ここで、ＶE＝電極における電圧降下
【００４４】
第１および第２の電極の長さを横切る電圧降下は、抵抗表面５２が不均一な電圧勾配を保持することを引起し、台形またはキーストン非線形性誤差としばしば呼ばれる誤差をもたらす。結果として、上部シートへのタッチを、誤った位置にあるように計算することがある。同様のキーストン誤差が基板上に発生する。２つの電極の第１の端部と第２の端部との間の電圧の差は、センサ上で行われた測定の動的範囲を低減し、ここでさらに説明されるように、タッチパネルの信号対雑音比および正確さは低減される。
【００４５】
タッチスクリーン上で４または５点校正を行うことが、キーストン誤差の影響を補償することができる。しかし、付加的な校正システムは、費用をタッチスクリーンシステムに加え、使用の容易さを低減する。時間、温度、湿度または他の要因が、シート抵抗または配線抵抗の変化を引起すことがあり、これは、これらの構成要素の抵抗変化に比例した誤差をもたらす。結果として生じる信号低減は、また、より低い動的範囲および低減された信号対雑音比をもたらす。
【００４６】
タッチセンサデバイスのサイズを最小にするための圧力は、おそらく、電極および配線の抵抗によって引起される誤差の重要性を増加させるであろう。抵抗タッチスクリーンにおいて、配線、電極、および／または線形化パターンは、ボーダー領域と呼ばれるものを占める。タッチセンサが、ＬＣＤなどの電子ディスプレイと関連して使用される場合、タッチセンサのボーダー領域は、望ましくは、ＬＣＤのボーダー領域に対応する。ボーダー領域の最小化が、よりコンパクトなディスプレイデバイスを提供するために望ましい。ＬＣＤの正面領域に対してボーダー領域を最小にするにおいて努力が続いている。タッチパネルのボーダー領域は、望ましくは、ほとんどの用途においてディスプレイのボーダー領域を超えず、したがって、タッチパネルのボーダー領域も、最小にするために重要である。ボーダー領域における電極および配線の幅は、ボーダー領域のサイズの主な誘因であり、したがって、狭い電極および配線が望ましい。しかし、より狭い電極および配線を作ることは、それらの構成要素のより高い抵抗を引起し、タッチパネルのより大きい誤差をもたらすことがある。
【００４７】
電極の抵抗に対して抵抗表面の抵抗を増加させることによって、キーストン誤差の影響を低減してもよい。さらに、トランジスタ、ケーブル、および配線の抵抗に対して抵抗表面の抵抗を増加させることによって、トランジスタ、ケーブル、および配線の抵抗によって引起される誤差の影響を低減することができる。シート抵抗を増加させることは、シート抵抗と比較して、トランジスタ抵抗、電極抵抗、およびケーブル抵抗を小さくする効果的な方法であり、したがって、電圧降下の事実上すべてがシート表面上に発生し、誤差を低減する。抵抗表面の抵抗を増加させる１つの方法は、典型的に使用されるＴＣＯの１つ代わりに、導電性ポリマーを使用することである。導電性ポリマーは、ＴＣＯには実際的でないシート抵抗において耐久性があることができる。
【００４８】
ここで使用されるように、「導電性（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）ポリマー」は、導電性（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）であるポリマーを指す。導電性ポリマーのいくつかの例は、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、ポリ複素環（ｐｏｌｙｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｅ）ビニレン、および欧州特許出願公開第−１−１７２−８３１−Ａ２号明細書に開示された材料であり、この特許をその全体を引用によりここに援用する。好ましい置換ポリチオフェンは、米国特許第５，７６６，５１５号明細書および欧州特許出願公開第６８６，６６２号明細書に記載されたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）であり、これらの特許を両方とも引用によりここに援用する。好ましくは、ここで説明されるタッチスクリーンに使用される導電性ポリマーは、本質的に導電性であり、それらが、炭素などの導電性材料を追加せずに導電性であることを意味するが、導電性ポリマーは、通常、ドーパントの追加を必要とする。
【００４９】
タッチスクリーンの抵抗表面のための導電性ポリマーの使用は、物理的連続性、均一性、または耐久性を損なうことなく、抵抗表面の抵抗を増加させる能力に加えて、多くの利点を有する。たとえば、ＰＥＤＯＴは、かなり無色であり、環境的に安定している。ＰＥＤＯＴは、迅速にかつ容易に、コーティングまたはパターニングすることができる。また、ＰＥＤＯＴは、金属酸化物より良好な、有機基板およびオーバコートへの接着を有する。ＰＥＤＯＴは、金属酸化物よりはるかに低い屈折率を有し、より低い表面反射、およびより高い光学透過率をもたらす。ＰＥＤＯＴの吸収は、タッチスクリーンが使用されるときわずかな青色をタッチスクリーンに与え、これは、ＩＴＯによって与えられるわずかな黄色より好ましい。タッチスクリーンに導電性ポリマーを使用することのこれらおよび他の利点を、ここでさらに説明する。
【００５０】
好ましくは、抵抗要素は、実質的に透明であり、すなわち、内部透過率について少なくとも約５０％透明、より好ましくは少なくとも約８５％透明、より好ましくは少なくとも約９０％透明、さらに好ましくは少なくとも約９５％透明である。この文書において、透明性を内部透過率の点で説明し、内部透過率は、材料を通る透過放射線の強度を、初期強度引く反射強度で割ることによって計算することができ、換言すれば、すべての界面反射を無視する。
【００５１】
環境エージングの影響も、高シート抵抗で開始することによって低減される。導電性ポリマーデバイスのエージングは、一般に、シート抵抗の増加をもたらす。他のシステム抵抗（トランジスタ抵抗、ケーブル抵抗、および配線抵抗など）の同時の増加を伴わないシート抵抗の増加は、透明な導体を横切って発生し、したがって、検出誤差を引起す電圧降下のパーセンテージの変化をもたらすことがある。しかし、タッチデバイスのライフサイクルの開始において、シート抵抗が高い場合、電圧降下の事実上すべてが透明な導体上で生じ、環境的に誘起されたシート抵抗増加は、このパーセンテージを増加させるだけであることができ、したがって、著しい誤差を引起さない。増加するシート抵抗の、センサ正確さに及ぼす影響は、５ワイヤタッチスクリーンの結果を報告する図５に示されたグラフによって示されるように、開始シート抵抗の直接関数である。一般に、センサのシート抵抗が変化すると（たとえば、時間、温度、湿度などのエージング影響によって）、センサ正確さの損失があることがあり、この正確さの損失は、より高いシート抵抗で開始し、かつシート抵抗の同じパーセンテージ変化に対して比較すると、低減される。
【００５２】
タッチセンサにおける導電性ポリマーまたは他の高シート抵抗材料の使用をＴＣＯの使用と比較するために、ＩＴＯを使用する典型的なタッチセンサの誤差を定量化することが有用である。タッチセンサの配線および電極は、典型的には、上部シート５０上に印刷された導電性インクから製造される。導電性インクの長さ、幅、厚さ、およびバルク抵抗率は、配線および電極の抵抗を定める。タッチセンサを形成する際に使用される典型的なインクは、エマソン・カミングズ（Ｅｍｅｒｓｏｎ  Ｃｕｍｍｉｎｇｓ）によって商品名ＣＥ３１０９で販売され、かつ典型的なバルク抵抗率が０．０３オーム／スクエア／ミルであるインクである。印刷されるようなインクの抵抗は、約０．０３オーム／スクエア〜０．０５オーム／スクエアである。ここで報告された計算は、約０．０４オーム／スクエアの典型的な値に基いている。タッチパネルの活性領域または抵抗表面５２の寸法は、配線および電極の長さを定める。
【００５３】
１０．４インチの対角線測定値（９インチ×７インチの外寸法）を有するタッチセンサの構成要素の典型的な抵抗は、下記表１に要約される。これらの値の基礎となる想定を、ここで説明する。
【００５４】
【表１】
2007508618.tif 000003
【００５５】
そのようなタッチスクリーンにおいて、長い側の電極は約８．７インチ×０．１９インチであり、約２．３オームの端部から端部までの抵抗をもたらす。抵抗表面としてＩＴＯを使用する先行技術の抵抗タッチスクリーンの場合、短い寸法におけるタッチスクリーンの電極間抵抗は、約３００オーム、または４００オーム／スクエアのシート抵抗に４分の３スクリーンアスペクト比を乗じたものであり、各々０．７７％の、２つの電極の端部から端部までの電圧損失をもたらす。これは、このタイプの構成のキーストン誤差である。６０００オーム／スクエアにおいて導電性ポリマーで製造されたタッチスクリーンの場合、この誤差は約０．１０％に低減される。
【００５６】
対角線が１０．４インチである９インチ×７インチのタッチスクリーンの場合、図２に示された配線５８、６０は、各々約３．２インチであり、約１．７オームの端部から端部までの抵抗をもたらす。長い方向における電極間抵抗が約３００オームである典型的な先行技術のＩＴＯタッチスクリーンの場合、２つの配線の各々を横切る電圧損失は、約１．１４％の全体的な信号低減について約０．５７％であり、６０００オーム／スクエアを有する本発明のタッチスクリーンは、わずか０．０８％の、配線による誤差を有する。２、４、または５点校正を行うことが、この誤差の初期影響を補償することができる。
【００５７】
ケーブル長さは約１インチから８インチを超えて変わる。しばしば、銅製可撓性印刷ケーブルが使用され、したがって、抵抗が無視できるほど低い。印刷されたケーブル導体が、はるかに高価でなく、また、使用してもよい。タッチスクリーンが６インチ×０．０５０インチの印刷導体を使用する場合、端部から端部までの抵抗は約４．８オームである。長い寸法の電極間抵抗が約３００オームである典型的なＩＴＯ抵抗タッチスクリーンで、ケーブル導体の各々を横切る電圧損失は、３．２％の全体的な信号低減について約１．６％である。再び、この誤差の初期影響を、２、４、または５点校正を行うことによって補償することができる。
【００５８】
駆動トランジスタは、典型的にはＭＯＳＦＥＴ駆動トランジスタであり、各々は著しい抵抗を有する。さらに、これらのトランジスタの抵抗は、温度とともに著しく変化する。たとえば、バー・ブラウン（Ｂｕｒｒ  Ｂｒｏｗｎ）ＴＳＣ  ２００３は市販のタッチスクリーンコントローラである。その負駆動トランジスタは、６０℃の範囲にわたって１８％変わる、負状態における７オームの抵抗を有する。そのようなコントローラが、長い寸法の電極間抵抗が約３００オームである典型的な先行技術のＩＴＯタッチスクリーンで使用される場合、２つの駆動トランジスタの各々を横切る電圧損失は、４．６％の全体的な低減について２．３％であり、６０℃の温度増加とともに５．５％に増加する。２、４、または５点校正を行うことが、この誤差の初期影響を補償することができ、したがって、動的範囲の損失（信号対雑音比の損失）および温度影響のみが誤差に寄与する。
【００５９】
下記表２は、４００オーム／スクエアのより低い抵抗の抵抗シートの使用と比較された、約６０００オーム／スクエアのより高いシート抵抗を有する抵抗シートを使用することの影響を要約する。全体的な動的範囲低減が、４００オーム／スクエアにおける１０．５％から０．７２％に低減される。
【００６０】
【表２】
2007508618.tif 000004
【００６１】
これらの誤差の低減によって、より高いシート抵抗が、また、高価なコントローラエレクトロニクスの必要を低減することができる。遠隔参照Ａ／Ｄ変換器を備えたより高いコストのコントローラ（バー・ブラウンＴＳＣ  ２００３など）が、初期電圧損失および温度影響の両方の影響を補償するために一般に使用される。しかし、より高いシート抵抗で、たとえば典型的なＭＯＳＦＥＴ駆動トランジスタを備えた、より低いコストのコントローラを使用してもよい。表３は、増加されたシート抵抗の、信号対雑音比および正確さの利点を示す。より高いシート抵抗において、より高いコストのコントローラエレクトロニクスを使用することに本質的に利点はない。温度に対する誤差の数字は、６０℃の温度範囲にわたる変化を表す。
【００６２】
【表３】
2007508618.tif 000005
【００６３】
低減された電力消費が、高シート抵抗の別の利点である。非タッチ時間の間、センサの電力消散が無視できるほど小さい。しかし、タッチセンサが接触される時間の間、電圧勾配が抵抗シートを横切って発生されると、センサにおいて消散された電力が約Ｖ2／Ｒであり、ここで、Ｒは上で説明されたシート抵抗および接触抵抗の組合せであり、Ｖは基準電圧である。所望の座標速度および耐雑音性（ｎｏｉｓｅ  ｉｍｍｕｎｉｔｙ）とともに変わるデューティサイクルで、勾配が与えられる。８０％のデューティサイクルが、タッチの間、多くのコントローラに典型的である。８０％のデューティサイクルおよびＶREF＝３Ｖを想定して、表４に示されたセンサ電力消散は、示されたセンサ抵抗値から生じる。
【００６４】
【表４】
2007508618.tif 000006
【００６５】
誤差低減の観点から、シート抵抗が高いほど、タッチ検出が正確になる。また、より高価でないエレクトロニクスを使用することができ、校正工程および校正データを記憶する必要を低減することができる。しかし、サイズ、用途、および他の実際の考慮事項に基いて、タッチスクリーンごとのシート抵抗の上限がある。シート抵抗の上限は、シート抵抗およびシート間キャパシタンスとともに増加するデバイスのＲＣ時間定数によって、少なくとも部分的に定められる。
【００６６】
タッチスクリーンのサンプリング速度は、どのくらい速く順次タッチを検出することができるか、またはデバイスが別の測定を行うことができる前に経過しなければならない時間を定める。指ポイントおよびタッチ用途に使用されるタッチスクリーンの場合、毎秒３０座標の低い速度が適切であってもよく、手書き用途（署名捕捉など）の場合、毎秒１００または２００座標の高いサンプリング速度を有することが望ましい。
【００６７】
アナログデータ速度限界を、４ワイヤタッチセンサの異なった抵抗値について計算することができ、結果を使用して、増加されたシート抵抗のサンプリング速度に及ぼす影響を外挿することができる。これらの値を計算する際に、アナログ整定およびＡ／Ｄ測定を、時間および座標速度に含めることができる。マイクロプロセッサまたは通信制限が、上限を最大達成可能座標速度に置いてもよく、毎秒３００点に近づく、または毎秒３００点を超える理論座標速度をもたらすシート抵抗が、おそらく、より速いマイクロプロセッサまたは通信線を使用せずに、付加的な利点をもたらさないであろう。
【００６８】
計算の場合、５τが、測定前の整定時間に与えられることを想定することができ、１／２τを、タッチダウン確認前の整定のために想定することができる。約０．５ミリ秒を、ＸおよびＹ測定の各々に与えることができ、さらに０．０５ミリ秒を、タッチダウン確認測定に与えることができ、合計１．０５ミリ秒である。次に、総測定時間は、次のものを含む。
Ｘｔ＝０．５ｍＳｅｃ．＋５*Ｒ*ＣIS、
Ｙｔ＝０．５ｍＳｅｃ．＋５*Ｒ*ＣIS、
ＴＤ＝０．０５ｍＳｅｃ＋０．５*（ＲTD＋Ｒ）*（ＣIS＋４*Ｃf）、ここで、Ｃf＝フィルタキャパシタ、および
ＲTD＝１０ＫΩまたは２*Ｒ、どちらか大きい方、（タッチダウン分圧器が、タッチダウン比較器を活性化する電圧に達することを確実にするため）。
次に、座標速度は、１／（Ｘｔ＋Ｙｔ＋ＴＤ）によって与えられる。
【００６９】
１２〜１５ミクロンの空気間隙を備えた、１２〜１５対角線インチ抵抗センサの場合、ＣISは約５０ｎＦである。同様の空気間隙を備えた、４〜５対角線インチ抵抗センサの場合、ＣISは約６ｎＦである。Ｒは、シート抵抗、およびタッチ器具の付与からの接触抵抗を含むことができる。スタイラスから抵抗タッチスクリーン上に加えられたタッチの典型的な接触抵抗は、約５００オームである。
【００７０】
図６に示された結果は、所与のサイズのタッチセンサの場合、最大座標サンプリング速度が、抵抗層の増加するシート抵抗とともに減少するという一般的な命題を実証する。最大座標サンプリング速度は、また、同じシート抵抗において、より大きいサイズのセンサについて減少する。したがって、さまざまなサイズを有するタッチセンサでの使用のための抵抗層を設計する際に、所望の最小サンプリング速度とともに、関心のある最大センサのサイズを使用して、抵抗層の最大シート抵抗を特定する（ｐｉｎｐｏｉｎｔ）か少なくとも近似することができる。たとえば、２１対角線インチまでのセンサ、および少なくとも毎秒約３０座標のサンプリング速度の場合、最大シート抵抗が約１５，０００オーム／スクエアであってもよい。関心のある最大センササイズが減少するにつれて、同じサンプリング速度を達成しながら、より高いシート抵抗に対応することができる。所望のサンプリング速度が増加するにつれて、同じサイズセンサについて、最大シート抵抗は減少する。
【００７１】
導電性ポリマー、およびＴＣＯは、一般に、低シート抵抗を与えるのに十分に厚くコーティングされると、著しい可視吸収を有する。タッチスクリーンの場合、良好な透明性を与えるシート抵抗において導電性ポリマーを使用することが好ましい。したがって、抵抗層の最小の望ましい内部透過率を使用して、最小シート抵抗を定めることができる。ともに、サンプリング速度を定めるＲＣ定数および光学透過率を使用して、タッチスクリーンでの使用のためのシート抵抗の最適範囲を規定することができる。導電性ポリマーのために基板をコーティングするとき、望ましいサンプリング速度を有するセンサを与えるために、良好な光学透明性を与え、しかも、また、実際の抵抗を有するいかなるタッチスクリーンにも使用することができるシート抵抗をコーティングすることが好ましい。
【００７２】
図７は、ガラス上にＰＥＤＯＴをコーティングすることによって製造された抵抗フィルムのパーセント透過率のデータを示す。このデータから、１０００オーム／スクエアより大きいシート抵抗が光学透過率の観点から好ましく、約８５％より大きい内部透過率を与えることがわかることができる。図６および図７をともに見ると、約１５，０００オーム／スクエアまで、および少なくとも約１０００オーム／スクエアのシート抵抗が、良好な光学透過率、より低い電力消費、および構成要素抵抗によるより少ない誤差などの多くの利点を与えることができ、また、約２１対角線インチまでのセンサについて毎秒３０座標より大きいサンプリング速度を可能にすることを定めることができる。
【００７３】
光学透過率およびサンプリング速度に関するこの情報を与えられると、特定の用途または用途の範囲のためのタッチスクリーンを製造するために、導電性ポリマー材料およびコーティング厚さの選択を可能にするシート抵抗の望ましい範囲を特定することができる。たとえば、最小の望ましいサンプリング速度および最大スクリーンサイズを選択することによって、最大シート抵抗を特定するＲＣ定数を定めることができる。最小シート抵抗は、抵抗材料の所望の内部透過率によって少なくとも部分的に決定され、また、より高いシート抵抗が、低減された誤差および電力消費をもたらすことを認める。定められた最小および最大シート抵抗は、適切な導電性ポリマー材料およびコーティング厚さを選択することによって満たすことができる最適範囲を規定する。サンプリング速度の基礎をなす基準などを依然として満たしながら、この同じ導電性ポリマー材料およびコーティング厚さを、定められた最大スクリーンサイズより大きくないいかなるタッチスクリーンのためにも使用することができる。したがって、所望の最小サンプリング速度を選択し、タッチセンサ用途のためのタッチセンサタイプおよび最大寸法を選択し、選択されたサンプリング速度、タッチセンサタイプおよび寸法を与えられてＲＣ定数を定め、ＲＣ定数から最大シート抵抗を計算し、導電性ポリマー材料を選択し、最大シート抵抗を超えずに所望の光学特性を与える条件下でおよび厚さで所望の基板上に導電性ポリマー材料をコーティングすることによって、最適範囲内のシート抵抗を有する抵抗層を有するタッチセンサを製造することができる。
【００７４】
導電性ポリマーを備えた抵抗デバイスが、米国特許第６，４６９，２６７号明細書に開示されている。そこに記載された例は、トップシートが導電性ポリマーを含み、底部基板が従来のＴＣＯを含む５ワイヤ構造のみを含む。この構造を使用して、電圧を低減し（好ましくは１．０Ｖ未満に）、デバイスを、トップシートが底部基板上のＴＣＯに対して負極性である状態で動作させて、使用可能なデバイスを得る。したがって、標準産業コントローラエレクトロニクスを使用することができず、カスタマイズされた、おそらくより高価なコントローラを必要とし、すべて、一方では、電圧低減によってデバイスの信号対雑音比を低減する。
【００７５】
４および５ワイヤ抵抗タッチスクリーンが、本発明者らによって製造され、トップシート信号搬送抵抗層および底部基板信号搬送抵抗層の両方として導電性ポリマーを使用するように構成される。結果として生じるデバイスは、標準コントローラで３から５Ｖで動作する間、１００，０００を超えるタップの耐久性を示した。
【実施例】
【００７６】
比較例１．  上部抵抗層としての導電性ポリマーフィルム、および底部抵抗層としての、標準５ワイヤ抵抗タッチスクリーンに見出されるような従来のＩＴＯ層で、５ワイヤ抵抗タッチデバイスを製造した。この実施例は、ＩＴＯおよびＣＰが標準動作条件でともに使用されるときの早期故障を実証する。
【００７７】
５ワイヤデバイスの標準ＩＴＯトップシートを導電性ポリマーフィルムと取替えることによって、５ワイヤセンサを製造した。使用されたフィルムはＥＬ１５００であった（アグフア−ゲバルト（Ａｇｆａ−Ｇｅｖａｅｒｔ）から市販されているＰＥＴ上のＰＥＤＯＴ）。ＥＬ１５００のシート抵抗は約１５００オーム／スクエアであった。基板は、約４００オーム／スクエアのシート抵抗を有する標準ＩＴＯガラスであった。センササイズは４．５インチ×６インチであった。
【００７８】
センサは、３Ｍタッチシステムズ・インコーポレイテッド（３Ｍ  Ｔｏｕｃｈ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，  Ｉｎｃ．）から市販されている標準マイクロタッチ（ＭｉｃｒｏＴｏｕｃｈ）５１０コントローラで、コントローラが５Ｖで動作する状態で、タッチを正確に検出することがわかった。シミュレートされた指タップテストをセンサ上で行い、テストは、センサ表面上に垂直に装着され空気圧でタップされるシリコーンプローブからなった。使用された設備は、４５デュロメータ硬度（ＡＳＴＭスペック＃１５７８）のシリコーンプローブを備えたデータスイッチモデル２１００ライフテスタ（Ｄａｔａ  Ｓｗｉｔｃｈ  Ｍｏｄｅｌ  ２１００  Ｌｉｆｅ  Ｔｅｓｔｅｒ）を含んだ。プローブをセンサ表面より０．０５５インチ上に装着した。テストを、タッパーを活性化する１０ｐｓｉの空気圧力で開始し、これは、６２ｇの、タッパー上の力を与えることが定められた。ｘ−ｙ座標をコンピュータモニタ上で確立し見た。故障を、座標の１％以上のずれによって、またはタッチを記録しないことによって定めた。異なった箇所で３回テストされたセンサは、１２８９、９５２、および１１８３タップの後故障した。
【００７９】
実施例２．  導電性ポリマーを両方の導電層として使用して、５ワイヤデバイスを製造した。この実施例は、導電性ポリマーを両方の導電層として使用することによって得られる耐久性の向上を実証する。
【００８０】
ＥＬ１５００を基板および上部導電層の両方として使用して、５ワイヤデバイスを製造する以外は、比較例１で説明された実験を繰返した。デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）から商品名５０８９で入手可能な銀インクを使用して、電極、配線、および線形化パターンを、ＥＬ１５００上にスクリーン印刷した。銀インクを１３０℃で６分間硬化させた。センサは、３Ｍタッチシステムズ・インコーポレイテッドのＳＭＴ３コントローラで動作されたとき、線形かつ正確であった。構成された７の５ワイヤセンサの各々を、３つの位置でタップテストした。センサの寿命は１２８，０００タップから７６６，０００タップであった。
【００８１】
実施例３．  両方の導電層としての導電性ポリマーで、４ワイヤタッチセンサを製造した。この実施例は、導電性ポリマーで製造された線形４ワイヤセンサを実証する。
【００８２】
実施例２で説明されたように、デュポン５０８９銀インクをＥＬ１５００上に印刷し、硬化させることによって、３インチ×３インチの４ワイヤタッチセンサを製造した。導電側が、面するが、スペーサとして機能する、周囲に位置決めされた、両面テープの厚さ０．００３インチのフレームによって分離された状態で、デバイスを組立てた。クロメリックス（Ｃｈｒｏｍｅｒｉｃｓ）から入手可能な導電性テープの小さいピースを、４の銀電極の各々に取付け、ワイヤを、このテープを使用して各電極上にはんだ付けし、３Ｍタッチシステムズ・インコーポレイテッドのＳＣ４コントローラに接続した。センサは十分に機能し、タッチの位置を正確に検出し、線形線を描いた。
【００８３】
スタイラス擦り耐久性テストを、この実施例３に従って構成されたいくつかのセンサ上で行った。２５０ｇを加えるように重みを加えられた半径０．８ｍｍのＰＤＡタイプスタイラスを、線形０．７５インチ前後サイクルにおいて、５４サイクル／分で擦った。センサによって検出された線を、６４０×４８０ピクセル解像度を有するコンピュータモニタ上で見て、線の途切れ、または線形性からの７ピクセルずれによって故障を定めた。そのように製造されテストされたＥＬ１５００  ４ワイヤセンサは、故障前に平均２７，０００ストロークを与えることがわかった。
【００８４】
実施例４．  ＰＥＤＯＴのコントラスト比をＩＴＯのコントラスト比と比較した。この実施例は、ＩＴＯと比較された導電性ポリマーの光学的利点を示す。
【００８５】
ある範囲のシート抵抗を有する導電性ポリマーフィルムを、アグフア−ゲバルト・コーポレーション（Ａｇｆａ−Ｇａｖａｅｒｔ  Ｃｏｒｐ．）から得た。全透過率を全反射率で割ったものと定義されるコントラスト比を、フィルムの色シフトとともに、標準ＩＴＯと比較した。はるかに低い反射率を有するＰＥＤＯＴ材料が、ＩＴＯよりはるかに高いコントラスト比を与えた。さらに、ＰＥＤＯＴは青色シフトをもたらし、これは、ＩＴＯによって与えられる黄色シフトより、ディスプレイにとても好ましい。
【００８６】
実施例５．  導電性ポリマーを使用する８ワイヤタッチスクリーン。この実施例は、導電性ポリマーで製造された線形８ワイヤセンサを実証する。
【００８７】
４ワイヤパターンの代わりに８ワイヤ設計を銀インクで印刷する以外は、実施例３のようにＥＬ１５００フィルムからセンサを製造した。この８ワイヤ設計は、各Ａｇ電極への余分な接続を含む。デバイスを、テストプログラム、ならびに４ワイヤおよび８ワイヤセンサの両方を動作させることができる３ＭマイクロタッチＳＣ４コントローラで動作させた。センサの中心を通って描かれた直線が検出され、したがって、センサが線形であることを示した。センサを６０℃および９０％相対湿度で１０日間エージングし、その後、それは依然として線形であった。
【００８８】
上記明細書、実施例、およびデータは、本発明の構成の製造および使用の完全な説明を提供する。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の多くの実施形態を行うことができるので、本発明は、特許請求の範囲にある。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】４ワイヤ抵抗タッチスクリーンの分解概略図である。
【図２】４ワイヤ抵抗タッチスクリーンのトップシートの概略図である。
【図３】抵抗タッチスクリーンの概略回路図である。
【図４】４ワイヤ抵抗タッチスクリーンの基板の概略図である。
【図５】異なった開始シート抵抗を有する抵抗層を有する５ワイヤ抵抗タッチスクリーンの、増加するシート抵抗での相対誤差を示すチャートである。
【図６】さまざまなサイズを有するタッチスクリーンの最大サンプリング速度対シート抵抗を示すチャートである。
【図７】抵抗層のシート抵抗の関数としての、導電性ポリマー抵抗層の内部透過率を示すチャートである。
【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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【国際調査報告】
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