(57)【要約】  本発明は、タッチセンシング要素としての透明導体のパターンを含み、その透明導体パターンの可視性を抑制するような層構成を有するタッチスクリーンを提供する。その構成には、基板を覆うコーティング、そのコーティングの上に配置された透明導体パターン、およびその透明導体パターンと透明導体パターンによって覆われていないコーティングの領域とを覆い、それらに接触する充填材料が含まれるが、ここでその充填材料の屈折率は、基板の屈折率より低く、かつ透明導体パターンの屈折率より低い。
2007508639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチスクリーンであって：
基板；
前記基板を実質的に覆うコーティング；
前記コーティングの上に配置された透明導体パターンであって、覆われていないコーティングの領域を残している、パターン；および
透明導体パターンと、前記透明導体パターンによって覆われていないコーティングの領域との両方を覆い、接触している充填材料を含み；
ここで前記コーティングが、前記基板の屈折率より低く、かつ前記透明導体パターンの屈折率より低い屈折率を有する、タッチスクリーン。
【請求項２】
前記充填材料が、前記コーティングの屈折率と一致するか、またはほとんど一致する屈折率を有する、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項３】
前記充填材料が前記コーティングの材料と同一である、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項４】
前記充填材料がケイ素酸化物を含む、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項５】
前記充填材料が接着剤である、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項６】
前記基板がプラスチックを含む、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項７】
前記基板がポリエステルを含む、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項８】
前記基板が、前記コーティングとは反対の表面の上に配置されたハードコートを含む、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項９】
前記コーティングがケイ素酸化物を含む、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項１０】
前記透明導体パターンが透明導電性酸化物を含む、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項１１】
前記透明導体パターンがインジウムスズ酸化物を含む、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項１２】
前記透明導体パターンが導電性ポリマーを含む、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項１３】
前記基板が約１．６〜１．７の屈折率を有し、前記透明導体パターンが約１．８〜２．１の屈折率を有し、前記コーティングが約１．４〜１．５の屈折率を有し、そして前記充填材料が約１．４〜１．８の屈折率を有する、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項１４】
前記充填材料の上に配置された第二の基板をさらに含む、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項１５】
前記第二の基板がガラスを含む、請求項１４に記載のタッチスクリーン。
【請求項１６】
前記第二の基板がプラスチックを含む、請求項１４に記載のタッチスクリーン。
【請求項１７】
前記第二の基板がポリエステルを含む、請求項１４に記載のタッチスクリーン。
【請求項１８】
前記第二の基板が、接着剤によりタッチスクリーンに接着される、請求項１４に記載のタッチスクリーン。
【請求項１９】
前記接着剤が充填材料である、請求項１８に記載のタッチスクリーン。
【請求項２０】
前記コーティングが、透明導体パターンによって覆われた領域において可視光線の反射を実質的に抑制するように選択された厚みを有する、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項２１】
前記透明導体パターンが複数の平行なストライプを含む、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項２２】
前記透明導体パターンが、導電性タッチ手段がパターンの部分に容量結合されたときに発生する信号から、タッチされた位置を検出するように構成された制御電子機器に接続されるように配列される、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項２３】
前記タッチ手段が、基板を通して透明導体パターンに容量結合されるように配置される、請求項２２に記載のタッチスクリーン。
【請求項２４】
前記タッチ手段が、充填材料を通して透明導体パターンに容量結合されるように配置される、請求項２２に記載のタッチスクリーン。
【請求項２５】
前記タッチ手段が、充填材料の上に配置された第二の基材を通して透明導体パターンに容量結合されるように配置される、請求項２２に記載のタッチスクリーン。
【請求項２６】
電子ディスプレイの上に配置され、それによって前記ディスプレイが前記タッチスクリーンを通して見られるようになっている、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項２７】
第二の基板、前記第二の基板を実質的に覆う第二のコーティング、前記パターンによって覆われていない前記第二のコーティングの領域を残すように前記第二のコーティングの上に配置された第二の透明導体パターン、および前記第二の透明導体パターンと、前記透明導体パターンによって覆われていない前記第二のコーティングの領域との両方を覆い、両方に接触している第二の充填材料、をさらに含む、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項２８】
タッチスクリーン構成であって：
ＰＥＴ基板；
前記ＰＥＴ基板を覆うケイ素酸化物層；
前記ケイ素酸化物層の上に配置された平行なＩＴＯバーのアレイ；および
前記ＩＴＯバーの上に配置され、それらを覆う光学的に透明な感圧接着剤を含み、前記光学的に透明な感圧接着剤が、両端を含めて１．４〜１．８の範囲の屈折率を有する、タッチスクリーン構成。
【請求項２９】
前記光学的に透明な接着剤を介して第二の基板に接着される、請求項２８に記載のタッチスクリーン構成。
【請求項３０】
前記第二の基板がプラスチックを含む、請求項２９に記載のタッチスクリーン構成。
【請求項３１】
前記第二の基板がガラスを含む、請求項２９に記載のタッチスクリーン構成。
【請求項３２】
タッチスクリーン構成を含むタッチスクリーンであって：
前記タッチスクリーン構成が：
基板の上にパターン化された透明導体；
前記基板を実質的に覆い、前記透明導体と前記基板の間に配置された第一の層であって、前記第一の層が、前記透明導体によって覆われた領域におけるタッチスクリーンを通過する可視光線の透過率を向上させるように配置される、第一の層；および
前記透明導体によって覆われた領域において前記透明導体と接触し、前記透明導体で覆われていない領域において前記第一の層と接触するように配置された第二の層であって、前記第二の層が、前記第一の層と前記第二の層との間の接触界面において可視光線の反射を実質的に抑制するように構成される、第二の層を含む、タッチスクリーン。
【請求項３３】
前記タッチスクリーン構成が、前記第二の層を覆うように配置された第二の基板をさらに含む、請求項３２に記載のタッチスクリーン。
【請求項３４】
前記タッチスクリーン構成を通して見られるように配置した電子ディスプレイをさらに含む、請求項３２に記載のタッチスクリーン。
【請求項３５】
タッチスクリーンにおけるパターン化透明導体の可視性を抑制するための方法であって：
基板と前記パターン化透明導体との間のアンダーコート材料をコーティングする工程であって、それにより、前記アンダーコート材料が実質的に前記基板を覆い、前記アンダーコート材料が、前記基板および前記パターン化透明導体の屈折率より低い屈折率を有し、ここで前記パターン化透明導体が、露出されたアンダーコート材料の領域を残すようにする工程；および
前記パターン化透明導体と、前記アンダーコート材料の露出された領域との上に充填材料を配置する工程を含み、前記充填材料が、前記パターン化透明導体によって覆われた領域における可視光線の界面反射を抑制するように選択された、屈折率と厚みとを有する、方法。
【請求項３６】
前記充填材料の上に第二の基板を配置する工程をさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記パターン化透明導体を形成する工程をさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチスクリーンに関し、さらに詳しくは、タッチセンシング要素として透明導体のパターンを使用するオンディスプレイ（ｏｎ−ｄｉｓｐｌａｙ）タッチスクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチスクリーンは、電子システム、典型的には情報を見るためのディスプレイなどと使用者とが直感的に対話するためのごく普通の方法となってきた。タッチスクリーンには、可変ディスプレイおよび／または静止画像の上に配置することが可能な透明なタッチスクリーンを含み、それによって表示された情報および画像を、タッチスクリーンを通して見ることができる。そのような構成において使用可能なタッチスクリーン技術としては、特に、抵抗式、容量式、投影容量式、および超音波表面弾性波式などを挙げることができる。多くの投影容量式タッチスクリーンでは、センシング要素として導体のパターンを用いている。「投影容量式（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ  ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）」という用語は、比較的厚い誘電体、たとえば薄いガラスパネル、手袋をはめた指の手袋などを通して、場を投影するための導体のパターンの性能を指す。投影容量式タッチスクリーンは厚めの材料を通して検知することが可能であるために、そのようなタッチスクリーンを補強し破壊行為に対する抵抗性を与えることができ、その結果、一般的なアクセス用途および極端な環境に好適なものとすることが可能である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一つの態様において、本発明は、基板、その基板を実質的に覆うコーティング、そのコーティングの上に配置された透明導体パターン（そのパターンには、コーティングで覆われない領域が残っている）、および透明導体パターンと透明導体パターンによって覆われていないコーティングの領域との両方を覆いそして接触している充填材料を含む、タッチスクリーンのための構成を提供する。そのコーティングは、基板の屈折率より低く、かつ透明導体パターンの屈折率より低い屈折率を有している。場合によっては、充填材料の上に第二の基板を配置することも可能である。
【０００４】
本発明はさらに、基板の上にパターン化された透明導体、その基板を実質的に覆い、透明導体と基板の上に配置された第一の層（この第一の層は、透明導体によって覆われた領域におけるタッチスクリーン構成を通過する可視光線の透過率を増大させるように配置されている）、および透明導体によって覆われた領域において透明導体と接触し、かつ透明導体によって覆われていない領域において第一の層と接触するように配置された第二の層（この第二の層は、第一の層と第二の層との間の接触界面において可視光線の反射を実質的に禁止するように配置されている）を含む、タッチスクリーン構成も提供する。
【０００５】
本発明はさらに、タッチスクリーンの中のパターン化透明導体の可視性を抑制するための方法も提供する。その方法には、基板とパターン化透明導体との間にアンダーコート材料をコーティングして、そのアンダーコート材料が基板を実質的に覆うようにすることが含まれるが、そのアンダーコート材料は、基板の屈折率およびパターン化透明導体の屈折率よりも低い屈折率を有している。パターン化透明導体は、露出されたアンダーコート材料の領域を残している。その方法にはさらに、パターン化透明導体と、アンダーコート材料の露出された領域との上に充填材料を配置することを含み、その充填材料は、パターン化透明導体によって覆われた領域における可視光線の界面反射を抑制するように選択された、屈折率と厚みとを有している。
【０００６】
上述のような本発明の概要は、開示された実施態様の一つ一つを記述したり、本発明のすべての実施を記述したりすることを意図したものではない。以下の図面および詳細な説明が、それらの実施態様をより具体的に例示するであろう。
【０００７】
添付の図面に関連させて、以下に述べる本発明の各種の実施態様の詳細な説明を読めば、本発明をより完全に理解することが可能となるであろう。
【０００８】
本発明には各種の修正や代替方法を適用することが可能ではあるが、その詳細は図面における例によって示されているし、この後に詳しく説明する。しかしながら、それら記述された具体的な実施態様に本発明を限定することを意図しているものではないということは理解されたい。それとは逆に、本発明の精神と範囲に包含される、すべての修正、等価物、代替物を本発明が包含することを意図しているものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明はタッチスクリーンに関し、詳しくは、センシング要素として透明導体のパターンを使用するタッチスクリーンに関し、さらに詳しくは、可視光線の透過性があって、そのため、たとえばオンディスプレイタッチスクリーンのように、タッチスクリーンを通して画像を見ることが可能なタッチスクリーンに関する。タッチスクリーンの多くでは、センシング要素として透明導体を使用しているが、それらの要素は、連続コーティング、またはストライプ状、線状、パッド状などの不連続なパターンとして、得ることができる。透明導体は一般に、反射（たとえば、透明導体とその下にある基板との間の屈折率の差が原因）、低透過率（たとえば、光の吸収および反射が原因）、および着色（たとえば、可視スペクトル中の特定の波長範囲の選択的吸収が原因）をもたらすような光学的性質を有している。透明導体を単一の連続コーティングとして備えた場合には、そのコーティングがその装置の可視領域全体で比較的均質であるならば、そのような光学的な影響は目立たないであろう。透明導体のパターンを使用している装置においては、光学的な影響が異なっているために、パターンで覆われている領域と、パターンで覆われていない領域との間で、見分けられてしまう可能性がある。そのようなことがあると、使用者にとまどいを与えることにもなり、また用途によっては、美的なセンスからも望ましいものではない。たとえば、その装置が強い周辺光状態に暴露されているような環境では、その下のディスプレイの電源が切られていても、そのタッチセンサの透明導体パターンがなお視認されてしまうような望ましくない状況もあり得る。
【００１０】
本発明は、透明導体パターンを含み、かつその透明導体パターンがはっきりとは視認されにくい、タッチスクリーン構成を提供する。本発明のタッチスクリーン構成では、透明導体パターンによって覆われた領域における、光透過率を上昇させ、反射を低下させることによって、そのパターンの可視性を抑制することを可能とする。本発明の構成においては、タッチスクリーン基板には、基板を覆い、その基板の屈折率よりも低い屈折率を有するコーティングが含まれる。次いでその透明導体パターンをその低屈折率コーティングの上に配置する。その透明導体パターンもまた、そのコーティングの屈折率よりは高い屈折率を有する。いかなる理論にも拘束されることを望まないが、透明導体層とコーティングが基板とあいまって、基板／コーティングの界面およびコーティング／透明導体の界面で反射される光波を弱め合うような干渉によって、可視光線の反射を抑制するように機能する反射防止スタックを形成するような範囲に、その透明導体層とコーティングの光学的厚みがある。その結果として、たとえば、タッチスクリーンの後に位置するディスプレイからタッチスクリーンを通過する光の透過率が向上し、またタッチスクリーンの前面からの光の反射を抑制する。このような次第で、透明導体パターンの総体的な光学効果が減少し、それによって、そのパターンが、パターンで覆われていない領域から区別されにくく、したがってより見えにくくなる。さらに、透過率が向上し、外部反射が低下することによって、そのディスプレイの総合的な明るさとコントラストを改良することができる。
【００１１】
本発明の構成にはさらに、透明導体パターンの上に配置し、それを実質的に覆う材料を含み、その材料が、透明導体によって覆われていない領域において下層のコーティングと接触するようにしている。この方法によって、透明導体パターンの部分の間にあるギャップにその材料が充填され、それにより、パターンで覆われていない領域における界面が、空気と下層のコーティングとの間の界面ではなく、下層のコーティングとパターンの上に配された材料との間の界面となる。空気との界面では、屈折率差が比較的大きくなる可能性があり、それによって、望ましくない界面反射が起こり、その結果、タッチスクリーンを通過する光の透過率が減少したり、および／または、たとえば周辺光の反射のために、タッチスクリーンを通過して見られる画像のコントラストが低下したりする可能性がある。透明導体パターンの上に配置する充填材料を選択して、基板コーティングと充填材料との間の界面における反射を抑制し、それによって、透明導体で覆われていない領域においてタッチスクリーンを通過する光の透過率を向上させることができる。透明導体パターンの上に配置する材料は、接着材料も含めて、各種適切な光透過性材料とすることができる。そのような接着材料を用いて、そのタッチスクリーン構成を、他の基板に、ディスプレイ装置に、あるいは、タッチスクリーン構成に搭載または封入するためのその他好適な対象物に接着させることができる。
【００１２】
基板、その基板の上のコーティング、そのコーティングの上の透明導体パターン、および透明導体パターンの上に配置され、パターンの部分の間のギャップを充填する充填材料、を含む本発明の構成においては、例に挙げる材料を選択することによって、それぞれの成分における屈折率が以下のようにすることができる：基板の屈折率：約１．６〜１．７（たとえば、ポリエチレンテレフタレート基板では約１．６７）；コーティングの屈折率：約１．４〜１．５（たとえば、二酸化ケイ素コーティングでは約１．４５）；透明導体の屈折率：約１．８〜２．１（たとえば、インジウムスズ酸化物では約２．０）；充填材料の屈折率：約１．４〜１．８（たとえば、約１．７）。
【００１３】
本発明は、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のようなポリエステルを含むプラスチック基板を含むタッチスクリーン構成には特に適している。透明導体パターンが見えてしまうという現象は、本願発明者らによれば、基板としてガラスを用いた場合よりは、基板としてＰＥＴまたはその他の可撓性のプラスチックフィルムを用いた場合の方が、目立ちやすい。ガラスを基板として使用した場合には、ＩＴＯパターンは典型的には、３００℃〜４００℃の間でアニールされる。ＰＥＴまたはその他の温度の影響を受けやすい材料を基板として用いた場合には、ＩＴＯパターンをそのような高い温度で二次加工することができない。その結果、ＰＥＴの上のＩＴＯパターンでは、所望のシート抵抗と均質性を得るためには、ガラスの上で形成、アニールされるものに比較して、より厚くする必要がある。そのことによって、透明導体パターンの目立ちやすさがより顕著となる。ＰＥＴ基板とＩＴＯパターンとの間にケイ素酸化物（たとえば、ＳｉＯ2）コーティングを配置することにより、ＰＥＴ基板の上のＩＴＯパターンの抵抗の均質性を改良することが可能であることもまた、本願発明者らは見出した。
【００１４】
本発明の各種の態様を図面を参照しながら理解することが可能であろうが、示した実施態様および例として説明したものは、単に説明のためのものであって、考慮の対象とすべきすべての範囲を網羅している訳ではない。
【００１５】
図１は本発明のタッチスクリーン構成１００を示し、それに含まれるのは、基板１１０、その基板１１０を覆うコーティング１２０、そのコーティング１２０の上に配置されたパターン化透明導体層１３０、およびその透明導体パターン１３０の上に配置された充填材料１４０であって、その充填材料１４０は、その透明導電材料によって覆われていない領域においてコーティング１２０に接触している。タッチスクリーン構成１００は、使用者によって作動されるタッチ入力装置に使用することができ、その場合透明導体パターン１３０がタッチセンシング要素の役目を果たす。
【００１６】
基板の表面１１２または充填材料の表面１４２を、そのタッチ表面とすることができる。別な方法として、場合によっては使用者と基板１１０または充填材料１４２との間に１層または複数の追加の層を配して、タッチ表面とすることも可能である。たとえば、除去可能で張り替え可能なオーバーレイ層を設けて、タッチ表面に傷が付いたりその他損傷があったりした場合には、そのタッチスクリーンのタッチ表面を「更新（ｒｅｆｒｅｓｈ）」することも可能である。別な例としては、特に基板１１０がプラスチック基板であるような場合には、基板１１０の表面１１２の上にハードコートを配して、タッチ表面とすることもできる。また別な例としては、基板１１０または充填材料１４０に、望ましい耐久性あるいはその他の性質を有するガラスまたはその他の材料のシートを積層するかまたはその他の方法で接着させることも可能であるが、その際にはそれらの間に他の構造用の層または機能性層が存在していても、存在していなくてもよい。
【００１７】
タッチスクリーン構成１００は、可視光線を透過させて、ディスプレイ、グラフィックス、その他の情報または表示をそのタッチスクリーンを通して見ることができるようになっているのが好ましい。したがって、図１に表示された各構成要素は、可視光線透過性であるのが好ましい。
【００１８】
基板１１０は、ガラスまたはプラスチックを含めて、いかなる材料であってもよい。プラスチックの例としては、ＰＥＴ、ポリカーボネート、ポリアクリレート、実質的に透明なポリイミド、実質的に透明なポリウレタンなどを挙げることができる。基板１１０は剛性であっても可撓性であってもよい。場合によっては基板１１０には、たとえば表面１１２の上に追加のコーティングが含まれていてもよく、そのようなものとしては、ハードコート、反射防止コーティング、偏光子、リターダー、波長板、散光板、防眩コーティング、調光フィルムなどが挙げられる。
【００１９】
コーティング１２０は、所望の厚みにコーティングして適切に加工処理したときに、望ましくは可視光線を透過するような、各種適切な材料とすることができる。コーティング１２０は、基板１１０の屈折率より低く、また透明導電材料１３０の屈折率よりも低い屈折率を有している。たとえば、基板１１０としてＰＥＴを使用し、透明導体１３０としてＩＴＯを使用する場合のコーティング１２０のための材料の例としては、ケイ素酸化物たとえばＳｉＯ2を挙げることができる。コーティング１２０は実質的に基板１１０を覆っていて、スパッタ堆積、化学蒸着などの適切な手段により、設けることができる。いかなる理論にも拘束されることを望まないが、コーティング１２０では、透明導体パターン１３０によって覆われた領域において、タッチスクリーン１００を通過する可視光線の反射を抑制できるだけの厚みを選択するのが好ましい。
【００２０】
透明導体パターン１３０としては、各種適切な透明導電材料、たとえば透明導電性酸化物または透明導電性ポリマーなどを挙げることができる。透明導電性酸化物の例としては、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、スズアンチモン酸化物（ＴＡＯ）、スズ酸化物（ＴＯ）などが挙げられる。導電性ポリマーの例としては、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、ポリヘテロシクリルビニレン、および、欧州特許出願公開第１−１７２−８３１−Ａ２号明細書（この特許の全体を参照により本明細書に援用する）に開示されている材料などが挙げられる。透明導体パターン１３０は、各種好適な手段を用いてパターン化することができるが、たとえば、マスクを介して透明導電材料を堆積させて透明導電材料の膜を形成させ、次いで、その材料のいくつかの部分をエッチングまたはその他適切な除去方法を用いて除去する。透明導電材料をパターン化することによって、コーティング１２０のある部分がパターン１３０によって覆われ、コーティング１２０のその他の部分がパターン１３０によって覆われずに残る。
【００２１】
構成の例を挙げてみると、基板１１０が、ＰＥＴ（屈折率約１．６７）のフィルム、コーティング１２０が厚み約１５〜７０ｎｍの範囲、好ましくは２５ｎｍのケイ素酸化物たとえばＳｉＯ2（屈折率約１．４５）のコーティング、そして透明導体１３０が、厚み約２０〜３５ｎｍのＩＴＯ（屈折率約２．０）である。
【００２２】
充填材料１４０は、透明導体パターン１３０の上に塗布するかまたは他の方法で配され、それによって、それがパターン１３０を覆い、かつパターン１３０の部分の間のギャップを実質的に充填し、パターン１３０によって覆われていない領域でコーティング１２０と接触しているようにすることが可能な、適切な材料であればいかなるものであってもよい。充填材料１４０は、コーティング１２０のために使用している材料と同じものであってもよい。いくつかの実施態様においては、充填材料１４０は、光学的に透明な接着剤、たとえば光学グレードのアクリル系感圧接着剤のような接着材料であってよい。基板１１０がＰＥＴ、コーティング１２０がケイ素酸化物、透明導体１３０がＩＴＯであるような構成においては、充填材料１４０の屈折率が約１．４〜１．８であるのが好ましい。たとえば、そのような構成における好適な充填材料としては、アクリル系感圧接着剤またはケイ素酸化物を挙げることができる。
【００２３】
構成１００は、ディスプレイスクリーン、その他の基板（たとえばガラスまたはその他の剛性または可撓性の板）、またはその他適切な対象物の前面のような対象物に接着させるように、配置することができる。これは、基板１１０の表面１１２の上、充填材料１４０の表面１４２の上、表面１１２または表面１４２の上に堆積させたその他の（単一または複数の）層の上、に接着剤を配するか、または充填材料１４０としての接着剤を使用して接着性充填剤を直接に接着させることによって、実施することができる。そのような場合においては、剥離ライナーを接着剤層の上に設けて、その剥離ライナーを剥がすまでの貯蔵および取扱いを容易にして、その構成物を所望の表面に適切に接着させることができる。
【００２４】
図２は、図１に示したものと同様ではあるが、第二の基板をさらに含むタッチスクリーン構成２００を示す。タッチスクリーン構成２００に含まれるのは、第一の基板２１０、その第一の基板２１０を覆うコーティング２２０、コーティング２２０の上に配置された透明導体パターン２３０、透明導体パターン２３０を覆い、パターン２３０によって覆われていない領域にあるコーティング２２０と接触する充填材料２４０、およびその充填材料２４０の上に配置された第二の基板２５０である。基板２５０は、充填材料２４０と基板２５０との間に配置された接着剤を使用することによって、構成２００に接着させることができる。別な方法として、充填材料２４０それ自体を接着材料として、基板２５０を構成２００に接着させるのに使用することも可能である。充填剤層２４０が接着剤であるようないくつかの実施態様においては、透明導体パターン２３０およびコーティング２２０の上に配置することが可能な各種適切な接着剤を使用することによって、その接着剤を透明導体パターン２３０およびコーティング２２０の覆われていない部分に接触させることができる。接着剤の例としては、感圧接着剤および／またはアクリル系の接着剤を挙げることができ、それらは光学的に透明であるのが好ましい。基板２５０はガラスおよびプラスチックを含めた各種適切な材料であればよく、それらは剛性であっても、可撓性であってもよい。
【００２５】
構成１００の透明導体パターン１３０および構成２００の透明導体パターン２３０は、タッチスクリーンのためのセンシング要素を形成することができる。導電性のタッチ対象物、たとえば使用者の指が充分に近いところまでくると、その導電性タッチ対象物がそれら透明導体パターンを形成しているセンシング要素の一つまたは複数と容量結合されることが可能となる。多くの場合、その透明導体パターンには、独立して扱うことが可能な透明導電性の線、ストライプ、パッド、トレースなどが含まれる。制御電子機器がそれらのそれぞれを駆動していて、タッチ対象物との間での容量結合によって、検出可能な信号が得られる。それらの信号の強度から、透明導体パターンのどの部分が容量結合されたかが検出でき、それによってそのタッチの位置を識別することが可能である。
【００２６】
図３には、タッチスクリーン３００の１例を示すが、これには、基板３１０の上に配置された複数の平行な透明導電性バー３３０が含まれる。それぞれのバー３３０は、第一の末端３７０Ａと第二の末端３７０Ｂに結合され、それぞれが導線３８０Ａおよび３８０Ｂに接続されることができる。それらの導線は、それぞれのバーが独立して認識されるように構成されている。導線は、タッチスクリーン３００の端部でまとめてグルーピング３６０に束ねて、タッチスクリーンと制御電子機器（図示せず）とを電気的に結合するための電子テイル（図示せず）にそれを接続することができる。そのようなタッチスクリーンの例は、米国特許第５，６５０，５９７号明細書、米国特許出願公開第２００３／０１０３０４３号明細書、米国特許出願第１０／１７６５６４号明細書、同第１０／３２４７２８号明細書、および同第１０／２０１４００号明細書に開示されている（それら明細書のそれぞれを、参照により本明細書に援用するものとする）。タッチされた位置は、バーが最も大きな信号を示す（位置精度をさらに上げるには補間法を使用）バーがどれであるかからのｙ方向と、バーのそれぞれの末端を流れる電流量を比較することによるｘ方向と、から求めることができる。このタイプのタッチスクリーンは、３Ｍ・タッチ・システムズ・インコーポレーテッド（３Ｍ  Ｔｏｕｃｈ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．）から商品名ニア・フィールド・イメージング（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ）として市販されている。
【００２７】
図４には、本発明のまた別なタッチスクリーン構成４００が示され、それに含まれるのは、第一の基板４１０、その基板４１０を実質的に覆う第一のコーティング４２０、および第一のコーティング４２０の上に配置された平行な透明導電性トレース４３０の第一の組である。タッチスクリーン４００にはさらに、第二のコーティング４２５によって実質的に覆われた第二の基板４１５と、第二のコーティング４２５の上に配置され、透明導電性トレース４３０の第一の組とは直交して配列された透明導電性トレース４３５の第二の組とが含まれる。充填材料４４０は、透明導電性トレース４３０の第一の組と、透明導電性トレース４３５の第二の組との間に配置され、透明導電性トレースによって覆われていない領域で、第一のコーティング４２０および第二のコーティング４２５と接触している。充填材料４４０は、第一の基板４１０、第一のコーティング４２０および第一のパターン４３０を、第二の基板４１５、第二のコーティング４２５および第二パターン４３５と接着させるための接着剤であるのが好ましい。第一のコーティング４２０は、第一の基板４１０および透明導電性トレース４３０の第一の組の屈折率よりは低い屈折率を有する。同様にして、第二のコーティング４２５は、第一の基板４１５および透明導電性トレース４３５の第一の組の屈折率よりは低い屈折率を有する。
【００２８】
操作の際には、導電性タッチ対象物が、第一の基板４１０または第二の基板４１５のいずれかを通して、透明導電性トレース４３０の第一の組の少なくとも一つ、および透明導電性トレースの第二の組の少なくとも一つと容量結合することによって、そのタッチ入力のｘ座標とｙ座標を与えることができる。このタイプのタッチスクリーンは、マトリックスタイプのタッチスクリーンと呼ぶこともできる。マトリックスタイプのタッチスクリーンの例は、米国特許第６，１８８，３９１号明細書；同第５，８４４，５０６号明細書；同第５，３８６，２１９号明細書、さらには国際公開第０１／２７８６８号パンフレット、同第０２／１０００７４号パンフレット、同第０１／５２４１６号パンフレットに開示されている。
【００２９】
図５に、本発明によるマトリックスタイプのタッチスクリーンの別な例を示す。タッチスクリーン構成５００に含まれるのは、一つの表面を実質的に覆う第一のコーティング５２０と、反対側の表面を実質的に覆う第二のコーティング５２５とを有する基板５１０である。透明導電性トレース５３０の第一の組は、第一のコーティング５２０の上に配置され、透明導電性トレース５３５の第二の組は、第二のコーティング５２５の上に、透明導電性トレースの第一の組とは直交する方向で、配置されている。この方法では、同一の基板５１０が、背中合わせの両方の表面の上に、コーティングと透明導体パターンを有している。充填材料５４０（接着剤であるのが好ましい）が、透明導電性トレース５３０の上に配置されて、充填材料が透明導電性トレース５３０を覆い、かつ透明導電性トレース５３０によって覆われていない領域においてはコーティング５２０と接触するようになっている。充填剤層５４０の上には、任意の上側基板５５０を配置することができ、そして独立した接着剤層を用いるかまたは充填材料そのものが接着剤である場合には充填剤層５４０を介して、構成５００と接着させることができる。任意の接着剤またはその他の充填剤層５４５を、透明導電性トレース５３５の上に配置することができ、任意の下側基板５５５を、（もし存在すれば）任意の充填剤層５４５の上に配置することができる。
【００３０】
図６に、本発明による別なタッチスクリーンを示す。タッチスクリーン６００には、接着剤層６８０を介して支持基板６９０に接着されたタッチスクリーン構成６７０が含まれる。タッチスクリーン構成６７０に含まれるのは、第一のコーティング６２５により塗布された第一の基板６１５、その第一のコーティング６２５の上に配置された第一の透明導体パターン６３５、および第一の透明導体パターン６３５の上に配置され、パターン６３５の部分の間のギャップを充填し、コーティング６２５と接触している、第一の充填材料６４５である。タッチスクリーン構成６７０にさらに含まれているのは、第二のコーティング６２０により塗布された第二の基板６１０、その第二のコーティング６２０の上に配置された第二の透明導体パターン６３０、および第二の透明導体パターン６３０の上に配置され、パターン６３０の部分の間のギャップを充填し、コーティング６２０と接触している、第二の充填材料６４０である。構成６７０にはさらに、ハードコート層６６０を有する上側基板６５０が含まれていて、その構成のためのタッチ表面を与えるようになっている。充填材料６４０と６４５が接着材料であって、その構成の隣接する要素を互いに接合させるのが好ましい。別な方法として、独立した接着剤層（図示せず）を使用することもできる。
【００３１】
支持基板６９０は、剛性、可撓性を含めて適切な基板なら何であってもよく、たとえばガラスやプラスチックであってよい。実施態様の例を挙げれば、支持基板６９０が剛性のガラス基板であり、基板６１０、６１５、および６５０が可撓性のプラスチック基板である。この方法では、ロール・ツゥ・ロール法またはその他適切な加工方法を用いて、可撓性の基板の６１０、６１５、および６５０のそれぞれの上に構成６７０のサブ構成を作ることが可能である。次いでそれらのサブ構成のそれぞれを積層法またはその他の方法を用いて互いに接着させて、構成６７０を形成させ、次いでそれを支持基板６９０に接着させることができる。
【００３２】
図７は、タッチスクリーンシステム７００を模式的に示したもので、それにはディスプレイ要素７２０のすぐ側に配置された本発明によるタッチスクリーン７１０が含まれていて、タッチスクリーン７１０を通してディスプレイ要素７２０を見ることができるようになっている。ディスプレイ要素７２０の上に表示される情報と対話するための入力機器として、タッチスクリーン７１０を使用することができる。ディスプレイ要素７２０は、テキストやグラフィックスのような情報を次々と表示することが可能な電子ディスプレイであればよい。ディスプレイ要素７２０にはさらに、印刷されたグラフィックス、テキストあるいはその他の表示のような静的な情報が含まれていてもよい。ディスプレイ要素７２０は、たとえば、ディスプレイスクリーンの上におけるアイコンの形式のような、電子的ディスプレイを静的グラフィックスと組み合わせたものであってもよく、それらは、ディスプレイスクリーンの上に直接印刷されるかまたは他の方法で配置されていてもよいし、あるいは、タッチスクリーン７１０を通して見ることが可能な別なシートの上に設けられていてもよい。グラフィックス、符号、その他の表示はまた、タッチスクリーン７１０の前面に設けられていてもよい。
【００３３】
ニア・フィールド・イメージング（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ）タッチセンサ構成は、以下の手順によって作製した。
【００３４】
ＰＥＴの７ミル（約０．２ｍｍ）のシートの上にＳｉＯ2をスパッタコーティングして、そのＰＥＴ基板を実質的に覆う２５０オングストロームのＳｉＯ2のコーティングを形成させた。使用したＰＥＴ基板は、印刷処理を用いて一つの表面の上にプライマー処理をした標準的なＰＥＴフィルムであった。そのＳｉＯ2は印刷処理をしていない側の上にコーティングした。そのＳｉＯ2コーティングの屈折率は約１．４６であった。
【００３５】
除去可能で、水溶性のパターニングインキを、ＳｉＯ2の表面の、透明導体パターンの指定のない、たとえばパターンの指定領域の中間領域、および境界領域にスクリーン印刷した。
【００３６】
ＩＴＯをそのＳｉＯ2とスクリーン印刷した水溶性インキの両方の上にスパッタコーティングして、４５０オーム／スクエアの抵抗率を与えるのに充分な厚みとした。ＩＴＯは、金属ターゲットまたはセラミックターゲットを使用して、広い範囲の温度および加工条件下で、適切にスパッタコーティングすることができる。
【００３７】
そのパターニングインキを、水を用いて除去し、そのサンプルを乾燥させると、センシング電極の透明導体パターンとしての、ＩＴＯバーのパターンが残った。
【００３８】
導電性銀インキをそのＩＴＯとＳｉＯ2との上にスクリーン印刷し、乾燥させて、厚み約０．３〜０．６ミル（約８〜１５ミクロン）として、ＩＴＯバーのそれぞれに接続された導電性トレースを形成させた。
【００３９】
溶媒系のエポキシ絶縁インキをその導電性銀インキの上にスクリーン印刷して加熱硬化させるが、エポキシの中に電気接続のためのバイアを残して、電気テイルとした。この印刷工程を繰り返して、２層を形成させた。
【００４０】
導電性銀インキトレースをその印刷絶縁層の上にスクリーン印刷し、乾燥させて厚み０．３〜０．６ミル（約８〜１５ミクロン）として、バイアを通過する接続を作った。
【００４１】
テイルの末端の上の銀インキの上に、導電性カーボンインキをスクリーン印刷し、乾燥させて厚み０．３〜０．６ミル（約８〜１５ミクロン）として、腐蝕および摩耗からトレースを保護した。
【００４２】
１．４２ミル（約０．０３６ｍｍ）のＰＥＴフィルムを、光学用アクリル系感圧接着剤でコーティングして、０．５ミル（約１３ミクロン）の厚みの層とし、そのサンプルに、接着剤側を下にし、電気テイルを露出させた状態に残して、ロール・ツゥ・ロール法により積層した。
【００４３】
第一のＰＥＴフィルムの印刷処理した側をＩＴＯでスパッタコーティングして、約１５０オーム／スクエアの抵抗率が得られるのに充分な厚みとした。このＩＴＯが、そのタッチセンサ装置のシールド層を形成している。
【００４４】
ＩＴＯシールド層の周辺と電気テイルのまわりに、導電性銀インキをスクリーン印刷し、乾燥させて、厚み約０．３〜０．６ミル（約８〜１５ミクロンｍｍ）として、シールド層のための電気接点とした。
【００４５】
シールド層の上の導電性銀インキの上に、溶媒系のエポキシ絶縁インキをスクリーン印刷して、加熱硬化させた。
【００４６】
第二の積層ＰＥＴフィルムの周辺のまわりに導電性銀インキをスクリーン印刷し、上側ガード層を形成させた。その銀インキを乾燥させると、厚みが０．３〜０．６ミル（約８〜１５ミクロンｍｍ）となった。
【００４７】
溶媒系のエポキシ絶縁インキを上側ガード層の上にスクリーン印刷して、加熱硬化させた。
【００４８】
厚み７ミル（約０．１８ｍｍ）のアクリル系ハードコーティングしたＰＥＴフィルムを、アクリル系光学グレード感圧接着剤（０．８ミル（０．０２ｍｍ）接着剤／０．９２ミル（０．０２３ｍｍ）ＰＥＴ／０．８ミル（０．０２ｍｍ）接着剤）を含む多層構成に積層させ、次いでその構成の上側ガード層の上に積層させた。
【００４９】
剥離ライナーを付けた、アクリル系光学用接着剤／ＰＥＴ／アクリル系光学用接着剤の構成（０．８ミル（０．０２ｍｍ）接着剤／０．９２ミル（０．０２３ｍｍ）ＰＥＴ／０．８ミル（０．０２ｍｍ）接着剤）をバックシールドに積層させた。
【００５０】
その構成の上側表面を、ポリエチレン／接着剤マスク材料を用いてマスキングし、その構成を切断してシートとし、次いでそれをダイカットして部材とした。
【００５１】
そのダイカットした部材を、ガラスバッキングパネルに積層させた。
【００５２】
得られた部材は、反射光、透過光のいずれによっても見ることが極めて困難なＩＴＯバーを有していて、そのＩＴＯバーは、ＩＴＯバーに容量結合されている導電性タッチ手段の位置を検知するための制御電子機器に接続できるように、配列されている。
【００５３】
光学的なモデルを使用して、本発明の構成と、それとは別な、同様の構成ではあるが基板と透明導体の間に低屈折率コーティングを含まないものとの可視光線の内部透過率を比較した。それぞれの構成とそれに対応する比較例の構成を、透明導体層を含まない同様の対照の構成とさらに比較した。それぞれの構成と対応する対照の構成との間の透過率の違いは、問題としている構成の中での、透明導体パターンによって覆われた領域と、透明導体パターンによって覆われていない領域とを比較した、識別性の相対的レベルを表している。以下の構成を評価したが、層はそれぞれの構成における順で示している：
構成１：
屈折率１．６７の層（ＰＥＴ基板をシミュレート）
厚み３０ｎｍの屈折率１．４６の層（ケイ素酸化物をシミュレート）
厚み２０ｎｍの屈折率２．０の層（ＩＴＯをシミュレート）
厚み３０ｎｍの屈折率１．４６の層（ケイ素酸化物をシミュレート）
屈折率１．５の層（光学用接着剤をシミュレート）
比較例構成Ｃ１（構成１と同様であるが、基板とＩＴＯの間にコーティングなし）：
屈折率１．６７の層（ＰＥＴ基板をシミュレート）
厚み２０ｎｍの屈折率２．０の層（ＩＴＯをシミュレート）
厚み３０ｎｍの屈折率１．４６の層（ケイ素酸化物をシミュレート）
屈折率１．５の層（光学用接着剤をシミュレート）
対照例構成Ｘ１：
屈折率１．６７の層（ＰＥＴ基板をシミュレート）
厚み３０ｎｍの屈折率１．４６の層（ケイ素酸化物をシミュレート）
屈折率１．５の層（光学用接着剤をシミュレート）
構成２：
屈折率１．６７の層（ＰＥＴ基板をシミュレート）
厚み３０ｎｍの屈折率１．４６の層（ケイ素酸化物をシミュレート）
厚み２０ｎｍの屈折率２．０の層（ＩＴＯをシミュレート）
屈折率１．５の層（光学用接着剤をシミュレート）
比較例構成Ｃ２（構成２と同様であるが、基板とＩＴＯの間にコーティングなし）：
屈折率１．６７の層（ＰＥＴ基板をシミュレート）
厚み２０ｎｍの屈折率２．０の層（ＩＴＯをシミュレート）
屈折率１．５の層（光学用接着剤をシミュレート）
対照例構成Ｘ２：
屈折率１．６７の層（ＰＥＴ基板をシミュレート）
屈折率１．５の層（光学用接着剤をシミュレート）
【００５４】
これらの構成のそれぞれの可視光線（波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の内部透過率を、ＳＣＩ・フィルム・ウィザード（ＳＣＩ  Ｆｉｌｍ  Ｗｉｚａｒｄ）光学モデリングソフトウェアを用いて、モデル化した。可視スペクトル中の３種の波長についての結果を表１に示す。Δは、同定された構成と対応する対照構成との間の透過率の差を表している。
【００５５】
【表１】
2007508639.tif 000003
【００５６】
このモデリングの結果から、本発明の構成は、可視スペクトルの全域にわたって透明導体パターンによって覆われた領域において、高い透過率を示すことが判る。このモデリングの結果からはさらに、基板と透明導体パターンの間に低屈折率コーティングを含まないがその他は同一の比較例の構成の場合よりも、本発明の構成の方が、透明導体によって覆われた領域と透明導体によって覆われていない領域との間での透過率の差が低いことも判る。覆われた領域と覆われていない領域との間の透過率の差がそのように低くなったことで、視覚的に識別しにくい透明導体パターンが得られた。
【００５７】
構成１および２の場合のΔを、可撓性の基板上のそのようなタッチスクリーンの典型的な公知の構成を最も代表している比較例構成Ｃ２のΔと比較すると、さらに判ることがある。対照例の構成Ｘ１とＸ２はいずれも光学的性能は同一であるので、それらのΔを直接比較することができる。そのような比較から、構成１と構成２のいずれにおいても、比較例構成Ｃ２と比較して、全可視スペクトル領域において、ＩＴＯで覆われた領域における透過率が改善されており、またＩＴＯの上下にケイ素酸化物層を含む構成１の方が、ＩＴＯの下だけにケイ素酸化物層を含む構成２よりも、可視スペクトル領域においてわずかに改良された透過率を示していることが判る。
【００５８】
本発明は、上述の具体的な例だけに限定されるとは考えてはならず、むしろ、添付の特許請求項に明確に言及されている本発明のすべての態様を包含していると理解すべきである。各種の修正例、等価のプロセス、さらには本発明を適用することが可能な各種の構造は、本明細書を精読することにより、本発明が対象としている当業者には、容易に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明のタッチスクリーン構成の概略的側面図である。
【図２】本発明のタッチスクリーン構成の概略的側面図である。
【図３】センシング要素として透明導体のパターンを用いたタッチスクリーン構成の概略的平面図である。
【図４】本発明のタッチスクリーン構成の概略的側面図である。
【図５】本発明のタッチスクリーン構成の概略的側面図である。
【図６】本発明のタッチスクリーン構成の概略的側面図である。
【図７】タッチスクリーンシステムの概略的側面図である。
【図１】
2007508639.tif 000004
【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】
2007508639.tif 000009
【図７】
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【国際調査報告】
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2007508639.tif 000012
2007508639.tif 000013