(57)【要約】  透明な導電性材料を含む複数の一体化ポリマー製誘導路チャネルを備えていて、その導電性材料の内部で２つ以上のそのようなチャネルが接続されているポリマー・シートを含む物品を開示する。
2007525819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な導電性材料を含む複数の一体化ポリマー製誘導路チャネルを備えていて、その導電性材料の内部で2つ以上のそのようなチャネルが接続されているポリマー・シートを含む物品。
【請求項２】
上記誘導路が共通する1つの交差点に接続されている、請求項1に記載の物品。
【請求項３】
上記誘導路が共通する1つの電気スイッチに接続されている、請求項1に記載の物品。
【請求項４】
上記誘導路が互いに90°をなして接続されている、請求項1に記載の物品。
【請求項５】
上記誘導路が鉛直方向オフセット部を有する、請求項1に記載の物品。
【請求項６】
上記鉛直方向オフセット部が、30〜75°傾いた連続的傾斜部を含んでいる、請求項4に記載の物品。
【請求項７】
上記鉛直方向オフセット部が、上記ポリマー製誘導路チャネルの高さとほぼ等しい、請求項4に記載の物品。
【請求項８】
上記導電性材料が着色染料を含んでいる、請求項1に記載の物品。
【請求項９】
上記誘導路がRF受信機に接続されている、請求項1に記載の物品。
【請求項１０】
上記誘導路が集積チップに接続されている、請求項1に記載の物品。
【請求項１１】
上記誘導路がアドレス可能な交差点に接続されている、請求項1に記載の物品。
【請求項１２】
接着剤で接着された2つ以上のポリマー層をさらに含む、請求項1に記載の物品。
【請求項１３】
上記ポリマー層が、そのポリマー層の上面と底面に上記一体化誘導路を有する、請求項1に記載の物品。
【請求項１４】
実質的に透明な導電性材料を含む複数の一体化ポリマー製誘導路を有するポリマー層を含む物品。
【請求項１５】
上記導電性材料が透明なポリマーを含んでいる、請求項1に記載の物品。
【請求項１６】
上記導電性ポリマーの選択を、置換又は無置換アニリン含有ポリマー、置換又は無置換ピロール含有ポリマー、置換又は無置換チオフェン含有ポリマーからなるグループの中から行なう、請求項15に記載の物品。
【請求項１７】
上記導電性ポリマーの選択を、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェンスチレンスルホネート)、ポリ(ピロールスチレンスルホネート)、ポリ(3,4-エチレンジオキシピロールスチレンスルホネート)からなるグループの中から行なう、請求項16に記載の物品。
【請求項１８】
上記導電性材料が、ゼラチン・バインダと金属塩とを含んでいる、請求項1に記載の物品。
【請求項１９】
上記導電性材料の抵抗率が600Ωm未満である、請求項1に記載の物品。
【請求項２０】
上記導電性材料の抵抗率が0.1〜300Ωmである、請求項1に記載の物品。
【請求項２１】
上記導電性材料が保護オーバーコート材料をさらに含んでいる、請求項1に記載の物品。
【請求項２２】
上記保護オーバーコート材料の抵抗率が5000Ωmを超える、請求項21に記載の物品。
【請求項２３】
上記ポリマー製誘導路が少なくとも2つの層を備えており、そのうちの少なくとも1つの層が導電性材料を含んでいる、請求項1に記載の物品。
【請求項２４】
上記導電性材料が、チャネル平面内で可視光波をガイドする、請求項1に記載の物品。
【請求項２５】
光透過率が80％を超える、請求項1に記載の物品。
【請求項２６】
上記誘導路の深さが0.1〜100μmである、請求項1に記載の物品。
【請求項２７】
上記誘導路の深さが0.1〜10μmである、請求項1に記載の物品。
【請求項２８】
上記ポリマー・シートの厚さが20〜120μmである、請求項1に記載の物品。
【請求項２９】
上記複数の誘導路が、30°よりも大きい少なくとも1つの方向転換部を有する、請求項1に記載の物品。
【請求項３０】
上記ポリマー製誘導路が、層状ナノ複合体材料を含んでいる、請求項1に記載の物品。
【請求項３１】
上記ポリマー層が離散形態のポリマーをさらに有する、請求項1に記載の物品。
【請求項３２】
上記誘導路に隣接した画像層をさらに含む、請求項1に記載の物品。
【請求項３３】
上記誘導路の内部にポリマー製光誘導レンズをさらに含む、請求項1に記載の物品。
【請求項３４】
透明な導電性材料を含む複数の一体化ポリマー製誘導路チャネルを備えていて、その導電性材料の内部で2つ以上のそのようなチャネルが接続されているポリマー・シートを形成する方法であって、鉛直方向にずれた状態で接続部を形成する複数のチャネルをシート内に形成し、導電性材料をそのチャネル内に配置する操作を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並んだ接続点群を形成する複数の導電性チャネルを底部に備えるパターニングされた透明な導電性シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロニクス素子がますます小さくなるにつれ、極めて細かいピッチで正確な電気的接続を行なう必要が以前にも増して大きくなっている。一例を挙げると、半導体（例えば集積回路）はウエハ上に形成されるが、それを個々のチップに切断することで基板への実装が可能になる。一般に、基板には回路用の細かい導電線が形成されており、基板とチップの間には電気的・熱的な接触が必要とされる。エレクトロニクス製品（例えばコンピュータ、ビデオテープや音声テープのプレイヤー、テレビ、電話など）がますます小さく、より薄く、より持ち運びやすくなるにつれ、半導体のサイズに対する要求や、半導体と基板の間、または可撓回路と堅固なプリント回路の間を電気的に接続する手段に対する要求がますます厳しくなっている。
【０００３】
2つの電気部品間を電気的に接続する1つの手段は、Z軸導電性シート材料（例えばZ軸接着剤）を利用することである。シート材料がエラストマーであれ接着剤であれ、エレクトロニクス産業における微細化に遅れないようにするという挑戦が続いている。Z軸方向の導電性は、多数の手段で実現することができ、例えばバインダ・マトリックス全体に導電性粒子を分散させる方法がある。非常に細かいピッチでの電気的接続が要求される場所では、電極がある場所だけに導電性素子を配置する（その場合には、一般に導電性シートから電極へのインデクシングが必要とされる）か、インデクシングが不要となるよう、導電性素子を、電極間の間隔よりも狭い間隔で配置するとよい。アメリカ合衆国特許第5,087,494号（Calhoun他）は、導電性粒子が細かいピッチで正確な位置に配置された導電性粘着テープの一例である。Calhounらのこの'494特許には、利用可能な他の多くの導電性接着テープについても記載されている。
【０００４】
アメリカ合衆国特許第4,008,300号（Ponn）と第3,680,037号（Nellis他）には、シートの両面間をつなぐ複数の圧縮可能な導電性弾性プラグを備えた誘電性シート材料が記載されている。このシートを回路間に配置すると、両者を電気的に接続することができる。PonnとNellisらの導電性プラグは、バインダ材料に導電性粒子を分散させたものである。
【０００５】
他の特許文献（例えばアメリカ合衆国特許第4,448,837号（Ikede他）；第4,546,037号（King）；第4,548,862号（Hartman）；第4,644,101号（Jin他）；第4,838,347号（Dentinni））には、磁場を印加することにより、バインダの中に分散させた磁性粒子を配向させることが記載されている。配向させて硬化させた後の粒子の分布は、用途によっては機能するのに十分に均一であるが、別の用途にとっては不十分である。より細かいピッチで接続するためにより狭い間隔にしようとしてこれら特許文献で使用されている粒子の数を増やすと、おそらく凝集が起こり、その結果として短絡するであろう。したがって、2つの表面を極めて細かいピッチで互いに電気的に正確に接続する小ピッチ手段が必要とされている。
【０００６】
パターニングされた導電性シートの利用性を向上させるためには、導電性パターンを接続する必要がある。パターニングされた導電性シートを接続する従来法では、金属化合物を含む導電性インクが使用される。導電性インクは、一般に、インク・ジェット・プリンタ、熱転写、レーザー転写のいずれかを利用して印刷される。これらの方法によって導電性パターンが接続されるが、導電性シートの内部に位置する導電性チャネルに効果的に接続する方法が必要とされる状態は相変わらず続いている。
【０００７】
アメリカ合衆国特許第5,522,962号には、厚さ方向は導電性だが、横方向は絶縁性である導電性シートが記載されている。導電性材料が開示されているものの、その材料は光の透過率が小さい傾向があるため、透過性デバイス（例えば液晶ディスプレイ）ではあまり役に立たない。しかもこの発明で用いられている導電性材料は、バインダに囲まれた導電性強磁性粒子である。
【０００８】
チル・ロールを作るための従来技術における1つの方法は、機械による製版法を利用して主要な表面パターンを作る操作を含んでいる。この製版法には多くの制約がある。それは例えば、ツールがずれていると表面にツールの線ができること、高価格であること、処理時間が長いことなどである。したがってチル・ロールを作るのに機械による製版を利用しないことが望ましい。
【０００９】
アメリカ合衆国特許第6,285,001号（Fleming他）は、エキシマ・レーザーを利用して基板を融除し、融除された基板上の反復微細構造の均一性を改善する露出プロセス、あるいは融除された基板上に三次元微細構造を作る露出プロセスに関する。この方法は、複雑でランダムな三次元構造を作るためのマスター冷却ロールの製造に適用することは難しく、コスト的にも高価である。
【００１０】
アメリカ合衆国特許第6,124,974号（Burger）では、基板をリソグラフィ法で作る。このリソグラフィ法を次々とフォトマスクについて繰り返し、望む微小レンズに対応する三次元の浮き彫り構造を作る。マスターを形成して三次元構造を作り、それをプラスチック・フィルムに移すこの方法は時間がかかり、コスト的にも高価である。
【００１１】
導電体（例えば共役した導電性ポリマー、導電性炭素粒子、結晶性半導体粒子、アモルファス半導体フィブリル、連続した半導性薄膜）を含む導電層を用いると、イオン伝導体よりも静電荷を効率的に散逸させることができる。なぜならこのような導電層は、電気伝導が相対湿度とは独立であり、周囲温度の影響をわずかに受けるだけだからである。
【００１２】
さまざまなタイプの導電体のうちで、導電性の金属含有粒子（例えば半導性金属酸化物）は、フィルムを形成しないポリマー粒子と組み合わせて適切なポリマー・フィルム形成バインダの中に分散させる場合に特に効果的である。これについてはアメリカ合衆国特許第5,340,676号；第5,466,567号；第5,700,623号に記載されている。ドナーとなる適切なヘテロ原子をドープした二元金属酸化物、または酸素が欠乏した二元金属酸化物が写真エレメントのための帯電防止層において有用であることが従来技術で開示されている。それは、例えばアメリカ合衆国特許第4,275,103号；第4,416,963号；第4,495,276号；第4,394,441号；第4,418,141号；第4,431,764号；第4,495,276号；第4,571,361号；第4,999,276号；第5,122,445号；第5,294,525号；第5,382,494号；第5,459,021号；第5,484,694号などに開示されている。適していると主張されている導電性金属酸化物としては、酸化亜鉛、チタニア、酸化スズ、アルミナ、酸化インジウム、シリカ、マグネシア、ジルコニア、酸化バリウム、三酸化モリブデン、三酸化タングステン、五酸化バナジウムなどがある。ドープされた好ましい導電性金属酸化物粒子としては、アンチモンをドープした酸化スズ、フッ素をドープした酸化スズ、アルミニウムをドープした酸化亜鉛、ニオブをドープしたチタニアなどがある。アメリカ合衆国特許第5,368,995号に開示されている好ましい別の三元金属酸化物として、アンチモン酸亜鉛とアンチモン酸インジウムがある。金属を含む他の導電性粒子としては、金属ホウ化物、金属炭化物、金属窒化物、金属ケイ化物が、日本国特開平04-055,492号に開示されている。
【００１３】
アメリカ合衆国特許第6,077,655号；第6,096,491号；第6,124,083号；第6,162,596号；第6,187,522号；第6,190,846号には、導電性ポリマーを含む導電層を有するイメージング・エレメント（例えば映画フィルム）が記載されている。そのような導電性ポリマーの1つは、導電性のある3,4-ジアルコキシ置換されたポリチオフェンスルホン酸スチレン複合体を含んでいる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
導電性パターンを有する透明なシートで、電気装置での使用が簡単になるように容易に接続できるものが相変わらず必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明により、透明な導電性材料を含む複数の一体化ポリマー製誘導路チャネルを備えていて、その導電性材料の内部で2つ以上のそのようなチャネルが接続されているポリマー・シートを含む物品が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、光の透過が改善されていると同時に導電性である誘導路が提供される。本発明により、共通する1つの電源またはスイッチに複数の導電性パターンが接続される。本発明により、デリケートな導電性透明コーティングを、摩耗や、ディスプレイ装置で一般的な周囲の厳しい条件から保護する手段も提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図には、誘導路チャネルの鉛直方向オフセット接続部の断面図が示してある。ベースとなるポリマー・シート2は、側壁8と導電性材料6を有する誘導路チャネルを備えている。導電性材料の鉛直方向オフセット部4は、ベースとなるシート2の表面の斜め上方に位置している。導電性チャネルの鉛直方向オフセット部は、導電性材料6でコーティングされている。誘導路の鉛直方向オフセット部により、その導電性誘導路に対して電気的に面接続することができる。例えばDC電源を鉛直方向オフセット部を有するポリマー製誘導路に面接続できるため、電流は、導電性材料6によって作られた電気経路を流れることができる。
【００１８】
本発明は、従来技術と比べて多数の利点を有する。本発明により、シートの面内で導電性である一方で、シートの方向とは垂直な光エネルギーに対しては透明な導電性シート材料が提供される。横方向が絶縁性の熱可塑性材料によって互いに隔てられた導電性誘導路は、電気を出発点から目的地に伝える正確な経路を提供する。パターニングされていて可視光に対して透明な導電性シートは、膜スイッチ、RF用アンテナ、ディスプレイ装置、半導体と基板の間の接続、可撓回路と堅固なプリント回路の間の接続に使用できる。この導電性材料は透明であるため、本発明のシートは、画像層（例えばインクジェットで印刷された画像）と組み合わせて使用することもできる。
【００１９】
本発明により、複数の導電性パターンを電気回路の論理点（例えば電源、スイッチ、アドレス点）と接続することができる。複数の導電性パターンを接続することによっていくつかの電気的機能が統合されるため、装置の有用性が非常に大きくなる。接続部がポリマー・ベースの中にあらかじめパターニングされていて、導電性材料を誘導路の中に付着させることでその接続部と接続するという本発明の接続方法は、コストがかかってしかも遅いパターニングを印刷する必要性が少なくなるという点で、従来技術のマイクロ接続よりも優れている。さらに、本発明の材料は実質的にポリマーをベースとしているため、堅固な基板（例えばガラスやシリコン・ウエハ）に付着させた導電性パターンと比べ、耐久性があり、軽量で、可撓性があり、丈夫である。
【００２０】
本発明の別の一実施態様では、パターニングされた導電性シートは、可視光の平面内導波管としても機能する。可視光を誘導路を通じて伝えることができ、それと同時に電気信号または電流がチャネル内を伝わるため、チャネル内を伝わる情報量が顕著に増大する。シートの面内からシートの外へ出る方向へと光を変える適切な光誘導レンズを用意することにより、平面内をガイドされた波を本発明のシートから出すこともできる。こうすることにより、本発明の材料の周辺に位置する光源を利用した多色膜スイッチまたは自動式ディスプレイ・パネルを作ることができる。
【００２１】
絶縁性の熱可塑性材料で形成することが好ましい誘導路は、いろいろなサイズと形状のものを作れるため、望む入出力特性を提供できる。このような誘導路は熱可塑性材料で形成されるため、さまざまな向きにすることもできる。例えば、互いに垂直な誘導路、曲がった誘導路、円形の誘導路、ある論理点に接続された誘導路などである。
【００２２】
本発明の導電性誘導路により、誘導路に収容される導電性材料が保護される。本発明の導電性材料を保護することにより、導電性材料の引っ掻き、摩耗、汚染が、基板の表面に位置する従来の導電性パターンと比べて大きく減少する。導電性材料を引っ掻くと、1つ以上の誘導路の導電率が望まない変化をして装置の故障につながる可能性がある。本発明の導電性材料は誘導路と一体であるため、コーティングを補助コーティングでさらに保護し、例えばコレステリック液晶のコーティング面を作る。
【００２３】
熱可塑性材料は、化学物質や熱に対する優れた耐性があるが、ナノ複合材料（例えば粘土）を誘導路に添加すると、導電性シートの透過特性を顕著に低下させることなく、耐熱性、電気的絶縁性、耐摩耗性がさらに向上する。顔料または染料を、導電性誘導路に対して、または導電性材料を含む絶縁性の熱可塑性構造に対して添加することにより、本発明の導電性シートは、着色した透過光のエネルギーを提供すること、あるいはパターン（例えば停止サインにおける“ストップ”という単語）を含むことができる。これらの利点ならびに他の利点は、以下の詳細な説明から明らかになろう。
【００２４】
“LCD”という用語は、画像の形成に液晶を利用するあらゆる背面投射ディスプレイ装置を意味する。“散光器”という用語は、反射光（第1の方向の光）を散乱して散乱光（ランダムな方向の光）にすることのできるあらゆる材料を意味する。“光”という用語は、可視光を意味する。“拡散光散乱率”という用語は、拡散透過した500nmの光を、光源からの500nmの光の合計量と比べたときの割合を意味する。“全光透過率”という用語は、サンプルを透過する500nmの光を、光源からの500nmの光の合計量と比べたときの割合を意味する。この中には、光のスペクトル透過と拡散透過の両方が含まれる。“拡散光透過効率”という用語は、透過した500nmのあらゆる光の割合に対し、拡散透過した500nmの光の割合がどれだけであるかの比を100倍した値を意味する。“ポリマー・フィルム”という用語は、ポリマーを含むフィルムを意味する。“ポリマー”という用語は、ホモポリマーとコポリマーを意味する。レンズのサイズと振動数に関する“平均”という用語は、フィルムの全面積にわたる算術平均を意味する。
【００２５】
“透明な”という用語は、500nmにおける全光透過率が70％以上であるシートを意味する。“誘導路”という用語は、本発明のシートに設けたトレンチ、畝、溝を意味する。シート内の誘導路は、本発明の導電性材料を含んでいる。誘導路の厚さは、0.5〜100μmである。誘導路は、一般にシートの平面の方向を向いているが、シートの深さ方向で変化していてもよい。シートの平面内の誘導路は、行またはアレイの形態、ランダムな形態、直線、曲線、円形、楕円形、正方形、三角形、サイン波、矩形波の形態にすることができる。誘導路は、一般に、出発点から始まって接続点で終わる。誘導路は、離散した状態でも、交差していてもよい。シートには、1本以上の誘導路が存在できる。任意の方向における誘導路の数は、1cmにつき1本〜1000本の範囲である。
【００２６】
導電性という用語は、材料が電流を流す能力を意味する。伝導率は、抵抗率の逆数である。抵抗率は、Ωmを単位として測定される。基板にコーティングされた導電層の面抵抗を表現する1つの一般的な方法は、面電気抵抗、すなわちSERという用語を用いるというものである。SERは、Ω/□を単位として測定される。本発明で使用する導電性材料は、一般に、抵抗率が5000Ωm未満である。本発明で使用する導電層は、一般に、SERの測定値が5000Ω/□未満である。
【００２７】
“接続する”または“接続”という用語は、電気または光を伝える2つ以上の誘導路間の論理的接続を意味する。電気または光を伝える誘導路の接続は、電気スイッチ、トランジスタ、抵抗器、AC電源、DC電源、ダイオード、ICチップ、RF送信機または受信機、光学的接合部、光誘導レンズ、ビーム・スプリッタ、色フィルタの位置で実現することができる。シートの長さ方向に沿って等間隔になった平行な導電性誘導路は接続されていないため、1つの論理点に収束していない。“アドレス可能な”または“アドレス”という用語は、特定の位置での接続を意味する。現在のところ、液晶ディスプレイ装置はアドレス可能な画素を持ち、OLEDディスプレイ装置はアドレス可能な画素を持つ。すなわち鉛直方向と水平方向の両方で位置を指定することにより、特定の1つの画素をアクティブにすることができる。
【００２８】
電気または光を伝えるシートで、そのシートがなす平面内に電気または光を伝える誘導路の一部または全部が接続されているものを提供するには、導電性材料を含む複数の一体化ポリマー製誘導路を備えていて、その導電性材料の内部で2つ以上の誘導路が接続されているポリマー層を含む製品が好ましい。誘導路を接続することが好ましいのは、導電性経路を利用して光回路または電気回路の中の有用な電気部品または光部品を接続することにより、電気または光を伝えるのによりよく利用できるからである。誘導路は互いに接続することが好ましい。なぜなら、接続がシートの内部でなされるために接続材料を保護すること、接続パターンをロールからロールへと移すこと、光と電気の両方を伝えるという目的が同じシートの中に存在できるために二機能材料となることが可能だからである。
【００２９】
本発明の好ましい一実施態様では、誘導路が交差点に接続されている。交差点では任意の角度で交差することが可能であり、交差点は2つ以上の誘導路を含むことができる。1つの交差点に接続されていると、共通する1つの電源からいくつかの誘導路に電力を供給する手段となる。本発明による好ましい別の一実施態様では、誘導路が電気スイッチまたは光スイッチに接続されている。誘導路がスイッチに接続されていると、個々の用途に応じて導電性誘導路をオンにしたりオフにしたりできる。本発明による好ましい別の一実施態様では、誘導路が互いに85〜95°の角度をなして接続されている。85〜95°の角度をなして接続されていると、磁場または電場を必要とするディスプレイ・システム（例えば液晶ディスプレイ）に電力を供給する、接続されたグリッドが提供される。本発明の別の一実施態様では、誘導路がRFの送信機または受信機に接続されている。受信機または送信機に接続されることにより、電気部品が搭載された可撓性の受信機または送信機をロールからロールへ移して作り、電源または信号発生装置に接続することが可能になる。
【００３０】
本発明の別の一実施態様では、複数の誘導路が集積化シリコン・チップに集まる。ICに接続されていると、例えば8ピン、16ピン、32ピンのICチップへの可撓接続点が可能になり、各ピンを論理的目的地と電気的に接続できる。本発明による好ましい別の一実施態様では、誘導路がアドレス可能な交差点に接続されている。二次元アドレス（鉛直方向と水平方向）を利用した接続により、本発明の材料をディスプレイ装置の画素として用い、磁場、電場、電流のいずれかを用いて画素をアクティブにすることができる。
【００３１】
本発明による好ましい別の一実施態様では、誘導路が鉛直方向オフセット部に接続されている。鉛直方向オフセット部は、導電性シートの表面から実質的に始まり、誘導路の最終的な深さに等しい位置で終わる傾斜面である。鉛直方向オフセット部は本発明の導電性材料を含んでいるため、導電性シートの内部で導電性チャネルへの面接続が可能になる。面接続が好ましいのは、リード線とのインターフェイスにすることが容易であり、電気素子を面に取り付けられるからである。30〜75°の傾斜を有する鉛直方向オフセット部が好ましい。傾斜が10°未満だと鉛直方向オフセット部が60°の傾斜よりも長くなるという点で、スペースの利用が非効率的であることがわかっている。傾斜が80°よりも急だと、導電性材料を均一に付着させることが難しいために回路の“断線”が起こり、その結果として導電経路の信頼性が低下することがわかっている。
【００３２】
鉛直方向オフセット部は、ポリマー・シートのベースから測定した誘導路の高さと実質的に等しいことが好ましい。高さが実質的に等しいと、ベースに対して誘導路を面接続することが可能になる。これは、導電性材料が本発明による誘導路の最下層である場合に特に有効である。好ましい別の一実施態様では、鉛直方向オフセット部の高さは、誘導路の高さの20〜80％である。20〜80％だと、鉛直方向オフセット部によって導電性材料の内部に面接続されるため、2つ以上の層が誘導路の中に存在しているときに特に有用である。
【００３３】
本発明の別の一実施態様では、導電性材料または補助層は、着色染料または顔料を含んでいる。着色染料または顔料が好ましいのは、透過する白色光に色をつけることができるため、誘導路の位置を目で特定する手段を提供するとともに、白色光または着色光を平面内を色を付けてガイドできるからである。顔料を用いる場合には、顔料の粒径を小さくして望まない散乱を減らすことが望ましい。本発明での使用に適した顔料としては、その顔料を組み込む媒体にほとんど溶けない無機または有機のあらゆる着色材料が可能である。好ましい顔料は有機のものであり、W. HerbstとK. Hungerによる『工業用有機顔料：製造、性質、用途』（1993年、ワイリー出版）に記載されているものが挙げられる。具体的には、アゾ顔料（例えばモノアゾイエロー、モノアゾオレンジ）、ジアゾ、ナフトール、ナフトールレッド、アゾレーキ、ベンゾイミダゾロン、ジアゾ縮合物、金属錯体、イソインドリノン、イソインドリン、多環式顔料（例えばフタロシアニン、キナクリドン、ペリレン、ペリノン、ジケトピロロピロール、チオインジゴ）、アントラキノン顔料（例えばアントラピリミジン、フラバントロン、ピラントロン、アンタントロン、ジオキサジン、トリアリールカルボジウム、キノフタロン）などである。
【００３４】
顔料の水性分散液が好ましい。なぜなら好ましい顔料は、すべてではないにせよたいていの有機溶媒に溶けないため、溶媒系の中に高品質の分散液が存在しそうにないからである。実際、好ましい顔料であるPR-122とPB-15を溶かす唯一の溶媒は濃硫酸であり、これは有機溶媒ではない。本発明の好ましい顔料は、自然の状態で不溶性の結晶化した固体である。結晶は、固体が取ることのできる熱力学的に最も安定な形態である。油性分散液または水性分散液では、この結晶化した固体は、熱力学的に不安定なアモルファス固体の形態になろう。したがって顔料が、場合によっては時間経過とともに結晶形態に変換されることを心配する必要があろう。結晶化した固体から出発することもできるが、その場合には相転移を妨げる心配をしなくてもよい。顔料を分散させた溶媒を避ける別の理由は、沸点の高い溶媒は蒸発によって除去されないため、コーティングに用いた場合にコーティング溶融物の中で望まない相互作用（例えば、DOH分散粒子の熟成や、他の層との平衡化）を起こす可能性があるからである。固体粒子分散液を用いると、有機溶媒を完全に避けることができる。
【００３５】
好ましい一実施態様では、着色剤をバインダの中に分散させて固体粒子分散液の形態にする。このような分散液は、まず最初に着色剤を、水溶性のまたは水に分散可能な界面活性剤またはポリマーを含む水溶液と混合して大まかに水性プリミックスを形成し、そのプリミックスをミル（粉砕機）に入れることによって形成される。水溶性のまたは水に分散可能な界面活性剤またはポリマーの量は広い範囲で変えることができるが、一般に、ポリマーの重量は、イメージングに役立つ着色剤の重量に対して0.01％〜100％である。この範囲は、約0.3〜約60％であることが好ましく、0.5％〜50％であることがさらに好ましい。なお％の数値は、ポリマーの重量％である。
【００３６】
ミルは、例えばボール・ミル、媒体ミル、摩耗ミル、振動ミルなどが可能である。ミルには、適切な粉砕媒体（例えばシリカ・ビーズ、窒化ケイ素、砂、酸化ジルコニウム、イットリアで安定化させた酸化ジルコニウム、アルミナ、チタン、ガラス、ポリスチレンなど）を入れる。ビーズのサイズは一般に直径が0.25〜3.0mmであるが、望むのであればより小さな媒体も用いることができる。望む粒径の範囲に到達するまで、プリミックスを粉砕する。
【００３７】
着色固体粒子を粉砕媒体と繰り返し衝突させると、結晶が破壊されたり塊が壊れたりし、その結果として粒径が小さくなる。着色固体粒子の分散液は、最終サイズの平均値が1μm未満になっている必要がある。この値は、0.1μm未満であることが好ましく、0.01〜0.1μmであることが最も好ましい。着色固体粒子は、平均サイズがサブμmであることが最も好ましい。固体粒子のサイズが0.01〜0.1μmだと、顔料を最もうまく利用することができ、粒径が1.2μmよりも大きな顔料と比べて望まない光の吸収が減った。
【００３８】
界面活性剤、ポリマー、ならびに他の一般的な添加物も、この明細書に記載した従来の固体粒子分散手続きに従った分散プロセスで使用できる。そのような界面活性剤、ポリマー、ならびに他の一般的な添加物は、着色剤の分散プロセスですでに参照したアメリカ合衆国特許第5,468,598号；第5,300,394号；第5,278,037号；第4,006,025号；第4,924,916号；第4,294,917号；第4,940,654号；第4,950,586号；第4,927,744号；第5,279,931号；第5,158,863号；第5,135,844号；第5,091,296号；第5,089,380号；第5,103,640号；第4,990,431号；第4,970,139号；第5,256,527号；第5,089,380号；第5,103,640号；第4,990,431号；第4,970,139号；第5,256,527号；第5,015,564号；第5,008,179号；第4,957,857号；第2,870,012号；イギリス国特許明細書第1,570,362号と第1,131,179号に開示されている。なおこれら特許文献の開示内容は、参考としてこの明細書に組み込まれているものとする。
【００３９】
着色剤分散液を形成した後、画像素子の支持体にコーティングするためにその着色剤分散液を水性コーティング媒体に添加する前または添加した後に、他の界面活性剤または他の水溶性ポリマーを添加することができる。水性コーティング媒体は、イメージング技術でよく知られているように、他の化合物として、安定剤や分散剤（例えば別のアニオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性イオン界面活性剤、カチオン界面活性剤）、水溶性バインダ（例えばゼラチン）などを含んでいることが好ましい。水性コーティング媒体はさらに、イメージングにおいて有用な化合物の別の分散液またはエマルジョンを含むことができる。
【００４０】
本発明の好ましい別の一実施態様では、ポリマー層は接着剤で接着されて互いに接続された多層の導電性シートとなる。導電性シートを積層させて互いに接続するといくつかの可撓回路が同じスペースを占めることができるため、デバイスまたはディスプレイのスペースが節約される。2つ以上の層を作るための好ましい方法は、非導電性の圧力感受性接着剤を用いて製品を積層させ、超音波ホーン、レーザー、加熱した金属供給源のいずれかによって点接触積層体にする方法である。
【００４１】
本発明のさらに好ましい一実施態様では、導電性材料を含む互いに接続された誘導路をポリマー・シートの上面と底面の両方に付着させる。導電性材料を上面と底面に有する互いに接続された誘導路を用意することにより、2つの可撓回路が同じスペースを占めることができ、しかも上面から底面への接続が可能となるため、面積が増大する。本発明の材料はロールからロールへと移す方法での製造に非常に適しているため、上面と底面の誘導路を簡単に形成してコーティングすることができる。シートの両側にある誘導路は、まず最初に一方の側をコーティングし、乾燥させ、回転させ、次いで第2の側を導電性材料でコーティングする操作を、機械を1回通すだけで実現できることがわかっている。
【００４２】
電流が流れ、しかも可視光のエネルギーに対して透明なパターンを有するシートを提供するには、実質的に透明な導電性材料を含む複数の一体化ポリマー製誘導路を有するポリマー層を含む製品が好ましい。ポリマー製誘導路は誘導路相互の間を電気的に絶縁し、誘導路に含まれる材料は、透明かつ導電性である。誘導路内の材料は導電性かつ透明であるため、導電性と可視光に対する透明性が必要とされる用途で本発明の製品を用いることができる。透明で導電性のある材料を含む複数の誘導路を有するシートが役に立つ具体例としては、コーティングされたコレステリック液晶層を利用していて、エネルギーを供給された誘導路の電場によってコレステリック液晶が向きを変える簡単なディスプレイ、発光エネルギーが導電性誘導路を通じて伝えられるバックライト式時計のエレクトロニクス、RFアンテナなどがある。
【００４３】
好ましい導電性材料は、導電性ポリマーを含んでいる。導電性ポリマーが好ましいのは、可視光に対して透明であるという望ましい性質を持ち、付着させるのに真空蒸着を利用する従来の金属製導電体と比べて誘導路の中でロールからロールへと移す方法で容易にコーティングでき、抵抗率が5000Ωm未満（より一般には0.01〜5000Ωmの範囲）であり、透明な染料などの添加物を含むことができるからである。さらに、本発明で有用な導電性ポリマーは、ポリマー・シートの中に位置するポリマー製誘導路の底面によく接着することがわかっている。
【００４４】
可視光をよく透過させる導電性誘導路を提供するには、導電性ポリマーを使用することが好ましい。導電性ポリマーの選択は、置換又は無置換アニリン含有ポリマー、置換又は無置換ピロール含有ポリマー、置換又は無置換チオフェン含有ポリマーからなるグループの中から行なう。これらのポリマーは、望む導電率を与え、誘導路に望み通りに接着し、光をよく透過させる。
【００４５】
上記の導電性ポリマーのうちで、ポリピロールとポリチオフェンをベースとしたポリマーが最適な電気特性と光学特性を与えるために特に好ましい。本発明の特に好ましい導電性ポリマーは、市場で大量に入手できるというのが主な理由で、ポリチオフェンをベースとしている。
【００４６】
本発明の導電性材料は、ポリマー骨格成分と共役した導電性ポリチオフェンと、重合するポリアニオン成分とを含有するポリチオフェン／ポリアニオン組成物を含むコーティング組成物によってコーティングされていることが好ましい。本発明で使用するのが好ましいポリチオフェン成分は、少なくとも1つのアルコキシ基（例えばC1〜C12アルコキシ基または-O(CH2CH2O)nCH3基（nは1〜4））で置換されたチオフェン核を含んでおり、チオフェン核が2つの酸素原子によって閉じた環の場合には、アルキレン基（置換形態のアルキレン基も含む）で置換されたチオフェン核を含んでいる。本発明で使用するのが好ましいポリチオフェンは、以下の一般式（I）に対応する構造単位で構成することができる。
【化１】
2007525819.tif 000003
（ただし、R1とR2は、それぞれ独立に、水素またはC1〜C4アルキル基を表わすか、合わさって、場合によっては置換されているC1〜C4アルキレン基（エチレン基が好ましい）、場合によってはアルキルで置換されているメチレン基、場合によってはC1〜12アルキルまたはフェニルで置換されている1,2-エチレン基、1,3-プロピレン基、1,2-シクロヘキシレン基を表わす）。導電性ポリチオフェン／ポリアニオン組成物と、ポリアニオンの存在下で合成したポリチオフェンの水性分散液を調製する方法と、そのような分散液から帯電防止コーティングを得る方法は、ヨーロッパ特許第0 440 957号（アメリカ合衆国特許第5,300,575号に対応）と、例えばアメリカ合衆国特許第5,312,681号；第5,354,613号；第5,370,981号；第5,372,924号；第5,391,472号；第5,403,467号；第5,443,944号；第5,575,898号に記載されている。なおこれら特許文献の開示内容は、参考としてこの明細書に組み込まれているものとする。
【００４７】
重合するポリアニオン化合物の存在下での導電性ポリチオフェンの調製は、ピロールの酸化重合に一般に用いられる酸化剤および／または酸素または空気を用い、ポリ酸の存在下（好ましくは、場合によっては有機溶媒をある程度の量含む水性媒体の中）で、0℃〜1000℃にて、例えば以下の一般式（II）：
【化２】
2007525819.tif 000004
（ただし、R1とR2は一般式（I）で定義した通りである）で表わされる3,4-ジアルコキシチオフェンまたは3,4-アルキレンジオキシチオフェンを酸化重合させることによって実現できる。ポリチオフェンは、酸化重合によって正に帯電する。その電荷の位置と数を明確にすることはできないため、ポリチオフェン・ポリマーの繰り返し単位を表わす一般式の中には記されていない。酸化剤として空気または酸素を用いる場合には、チオフェンおよびポリ酸と、場合によっては触媒量の金属塩とを含む溶液に、空気または酸素を重合が完了するまで導入する。ピロールの酸化重合に適した酸化剤は、例えばJ. Am. Soc.、第85巻、454ページ、1963年に記載されている。安価で取り扱いが簡単な酸化剤が好ましい。具体的には、鉄(III)塩（例えばFeCl3、Fe(ClO4)3、有機残留物を含む有機酸および無機酸の鉄(III)塩）、H2O2、K2Cr2O7、過硫酸アルカリ、過硫酸アンモニウム、過ホウ酸アルカリ、過マンガン酸カリウム、銅塩（例えばテトラフルオロホウ酸銅）などがある。理論的上は、チオフェンの酸化重合には、チオフェン1モルにつき酸化剤が2.25当量必要とされる（J. Polym. Sci. Part A, Polymer Chemistry、第26巻、1287ページ、1988年を参照のこと）。しかし実際には、酸化剤をある程度過剰に使用する。例えばチオフェン1モルにつき0.1〜2当量を過剰にする。
【００４８】
重合を行なうため、上記の一般式（II）に対応するチオフェンと、ポリ酸と、酸化剤とを有機溶媒に溶解または乳化させ、得られる溶液またはエマルジョンを予想重合温度にて撹拌して重合反応を完了させる。本発明で用いるポリチオフェン／ポリアニオン組成物中の重合するポリアニオン成分に対するポリチオフェン・ポリマー成分の重量比は広い範囲で変えることができ、例えば約50/50〜15/85であることが好ましい。この方法により、固体含有量が0.5〜55重量％（1〜10重量％であることが好ましい）の安定なポリチオフェン／ポリアニオン水性分散液が得られる。重合時間は、バッチのサイズ、重合温度、酸化剤の種類に応じて数分〜30時間になる可能性がある。得られるポリチオフェン／ポリアニオン組成物分散液の安定性は、重合中および／または重合後に分散剤（例えばアメリカ合衆国特許第3,525,621号に記載されているアニオン界面活性剤であるドデシル硫酸塩、アルキルアリールポリエーテルスルホン酸塩）を添加することによって改善できる。分散液に含まれるポリマー粒子のサイズは一般に5nm〜1μmの範囲であるが、40〜400nmの範囲であることが好ましい。
【００４９】
これら導電性ポリマーの合成に用いるポリアニオンは、ポリカルボン酸（例えばポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸）のアニオンと、ポリスルホン酸（例えばポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸）のアニオンであるが、本発明ではポリスルホン酸のアニオンが好ましい。これらのポリカルボン酸とポリスルホン酸は、ビニルカルボン酸やビニルスルホン酸と重合可能な他のモノマー（例えばアクリル酸とスチレンのエステル）からなるコポリマーであってもよい。分散させたポリチオフェン・ポリマーと組み合わせて使用するアニオン性（酸性）ポリマーは、分散液が十分に安定であるようにするため、アニオン基の含有量がポリマー化合物の2重量％を超えることが好ましい。ポリアニオンを供給するポリ酸の分子量は、1,000〜2,000,000であることが好ましく、特に2,000〜500,000であることが好ましい。ポリ酸（例えばポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸）またはそのアルカリ塩は、一般に入手できるが、公知の方法に基づいて製造することもできる。導電性ポリマーとポリアニオンの形成に必要な遊離酸の代わりに、ポリ酸のアルカリ塩と適量のモノ酸の混合物も使用できる。
【００５０】
一般的な合成手続きと組成物を上に説明したが、本発明で使用するポリチオフェン／ポリアニオン組成物それ自体は新しいものではなく、市販されている。本発明で使用するのが好ましい導電性ポリチオフェン／ポリアニオン・ポリマー組成物としては、3,4-ジアルコキシで置換されたポリチオフェン／ポリ(スルホン酸スチレン)などがある。最も好ましい導電性ポリチオフェン／ポリアニオン・ポリマー組成物はポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)／ポリ(スルホン酸スチレン)であり、バイエル社からバイトロンPとして入手できる。
【００５１】
好ましい他の導電性ポリマーとしては、ポリ(ピロールスチレンスルホネート)と、ポリ(3,4-エチレンジオキシスチレンスルホネート)がある。これらは、それぞれアメリカ合衆国特許第5,674,654号と第5,665,498号に開示されている。
【００５２】
導電層をより完全なものにするため、そして下にある層および／または上に載っている層に対する帯電防止層の接着をよくするため、場合によっては任意のポリマー・フィルム形成バインダ（例えば水溶性ポリマー、合成ラテックス・ポリマー（アクリル樹脂、スチレン、アクリロニトリル、ハロゲン化ビニル、ブタジエンなど）、水に分散させることのできる縮合ポリマー（ポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイオノマー、ポリアミド、エポキシドなど））を導電層で用いることができる。好ましいバインダとしては、アメリカ合衆国特許第6,124,083号（その内容が参考としてこの明細書に組み込まれているものとする）に開示されているように、ポリエステルイオノマー、インターポリマーを含む塩化ビニリデン、スルホン化されたポリウレタンなどが挙げられる。導電性ポリチオフェン／ポリアニオン組成物と添加されるバインダの重量比は、100：0から0.1：99.9まで変えることができるが、1：1から1：20であることが好ましく、1：2から1：20であることがさらに好ましい。使用する置換された／置換されていないチオフェン含有導電性ポリマーの乾燥被覆率は、導電性ポリマーの固有導電率と、バインダに対する導電性ポリマーの重量比とに依存する。ポリチオフェン／ポリアニオン組成物の置換された／置換されていないチオフェン含有導電性ポリマー成分にとって好ましい乾燥被覆率の範囲は、約0.5mg/m2〜約3.5g/m2である。この乾燥被覆率により、望む値の抵抗率を得る一方で、導電性ポリマーが本発明による製品の色や光学的特性に与える影響を最少にしなくてはならない。
【００５３】
本発明の導電性材料は、導電剤と、重合するバインダとに加え、架橋剤、有機極性溶媒（例えばN-メチルピロリドン、エチレングリコール、ジエチレングリコール）、コーティング助剤、界面活性剤、分散助剤、合着助剤、殺生物剤、無光沢粒子、染料、顔料、可塑剤、接着促進剤（特にシランおよび／またはエポキシシランを含むもの）、ワックス、他の潤滑剤などを含むことができる。導電性コーティングの一般式に含まれるコーティング助剤の一般的なレベルは、溶液全体の重量に対して活性なコーティング助剤が例えば0.01〜0.3重量％である。コーティング助剤は、一般にアニオン性または非イオン性であり、水性コーティングに用いられる多数のものの中から選択することができる。コーティング溶液のさまざまな成分は、適合性を確実にするため混合前にpHを調節するとよい。pHを調節するのに一般に用いられる試薬は、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラエチルアミン、硫酸、酢酸などである。
【００５４】
本発明の導電性材料は、水性溶媒コーティング調製物または有機溶媒コーティング調製物から、公知の任意のコーティング法を利用して付着させることができる。コーティング法としては、ロール・コーティング、グラビア・コーティング、エアナイフ・コーティング、ロッド・コーティング、押し出しコーティング、ブレード・コーティング、カーテン・コーティング、スライド・コーティングなどがある。コーティングの後、単純に蒸発させることによって層を乾燥させる。このプロセスは、対流加熱などの公知の方法で加速することができる。コーティング法と乾燥法は、1989年12月に発行された『リサーチ・ディスクロージャー』、第308119号の1007〜1008ページにより詳しく記載されている。導電性材料を誘導路にコーティングする好ましい1つの方法は、誘導路を有するシートにロール・コーティングした後、誘導路の頂部に位置する導電性材料を、誘導路の頂部と接触する掻き取り刃またはリバース・ロールによって除去するという方法である。
【００５５】
本発明の好ましい一実施態様では、導電性材料は、ゼラチン・バインダと金属塩を含んでいる。ゼラチン・バインダは、可視光をよく透過させ、ポリマー製誘導路への接着が優れており、金属塩の粒子相互の間に塩のブリッジを作るのを助ける水分を含んでいる。好ましい金属塩の具体例としては、塩化ナトリウム、ヨウ化カリウム、塩化カルシウム、臭化カリウム、ヨウ化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化銀、ヨウ化銀などがある。この特別な実施態様の興味深い1つの特徴は、ゼラチンの水分感受性である。周囲の相対湿度が50％未満になると、ゼラチンの含水量が低下するため、導電性誘導路の抵抗率が上昇し、水分に敏感な導電性回路になる。この特別な実施態様は、システムを制御して水分を水滴として空中に出す水分センサーとして有用であろう。
【００５６】
導電性材料の望ましい抵抗率は5000Ωm未満である。導電性材料の好ましい抵抗率は1000Ωm未満であるが、600Ωm未満であることがより好ましく、0.01〜300Ωmであることが最も好ましい。誘導路内の導電層のSERに関しては、望む値は5000Ω/□未満である。この値は1000Ω/□未満であることが好ましく、600Ω/□未満であることがより好ましく、300Ω/□未満であることが最も好ましい。本発明の導電性材料はある程度着色する傾向があってそのために透過光も着色するため、好ましい抵抗率のレベルを下げると一般に着色が増大し、したがって光の透過が少なくなる。例えばポリチオフェンでは、1000Ωmと100Ωmでの透過率の差は約5％である。透明度が高いことが要求される場合や、コレステリック液晶の配向性を変化させる上で抵抗率が主要な問題ではない低コストの液晶ディスプレイの用途では、好ましい抵抗率のレベルが高くなることが好ましい。
【００５７】
本発明は、複数のポリマー製誘導路がポリマー・シートと一体化しているという点で、従来のパターニングされたシートよりもはるかに優れている。一体化したポリマー製誘導路は、シートと同じ材料組成を持つことになるため、コーティングされた構造を調べても予想されるようなはっきりとした境界がない。一体化した誘導路は、ポリマー・シートに付着しているのではなくポリマー・シートの一部となっていて、チャネル材料とシート材料の間の熱膨張の差による剥離や割れ目といった望まない界面の問題がないという点で、コーティングして紫外線で硬化させたチャネルよりも優れている。導電性材料は抵抗率がある程度小さいため、失われるエネルギーが熱エネルギーに変換されて本発明の製品の温度が変化しても、予想しうる周囲温度の極端な変化（-20℃〜100℃）の影響のほうをより強く受ける。一体化した誘導路は同じ熱膨張係数を持つため、従来技術における界面の問題がなく、望まないフレネル反射を生み出す複数の光学面の問題がなく、しかも高い精度で製造することができる。
【００５８】
本発明の誘導路に含まれる導電性材料は、オーバーコート材料で保護されることが好ましい。誘導路内の導電性材料を保護することにより、誘導路内の導電性材料が引っ掻かれたり剥離したりすることが避けられ、丈夫な導電性シートになる。さらに、誘導路内の導電性材料を保護することにより、保護層に隣接する第2のコーティング面をコーティングまたは印刷に用いることができる。コーティングまたは印刷の具体例として、画像層、プリント膜回路のデザイン、コレステリック液晶材料のコーティング、透過光の出力を制御するためのマイクロレンズ・アレイなどがある。
【００５９】
保護オーバーコート層は、鉛筆の硬さで2Hよりも硬いことが好ましい。鉛筆の2Hよりも硬いと、デバイスの組立中や実際の使用中に発生する引っ掻き力の多くに耐えられる。オーバーコート層を引っ掻くと、透過光の望まない乱れが起こるため、光学面における本発明の有用性が低下する。保護オーバーコート層は、表面の粗さが0.18μm未満であることが好ましい。表面の粗さが0.20μmを超えると、透過光が散乱され、例えば膜スイッチのバックライトの強度が低下することがわかっている。さらに、表面の粗さが0.18μm未満だと、補助コーティングまたは印刷のための優れた表面になる。
【００６０】
保護オーバーコート層は、抵抗率が5000Ωmを超えることが好ましい。抵抗率が5000Ωmを超えると電流が流れるのに十分な抵抗であるため、回路の短絡、電流の流出、望まない電場が防止される。保護オーバーコート層は、面エネルギーが40ダイン/cm2未満であることが好ましい。面エネルギーを40ダイン/cm2未満にすると、導電性材料の抵抗率を変化させる可能性のある水その他の水性溶媒がオーバーコートの表面に玉を形成するため、容易に除去することができる。
【００６１】
保護オーバーコート層は、環境中の溶媒から画像を保護し、引っ掻きに耐え、透過光の質に影響を与えない適切な材料で構成することができる。保護オーバーコート層は、一様なコーティングまたはパターニングしたコーティングとして導電性材料に付着させることが好ましい。本発明の好ましい一実施態様では、電場を印加した状態で保護オーバーコート層を付着させて最上層と融合させることにより、透明なポリマー粒子を連続的なポリマー層にする。静電記録トナーを付着させたポリマーは、薄い層を提供するのに有効な方法であるために好ましい。
【００６２】
別の一実施態様では、保護オーバーコート層は、水溶液からコーティングすることができ、処理後の融合ステップで水が透過しない連続的な保護層を形成する。保護オーバーコート層は、平均サイズが0.1〜50μmのコーティング用ポリマー・ビーズまたはコーティング用ポリマー粒子と、ポリマー・ラテックス・バインダとを用い、感光させることになる写真製品のエマルジョン側に形成することが好ましい。場合によっては、少量の水溶性コーティング助剤（増粘剤、界面活性剤）を層に含めることができるが、そのコーティング助剤が処理中にコーティングから浸出することが条件である。コーティング後、熱および／または圧力（融解）、溶媒処理、あるいは他の手段でシートを溶融させてコーティングされたポリマー・ビーズと融合させ、望むような水が透過しない連続的な保護層を形成する処理を行なう。
【００６３】
保護オーバーコート層で使用するポリマー粒子を選択する元になる適切なポリマーの具体例としては、ポリ(塩化ビニル)、ポリ(塩化ビニリデン)、ポリ(塩化ビニル-コ-塩化ビニリデン)、塩素化ポリプロピレン、ポリ(塩化ビニル-コ-酢酸ビニル)、ポリ(塩化ビニル-コ-酢酸ビニル-コ-無水マレイン酸)、エチルセルロース、ニトロセルロース、ポリ(アクリル酸)エステル、亜麻仁油で修飾したアルキド樹脂、ロジンで修飾したアルキド樹脂、フェノールで修飾したアルキド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリ(ビニルブチラル)、ポリイソシアン酸塩樹脂、ポリウレタン、ポリ(酢酸ビニル)、ポリアミド、クロマン樹脂、ダンマー・ゴム、ケトン樹脂、マレイン酸樹脂、ビニル・ポリマー（例えばポリスチレンやポリビニルトルエン、またはビニル・ポリマーとメタクリレートのコポリマー、ビニル・ポリマーとアクリレートのコポリマー）、ポリ(テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン)、低分子量ポリエチレン、フェノールで修飾したペンタエリトリトールエステル、ポリ(スチレン-コ-インデン-コ-アクリロニトリル)、ポリ(スチレン-コ-インデン)、ポリ(スチレン-コ-アクリロニトリル)、ポリ(スチレン-コ-ブタジエン)、ポリ(メタクリル酸メチル)と混合したポリ(メタクリル酸ステアリル)、シロキサンとポリアルケンのコポリマーなどがある。これらのポリマーは、単独で、あるいは組み合わせて使用することができる。本発明の好ましい一実施態様では、ポリマーは、ポリエステルまたはポリ(スチレン-コ-アクリル酸ブチル)を含んでいる。好ましいポリエステルは、パッケージング・ラベルの厳しい規定を一般にクリアーする許容可能な保護オーバーコート層を形成するという理由で、エトキシル化および／またはプロポキシル化されたビスフェノールAと、テレフタル酸、ドデセニルコハク酸、フマル酸という3つの酸のうちの1つ以上とをベースとしている。
【００６４】
保護オーバーコート層の摩耗耐性を大きくするためには、架橋または分岐したポリマーを使用できる。例えばポリ(スチレン-コ-インデン-コ-ジビニルベンゼン)、ポリ(スチレン-コ-アクリロニトリル-コ-ジビニルベンゼン)、ポリ(スチレン-コ-ブタジエン-コ-ジビニルベンゼン)を使用できる。
【００６５】
保護オーバーコート層のためのポリマー粒子は透明でなくてはならず、無色であることが好ましい。しかし特別な場合には、色補正や特別な効果を目的としてポリマー粒子が幾分か色を持つことも考えられる。例えばポリマー粒子を、色彩を与えるポリマー粒子染料の中に組み込むことができる。さらに、添加物をポリマー粒子に組み込むと、オーバーコート層に望む性質を与えることができよう。例えばUV吸収剤をポリマー粒子に組み込んでオーバーコート層を吸収性にすることによりシートをUVから保護することや、青い染料をポリマー粒子に組み込むことで、ゼラチン塩導電性材料で使用するゼラチンが元々持っている黄色っぽさを補償することができる。
【００６６】
ポリマー組成物には、保護オーバーコート層を形成するポリマー粒子に加え、素子の表面特性を変化させる他の粒子も組み合わせることができる。そのような粒子は、ポリマー粒子が溶融する条件下で固体かつ非溶融性である。そのような粒子は、溶融ステップの間に溶けず、オーバーコート層の表面に粗さを付与する無機粒子（例えばシリカ）や有機粒子（例えばメチルメタクリレート・ビーズ）を含んでいる。
【００６７】
保護オーバーコート層の表面特性は、トナーを形成するポリマーの物理的特性と、固体で非溶融性の粒子の存在または不在とに大きく依存する。しかしオーバーコート層の表面特性は、表面を溶融させる条件によっても変えることができる。例えばトナーを溶融させて連続的なオーバーコート層を形成するのに用いる溶融成分の表面特性は、その成分の表面に望んだ通りの滑らかさ、外観、パターンを与えるように選択することができる。例えば、非常に滑らかな溶融成分は、画像エレメントの表面に光沢を与え、織り目のある溶融成分は、そのエレメントの表面の光沢をなくすか、織り目を与え、パターニングされた溶融成分は、製品の表面にパターンを与えることになる。
【００６８】
ポリマー・ラテックス・バインダの適切な具体例としては、アクリル酸ブチルと、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホネートと、アセトアセトキシエチルメタクリレートとからなるラテックス・コポリマーなどがある。有用な他のラテックス・ポリマーとしては、コロイド懸濁液として水に懸濁させたとき、直径が20〜10,000nmでTgが60℃未満のポリマーなどがある。
【００６９】
保護オーバーコート層のための適切な保護助剤の具体例としては、あらゆる水溶性ポリマーと、コーティング懸濁液にかなりの粘性を付与する他の材料（例えば高分子量の多糖誘導体で、具体的には、キサンタンゴム、グアルゴム、アラビアゴム、ケルトロール（メルク社から供給されるアニオン性多糖）高分子量ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリル酸とその塩、ポリアクリルアミドなど）などがある。界面活性剤としては、コーティング調製物の表面張力を十分に低下させて、縁部の引き込み、反発や、コーティングに関するそれ以外の欠陥を防ぐあらゆる界面活性材料が挙げられる。界面活性剤としては、アルキルオキシポリエーテル、アルキルフェノキシポリエーテル、ポリグリコール誘導体とその硫酸塩（例えば、オリン・マセソン社から入手できるノニルフェノキシポリ(グリシドール)、オクチルフェノキシポリ(エチレンオキシド)硫酸ナトリウム）、有機硫酸塩または有機スルホン酸塩（例えば、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム、ビス(2-エチルヘキシル)スルホコハク酸ナトリウム（エーロゾルOT））、アルキルカルボン酸塩（例えば、デカン酸ナトリウム）などがある。
【００７０】
別の一実施態様では、紫外線による重合が可能なモノマーとオリゴマーを導電性材料に付着させることが好ましい。UV硬化ポリマーが好ましい。なぜなら、均一なコーティングとパターニングされたコーティングの両方の導電性材料に容易に付着させることができるからである。好ましいUV硬化ポリマーとしては、脂肪族ウレタン、メタクリル酸アリル、ジメタクリル酸エチレングリコール、ポリイソシアン酸塩、メタクリル酸ヒドロキシエチルなどがある。好ましい光開始剤は、ベンジルジメチルケタールである。好ましい照射強度は、0.1〜1.5mW/cm2である。0.05mW/cm2未満だと架橋が不完全になり、導電性材料を保護層で十分に保護することができない。
【００７１】
本発明の別の一実施態様では、あらかじめ形成したポリマー層を誘導路の最外面に付着させて保護オーバーコート層を形成することが最も好ましい。あらかじめ形成したシートを付着させることが好ましい。なぜなら、あらかじめ形成したシートは丈夫で耐久性があるため、環境中の溶媒や取り扱う際の力に容易に耐えられるからである。あらかじめ形成したポリマー・シートの付着は、画像を現像した後にラミネーション操作を通じて実施することが好ましい。接着剤を写真ラベルまたはあらかじめ形成したポリマー・シートのいずれかに付着させた後に圧力を加えて締めつけると、2つの表面が接着し、捕捉されていて透過光の質を低下させる可能性のあるあらゆる空気が追い出される。
【００７２】
あらかじめ形成したシートは、配向ポリマーであることが好ましい。なぜなら、配向させるプロセスで強度と丈夫さが増すからである。可撓性基板のための好ましいポリマーとしては、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロンなどがある。好ましいポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリブチレン、ならびにこれらの混合物がある。ポリオレフィン・コポリマー（その中には、プロピレンとエチレン（ヘキセン、ブテン、オクテンなど）のコポリマーも含まれる）も有用である。ポリプロピレンが最も好ましい。なぜなら、安価であり、圧力感受性ラベルに必要な望ましい強度と丈夫さを有するからである。
【００７３】
別の一実施態様では、導電性材料に合成ラテックスを付着させて保護オーバーコート層を形成することが好ましい。合成ラテックスによるコーティングは、許容できる保護オーバーコート層となることがわかっている。合成ラテックスによるコーティングは、水溶液中でコーティングすることができるために溶媒に曝露されることがない。ラテックスによるコーティングは、導電回路にとって許容できる保護オーバーコート層となることがわかっている。保護オーバーコート層にとって好ましい合成ラテックスは、エマルジョン重合法により、スチレン・ブタジエン・コポリマー、アクリレート樹脂、ポリ酢酸ビニルから作られる。合成ラテックスの好ましい粒径は、0.05〜0.15μmである。合成ラテックスは、ハロゲン化銀画像層の最外層に、公知のコーティング法（例えばロッド・コーティング、ロール・コーティング、ホッパー・コーティング）によって付着させる。合成ラテックスは、付着させた後に乾燥させる必要があり、しかも透過光のエネルギーの質に影響がないよう、乾燥後は透明でなくてはならない。
【００７４】
好ましい一実施態様では、導電性材料は、顔料または染料を含んでいる。顔料または染料は導電性材料を着色し、製品の絶縁領域と導電性材料の間にコントラストを生み出す。白色顔料またはカーボンブラックを用いて透過光のコントラストを大きくすると、コントラストのより大きな画像を得ること、または光源の出力を低くすることができる。
【００７５】
本発明による製品の透過率は75％超であることが好ましく、90％超であることがさらに好ましい。透過率を大きくすることにより、本発明の製品を、可視光を妨げる導電性材料がないディスプレイ（例えば膜スイッチ）やRFアンテナとして用いることができる。
【００７６】
本発明の誘導路は、熱可塑性ポリマーを含んでいることが好ましい。熱可塑性ポリマーが好ましいのは、従来のガラスよりも一般に安価であり、優れた光学特性を持ち、押し出しロール成形法（誘導路全体を形成するパターニングされた精密ロールに溶融ポリマーを押しつけて成形する）を利用して効率的にシートにできるからである。複合レンズを形成するのに好ましいポリマーとしては、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、セルロースエステル、ポリスチレン、ポリビニル樹脂、ポリスルホンアミド、ポリエーテル、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、ポリフェニレンスルフィド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアセタール、ポリ乳酸、液晶ポリマー、シクロ-オレフィン、ポリスルホン酸塩、ポリエステルイオノマー、ポリオレフィンイオノマーなどが挙げられる。力学特性または光学特性を向上させるため、これらポリマーのコポリマーおよび／または混合物を用いることができる。透明な複合レンズのための好ましいポリアミドとしては、ナイロン6、ナイロン66、ならびにこれらの混合物が挙げられる。ポリアミドのコポリマーも適切な連続相ポリマーである。有用なポリカーボネートの一例は、ビスフェノール-Aポリカーボネートである。複合レンズの連続相ポリマーとして用いるのに適したセルロースエステルとしては、硝酸セルロース、三酢酸セルロース、二酢酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、酢酸ブチル酸セルロース、ならびにこれらの混合物またはコポリマーが挙げられる。好ましいポリビニル樹脂としては、ポリ塩化ビニル、ポリ(ビニルアセタール)、ならびにこれらの混合物が挙げられる。ビニル樹脂のコポリマーも使用可能である。本発明による複合レンズのための好ましいポリエステルとしては、炭素原子が4〜20個の芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸と、炭素原子が2〜24個の脂肪族グリコール、脂環式グリコールが挙げられる。適切なジカルボン酸の具体例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、ナトリウムスルホイソフタル酸、ならびにこれらの混合物が挙げられる。適切なグリコールの具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、他のポリエチレングリコール、ならびにこれらの混合物が挙げられる。
【００７７】
導電性シートの最外層に載った誘導路の頂部表面から測った誘導路の深さは、0.1〜100μmであることが好ましく、0.1〜10μmであることがさらに好ましい。チャネルの深さは、大まかに、導電性材料の厚さ＋保護層の厚さに等しくなっている必要がある。オーバーコート層の厚さに付け加わる導電性材料の厚さとして最も一般的な値は0.10〜100μmであり、この値は、導電率のために最適化すると1〜8μmである。シートの好ましい厚さは、20〜300μmである。15μm未満だと、誘導路を形成することや、導電性材料でコーティングすることが難しい。300μmを超えると、付加される厚さはコスト的に引き合わない。
【００７８】
ポリマー製誘導路の頂部の平均的な粗さは、0.25〜2.5μmである。誘導路の頂部を粗い表面にすることで、配向ポリマー・シートを積層させるための層が作られる。別の一実施態様では、ポリマー製誘導路の頂部の平均的な粗さは、0.20μm未満である。誘導路の表面を滑らかにすることにより、透過光を散乱させない追加コーティングを付加することができる。
【００７９】
誘導路の底面の粗さは、0.25〜2.5μmであることが好ましい。底部表面の粗さをこの範囲の値にすると表面積が滑らかな底部表面と比べて増大するため、導電率が大きくなる。さらに、底部表面を粗くするとポリマー製誘導路に対する導電性材料の接着が改善されるため、導電性誘導路の信頼性が向上する。なぜならコーティングが破れると抵抗率が5000Ωmを超えるからである。別の一実施態様では、誘導路の底面の粗さは0.20μm未満である。底面を滑らかにすると透過光が散乱されにくくなり、プリント層または画像層のコントラストが向上する。
【００８０】
本発明の好ましい別の一実施態様では、ポリマー層は、圧力感受性接着剤をさらに含んでいる。圧力感受性接着剤により、本発明の製品を他の基板またはデバイスに配置することができる。一例は、ディスプレイ装置として使用するガラス基板またはプリント回路板に本発明の製品を接着させるというものである。圧力感受性接着剤は、透明で結合強度の大きいことが従来技術で知られている接着剤を含んでいる。その具体例は、アクリルまたはウレタンをベースとした圧力感受性接着剤系である。
【００８１】
複数の誘導路が少なくとも1つの交差点を有することが好ましい。少なくとも1つの交差点を設けることにより、本発明の導電性誘導路に単一の電源（例えばDC電源）から電力を供給し、何らかの論理点（例えばICチップ、抵抗器、キャパシタ、トランジスタ、電気的アース）に接続することができる。本発明による別の好ましい一実施態様では、複数の誘導路が、誘導路の出発方向に対する少なくとも1つの方向転換部を備えている。30°を超える方向転換により、本発明の導電性誘導路を電気回路の接続部品としてよりうまく利用できるようになる。30°を超える方向転換の一例は、膜スイッチにおける電気的接続になろう。膜スイッチでは、導電膜が押されると、ICチップなどの補助デバイスとスイッチ論理で通信する電気回路がつながる。方向が変わる導電性誘導路は、スイッチのレイアウトに合わせるために方向転換が何回か必要とされることがしばしばある膜スイッチ接触領域の周辺にうまく配置することができる。
【００８２】
ポリマー製誘導路の衝撃強度と温度耐性を向上させるため、ナノ複合体をポリマー製誘導路に添加することが好ましい。ナノ複合材料は、ポリマー製誘導路の熱特性と力学的強度を向上させることがわかっているため、ポリマー製誘導路とディスプレイ・デバイスに非常に適している。
【００８３】
“ナノ複合体”は、少なくとも1つの次元が0.1〜100ナノメートルの範囲にある無機相（例えばスメクタイト粘土）を少なくとも1つの成分として含む複合材料を意味する。“プレート”は、同じサイズ・スケールの2つの次元を持ち、その2つの次元が第3の次元よりも顕著に大きい粒子を意味する。この明細書では、粒子の長さと幅はほぼ同じサイズであるが、粒子の厚さより何桁も大きい。
【００８４】
“層化材料”は、隣接した複数の層が結合した形態の無機材料（例えばスメクタイト粘土）を意味する。“プレートレット”は、層状材料の個々の層を意味する。“インターカレーション”は、1つ以上の外来分子または外来分子の一部が層状材料のプレートレット間に挿入されていることを意味する。その状態は、通常は、アメリカ合衆国特許第5,891,611号（5列の10行〜7列の23行）に記載されているように、X線回折によって検出される。
【００８５】
“挿入物質”は、上記の層状材料のプレートレット間に挿入された上記外来分子を意味する。“鱗片化”または“薄片化”は、個々のプレートレットが分離し、積層秩序のまったくない乱雑な構造になることを意味する。“層間状態”は、少なくとも一部がインターカレーションおよび／または剥落の状態になった層状材料を意味する。“有機粘土”は、有機分子によって修飾された粘土材料を意味する。
【００８６】
本発明の層状材料は、あらゆる無機相を含むことができるが、その無機相には、著しく大きなアスペクト比を有するプレートの形状になった層状材料が含まれていることが望ましい。しかしアスペクト比の大きな他の形状も、本発明では有利である。本発明において好ましい層状材料としては、フィロケイ酸塩ならびにその混合物が挙げられる。フィロケイ酸塩としては、例えばモンモリロナイト（中でもナトリウムモンモリロナイト、マグネシウムモンモリロナイト、カルシウムモンモリロナイト）、ノントロナイト、バイデライト、ボルコンスコアイト、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイト、ソボカイト、スティブンサイト、スビンフォルダイト、バーミキュライト、マガディーアイト、ケニアイト、タルク、雲母、カオリナイト、ならびにこれらの混合物がある。有用な他の層状材料としては、イライト、イライト／スメクタイト粘土の混合層状体（例えばレディカイト）、イライトと上記粘土の混合物が挙げられる。有用な他の層状材料、特にアニオン・マトリックス・ポリマーとともに用いる場合に役立つ他の層状材料は、正に帯電した層と、交換可能なアニオンとを層間スペースに有する層状複水酸化物または層状複ハイドロタルサイト（例えばMg6Al3.4(OH)18.8(CO3)1.7H2Oである。層上に電荷をほとんど持たないかまったく持たない他の層状材料は、層間スペースを広げる膨潤剤とともに層間状態にできるのであれば、有用である可能性がある。そのような材料としては、塩化物（例えばFeCl3、FeOCl）、カルコゲニド（例えばTiS2、MoS2、MoS3）、シアン化物（例えばNi(CN)2）、酸化物（例えばH2Si2O5、V6O13、HTiNbO5、Cr0.5V0.5S2、V2O5、AgをドープしたV2O5、W0.2V2.8O7、Cr3O8、MoO3(OH)2、VOPO4・2H2O、CaPO4CH3・H2O、MnHAsO4・H2O、Ag6Mo10O33）などがある。好ましい層状材料は膨潤可能であるため、他の試薬（通常は有機イオンまたは有機分子）が層状材料との間でインターカレーションおよび／または薄片化し、望ましい分散状態の無機相になる。このように膨潤可能な層状材料としては、粘土に関する文献（例えば『粘土コロイド化学入門』、H. van Olphen著、ジョン・ワイリー＆サンズ出版を参照のこと）に定義されている2：1型のフィロケイ酸塩がある。イオン交換能力が100gにつき50〜300ミリ当量である代表的なフィロケイ酸塩が好ましい。本発明において好ましい層状材料としてはスメクタイト粘土が挙げられ、具体的には、モンモリロナイト、ノントロナイト、バイデライト、ボルコンスコアイト、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイト、ソボカイト、スティブンサイト、スビンフォルダイト、ハロイサイト、マガディーアイト、ケニアイト、バーミキュライトや、層状複水酸化物または層状複ハイドロタルサイトがある。最も好ましいスメクタイト粘土は、市場で入手できるという理由で、モンモリロナイト、ヘクトライト、ハイドロタルサイトなどである。
【００８７】
上記のスメクタイト粘土は、天然のものでも合成したものでもよい。この違いは、粒径および／または付随する不純物の程度に影響を与える可能性がある。一般に、合成粘土は横方向がより小さいため、より小さなアスペクト比を持つ。しかし合成粘土は、天然の粘土よりも純度が高く、サイズ分布がより狭いため、さらに精製したり分離したりする必要がない。本発明のためには、スメクタイト粘土の粒子は、横方向のサイズが0.01μm〜5μmでなくてはならない。このサイズは、0.05μm〜2μmであることが好ましく、0.1μm〜1μmであることがより好ましい。粘土粒子の厚さ、すなわち鉛直方向のサイズは、0.5nm〜10nmの範囲にすることができる。この値は、1nm〜5nｍであることが好ましい。アスペクト比（粘土粒子の最大次元と最小次元の比）は、本発明では10：1〜1000：1でなくてはならない。粒子のサイズと形状に関する上記の制約は、ナノ複合体のいくつかの性質を、他の性質を損なうことなく十分に改善するためである。例えば横方向のサイズが大きいと、アスペクト比が大きくなる可能性がある。これは、力学的特性と障壁特性を向上させる上で望ましい基準である。しかし非常に大きな粒子は、有害な光散乱のために光学的欠陥を発生させたり、処理装置、輸送装置、仕上げ装置や他の素子を摩耗させたりする可能性がある。
【００８８】
本発明による光学素子中のスメクタイト粘土の濃度は、必要に応じて変えることができる。しかしバインダの10重量％未満であることが好ましい。粘土の量が著しく多いと、脆くなって光学素子の物理的性質を損なうだけでなく、加工が難しくなる可能性がある。それとは逆に、粘土の濃度が低すぎると、望む光学的効果が得られない可能性がある。粘土の濃度は、1〜10％の範囲に維持することが好ましいが、最適な結果を得るには1.5〜5％であることがより好ましい。
【００８９】
層間膨張、および／または必要とされるマトリックス・ポリマーとの適合性を実現するには、スメクタイト粘土材料を一般に1種類以上の挿入物質で処理する必要がある。得られる層間スペースは、本発明を実施する際に層間に挿入した層状材料の性能にとって極めて重要である。この明細書では、“層間スペース”は、複数の層が層間材料にされて薄片化（または鱗片化）がまったく起こっていないとき、層の面同士を隔てている距離を意味する。好ましい挿入物質としては、有機材料とポリマー材料（特に、処理番号82,056、82,857、82,858、82,859（これらは参考としてこの明細書に組み込まれているものとする）に開示されているブロック・コポリマー）が挙げられる。そのような挿入物質の具体例として、エトキシル化されたアルコール、ポリエーテルブロックポリアミド、ポリ(エチレンオキシド-b-カプロラクトン)などがある。好ましいこれら挿入物質は、天然の粘土または合成粘土に組み込むことができる。好ましいこれら挿入物質は、有機分子ですでに修飾しておいた有機粘土に組み込むこともできる。
【００９０】
本発明の製品は、散光器（例えばバルク散光器、レンズ形の層、ビーズ層、表面散光器、ホログラフ散光器、微細構造化された散光器、他のレンズ・アレイ、これらのさまざまな組み合わせ）と組み合わせて用いることもできる。散乱フィルムは光を分散または散乱させるため、秩序化された周期的レンズ・アレイを付加することによって生じる可能性のあるあらゆる回折パターンを破壊する。
【００９１】
本発明の製品は、透明なポリマーでできたフィルムまたはシートと組み合わせて用いることができる。そのようなポリマーの具体例としては、ポリエステル（例えばポリカーボネート、ポリテレフタル酸エチレン、ポリテレフタル酸ブチレン、ポリナフタル酸エチレン）、アクリル・ポリマー（例えばポリメタクリル酸メチル）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアクリレート、トリアセチルセルロースがある。別の特徴として、本発明の透明なポリマー・フィルムは、1つ以上の誘導路を通過する光の透過率を向上させるため、1種類以上の光学コーティングも含むことができる。散光器を反射防止（AR）コーティング層でコーティングし、製品の効率を向上させると望ましいことがしばしばある。
【００９２】
本発明の製品は、光学的特性が低下して入射角に対する光散乱特性が変化することのない範囲でフィルム表面の滑りを改善するため、例えば添加剤または潤滑剤（例えばシリカ）とともに組み込むことができる。そのような添加剤の具体例としては、有機溶媒（例えばキシレン、アルコール、ケトン）、アクリル樹脂の微粒子、シリコーン樹脂の微粒子、Δ金属酸化物の微粒子、充填剤がある。
【００９３】
本発明の製品は、通常は光学的異方性を有する。熱可塑性誘導路を含むポリマー・シートは、一般に、光学的異方性材料であり、引っ張り方向に光学軸を有する光学的異方性を示す。光学的異方性は、フィルムの厚さdに、フィルム平面内の遅い光学軸方向の屈折率と速い光学軸方向の屈折率の差である複屈折Δnを掛けた値、すなわちΔn×d（遅延）で表わされる。配向方向は、本発明によるフィルム内の引っ張り軸の方向と一致する。引っ張り軸は、固有複屈折が正である熱可塑性ポリマーの場合には遅い光学軸の方向であり、固有複屈折が負である熱可塑性ポリマーの場合には速い光学軸の方向である。Δn×dの値として必要とされるレベルには明確な制約がない。なぜならこのレベルは、フィルムの用途に依存するからである。
【００９４】
本発明の製造プロセスにおいて、好ましいポリマー製誘導路は、スリット・ダイから溶融押し出しされる。一般に、T型ダイまたはコート・ハンガー・ダイを用いることが好ましい。この方法は、スリット・ダイを通じてポリマーまたはポリマー混合物を押し出し、押し出されたウェブを、好ましい幾何学的形状をした冷たい成形ドラム上で急冷させることによって透明なシートからなるポリマー製誘導路素子をガラス固化温度よりも低温で冷やし、望む誘導路の形状を保持する操作を含んでいる。
【００９５】
ポリマー製誘導路の製造方法を開発した。好ましい方法は、複数の誘導路を有する正のマスター押し出しロールを用意するステップを含んでいる。シートは、マスター押し出しロールから複製されるが、そのためには、望む溶融したポリマー材料を押し出しロールの表面に吹き付け、その望むポリマーをそのポリマーのTgよりも低い温度に冷却した後、誘導路を含むポリマー・シートを押し出しロールから剥がす。パターニングされたロールは、精密機械技術（例えばイオン・ビーム・ミリングまたはダイヤモンド旋盤加工）を利用してパターンのネガをローラーに加工することによって作られる。望む誘導路パターンのネガも薄い金属シートに加工することができ、作製後、その金属シートをローラーのまわりに巻きつける。本発明の誘導路は、熱間エンボス加工、UV硬化ポリマー、真空成形、射出成形によって作ることもできる。
【００９６】
本発明は、任意の液晶ディスプレイと組み合わせて利用することができる。その典型的な配置については後で説明する。液晶（LC）は、電子機器のディスプレイとして広く使用されている。このディスプレイ・システムでは、LC層は、偏光層と分析層の間に位置している。LC層は、層全体を通じて正常な軸に対して方位角方向の捻れを示す配向体を有する。分析層は、吸収軸が偏光層の軸と垂直な方向を向いている。偏光層によって偏光した入射光が液晶セルを通過するとき、液晶内の分子が配向することの影響を受ける。なお分子の配向状態は、セルに電圧を印加することによって変えられる。この原理を利用すると、外部光源（周囲光も含む）からの光の透過を制御することができる。この制御を実現するのに必要なエネルギーは、一般に、他のタイプのディスプレイ（例えば陰極線管）に用いられる発光材料で必要とされるエネルギーよりもはるかに少ない。そのためLC技術は、軽量で、低消費電力で、動作時間が長いことが重要であるディジタル・ウォッチ、計算器、ポータブル・コンピュータ、電子ゲームなどの多くの用途で利用されている。
【００９７】
アクティブ-マトリックス液晶ディスプレイ（LCD）では、液晶の各画素を駆動するスイッチング装置として薄膜トランジスタ（TFT）を利用する。LCDは、液晶の各画素を選択的に駆動できるため、クロストークなしの高精細画像を表示できる。光学モード干渉（OMI）ディスプレイは、“通常は白色”の液晶ディスプレイ、すなわちオフのときには光がディスプレイ層を通過する液晶ディスプレイである。捻れネマチック液晶を用いたLCDの動作モードは、大まかに、複屈折モードと光回転モードに分けられる。“フィルム補償スーパーツイストネマチック”（FSTN））LCDは、通常は黒色である。すなわち、電圧が印加されていないオフの状態では光の透過が妨げられる。OMIディスプレイは、応答がより速く、動作温度の範囲がより広いと報告されている。
【００９８】
白熱電球または太陽からの通常の光は、ランダムに偏光している。つまりこのような光は、可能なすべての方向を向いた波動を含んでいる。偏光装置は、ランダムに偏光した（“非偏光”）光ビームを、鉛直面内で偏光した2つの成分のうちの一方を入射光ビームから除去することによって偏光にする二色性材料である。直線偏光装置は、液晶ディスプレイ（LCD）装置のカギとなる素子である。
【００９９】
LCD装置で使用するのに十分な光学的性能を有する二色比の大きな偏光装置にはいくつかのタイプがある。そのような偏光装置は、1つの偏光成分を透過させ、それとは直交する他の成分は吸収する薄いシート状材料でできている（この効果は二色性として知られている）。最も一般的に用いられているプラスチック・シート偏光装置は、薄い一軸性引っ張りポリビニルアルコール（PVA）フィルムからなり、このフィルムではPVAのポリマー鎖がある程度平行に揃っている。次に、揃ったPVAにヨウ素分子を、あるいは着色二色染料（例えば住友化学によるEP 0 182 632 A2を参照のこと）の組み合わせを、ドープする。この二色染料は、PVAに吸着し、PVAによって一軸配向性になり、色がニュートラルなグレイで異方性の大きなマトリックスを作り出す。脆いPVAフィルムを物理的に支えるため、その両側に曲がらないトリアセチルセルロース（TAC）層またはそれと同様の支持部材を層状に取り付けた。
【０１００】
コントラスト、色の再現性、安定なグレー・スケール強度は、液晶技術を利用したエレクトロニクス製品用ディスプレイにとって重要な属性である。液晶ディスプレイのコントラストを制限する第1の因子は、画素が暗い状態、すなわち“黒”である液晶のエレメントまたはセルを通じて光が“漏れる”傾向があることである。さらに、漏れ、したがって液晶ディスプレイのコントラストは、ディスプレイのスクリーンを見る角度にも依存する。一般に、最適なコントラストは、ディスプレイへの通常の入射光を中心とした狭い角度でだけ観察され、視野角が大きくなるにつれて急速に低下する。カラー・ディスプレイでは、漏れの問題によってコントラストが低下するだけでなく、色または色調のシフトも起こるため、それに付随して色の再現性が低下する。黒い状態での光の漏れと、一般的な捻れネマチック液晶ディスプレイの視野角が狭いという問題は、液晶材料の光学的異方性が原因となった視野角の関数としての明度-電圧曲線におけるシフトによってより深刻になる。
【０１０１】
本発明による製品の透過率を、一体化した球を備えた日立U4001 UV/Vis/NIR分光器で測定した。全透過率のスペクトルを、誘導路を有する前面を一体化した球のほうに向けた状態でサンプルをビーム・ポートに配置して測定した。較正した99％拡散反射基準（NIST-追跡可能）を通常のサンプル・ポートに配置した。拡散透過率のスペクトルを同様にして測定したが、99％タイルは取り除いた。拡散反射率のスペクトルを、コーティングされた面を一体化した球のほうに向けた状態でサンプルをサンプル・ポートに置いて測定した。サンプルの背景からの反射を除くため、サンプルの背後には何も置かなかった。350〜800nmのあらゆるスペクトルを取得した。拡散反射率の結果は99％タイルに対するものが用いられていて数値は絶対値ではないため、その結果を99％タイルの較正報告によって補正する必要があろう。
【０１０２】
全光透過率は、あらゆる角度でサンプルを通過する光の割合を意味する。拡散透過率は、入射光の角度から2.5°の範囲を除いてサンプルを通過する光の割合として定義される。拡散光透過率は、サンプルを拡散透過によって通過する光の割合である。拡散反射率は、サンプルによって反射される光の割合として定義される。実施例の中に引用した％の数値は、500nmで測定した。これらの値は、サンプルによる吸光のため、または測定するサンプルのわずかな変化のため、足し合わせても100％にならない場合がある。
【０１０３】
本発明の実施態様は、光の散乱と透過の状態を改善できるだけでなく、厚さが薄くなるために光を散乱させる傾向が低下した散乱フィルムも提供できる。
【０１０４】
この明細書で引用する特許や他の公開文書のすべての内容は、参考としてこの明細書に組み込まれているものとする。
【０１０５】
本発明をいくつかの好ましい実施態様に関して詳しく説明してきたが、本発明の範囲内でさまざまな変形例や変更が可能であることが理解されよう。
【実施例】
【０１０６】
この実施例では、断面が正方形のポリカーボネート製誘導路チャネルを、100μmのポリカーボネート・シートと一体に形成した。透明で導電性のある形態のポリチオフェンを正方形の誘導路チャネルに適用し、透明な導電性シートを作った。正方形の誘導路は、共有点に接続されている。共有点は、誘導路チャネルの上面よりも1μm下にあったため、透明な導電性誘導路の鉛直方向オフセット接続部となる。この実施例から、透明な導電性ポリマーを含むポリマー・シートの導電性特性および透過特性と、接続の有用さがわかるであろう。
【０１０７】
正方形の誘導路は、溶融したポリカーボネートを、正方形の溝がパターニングされたネガを有する加熱したローラーに押しつけることによって作った。正方形の溝がパターニングされたローラーは、ワイヤーEDM切削ツールを用い、正方形の溝がパターニングされたネガを滑らかな鋼鉄製ローラーの表面に精密機械加工して作った。
【０１０８】
正方形の溝がパターニングされたローラーを使用し、68メルト・インデックスCDグレードのポリカーボネート（バイエル・ケミカル社）を約98.0％と、酸化防止剤を1.5％と、放出剤を0.5％含むポリカーボネート・ポリマーを、コート・ハンガー・スロット・ダイから、正方形の溝がパターニングされた加熱したローラー（120℃）の表面に押し出し成形し、ポリカーボネートをそのポリカーボネートのTgよりも低い温度に冷却し、正方形の溝の形状になった誘導路を有するポリカーボネート・ウェブを加熱したローラーから剥がすことにより、一体化ポリカーボネート誘導路を作った。正方形の溝を有するポリマー・シートの厚さは、100μmであった。正方形の溝は、深さが10μm、幅が40μm、ピッチまたは繰り返しの距離が200μmであった。正方形の溝を有する誘導路は、誘導路の主要な方向とは垂直な方向に10本あった。全部で10本の誘導路は、誘導路の30cmという長さに沿って互いにほぼ等間隔になっていた。サンプルの一端において、誘導路を、鉛直方向オフセット部にあって上記の正方形の溝パターンを有する100μm×100μmの共有正方形に接続した。この鉛直方向オフセット部は、シートのベースから8μm離れた位置から始まり、正方形をした誘導路のベースで終わる20°の傾斜部を有する。成形コーティングされた本発明の光散乱シートの構造は以下の通りである。
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一体に形成されたポリカーボネート製の正方形の溝
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透明なポリカーボネート・ベース
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【０１０９】
正方形の溝の形状になった誘導路と鉛直方向オフセット部を有するポリカーボネート・シートを形成した後、このシートに対してコロナ放電処理を行ない、ホッパー・コーティングによって導電性コーティング組成物をコーティングした。導電性コーティング組成物は、バイトロンP（バイエル社から市販されているポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スルホン酸スチレン)水性分散液）と、他の添加物（界面活性剤、有機極性溶媒など）からなる。コーティングの直後、ポリカーボネート・シートを糸屑のない湿った布で注意深くぬぐい、溝と鉛直方向オフセット部だけがコーティング組成物を保持しているようにし、そのまま乾燥させた。溝の中にある透明な導電性ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スルホン酸スチレン)の名目乾燥被覆率は0.53g/m2と見積もられた。導電性コーティングは、正方形の溝を有する誘導路と、正方形の溝を有する接続線と、鉛直方向オフセット部の傾斜部と、100μm×100μmの表面接触部の中に存在していた。コーティングによって導電性誘導路ラインのパターンが鉛直方向オフセット部と電気的に接続され、その結果として誘導路の中でコーティングされた導電性材料と面接触することが可能になる。
【０１１０】
導電性誘導路の抵抗率をフルーク社のモデル300マルチメータで測定した。このマルチメータでは、2プローブ接触法を利用して抵抗率を測定する。それぞれの導電性誘導路の抵抗率を測定し、導電性誘導路10本ごとに平均と範囲を明らかにした。1つのプローブは100μm×100μmの正方面上に位置し、他方のプローブは、接続されていないラインに位置する。このような透明な導電層のSERの平均値は580Ω/□であり、標準偏差は79Ω/□である。
【０１１１】
透明なV字型の導電性誘導路を有するポリカーボネート・シートについて、光透過率、拡散光透過率、反射光透過率、拡散散乱率、導電率を測定した。
【０１１２】
導電性シートを、一体化した球を備えた日立U4001 UV/Vis/NIR分光器で測定した。全透過率のスペクトルを、複合レンズを有する前面を一体化した球のほうに向けた状態でビーム・ポートにサンプルを配置して測定した。較正した99％拡散反射基準（NIST-追跡可能）を通常のサンプル・ポートに配置した。拡散透過率のスペクトルを同様にして測定したが、99％タイルは取り除いた。拡散反射率のスペクトルを、コーティングされた面を一体化した球のほうに向けた状態でサンプルをサンプル・ポートに置いて測定した。サンプルの背景からの反射を除くため、サンプルの背後には何も置かなかった。350〜800nmのあらゆるスペクトルを取得した。拡散反射率の結果は99％タイルに関するものが用いられているため、数値は絶対値ではないが、99％タイルの較正報告によって補正する必要があろう。
【０１１３】
％全透過光は、あらゆる角度でサンプルを通過する光の割合を意味する。拡散透過率は、入射光の角度から2°の範囲を除いてサンプルを通過する光の割合として定義される。拡散光透過率は、サンプルを拡散透過によって通過する光の割合である。拡散反射率は、サンプルによって反射される光の割合として定義される。実施例の中に引用した％の数値は、500nmで測定した。これらの値は、サンプルによる吸光のため、または測定するサンプルのわずかな変化のため、足し合わせても100％にならない場合がある。全光透過率は88.1％であり、拡散透過率は10.2％であり、拡散透過率は81.4％であり、拡散反射率は5.9％であった。
【０１１４】
上記のデータは、本発明が電気に関しても光に関しても有用であることをはっきりと示している。正方形の誘導路に付着したSERの平均値が580Ω/□である導電性材料は、優れた導電率を提供すると同時に、90.1％という優れた光透過率を示す。そのため本発明の材料は、導電率と透明度の両方が必要とされる電気の分野（例えば電気製品のための膜スイッチや、スマート・チップを備えたセキュリティ・カード）で特に役に立つ。さらに、本発明の誘導路によってデリケートな導電性ポリマーが保護されるため、引っ掻きや摩耗による導電性パターンが破壊されることが顕著に減少し、導電性チャネルの信頼性が向上する。以上に加え、誘導路が上記のような形状になっているため、保護層を付加してデリケートな導電性材料をさらに保護することもできる。
【０１１５】
本発明による鉛直方向オフセット部という特徴があるため、ポリカーボネート・シートの表面から10μm下に位置する導電性誘導路に面接続することができた。導電性誘導路の接続により、本発明の材料を、可撓性のある回路、膜スイッチ、電力分配装置などに使用できる。さらに、ポリウレタンなどの保護材料を付着させることにより、誘導路をさらに保護しても、導電性面接続部にはアクセスすることができるため、誘導路への接続が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】導電性誘導路チャネルの導電性パターンの鉛直方向オフセット接続部である。
【符号の説明】
【０１１７】
2    ベースとなるシート
4    鉛直方向オフセット部
6    導電性材料
8    鉛直方向オフセット接続部
2007525819.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月17日(2007.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパターニングされた一体化ポリマー製誘導路チャネルを含有するポリマーシートを含む物品であって、該誘導路チャネルは当該ポリマー材料の表面にトレンチ、畝または溝を含み、該誘導路の頂部表面から測った該誘導路の深さは０．１〜１００μｍであり、かつ、該誘導路は内部で２つ以上の該チャネルが接続されている透明な導電性材料を含有する、物品。
【請求項２】
前記誘導路が共通する１つの電気スイッチに接続されている、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記誘導路が鉛直方向オフセット部を有する、請求項１に記載の物品。
【請求項４】
前記導電性材料が透明なポリマーを含む、請求項１に記載の物品。
【国際調査報告】
2007525819.tif 000006
2007525819.tif 000007
2007525819.tif 000008
2007525819.tif 000009