(57)【要約】  透明基板の表面上に配置された透明タッチ検出素子と、透明タッチ検出素子内に配置された力検出素子とを有するタッチ画面ディスプレイセンサが提供される。力検出素子は、２組のマイクロメッシュバンドを含み、かつマイクロメッシュバンド間に感圧材料を有することができる。マイクロメッシュバンドは、金属導体の配線を有する。組になったマイクロメッシュバンドは離間され、かつ実質的に平行な平面に置かれる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視領域を有する電子ディスプレイと、
表面を有する透明絶縁性基板と、
前記基板の前記表面に配置された少なくとも１つの金属配線微細パターンを含む力検出素子とを有する物品であって、
前記透明絶縁性基板が、前記電子ディスプレイ上に配置され、
前記力検出素子が、前記ディスプレイの前記可視領域を実質的に覆い隠すことなく前記電子ディスプレイの前記可視領域の少なくとも一部分の上に重なる、物品。
【請求項２】
透明なタッチ位置検出素子を更に有する、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記透明絶縁性基板が、高分子シート又はガラスシートから構成される、請求項１に記載の物品。
【請求項４】
前記高分子シートが、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリカーボネート又はガラスを含む、請求項３に記載の物品。
【請求項５】
前記金属配線が、銀、金、パラジウム、白金、銅、ニッケル、アルミニウム、モリブデン又はタングステンを含む、請求項１に記載の物品。
【請求項６】
前記力検出素子が、横方向の抵抗ひずみゲージ検出素子を含む、請求項１に記載の物品。
【請求項７】
前記力検出素子が、少なくとも８０パーセントの開口面積率を有する、請求項１に記載の物品。
【請求項８】
前記金属配線が、０．５マイクロメートル〜２０マイクロメートルの幅を有する、請求項１に記載の物品。
【請求項９】
前記力検出素子が、前記基板の前記表面に金属被覆を配置する工程と、
前記金属をエッチングして、前記基板上に配置された導電性金属配線微細パターンを形成する工程とを含む方法によって作製される、請求項１に記載のタッチ画面ディスプレイを作製する方法。
【請求項１０】
隆起特徴部を有するインク付きスタンプを提供する工程と、前記インク付きスタンプの前記隆起特徴部を前記金属被覆と接触させた後で前記金属をエッチングする工程とを更に含む、請求項９によるタッチ画面ディスプレイを作製する方法。
【請求項１１】
前記インク付きスタンプが、自己組織化単分子膜を形成する分子を含む、請求項１０によるタッチ画面ディスプレイを作製する方法。
【請求項１２】
可視領域を有する電子ディスプレイと、
前記電子ディスプレイの前記可視領域の少なくとも一部分に配置された透明絶縁性基板と、前記電子ディスプレイの前記可視領域の少なくとも一部分に重なる前記基板の表面に配置されたタッチセンサとを含む物品であって、
前記タッチセンサが力検出素子を含み、
前記力検出素子が第１組のマイクロメッシュバンドと第２組のマイクロメッシュバンドとを含み、
前記マイクロメッシュバンドがそれぞれ、金属導体の配線を含み、
前記第１組と第２組のマイクロメッシュバンドが、平面に対して垂直方向に離間された実質的に平行な平面に置かれ、
前記第１組のマイクロメッシュバンドの少なくとも１つのバンドが、前記第２組のマイクロメッシュバンドの少なくとも１つのバンドの上で交差する、物品。
【請求項１３】
前記ディスプレイの前記可視領域を実質的に覆い隠すことなく前記ディスプレイの前記可視領域の少なくとも一部分の上に重なるタッチ位置検出素子を更に有する、請求項１２に記載の物品。
【請求項１４】
前記力検出素子が、圧電抵抗材料、圧電材料又は静電容量−力検出素子を有する、請求項１２に記載の物品。
【請求項１５】
前記圧電抵抗材料が、マトリックス中に分散された透明導電性粒子を含む、請求項１４に記載の物品。
【請求項１６】
前記透明導電性粒子が、インジウムスズ酸化物を含む、請求項１５に記載の物品。
【請求項１７】
前記圧電材料が、ポリマーを含む、請求項１４に記載の物品。
【請求項１８】
前記圧電材料が、ポリフッ化ビニリデン又はその誘導体を含む、請求項１７に記載の物品。
【請求項１９】
前記力検出素子が、抵抗ひずみゲージ素子を含む、請求項１２に記載の物品。
【請求項２０】
前記実質的に平行なマイクロメッシュバンドが、約０．５マイクロメートル〜約１０マイクロメートルの幅を有する配線から構成される、請求項１２に記載の物品。
【請求項２１】
前記力検出素子の前記マイクロメッシュが、少なくとも８０パーセントの開口面積率を有する、請求項１２に記載の物品。
【請求項２２】
前記第１組のマイクロメッシュバンドは、前記実質的に平行なマイクロメッシュバンドが前記第２組のマイクロメッシュバンド内の実質的に平行なマイクロメッシュバンドと実質的に直角になるように配向される、請求項１２に記載の物品。
【請求項２３】
前記実質的に平行なマイクロメッシュバンドがそれぞれ電極を含む、請求項２２に記載の物品。
【請求項２４】
前記力検出素子が各組の平行なマイクロメッシュバンドからの１つの電極を有し、かつ前記力検出素子は前記バンドが交差する場所に配置されている、請求項２３に記載の物品。
【請求項２５】
前記力検出素子が、
前記基板の前記表面に金属被覆を配置する工程と、
前記金属をエッチングして、前記基板上に配置された導電性金属配線の微細パターンを形成する工程とを含む方法によって作製される、請求項１２によるタッチ画面ディスプレイを作製する方法。
【請求項２６】
隆起特徴部を有するインク付きスタンプを提供する工程と、前記インク付きスタンプの前記隆起特徴部を前記金属被覆と接触させた後で前記金属をエッチングする工程とを更に含む、請求項２５によりタッチ画面ディスプレイを作製する方法。
【請求項２７】
前記インク付きスタンプが、自己組織化単分子膜を形成する分子を含む、請求項２６によるタッチ画面ディスプレイを作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
加えられた力を測定することができかつ電子ディスプレイに役立つタッチセンサが提供される。
【背景技術】
【０００２】
タッチ位置画面センサは、タッチ画面ディスプレイの表面に適用された物体（例えば、指、又はスタイラス）の位置、又はタッチ画面ディスプレイの表面の付近に配置された物体の位置を検出する。これらのセンサは、ディスプレイの表面に沿った、例えば、平坦な矩形のディスプレイの平面にある物体の位置を検出する。タッチ画面センサの例としては、静電容量センサ、抵抗センサ、及び投影型静電容量センサが挙げられる。このようなセンサとしては、ディスプレイに重ねる透明導電素子が挙げられる。ディスプレイの近く又はディスプレイと接触している物体の位置を決定するために、電気信号を使用して導電素子を調べることができる電子部品と導電素子を組み合わせることができる。
【０００３】
導電素子は、位置検出に加えて、タッチ画面ディスプレイなどのユーザ入力装置（例えば、コンピュータユーザ入力装置）が、タッチイベントと関連した力の大きさを測定するのに役立つことが多い。力測定を含むタッチ画面ディスプレイセンサ用の幾つかの設計と構造については既に述べられている。力測定を含むタッチ画面ディスプレイセンサの設計と構造には、米国特許第５，５４１，３７１号（Ｂａｌｌｅｒら）に開示されたようなひずみゲージを利用した例、米国特許第７，１４８，８８２号（Ｋａｍｒａｔｈら）及び同第７，５３８，７６０号（Ｈｏｔｅｌｌｉｎｇら）で開示されたような材料と空気を含む誘電材料又は誘電体構造物によって分離された、センサ内の異なる層上にある導電性配線間又は電極間のキャパシタンスの変化を利用した例、米国特許公開第２００９／０２３７３７４号（Ｌｉら）に開示されたような圧電抵抗複合材料によって分離された、センサ内の異なる層上にある導電性配線間の抵抗変化を利用した例、米国特許公開第２００９／０３０９６１６（Ｋｌｉｎｇｈｕｌｔら）に開示されたような圧電材料によって分離された、センサ内の異なる層上にある導電性配線間の分極発生を利用した例が挙げられる。タッチ力を測定するほとんどのタッチ画面ディスプレイセンサは、特定の不備による制限を受ける。そのような不備には、歪を受けたときに透明導電素子（例えば、インジウムスズ酸化物を主成分とする要素）がひび割れする傾向、装置ユーザと情報ディスプレイとの間に入れことがディスプレイの視認性を実質的に低下させるので不適切であることが明らかな検出素子、及び装置又はベゼルの厚さを望ましくないものにしたり他の装置寸法を大きくしたりする可能性があるかさばった力測定構成要素が挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、タッチディスプレイセンサシステムの分野において、導電性材料のひび割れがなく、情報ディスプレイの視認性を低下させることなく、及びかさばる構成要素を使用して製品設計を望ましくないものにすることなく、タッチの位置と力とを測定することができるタッチディスプレイセンサシステムに対する必要性がその分野に存在している。提供される本センサは、これらの不備の一部又は全てを解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、可視領域を有する電子ディスプレイと、表面を有する透明絶縁性基板と、基板の表面上に配置された少なくとも１つの金属配線微細パターンを有する力検出素子とを有する物品であって、透明絶縁性基板が電子ディスプレイ上に配置され、力検出素子が電子ディスプレイの可視領域の少なくとも一部分にディスプレイの可視領域を実質的に覆い隠すことなく重なる物品が提供される。物品は、更に、電子ディスプレイ上に配置された透明タッチ位置検出素子を含むことができる。また、基板の表面に金属被覆を配置し、金属を少なくとも部分的にエッチングして、基板上に配置された導電性配線微細パターンを形成することによって、与えられるタッチ画面ディスプレイを作製する方法が提供される。その方法は更に、隆起特徴部を備えたインク付きスタンプを提供する工程と、インク付きスタンプの隆起特徴部を金属被覆に接触させた後で金属を少なくとも部分的にエッチングする工程とを含むことができる。その方法は更に、隆起特徴部を備えたインク付きスタンプを提供する工程を含み、このインク付きスタンプは、自己組織化単分子膜を形成する分子でインク付けされ、このインク付きスタンプの隆起特徴部を金属被覆に接触させた後で金属を部分的にエッチングする工程を含む。
【０００６】
別の態様では、可視領域を有する電子ディスプレイと、電子ディスプレイの可視領域の少なくとも一部分に配置された透明絶縁性基板と、基板の表面に配置され電子ディスプレイの可視領域の少なくとも一部分に重なるタッチセンサとを含む物品であって、タッチセンサは力検出素子を含み、その力検出素子は第１組のマイクロメッシュバンドと第２組のマイクロメッシュバンドとを含み、それぞれのマイクロメッシュバンドは金属導体の配線を含み、前記第１組と第２組のマイクロメッシュバンドは平面に対して垂直方向に離間された実質的に平行な平面に置かれ、第１組のマイクロメッシュバンドの少なくとも１つのバンドが、第２組のマイクロメッシュバンドの少なくとも１つのバンドと交差する、物品が提供される。提供される本物品は可視領域を有する電子ディスプレイを更に含むことができ、力検出素子はディスプレイの可視領域を実質的に覆い隠すことなくディスプレイの可視領域の少なくとも一部分の上に重なる。
【０００７】
この開示では、
「導電性配線」は、導電性材料のパターンの幅狭い線形パターン要素を指し、例えば、長さ１００マイクロメートルの幅２マイクロメートルの導線であり、
「導電性」とは、約１０−６〜１Ω−ｃｍのバルク電気抵抗率を有する材料を指し、
「力検出素子」は、タッチイベントの力による作用を受け、その作用の程度がタッチイベントの力の大きさと関連付けられ、かつその大きさが力検出素子に取り付けられた電子機器を使用して少なくとも近似的に測定できるようなセンサ又は装置の一部分を指し、本明細書で使用される力検出素子は、力を直接測定するか又は関連特性を測定することができ、
「組み込む」又は「一体化」は、基板の表面に直接、受動回路素子、力検出素子又は静電容量検出素子を配置又は配列させることを指し、一体型受動回路素子は、ディスクリート受動回路素子と対照的に、例えば、基板に接合され、かつ基板に電気的に（例えば、はんだ接合又はワイヤ接合で）接続されなければならないチップ抵抗又はチップキャパシタであり、
「メッシュ」は、例えば互いに直角に延在して長方形（例えば、正方形）格子となる導電性配線の二次元網を指し、
「金属」又は「金属化」は、意図される目的のために好適に導電性である元素金属又は合金等の導電性材料を指す。
「非導電性」及び「絶縁性」は、交換可能に使用され、この用語は、実質的に導電性でない材料、例えば、少なくとも１０６Ω−ｃｍ、好ましくは少なくとも１０８Ω−ｃｍ、より好ましくは少なくとも１０１２Ω−ｃｍのバルク電気抵抗率を有する材料を指し、
導体微細パターン、又は導体微細パターン領域、又は力検出導体微細パターンの少なくとも一部分とタッチ検出微細パターンの少なくとも一部分とを含むセンサの領域の、「開口面積率」（又は、開口面積又は開口面積の割合）は、導体の陰にならない微細パターンの割合であり、開口面積率（又は、開口面積若しくは開口面積の割合）は、分数、分率又はパーセントとして表わすことができ、
「タッチ位置検出素子」は、要素の表面上又はタッチ位置検出素子の上に重なる追加要素の表面に沿った、１つ又は複数のタッチイベント又は近タッチイベントの位置を検出することができる要素を指し、
「実質的に平行」は、何らかの形で近似的に同じ方向に配向されたパターン要素を指し、実質的に平行なパターン要素の例は、同じ方向に配向されて隣接しかつ平面内で離間されたマイクロメッシュバンド（細長いストライプ又はストリップ）であり、幾つかの実質的に平行なパターン要素は、直線性または平行性におけるずれを有することができ、
「自己組織化単分子膜」又は「ＳＡＭ」は、表面に（例えば、化学結合によって）結合され、その表面に対して好ましい向きで互いに平坦になるように取り込まれた単分子層を指し、
「タッチセンサ又はタッチ検出」又は「タッチ画面」は、１つ又は複数の身体部分（即ち、１本又は複数の指）による物理的接触又は近接（電界の間接的擾乱）によって作動化することができ、タッチイベントの力、タッチイベントの位置又はこれらの両方を検出するセンサ要素を指し、
「可視光透過性」とは、可視光を少なくとも６０パーセント透過する透過レベルを指し、この場合、透過パーセントは、入射光の強度に正規化される。
【０００８】
提供される本タッチセンサを含む提供された物品及び方法は、力を測定することができる従来のタッチ画面ディスプレイセンサの欠陥を克服する。提供される本物品は、透明なタッチセンサを含み、また歪みがかかったときのひび割れに耐えかつ下に配置されたディスプレイの視認性の低下を最小にする導電性マイクロメッシュバンドを含む。更に、提供される本物品及び本方法は、かさばる構成要素の使用をなくす。
【０００９】
上記の概要は、本発明の全ての実施のそれぞれの開示される実施形態を説明することを目的としたものではない。「図面の簡単な説明」及びこれに続く「発明を実施するための形態」において、実例となる実施形態をより詳しく例示する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１ａ】基板の表面に配置された４個の力検出素子を含む基板の斜視図。
【図１ｂ】図１ａに示された基板上に含まれる１個の力検出素子を示す分解図。
【図２】提供されたタッチ画面ディスプレイセンサの一実施形態の一部分の斜視図。
【図２Ａ】図２の提供されたタッチ画面ディスプレイセンサの一部分（２２０）の分解図。
【図３ａ】提供されたタッチ画面ディスプレイセンサの側面図。自然状態のセンサの図。
【図３ｂ】提供されたタッチ画面ディスプレイセンサの側面図。例えば指で触れられ押されたときに生じるような局所的な力によって圧縮されたときのセンサの図。
【図４】提供された物品の一実施形態の概略図。
【図４ａ】提供された物品の一実施形態の概略図。
【図４ｂ】提供された物品の一実施形態の概略図。
【図５】提供された物品の一実施形態の概略図。
【図５ａ】提供された物品の一実施形態の概略図。
【図５ｂ】提供された物品の一実施形態の概略図。
【図６】提供されたタッチ画面ディスプレイに有効なタッチセンサの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の説明において、本明細書の説明の一部を構成し幾つかの特定の実施形態が例として示される添付の一連の図面を参照する。本発明の範囲又は趣旨を逸脱せずに、その他の実施形態が考えられ、実施され得ることを理解すべきである。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではない。
【００１２】
他に指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される特徴部の大きさ、量、及び物理特性を表わす数字は全て、どの場合においても用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。それ故に、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲で示される数値パラメータは、当業者が本明細書で開示される教示内容を用いて取得しようとする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。終点による数の範囲の使用は、その範囲内（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）の全ての数及びその範囲内の任意の範囲を含む。
【００１３】
可視領域を有する電子ディスプレイを含む物品が提供される。電子ディスプレイは、電子機器の一部であるか電子機器と電気通信する任意の情報可視ディスプレイでよい。電子ディスプレイの例には、例えば、通常はマトリックスディスプレイにおいて可視光放射を生成する、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、又はプラズマ構成要素を含むフラットパネルディスプレイが含まれる。電子ディスプレイの他の例には、反射型又はバックライト型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が挙げられる。電子ディスプレイの更に他の例には、電気泳動（ＥＰ）ディスプレイ又はエレクトロウェッティングディスプレイなどの反射型ディスプレイが挙げられる。ディスプレイは、例えばハウジングの開口又は枠を通して見ることができるディスプレイの全領域又はディスプレイの一部分を含むことがある可視領域を有する。一般に、電子ディスプレイの可視領域は、画像、図又は文字の形の可変情報を描写する手段を含む領域である。
【００１４】
提供されたセンサは、電子ディスプレイ上に配置された基板を含む。基板は、ガラス、高分子、セラミック、又は可視光を透過する任意の他の基板等の透明絶縁性基板でよい。透明絶縁性基板に有用な高分子の例には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタリン（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、及び三酢酸セルロース（ＴＡＣ）が挙げられる。本明細書で使用するとき、「可視光線透明性」とは、少なくとも１つの偏光状態の可視光線に対して、少なくとも６０パーセント透過性である透過率の水準を指し、ここで透過率パーセントは、入射光、場合により偏光の強度に対して正規化される。入射光の少なくとも６０％を透過する物品が、局所的に光を８０パーセント未満の透過率（例えば、０％）に遮蔽する微細構造部（例えば、最小寸法、例えば、０．５〜１０マイクロメートル、又は１〜５マイクロメートルの幅の点、正方形、又は線）を有する不透明材料パターンをその中又はその上に含むことは、可視光線透明性の意味の範囲内であるが、このような場合、微細構造部を含み、微細構造部の最小寸法の１０００倍の幅である、およそ等軸の面積に関して、平均透過率は６０パーセントを超える。
【００１５】
あるいは、幾つかの用途では、基板は、可視光スペクトルの幾つかの領域で不透明でよいが透明な可視領域を有してもよい。基板は、力検出素子を支持することができる表面を有することができる。したがって、基板自体は、非導電性でよく、また導電性配線を配置することができる表面を有することができる。幾つかの実施形態では、基板と導電性配線パターンとの間に追加層（例えば、１〜３つの追加層）が提供されてもよい。例えば、基板と導電性配線パターンとの間に、基板の表面を滑らかにする不活性化層があってもよい。そのような場合、基板は、導電性でも非道電性でもよいが、導電性配線パターンが直接配置される層は、非導電性でなければならない。
【００１６】
幾つかの実施形態では、提供された物品は、０．５〜２０マイクロメートルの最小寸法を有する特徴部を備える金属導体微細パターン（本明細書では、「金属配線微細パターン」と交換可能に使用される）を有する力検出素子を含む。他の実施形態では、力検出素子の金属導体微細パターンの特徴部の最小寸法は、１〜５マイクロメートルである。他の実施形態では、力検出素子の金属導体微細パターンの特徴部の最小寸法は、１．５〜４マイクロメートルである。最小寸法とは、導体微細パターンを測定することができる最も小さい寸法を意味する。例えば、線形の導電性配線からなる微細パターンの場合、最小寸法は、配線の幅（又は、最も狭い配線の幅）である。幾つかの実施形態では、力検出素子の金属導体微細パターンの開口面積率は、８０パーセント〜９９．７５パーセントでよい。他の幾つかの実施形態では、力検出素子の金属導体微細パターンの開口面積率は、９０〜９９．５パーセントである。他の実施形態では、力検出素子の金属導体微細パターンの開口面積率は、９５〜９９パーセントである。幾つかの実施形態では、金属導体微細パターンは、マイクロメートルの単位で約［Ｘ＋０．５］の導体配線幅と、約［９５−Ｘ］％〜９９．５％（ここで、０≦Ｘ≦４．５）の開口面積率を有する。他の幾つかの実施形態では、金属導体微細パターンは、約［９８．５−（２．５Ｘ÷３．５）］％〜［９９．５−（Ｘ÷３．５）］％の開口面積率を有し、ここで０≦Ｘ≦３．５である。
【００１７】
幾つかの実施形態では、当該技術分野で既知のように、金属導体の微細パターン（例えば、配線）は、例えば金属導体上に暗色材料を付着させることによって、又は金属導体の表面に暗色反応生成物を形成することによって暗色化される。そのような暗色材料又は暗色反応生成物の例には、炭素系材料、金属硫化物又は金属酸化膜が挙げられる。幾つかの実施形態では、金属導体微細パターンは、周期的メッシュを含む。幾つかの実施形態では、当該技術分野で既知のように、周期的メッシュは、下にあるディスプレイの周期的画素パターンに対してバイアス角度で形成される。幾つかの実施形態では、金属導体微細パターンは、ランダム又は疑似ランダムなメッシュを含む。幾つかの実施形態では、微細パターンの金属導体（例えば、微細パターンの導電性金属配線）は、例えば、当該技術分野で知られているような、印刷可能な導電性インクから得られた、金属でなくてよいマトリックス中に金属粒子を含む複合材料、例えば高分子マトリックス中に金属粒子を含む複合材料である。
【００１８】
幾つかの実施形態では、力検出素子の少なくとも一部分は、電子ディスプレイの可視領域の少なくとも一部分の上にディスプレイの可視領域を実質的に覆い隠すことなく重なる（即ち、上に配置された）少なくとも１つの導電性の金属配線微細パターン（即ち、「力検出素子金属導体微細パターン」）を有する。表示手段の可視領域を実質的に覆い隠さないという意味は、金属導体微細パターンを有する力検出素子を備えて提供された透明絶縁性基板が、電子ディスプレイの可視光透過率を上に開示されたものより減少させず、また電子ディスプレイを介した光の透過が、電子ディスプレイによって表示された情報を実質的に歪められずに、かつ正常な閲覧者（著しい視力喪失がない人）が読むことができるほど十分に透明なことである。ディスプレイの視認性は、金属導体微細パターンを有する力検出素子を備えた透明絶縁性基板の可視光透過率とヘーズの両方により影響を受ける可能性がある。可視光透過率については上述した。当業者は、ヘーズ又は光散乱を容易に測定することができる。明確には、力検出素子を有する提供された基板は、約５０パーセント未満、約４０パーセント未満、約３０パーセント未満、約２０パーセント未満、又は約１０パーセント未満ものヘーズを有することができる。
【００１９】
ディスプレイの視認性は、金属導体微細パターンを有する力検出素子を備えた透明絶縁性基板が閲覧者と表示要素との間に挿入されたとき、下にある表示要素の画素のサイズと幾何学形状に関連して、微細パターンの特徴部サイズと幾何学形状によって影響を受けることもある。提供された透明絶縁性基板が、力検出素子を有する金属導体微細パターンを備える場合、微細パターンは、金属配線を含むことが好ましく、微細パターンの最小特徴部サイズ（例えば、微細パターンの配線幅）は、下にある画素の幅（配線の幅の方向）の半分未満、より好ましくは下にある画素の幅の１０％未満、最も好ましくは下にある画素の幅の５％未満である。
【００２０】
導電性配線の少なくとも１つの微細パターンを形成するのに有用な金属の例には、金、銀、パラジウム、白金、アルミニウム、銅、ニッケル、モリブデン、タングステン、錫、合金、又はこれらの組み合わせが挙げられる。導体は、例えば、５ナノメートル（ｎｍ）〜５ｎｍ、１０ｎｍ〜５００ｎｍ、又は１５ｎｍ〜２５０ｎｍの厚さを有してもよい。幾つかの実施形態では、導電体の厚さは１マイクメートル未満である。当該技術分野において既知であるように、導電体の望ましい厚さは、望ましい面積抵抗から始まり、検出パターン形状（及び、ひいては平面の通電断面への影響）、及び導電体のバルク抵抗率を考慮することによって算出され得る。検出パターンの複雑な形状に関し、当該技術分野では計算法、例えば、面積抵抗を算出するのに使用することができる有限差分方法又は有限要素方法が存在し、本明細書においては、検出パターンの特性のモデル化と称される。当該技術分野において既知であるように、面積抵抗は、４点プローブ技術及び非接触渦電流方法などの多数の技術を使用して測定することができる。
【００２１】
導電性金属配線の微細パターンは、任意の適切なパターン形成方法、例えば、エッチングを伴うフォトリソグラフィ、又はめっきを伴うフォトリソグラフィ（例えば、米国特許第５，１２６，００７号（Ｓｍｕｌｏｖｉｃｈ）、第５，４９２，６１１号（Ｓｕｇａｍａら）、第５，５１２，１３１号（Ｋｕｍａｒら）、及び第６，７７５，９０７号（Ｂｏｙｋｏら）を参照）によって生成することができる。更に、導電性金属配線の微細パターンは、レーザ硬化マスキング（金属薄膜上のマスク層を硬化させ、次にエッチングする）、インクジェット印刷（マスキング材料又は後の金属めっき用のシード材料の）、グラビア印刷（後の金属めっき用のシード材料）、微細複製（基板に微小溝を形成し、次に導電性材料又は後の金属めっきのためのシード材料を充填する）、マイクロコンタクト印刷（基板の表面上に自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）パターンのスタンピング印刷又は輪転印刷）などの他の例示的な方法を利用して作製することができる。高容量で高解像度の印刷方法を利用すると、一般に、導電素子の正確な配置が可能になり、また、市販のディスプレイ画素と適合する規模の導電配線の（擬似ランダムな）変形物が、別の方法では起こる可能性がある光学的異常（例えば、モアレパターン）を制限することができる。
【００２２】
本明細書で説明される幾つかの実施形態は、平坦な面を持つ「ワイヤ様」導電体を利用してもよく、これは、透明導電体を利用する既存のセンサよりも高い光透過率を可能にする。これらの平坦な面を持つ「ワイヤ様」導電体は、幾つかの実施形態では、既存の円形ワイヤ手段で可能であるよりも優れた導電体配置の拡張性及び制御を提供する。本明細書で記載された微小導電体は、１０μｍ以下の最大横断寸法を有する導電体を含む。多くのセンサ用途に典型的な寸法は、３μｍ未満である。マスキングとエッチングを利用する方法は、典型的には、小さいアスペクト比（厚さ０．０５〜０．５μｍ×幅１μｍ〜１０μｍ）の微小導体を作製する。微細複製された溝は、１：１より大までのアスペクト比の微小導体を作製することができる。
【００２３】
レーザ硬化マスキングを使用して、紫外線レーザでパターンを選択的に硬化させることによって、導電性配線のパターンを作製することができる。このような方法は、典型的には、フィルム系（例えば、ＰＥＴ）又はガラス系基板のいずれかを用いて稼動する。レーザ硬化マスキング工程は、基板を金属でめっきし（例えば、ガラス又はＰＥＴフィルム上に銀又は銅をスパッタ被覆する）、めっきされた基板上に紫外線硬化マスキングインクを均一に被覆し（例えば、スピンコーティング、浸漬コーティング）、タッチセンサのアクティブ領域内で印刷インクの一部分を硬化させて導電性配線を形成し、電極をコネクタパッドと相互接続する線（より幅広い）を硬化させ（レーザのビーム幅がフォトマスクによって減少されてもよい）、未硬化インクを除去し、エッチングによって基板からマスキングインクの下のパターン以外のめっき金属を除去することにより例示される。
【００２４】
インクジェット印刷と種インクのメッキを使用し、比較的幅が広い種インク線（触媒インク）を使用する所望のパターンを印刷し、続いて紫外線レーザによる選択的硬化を行って、前述のレーザ硬化マスキング方法と同様に、微小導電体配線のパターンを作製することができる。この方法のための基板は、フィルム（例えば、ＰＥＴ）又はガラスのいずれかであり得る。インクジェット印刷方法は、使用されるインクの量を最小限にし、したがってインクが高価（例えば、種インク）なときに有効である。インクが比較的安価である場合、インクジェット印刷を基板全体を均一に被覆する別の方法（例えば、スピンコーティング又はディップコーティング）に置き換えることができる。
【００２５】
グラビア印刷は、印刷される画像が、ドラム上で回転する金属プレートに「エッチング」されることを必要とする。ドラムが回転すると、エッチングされた表面にインクが充填され、これは次に、インクを充填されたエッチングプレートと薄膜が互いに接触するときに、印刷されるフィルムの表面上に付着される。種インク（又は触媒インク）は、上記の方法のいずれかによって印刷され得る。印刷及び硬化の後、インクを銅などの金属で無電解めっきして、高伝導度を得ることができる。種インク製造業者としては、Ｃａｒｃｌｏの一部門であり英国ケンブリッジにあるＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｉｎｋｊｅｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ及び英国ファーンボロ（Farnborough）のＱｉｎｅｔｉＱ  Ｃｏｍｐａｎｙが挙げられる。ニューメキシコ州アルバカーキのＣａｂｏｔ  Ｐｒｉｎｔａｂｌｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｄｉｓｐｌａｙｓはインクジェット印刷可能な銀導電性インクを製造する。
【００２６】
導電性金属配線の微細パターンを形成するために使用することができる更に別の方法は、微細複製法である。微細複製チャネルをシードインクで充填し次にめっきして導電性にすることができる。あるいは、チャネルには、それ自体が導電性であるインクが充填されてもよく、めっきプロセスの必要性を排除できる。第３の代替案は、基板を金属で被覆し、次に溝の（底）の金属部分をマスクし、次に、マスクされていない金属をエッチングすることである（例えば、ＰＣＴ特許公開番号ＷＯ  ２０１０／００２６７９号（Ｓｔａｙら）と同ＷＯ  ２０１０／００２５１９（Ｍｏｒａｎら）を参照）。チャネルの実際の形状が変更されて、断面形状、及び最低水準の光学的干渉を提供する寸法を最適化し、一方で依然として高い伝導度及び高い生産歩留まりを確保することができる。
【００２７】
充填されて微細複製されたチャネルは、（マスキングされた金属薄膜と比較して）高いアスペクト比の断面を有する導電体を提供することができる。したがって、最大伝導度が、最低の光学的可視性（見る方向において小さい断面積）と共に達成できる。微細複製されたチャネルを充填する方法、及び高いアスペクト比を有するチャネルの望ましい形状は、同一出願人による米国特許公開第ＵＳ  ２００７／０１６０８１１号（Ｇａｉｄｅｓ，ら）に記載されている。
【００２８】
導電性配線のパターンを形成するために使用することができる更に別の方法は、マイクロコンタクト印刷である。マイクロコンタクト印刷は、基板表面上の自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）パターンのスタンピング印刷、又は輪転印刷である。この手法は、非常に微細なスケールのパターン（例えば、１マイクロメートルの１０分の１の形状サイズ）用に実行することができる、またパターン化された単分子層を金属、セラミックス、及びポリマーに拡張することができる能力を含む、幾つかの技術的に重要な特徴を示す。例示的なマイクロコンタクト印刷法では、基板を金属で被覆し（例えば、銀又は銅をガラス又はＰＥＴフィルム上にスパッタ被覆するかめっきする）、自己組織化単分子層マスクをめっき基板にスタンプし、基板上に被覆された金属をマスクの下のパターン以外をエッチングで除去する（即ち、部分エッチング）。当該技術分野において既知であるように、マイクロコンタクト印刷は、金属堆積プロセスと組み合わされて、追加のパターン化プロセス（例えば、無電解めっきを含む）を生じる。
【００２９】
一般に、力検出素子（金属配線の微細パターン）は、印刷法を使用して作製することができる。力検出素子は、マイクロコンタクト印刷法を使用して作製することができる。マイクロコンタクト印刷は、レリーフパターンエラストマスタンプによる基板への自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）のパターン転写である。スタンプの高い浮き彫りのパターンにしたがってＳＡＭを基板に転写することができる。薄膜金属上にマイクロコンタクト印刷されたＳＡＭをエッチレジストとして使用することができる。薄膜金属導体の高解像度マイクロパターン形成は、例えば１マイクロメートル以下の特徴部サイズ（例えば、配線幅）で可能である。マイクロコンタクト印刷とその後のエッチングによる薄膜金属の減法によるマイクロパターン形成は、米国特許第５，５１２，１３１号（Ｋｕｍａｒら）に記載されている。透明なタッチ画面ディスプレイ上に検出装置の一体型受動回路素子を形成するマイクロコンタクト印刷は、例えば、２０１０年４月２７日に出願された米国特許出願番号１２／７６７，８８４号（ウィーバーら）に開示されている。
【００３０】
一実施形態では、提供された物品に含まれる力検出素子は、横方向の抵抗ひずみゲージでよい。図１ａは、基板の表面に配置された４個の力検出素子を有する基板の斜視図である。図１ｂは、図１ａに示された基板上にある１個の力検出素子を示す分解図である。図１ａでは、具体化された物品１００の一部分（図示されない可視領域を有する電子ディスプレイを除く）が示される。物品部分１００は、表面を有する透明絶縁性基板１０２を含み、示された実施形態では、透明絶縁性基板１０２は、ガラス又は透明絶縁高分子のいずれかの厚い透明平板である。物品１００は、基板１０２の表面に配置された４個の力検出素子１０４を有する。示された実施形態では、基板は、実質的に剛性であるが、タッチイベントの力によって撓むことができる。力検出素子は、電子ディスプレイ装置上に重ねられた（即ち、上に配置された）ときに、電子ディスプレイの可視領域の少なくとも一部分を覆うがディスプレイの可視領域を実質的に覆い隠さない物品の領域内にある。示された実施形態では、力検出素子１０４は、ディスプレイの可視部分の角に配置され、また図１ｂに示され述べたように、その上に配置された電子ディスプレイ装置の視認性を高める前述のような高い開口面積率を有するマイクロメッシュの金属導電性配線から構成される。
【００３１】
幾つかの実施形態では、タッチセンサは、適切な電子機器と組み合わされたとき、タッチ位置検出素子としても働く力検出素子を有する。例えば、図１ａでは、複数の力検出素子１０４が基板１０２と一体化されたとき、個々の力検出素子の応答の違いを使用して、タッチイベントの位置と、更にタッチイベントの力の大きさを決定することができる。幾つかの実施形態では、タッチセンサは、適切な電子機器と組み合わされたとき、タッチ位置検出素子と別の力検出素子を含む。例えば、力検出素子１０４は、更に、タッチ位置検出素子（例えば、抵抗型タッチ位置検出素子）と組み合わされてもよく、そのような抵抗型タッチ位置検出素子は、当該技術分野で周知である（例えば、米国特許公開第２００５／００７６８２４（Ｃｒｏｓｓらを参照）。１つのそのような手法では、力検出素子１０４は、基板１０２上に組み込まれてもよく、基板１０２は、抵抗型タッチ位置検出素子の一部分を構成する。この手法では、力検出素子１０４は、基板１０２（例えば、ポリカーボネート、ポリ（メチルメタクリレート）、又はガラス）としての半剛性ベースシートの一方の表面に組み込まれてもよく、導電性高分子被覆は、反対側表面に配置されてもよく、導電性高分子被覆は、当該技術分野で既知のように、空気ギャップによって離間された抵抗型タッチ位置検出素子の下部（例えば）導電層を構成する。また例えば、力検出素子１０４は、更に、表面型静電容量方式タッチ位置検出素子と組み合わされてもよく、そのような表面型静電容量方式タッチ位置検出素子は、当該技術分野で周知である（例えば、米国特許第６，５４９，１９３号（Ｈｕａｎｇら）を参照）。最後に、例えば、力検出素子１０４は更に、投影型静電容量方式タッチ位置検出素子と組み合わされてもよく、そのような投影型静電容量方式タッチ位置検出素子は、当該技術分野で周知である（例えば、米国特許公開第２００５／００８３３０７号（Ａｕｆｄｅｒｈｅｉｄｅら）を参照）。
【００３２】
図１ｂは、図１ａに示された力検出素子のうちの１つの分解図である。力検出素子１０４は、横方向の抵抗ひずみゲージ検出素子であり、導電性金属配線のＵ字型格子又はマイクロメッシュを含む金属配線（本明細書では「マイクロメッシュ」と呼ばれる）１０６の微細パターンを含む。微細パターン１０６の端は、抵抗測定装置１０８と電気通信する。力検出素子１０４の抵抗は、微細パターンがひずみを受けたときに変化する。例えば、力検出素子１０４の抵抗は、素子がその長軸方向に引き伸ばされたとき（したがって、ひずみゲージとして働くとき）に増大し、これは、素子が撓んだ基板の外側（凸状）面上にあるときに要素の長軸方向に沿った弧がある状態で基板を曲げる（又は撓ませる）ことによって起こる。そのような作用は、力検出素子１０４が、ユーザに面するタッチ面に対して剛性基板の下側にあるときに作り出すことができる。図１ａの実施された物品では、実質的に長方形の基板１０２の角に配置された４個の力検出素子の組み合わせが、例えばタッチイベントによる基板の撓みを検出し、タッチイベントによる力の量と力の場所を検出することができる。タッチイベントの力の位置と大きさは、４個全ての要素の抵抗変化を測定し、この測定した変化を、既知の位置と関連付けられた抵抗変化、及び較正手順で既に記録されているタッチ力の大きさと比較することによって決定することができる。抵抗の測定は、当業者に既知である。例えば、タッチイベントの位置と複数の検出素子の応答との関係を確立する較正手順は、タッチディスプレイ技術において、例えば、表面型静電容量方式タッチディスプレイ技術、音響パルス認識タッチディスプレイ技術、又は力ベース・タッチディスプレイ技術の業者に知られている。
【００３３】
別の態様では、表面を有する透明絶縁性基板と、透明力検出素子（例えば、タッチ画面電子ディスプレイを構成するためにセンサが電子ディスプレイと組み合わされたときに、電子ディスプレイの可視領域内に配置された力検出素子）とを有するタッチセンサが提供され、その力検出素子は、基板の表面に配置された金属配線の基本微細パターンと、透明であって金属配線の基本微細パターンから離間している対電極と、金属配線の微細パターンと対電極との間に挿入され、かつ実施形態によってはそれらと直接隣接して配置される、感圧材料とを有する（本明細書では「２層力検出タッチセンサ」と呼ばれる）。金属配線の基本微細パターンは、メッシュの幾何学形状を有し、８０パーセント〜９９．７５パーセントの開口面積率を有する。他の幾つかの実施形態では、力検出素子の金属配線の基本微細パターンの開口面積率は、９０〜９９．５パーセントである。他の実施形態では、力検出素子の金属配線の基本微細パターンの開口面積率は、９５〜９９パーセントである。幾つかの実施形態では、金属配線の基本微細パターンは、マイクロメートルの単位（μｍ）で約［Ｘ＋０．５］の導体配線幅と、約［９５−Ｘ］％〜９９．５％の開口面積率とを有し、ここで、０≦Ｘ≦４．５である。他の幾つかの実施形態では、金属配線の基本微細パターンは、約［９８．５−（２．５Ｘ÷３．５）］％〜［９９．５−（Ｘ÷３．５）］％の開口面積率を有し、ここで、０≦Ｘ≦３．５である。金属配線の基本微細パターンは、０．５〜２０μｍの最小寸法を有する特徴部を有する。他の実施形態では、力検出素子の金属配線の基本微細パターンの特徴部の最小寸法は、１〜５μｍである。
【００３４】
幾つかの実施形態では、力検出素子の金属配線の基本微細パターンの特徴部の最小寸法は、１．５〜４μｍである。特徴部の最小寸法とは、金属配線の基本微細パターンの特徴部に関して測定することができる最小寸法を意味する。例えば、線形導電性配線からなる微細パターンの場合、最小寸法は、配線の幅（又は、最も狭い配線の幅）である。対電極は、導電性配線の基本微細パターンに関する前の説明全体に従った補助的な（二次的な）導電性配線微細パターンでよい。あるいは、対電極は、透明導電性酸化物（例えば、インジウムスズ酸化物）を含んでもよく、又は導電性高分子（例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホナート（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ））を含んでもよい。感圧材料は、例えば、印加圧力に応じて分極を発生させる圧電材料、印加圧力に応じてバルク導電率の変化を示す圧電抵抗材料、又は例えば局所的一軸圧力が印加された状態で変形しやすい低弾性絶縁材料もしくは圧縮可能な絶縁材料でよい。後者の低弾性又は圧縮可能な材料は、金属配線の基本微細パターンと対電極との間に挿入されたとき、本明細書では、変形可能な誘電体の形の感圧材料と呼ばれる。変形可能な誘電体の例には、連続気泡フォーム、ゲル、及び非架橋又は軽度架橋高分子（例えば、ポリウレタン又はシリコーン）が挙げられる。そのような材料は、１０未満ＭＰａ、５未満ＭＰａ、２未満ＭＰａ、更には１未満ＭＰａの弾性係数を示すことがある。幾つかの実施形態では、変形可能な誘電材料は、０．０５〜５ＭＰａの弾性係数を示す。幾つかの実施形態では、変形可能な誘電材料は、０．１〜１ＭＰａの弾性係数を示す。他の変形可能な誘電体感圧材料の形の他の例には、空気によって分離されたパターン形成絶縁材料（例えば、インクジェット印刷されたドットパターン）又は空気ポケット（例えば、エンボス加工により形成された波状高分子薄膜）により（例えば、波状にされた）構造化絶縁材料が挙げられる。対電極は、第２の透明絶縁性基板の表面に配置されることが好ましい。典型的には、金属配線の基本微細パターンを有する透明絶縁性基板は、対電極と第２の透明絶縁性基板の位置に対して、タッチセンサ（又は、タッチディスプレイ）ユーザの方に配向されてもよい。この態様では、センサユーザ（本明細書では構造物の最上部と呼ばれる）の方に配向された第１の表面と導電性配線の基本微細パターンが上に配置された第２の表面との２つの主表面を有する平面形状の可撓性の透明絶縁性基板と、メッシュの形（in the form or a mesh）の導電配線の基本微細パターンの下の感圧材料層と、平面形状の対電極（例えば、透明な導電性酸化物材料のメッシュ又は被覆物の形の導電性配線の第２の微細パターン）と、前述の可撓性の透明絶縁性基板より剛性であることが好ましい第２の透明絶縁性基板とを備えるタッチセンサが提供される。可撓性の透明絶縁性基板は、第２の透明絶縁性基板より薄いことが好ましい。典型的には、可撓性の透明絶縁性基板は、厚さ１５０μｍ未満、より典型的には厚さ１００μｍ未満である。第２の透明絶縁性基板は、厚さに１５０μｍより大きく、少なくとも厚さ２５０μｍ、更には少なくとも厚さ５００μｍ（例えば、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ）でよい。可撓性の透明絶縁性基板は、例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、又はポリカーボネートをから構成されるフィルムなどの高分子フィルムでよい。可撓性の透明絶縁性基板は、薄い板ガラス（例えば、厚さ１００μｍ未満）でよい。第２の透明絶縁性基板は、高分子シート又はガラスシート、例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、又はソーダライムシリカガラスでよい。
【００３５】
２層力検出タッチセンサの幾つかの態様では、タッチ画面ディスプレイセンサ（タッチセンサ）が、可視領域を有する電子ディスプレイとの組み合わせるために提供され、センサは、表面と表面に配置された力検出素子とを有する透明絶縁性基板を含む。力検出素子はマイクロメッシュの微細パターンの２組のバンドを含むことができ、各マイクロメッシュバンドは金属導体の配線を含むことができる。力検出素子とタッチ検出素子は、ディスプレイの可視領域を実質的に覆い隠すことなく、ディスプレイの可視領域の少なくとも一部分を覆うことができる。各マイクロメッシュバンドは透明でもよい。力検出素子は透明でよい。力検出素子は、適切な電子機器と組み合わされた場合、タッチ位置検出素子として働くこともでき、あるいは、力検出素子は、別個のタッチ位置検出素子（例えば、既に述べたような、抵抗型タッチ位置検出素子、表面型静電容量方式タッチ位置検出素子、又は投影型静電容量方式タッチ位置検出素子）と組み合わされてもよい。
【００３６】
提供されたタッチ画面ディスプレイセンサ内の力検出素子は、圧電抵抗素子、圧電素子、静電容量検出素子などの感圧材料素子を含んでもよい。圧電抵抗検出素子は、印加された機械的応力による材料の電気抵抗の変化を測定する。圧電抵抗検出素子は、圧電抵抗材料を含むことができる。圧電抵抗材料の例には、ゲルマニウム、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、炭化ケイ素、単結晶シリコンなどの半導体材料が挙げられる。幾つかの実施形態では、圧電抵抗材料は、例えば絶縁マトリックスなどのマトリックス中に導電性粒子を含むことができる。導電性粒子は、透明な導体又は半導体を含むことができる。一実施形態では、圧電抵抗材料は、絶縁性で透明で変形可能なマトリックス中に分散されたインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アンチモンドープスズ酸化物（ＡＴＯ）、アルミニウムドープ亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、又は他の透明な導電性酸化物の粒子を含む。幾つかの実施形態では、マトリックスは、アクリル接着材、シリコーン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン又はそれと例えばヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）やテトラフロオロエチレン（ＴＦＥ）との共重合体又は三元重合体のいずれか等のフルオロエラストマなどの高分子材料を含むことができる。２層力検出素子中の感圧材料としての有用な圧電抵抗材料の他の例には、絶縁マトリックスと導電性フィラメント（例えば、カーボンナノチューブ、金属ナノワイヤ（例えば、銀、金））とを含む複合物が挙げられる。有用な金属ナノワイヤ及びこれらから作製された複合物は、米国特許公開第２００８／０２５９２６２号（Ｊｏｎｅｓら）に記載されている。そのような複合物は透明であることができ、そのようなフィラメントは肉眼で見ることができない。提供されたタッチ画面ディスプレイ内の力検出素子とタッチ検出素子は、可視領域を持った電子ディスプレイを有する物品について前述した特徴のいずれを有してもよい。
【００３７】
圧電検出素子は、圧電材料を含むことができる。圧電検出材料は、「圧電効果」を使用して、機械的衝撃、機械的振動又は音響的振動を電気的分極又は電気信号に変換する。幾つかの実施形態では、圧電材料は、分極分子又は領域を有し、この分極分子又は分極領域は、それ自体を電界と整列（すなわち、強誘電性）させて材料の寸法を変化させることができる。圧電材料の例には、石英、チタン酸バリウム又はジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）が挙げられる。圧電材料の他の例には、ポリフッ化ビニリデン及び関連組成物が挙げられる。幾つかの実施形態では、力検出素子に使用される圧電材料には、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、又はその誘導体（例えば、照射ＰＶＤＦ、又はＰＶＤＦと他の単量体（ＨＦＰ又はＴＦＥ）との共重合体）などの高分子が挙げられる。圧電性高分子は、本用途では、その加工し易さ、可撓性及び光学特性（屈折率、透明度、ヘーズ）によって圧電セラミックより好ましい。
【００３８】
２層力検出タッチセンサは、金属配線の基本微細パターンと感圧材料との間、又は対電極と感圧材料との間に挿入された追加材料を含むことができる。金属配線の基本微細パターンの間に追加材料を介在させることは、金属配線の微細パターンと感圧材料との間の任意の好ましくない相互作用を軽減するのに役立つ。好ましくない相互作用の一例は、固い導電性フィラー粒子（例えば、ＩＴＯ）による金属配線の微細パターンの機械的破損である。金属配線の基本微細パターンと感圧材料との間、又は対電極と感圧材料との間に挿入され得る有用な追加材料の一例は、導電性高分子（例えば、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ、ポリアニリン又はポリフェニレンビニレン）である。
【００３９】
図２は、提供されたタッチ画面ディスプレイセンサ（タッチセンサ）の一実施形態の一部分の斜視図である。図２は、タッチ画面ディスプレイセンサ２００を示す。タッチ画面ディスプレイセンサ２００は、透明基板２０２を含む。透明基板２０２は、剛性でよく、幾つかの実施形態では、電子ディスプレイ装置の一部でよい。典型的には、透明基板２０２は、ガラス、又は例えばポリ（メチルメタクリレート）、ポリスチレン、ポリカーボネートなどの透明な高分子厚板でよい。透明な剛性基板２０２上には、１組の実質的に平行なマイクロメッシュバンド２０４が配置される。各マイクロメッシュバンドは、別個の電極２０６に取り付けられる。第２組の実質的に平行なマイクロメッシュバンド２０８は、第１組の実質的に平行なマイクロメッシュバンド２０４と実質的に直角に位置合わせされ、これらのバンドはそれぞれ、別個の電極２１０に取り付けられる。各マイクロメッシュバンドは、大きな比率の広い空きスペースを有する金属配線アレイ（分解図で２２２に示された）を含む。２組のバンドは、圧電抵抗材料、圧電材料、抵抗材料、又は静電容量方式絶縁材料（感圧材料）のうちの少なくとも１つを含む感圧材料２１２によって、ｚ方向に分離される。図２に示された一般的構成は、列挙された材料のいずれを含んでもよい。２組のバンドを分離する有効な材料には、例えば、当業者に周知の異方性接着材が挙げられる。
【００４０】
図３ａと図３ｂは、提供されたタッチ画面ディスプレイセンサ３００の側面図である。図３ａは、自然状態のセンサ（力が印加されていない）の図である。センサ３００は、電子機器のディスプレイの最上層であることができる剛性の透明基板３０２を有する。剛性基板３０２の上には、第１組の実質的に平行なマイクロメッシュバンド３０４が配置される。各バンドは、個別電極（図示せず）に取り付けられる。第１組の実質的に平行なマイクロメッシュバンド３０４の上に、圧電抵抗材料層、圧電材料層、抵抗材料層、又は静電容量材料層３１２が配置される。第２組の実質的に平行なマイクロメッシュバンド３０８が、層３１２によって分離され、かつ第１組の実質的に平行なマイクロメッシュバンド３０４に対して直角でかつその平面に対して実質的に平行な平面内に配向される。幾つかの実施形態では、第１組からの各マイクロメッシュバンドは、第２組のバンドからの各マイクロメッシュバンドと交差し、ｚ方向に離間され、力検出素子の２次元配列を形成する。可撓性の透明絶縁性基板３１０は、第２組の実質的に平行なマイクロメッシュバンドの上にある。
【００４１】
図３ｂは、力（タッチ力など）が可撓性の絶縁性基板３１０に印加され、２組のバンドの１つ又は複数が交差する材料を圧縮すること以外、図３ａに示されたセンサと同じセンサを示す。図３ｂで分かるように、圧縮の下の領域において、圧縮部分の真下にある第１のマイクロメッシュバンド３０４と第２のマイクロメッシュバンド３０８が、変形された抵抗材料、静電容量方式材料、又は他の感圧検出材料を有する。アレイの各力検出素子を電気的に監視することによって、マイクロメッシュバンドによって覆われた領域全体での力の量とその力の量の位置とを測定することができる。したがって、本記述のセンサ（直交する組の光透過性マイクロメッシュバンドの間に挿入された圧電抵抗材料、圧電材料又は変形可能誘電材料又は構造体を有する）は、力の局所的に印加された複数のタッチ（例えば、２回のタッチ、３回のタッチ、４回のタッチ、更には５回、１０回又は２０回のタッチまでも）に関する力の量とその力の量の位置を測定することができる。即ち、本記述のセンサは、複数タッチ位置センサである。また、全ての点がアドレス可能又は撮像可能なセンサと言うこともできる。
【００４２】
幾つかの実施形態では、タッチ位置検出素子の少なくとも一部分としてある時に使用される金属導体微細パターンの少なくとも一部分は、力検出素子の少なくとも一部として別の時に使用することができる。そのような実施形態では、微細パターンのバンドを使用するタッチ位置検出に必要な測定又はその複数測定を行うことができ、かつ連続して、力検出に必要な測定又はその複数測定を行うことができる電子機器が使用される。他の実施形態では、タッチ位置検出素子の一部として使用することができる金属導体微細パターンの少なくとも一部分は、力検出素子の少なくとも一部分として同時に使用することができる。そのような実施形態では、タッチ位置検出に必要な測定（又は複数測定）と力検出に必要な測定（又は複数測定）を同時に行なうことができる電子機器が使用される。
【００４３】
力検出素子金属導体微細パターンとタッチ位置検出金属導体微細パターンとの位置関係について更に詳しく説明するために、ディスプレイの平面内の（即ち、ディスプレイの平面内に投影された、別の言い方をすると、ディスプレイの平面に対して直角又はほぼ直角にディスプレイを見るディスプレイユーザが見たような）の微細パターンの相対位置についての説明が有用なことがある。力検出微細パターンとタッチ位置検出微細パターンとの間の相対位置の後者の態様は、以下、本明細書では面内相対位置と呼ばれる。幾つかの実施形態では、力検出素子金属導体微細パターンの少なくとも一部分とタッチ位置検出金属導体微細パターンの少なくとも一部分との間の面内相対位置は、力検出素子金属導体微細パターンの一部分とタッチ位置検出金属導体微細パターンの一部分とを含む領域（例えば、領域４ｍｍ２、領域１０ｍｍ２、又は領域１００ｍｍ２）の開口面積が、０．８０〜０．９９７５（即ち、８０パーセント〜９９．７５パーセント）の開口面積を有するようなものである。幾つかの好ましい実施形態では、力検出素子の金属導体微細パターンの開口面積率が、０．９０〜０．９９５である。更に幾つかの好ましい実施形態では、力検出素子の金属導体微細パターンの開口面積率が、０．９５〜０．９９である。
【００４４】
タッチ位置検出につながる導電性金属微細パターンによる測定は、本明細書で参照した開示に示されている。力検出につながる導体微細パターンによる測定は、例えば、ｉ）導体微細パターンの電気抵抗の変化、ｉｉ）１つ又は複数の導体微細パターンの１つ又は複数の部分に隣接した材料又はそれらの間に挿入された材料の電気抵抗の変化、ｉｉｉ）１つ又は複数の導体微細パターンの１つ又は複数の部分の間の環境に対するキャパシタンスの変化（「自己キャパシタンス」又は対電極との間（即ち、相互キャパシタンス））、及びｉｖ）１つ又は複数の導体微細パターンの１つ又は複数の部分との間の対電極に対する分極（電荷）の変化（１つ又は複数の導体微細パターンのうちの１つ又は複数の部分と対電極との間に挿入された圧電材料によって生成されるような）が挙げられる。
【００４５】
センサに印加された力に応じかつ微細パターンの歪み応答（即ち、印加された力が、導体微細パターンを変形させる）を含む導体微細パターンの電気抵抗の変化の測定は、微細パターンの使用を抵抗ひずみゲージとして構成する。好ましい実施形態では、力検出金属導体微細パターンは、透明基板上又は透明基板における導体材料のパターンとして、センサの透明基板上又は透明基板中に組み込まれる。一体化とは、導体材料のパターンが、直接基板面上にあるか基板面と隣接することを意味する（即ち、例えばはんだ又は導電性接着材によって取り付けられた個別ひずみゲージ構成要素の一部分ではない）。金属配線の適切な微細パターンの他の例には、単一の微細配線又はマイクロメッシュのための蛇行した導電体経路が挙げられる。ひずみゲージ抵抗素子として役立つ導電性材料の蛇行経路は、当該技術分野で既知である（例えば、ＰＣＴ特許公開番号ＷＯ９４／０２９２１（Ｙｏｕｎｇ）を参照）。
【００４６】
提供された物品は、電子ディスプレイを覆うのに適した透明なタッチ位置検出素子を更に含むことができる。タッチ検出素子は、１つ又は複数のタッチ又は準タッチ（「接近」）イベントの位置又はその複数位置を決定する手段を含むことができる。１つ又は複数のタッチ又は準タッチイベントの位置を決定する手段は、光学的検出、視覚的検出、電気的検出に基づくことができる。光学的検出手段には、例えば、米国特許公開第２０１０／００４５６２９号（Ｎｏｗｔｏｎ）に記載されたようなエッジ取り付け赤外線カメラ（一次元）システムが挙げられる。視覚的検出手段には、米国特許公開第２００９／０２７８７９９号（Ｗｉｌｓｏｎ）に記載されたような二次元撮像カメラと画像解析が挙げられる。電気的検出手段には、例えば、米国特許第３，６６２，１０５号（Ｈｕｒａｓｔら）に記載されたような抵抗型タッチセンサが挙げられる。電気的検出手段には、例えば米国特許第６，５４９，１９３号と第６，７８１，５７９号（両方ともＨｕａｎｇら）に記載されたような表面型静電容量方式タッチセンサが挙げられる。典型的には、電気的検出手段には、例えば米国特許公開第２００９／０２１９２５７号（Ｆｒｅｙら）に記載されたような投影型静電容量方式タッチセンサが挙げられる。
【００４７】
本開示によるタッチ画面ディスプレイセンサは、典型的には、マイクロコンタクト印刷法を使用して製造される。マイクロコンタクト印刷は、エラストマスタンプから、機能化分子を例えば自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）の形で結合するように選択された基板への機能化分子の接触転写を含む。マイクロコンタクト印刷法は、米国特許第５，５１２，１３１号（Ｋｕｍａｒら）に概略的に記載されている。マイクロコンタクト印刷された自己組織化単分子膜は、パターン形成エッチングマスクとして有用である。エッチングマスクが、例えば絶縁性基板（例えば、高分子フィルム、ガラス、又はセラミックの基板）上の薄い金属薄膜に付着されたとき、自己組織化単分子膜は、ＳＡＭのパターンによる金属薄膜のエッチングパターン形成を可能にする。本明細書に記載されたセンサの製作は、マイクロコンタクト印刷工程を含むと有利であるが、本明細書に記載されたセンサは、決してそのような製造方法に限定されない。説明したパターン、微細パターン、構成要素、力検出素子又は検出領域を得ることができる任意の製造方法を使用することができる。本開示による有用な導体パターンは、フォトリソグラフィを利用する工程を使用して製造することもできる。必ずしも容易に達成可能ではないが、本開示による有用な導体パターンは、フレキソ印刷、オフセットグラビア印刷、又は例えばＰＣＴ特許公開第ＷＯ２０１０／００２５１９（Ｍｏｒａｎら）、又は同ＷＯ２０１０／００２６７９（Ｓｔａｙら）に記載されたような微細加工基板にはめ込むことによる導体材料のパターン形成に基づく他の方法でもよい。
【００４８】
提供された力センサ及び力センサを含むディスプレイは、既存のタッチディスプレイよりも改善された特性を有するタッチユーザインタフェースを形成するのに役立つ。詳細には、提供された力センサ及び力センサを含むディスプレイは、１つ又は複数のタッチのタッチ位置決定と共に力値を記録する能力を有する（即ち、マルチタッチ力測定センサとマルチタッチ力測定タッチディスプレイ）。従来の抵抗型又は表面型静電容量方式タッチセンサ又はディスプレイ（本質的に単一タッチ）に対して、提供されたセンサ及びディスプレイは、複数のタッチ位置を決定し、またタッチ力の測定を提供することができる。剛性カバー・シート（例えば、ガラス又はポリカーボネート）の下に取り付けられた以前のマトリックス型相互静電容量方式センサに対して、提供されたセンサ及びディスプレイは、位置決定だけでなく、複数のタッチの力の測定を提供する。透明な導電性酸化物（例えば、インジウムスズ酸化物、ＩＴＯ）電極を利用した以前のマトリックス型相互静電容量方式、圧電抵抗型、又は圧電型力測定タッチセンサに対して、提供されたセンサ及びディスプレイは、使用によるひび割れと性能低下が発生しにくいより頑強な材料構造体を提供する。タッチイベントの位置決定を記録する以前の力測定タッチパネルに対して、提供されたセンサ及びディスプレイは、ディスプレイの可視領域を用いて覆うことができる検出素子の部分として微細パターン形成金属導体を含み、それによりタッチディスプレイを含む装置の全体的サイズを望ましくなく大きいかさばった力センサを可視領域外に配置する必要がなくなる。頑強で耐久性があり、表示を隠さずディスプレイに重ねられたマルチタッチの力測定センサ要素又はその複数センサ要素は、より広い入力データ範囲を有する電子機器の設計と製造を可能にする。前述の機能と特徴が含まれるとき、例えばゲーム装置、産業設備制御装置又はコンピュータグラフィックユーザインタフェースを、よりユーザフレンドリーでより高性能にすることができる。
【００４９】
以下の実施例によって本発明の目的及び利点を更に説明するが、これらの実施例において記載される特定の材料及びその量、並びに他の条件及び詳細は、本発明を不当に限定するものとして解釈されるべきではない。
[実施例１](全て理論実施例）
【００５０】
第１のパターン形成基板
厚さ１２５マイクロメートル（μｍ）を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から作製された第１の可視光線基板が、熱蒸着コーターを使用して１００ｎｍ銀薄膜で蒸気被覆されて第１の銀金属化フィルムが得られる。ＰＥＴは、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥ．から製品番号ＳＴ５０４として入手可能である。銀は、ウィスコンシン州ミルウォーキーのＣｅｒａｃ  Ｉｎｃ．から、９９．９９％純度の３ｍｍ成形物として入手可能である。
【００５１】
ＰＤＭＳと呼ばれ３ｍｍの厚さを有するＳｙｌｇａｒｄ  １８４（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）として入手可能な第１のポリ（ジメチルシロキサン）スタンプは、標準フォトリソグラフィ技術を使用して事前にパターン形成された直径１０ｃｍのシリコンウェハ（業界では「マスター」と呼ばれるときがある）にモールド成形された。ＰＤＭＳは、シリコンウェハ上で６５℃で２時間にわたって硬化される。その後で、ＰＤＭＳがウェハから剥離されて、隆起特徴部のパターンを有する２つの異なる低密度区域、第１の連続的な六角形メッシュパターン、及び第２の不連続的な六角形メッシュパターン（メッシュバンド）を有する第１のスタンプを得た。隆起特徴部は、縁部を共有する六角形の縁部を画定する。不連続六角形は、線分において選択的な破断箇所を含む六角形である。選択的な破断箇所は、１０μｍ未満の長さを有する。破断箇所は、約５μｍになるように設計される。可視性を低下させるためには、破断箇所が、１０μｍ未満、更には５μｍ未満、又は１〜５μｍであることが好ましい。隆起した六角形外形パターンはそれぞれ、２μｍの高さを有し、９７％〜９９％の開口面積に対応する１％〜３％の被覆面積、及び幅２〜３μｍの線分を有する。また、第１のスタンプは、幅５００μｍの相互接続配線を画定する隆起特徴部を含む。第１のスタンプは、六角形メッシュパターン区域と相互接続配線特徴部を有する第１の構造表面と、反対側の第２の実質的に平坦な表面とを有する。
【００５２】
第１のパターン形成基板は、以下のようにマイクロコンタクト印刷によって作製される。直径２ｍｍのガラスビーズを含むガラスペトリ皿内にスタンプを構造面を上にして配置した。したがって、第２の実質的に平坦な面は、ガラスビーズと直接接触する。ビーズは、スタンプを皿の底から持ち上げる働きをし、それにより下のインク溶液がスタンプの平坦面の殆ど全部と接触することができる。エタノール中の１−オクタデカンエチオール（ＴＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｐｏｒｔｌａｎｄ  ＯＲから入手可能）の１０ｍＭインク溶液を、ペトリ皿内のスタンプの下にピペットで移す。インク溶液は、スタンプの第２の実質的に平坦な面と直接接触する。インクがスタンプに広がる十分なインク付け時間（例えば、３時間）の後、第１のスタンプが、ペトリ皿から取り除かれるインク付きスタンプは、構造化面を上にして加工面上に配置される。手持ち式ローラーを使用して、第１の銀金属化フィルムを、このようにインク付けされたスタンプの構造化表面上に、銀薄膜が構造化表面と直接接触するように押し付けた。金属化薄膜をインク付きスタンプ上に１５秒間置いた。次に、第１の金属化薄膜をインク付きスタンプから除去する。除去された薄膜は、（ｉ）０．０３０モルのチオ尿素（製品番号Ｔ８６５６、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ））及び（ｉｉ）０．０２０モルの硝酸第二鉄（製品番号、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）を脱イオン水中に含有する、銀エッチング溶液内に３分間配置された。エッチング工程の後で、得られた第１の基板が、脱イオン水ですすがれ、窒素ガスで乾燥されて第１のパターン表面ができる。インク付きスタンプが第１の金属化基板の銀と接触した場合、エッチング後に銀が残った。このように、インク付きスタンプと銀薄膜との接触がなかった場所から銀が除去される。
【００５３】
図４、図４ａ及び図４ｂは、基板の第１の側で複数の第１の不連続領域４０４の間に交互になっている複数の第１のメッシュバンド４０２を有する第１のパターン形成基板４００を示し、この基板の第１の側は、エッチングされパターン形成された銀金属化膜を含む側である（フィルム基板の前側から見た。即ち、エッチングされパターン形成された銀金属が付着された側から見た）。第１のパターン形成基板は、導電性配線微細パターンを含み、微細パターンは、メッシュバンドと不連続領域を含む。メッシュバンドは、幅３ｍｍであり、３ｍｍ離間されている。基板は、実質的に裸のＰＥＴフィルムである反対側の第２の面を有する。第１のメッシュバンド４０２はそれぞれ、対応する幅５００μｍの導電性相互接続配線４０６が一端に配置される。図４ａは、六角形メッシュ構造を形成する複数の連続線を有するメッシュバンド４０２の分解図を示す。図４ｂは、不連続的な六角形メッシュ構造を形成する複数の不連続的な線（各六角形における選択的な断絶部として示される）を有する第１の不連続的な区域４０４の分解図を示す。メッシュバンド４０２と不連続領域４０４の各メッシュ構造は、９７％〜９９％の開口面積を有する。各線分は、幅が２〜３μｍである。
【００５４】
第２のパターン形成基板
第２のパターン形成基板は、マイクロコンタクト印刷により、第１のパターン形成基板と同じように、第２の可視光基板を使用して第２の銀金属化フィルムを作製することにより作製される。第２の不連続六角形メッシュパターンの間に挿入された２つの連続六角形メッシュパターン（メッシュバンド）を有する第２スタンプを作製する。
【００５５】
図５、図５ａ及び図５ｂは、第２の基板の第１の側（フィルム基板を介して裏側から見た。即ち、エッチングされパターン形成された銀金属が付着された側の反対側から見た）の複数の第２の不連続領域５２４の間に交互になっている複数の第２のメッシュバンド５２２を有する第２のパターン形成基板５２０を示す。第２のパターン形成基板は、導電性配線微細パターンを含み、微細パターンは、メッシュバンドと不連続領域とを含む。メッシュバンドは、幅５．５ｍｍであり、０．５ｍｍだけ離間される。第２のメッシュバンド５２２はそれぞれ、対応する幅５００μｍの第２の導電性相互接続配線５２６が一端に配置されている。図５ａは、六角形メッシュ構造を形成する複数の連続線を有する第２のメッシュバンド５２２の分解図を示す。図５ｂは、不連続的な六角形メッシュ構造を形成する複数の不連続的な線（各六角形における選択的な断絶部として示される）を有する１つの第２の不連続的な区域５２４の分解図を示す。選択的な破断箇所は、１０μｍ未満の長さを有する。破断箇所は、約５μｍになるように設計される。可視性を低下させるため、破断箇所は、１０μｍ未満、５μｍ未満、又は１〜５μｍであることが好ましい。メッシュバンド５２２と各不連続領域５２４の各メッシュ構造は、９７％〜９９％の開口面積を有する。各線分は、幅が２μｍ〜３μｍである。
【００５６】
実施例１−圧電抵抗感圧材料を有するタッチセンサを有するディスプレイの形成
以上で作製された第１と第２のパターン形成基板を使用して、圧電抵抗感圧材料を含む２層力検出タッチセンサを以下のように作製する。感圧材料は、第１と第２のパターン形成基板の間に挿入され、各基板のパターン形成面（導電性配線微細パターンを有する）は、感圧材料に面している。感圧材料は、マトリックス中に分散された透明導電性粒子の複合材である。米国特許第５，７６３，０９１号（Ｋａｗａｔａら）の実施例１の導電性ＩＴＯインクから得られた薄膜を感圧材料として使用する。薄膜は、第１のパターン基板の導電性配線微細パターン上に被覆されてもよい。薄膜は、第１のバンドと第１の不連続領域を覆うが図４の相互接続配線４０６の終端を覆わないように、基板表面に選択的に被覆される。次に、第２のパターン形成基板が、圧力印加により感圧材料の表面に積層されて、図６によるタッチセンサが得られる（検出面積が約４０ｍｍ×６０ｍｍ）。第２のパターン形成基板の向きは、導電性配線微細パターンが感圧材料に面するような向きである。導電性ＩＴＯインクを使用する薄膜被覆と積層物は、相互接続配線６０６及び６２６の終端が薄膜で覆われず、相互接続配線の終端に電気接続を行うことができるような方式で実施される。
【００５７】
前述の２層力検出タッチセンサは、第１のパターン形成基板と第２のパターン形成基板との間の抵抗を調べるように設計された電子機器に（相互接続配線６０６及び６２６の終端で）、交差部分６３０の各領域で連続的に接続することができる。図６は、第１及び第２のパターン形成基板が積層されたタッチ画面センサ要素６４０の平面図を示す。領域６３０は、第１のメッシュバンドと第２のメッシュバンドの重なり部分を表わす。領域６３２は、第１のメッシュバンドと第２の不連続領域の重なり部分を表す。領域６３４は、第２のメッシュバンドと第１の不連続領域の重なり部分を表す。また、領域６３６は、第１と第２の不連続領域間の重なり部分表す。複数の重複領域が存在するが、説明し易くするため、図にはそれぞれ１つの領域だけを示した。電子機器による抵抗値の測定は、当該技術分野における任意の適切な方法によって行なうことができる。重なり部分６３０の各領域の抵抗を測定することにより、圧電抵抗材料の形の感圧材料に印加される局所的圧力（即ち。タッチ圧力）によって生じるようなセンサを通した抵抗の変化を検出しマッピングすることができる。したがって、前述のタッチセンサをタッチ位置センサとして使用することができ、また、導電性配線微細パターンを有する２つのパターン形成基板は、挿入された圧電抵抗感圧材料と共に、タッチ位置検出素子の役割を果たす。印加される圧力が高くなるとき、導電性粒子間の接触の増大によって、感圧圧電抵抗材料を通した抵抗が次第に減少する。したがって、前述のタッチセンサを電子機器と組み合わせて力検出タッチセンサシステムを得ることができる。前述のタッチセンサを力タッチセンサとして使用することができ、また、導電性配線微細パターンを有する２つのパターン形成基板は、挿入された圧電抵抗感圧材料と共に、力検出素子の役割を果たす。前述のタッチセンサは、厚さ１ｍｍのポリカーボネートのベースシートに更に積層される。センサは、第２のパターン形成基板の裏側（即ち、導電性配線微細パターンが配置されていない主面）がベースシートに面する状態で積層される。他の適切なベースシートは、ポリ（メチルメタクリレート）又はガラス（例えば、厚さ１ｍｍ）である。センサは、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭｉｎｎｅｓｏｔａによるＯｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｌｅａｒ  Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ８１７２を使用してベースシートに積層され、多層構造体が得られる。ベースシートに積層された前述のタッチセンサは、３０ｍｍ×４１ｍｍの可視領域を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）（即ち、Ｐｕｒｄｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａからＡＮＤｐＳｉ０２５ＴＤ−ＬＥＤ−ＫＩＴとして入手可能な電子ディスプレイ）の前面に重ねて取り付けられる。タッチセンサは、そのベースシートがディスプレイに面する状態で取り付けられる。タッチセンサの交差部分６３０の領域は、電子ディスプレイの可視領域の上に重なる（即ち、交差部分６３０の領域は、電子ディスプレイの可視領域内に配置される）。
【００５８】
実施例２−圧電抵抗感圧材料を有するタッチセンサを備えたディスプレイの形成。
以上で作製された第１と第２のパターン形成基板を使用して、圧電抵抗感圧材料を含む２層力検出タッチセンサを以下のように作製することができる。第１と第２のパターン形成基板の間に感圧材料を、各基板のパターン形成面（導電性配線微細パターンを有する）が感圧材料に面する状態で挿入することができる。感圧材料は、ｉ）第１の導電性高分子層、ｉｉ）マトリックス中に分散された透明導電性粒子の複合材層、及びｉｉｉ）第２の導電性高分子層の順の材料構成要素からなる多層構造である。第１の導電性高分子層と第２の導電性高分子層は、同じ組成と厚さを有する。マトリックス中に分散された透明導電性粒子の複合材として、米国特許第５，７６３，０９１号（Ｋａｗａｔａら）の実施例１の導電性ＩＴＯインクから得られた薄膜が使用される。第１と第２の導電性高分子層としては、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ，Ｎｅｗｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓから入手可能なＣｌｅｖｉｏ  ＰＨ  １０００）の被覆が使用される。第１の導電性高分子層は、第１のパターン基板の導電性配線微細パターン上に被覆される。第１の導電性高分子が、第１のパターン形成基板上に、高分子メーカーの仕様にしたがって、第１のバンドと第１の不連続領域を覆うが図４の相互接続配線４０６の終端を覆わないように被覆される。次に、第２の導電性高分子層が、第２のパターン形成基板上に、高分子メーカーの仕様にしたがって、第２のバンドと第２の不連続領域を覆うが図５の相互接続配線５２６の終端を覆わないように被覆される。次に、米国特許第５，７６３，０９１号（Ｋａｗａｔａら）の実施例１の導電性ＩＴＯインクから得られた薄膜が、第１のバンドと第１の不連続領域を覆うが図４の相互接続配線４０６の終端を覆わないように、第１の導電性高分子層上に被覆される。最後に、第２のパターン形成基板が、圧力の印加により第１のパターン形成基板に積層される。第２の導電性高分子面の露出面は（被覆後）、第１のパターン形成基板上の導電性ＩＴＯインクから得られた薄膜の表面と隣接し、図６によるタッチセンサ（検出領域が約４０ｍｍ×６０ｍｍ）が得られる。第２のパターン形成基板の向きは、導電性配線微細パターンが感圧材料に面するようなものである。導電性高分子被覆、導電性ＩＴＯインクを使用する薄膜被覆、及び積層は、相互接続配線６０６及び６２６の終端が覆われないように行われる。
【００５９】
前述の２層力検出タッチセンサを、第１のパターン形成基板と第２のパターン形成基板間の抵抗を調べるように設計された電子機器（相互接続配線６０６及び６２６の終端）に、交差部分６３０の各領域で連続的に接続することができる。図６は、第１と第２のパターン形成基板が積層されたタッチ画面センサ要素６４０の平面図を示す。領域６３０は、第１のメッシュバンドと第２のメッシュバンドの重なり部分を表わす。領域６３２は、第１のメッシュバンドと第２の不連続領域の重なり部分を表す。領域６３４は、第２のメッシュバンドと第１の不連続領域との重なり部分を表し。また、領域６３６は、第１と第２の不連続領域間の重なり部分を表す。複数のこれらの重複領域が存在するが、説明し易くするため、図にはそれぞれ１つの領域だけ示されている。電子機器による抵抗の測定は、当該技術分野での任意の適切な方法で行なうことができる。重なり部分６３０の各領域の抵抗を測定することにより、圧電抵抗材料の形の感圧材料に印加される局所的圧力（即ち、タッチ圧力）によって引き起こされるようなセンサを通した抵抗の変化を検出しマッピングすることができる。したがって、前述のタッチセンサをタッチ位置センサとして使用することができ、また、導電性配線微細パターンを有する２つのパターン形成基板は、圧電抵抗感圧材料と共に、タッチ位置検出素子の役割を果たす。印加される圧力が高くなるとき、導電性粒子間の接触の増大により、感圧圧電抵抗材料を通した抵抗が次第に減少する。したがって、前述のタッチセンサを電子機器と組み合わせて、力検出タッチセンサシステムを得ることができる。前述のタッチセンサを力タッチセンサとして使用することができ、導電性配線微細パターンを有する２つのパターン形成基板は、圧電抵抗感圧材料と共に、力検出素子の役割を果たす。前述のタッチセンサは、更に、厚さ１ミリメートルのポリカーボネートのベースシートに積層される。センサは、第２のパターン形成基板の裏側（即ち、導電性配線微細パターンが配置されていない主面）がベースシートに面するように積層される。他の適切なベースシートは、ポリ（メチルメタクリレート）又はガラス（例えば、厚さ１ミリメートル）である。センサは、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭｉｎｎｅｓｏｔａによるＯｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｌｅａｒ  Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ８１７２を使用してベースシートに積層されて多層構造体が得られる。ベースシートに積層された前述のタッチセンサは、３０ｍｍ×４１ｍｍの可視領域を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）（即ち、Ｐｕｒｄｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａからＡＮＤｐＳｉ０２５ＴＤ−ＬＥＤ−ＫＩＴとして入手可能な電子ディスプレイ）の前面に重ねられ取り付けられる。タッチセンサは、ベースシートがディスプレイに面する状態で取り付けられる。タッチセンサの交差部分６３０の領域は、電子ディスプレイの可視領域の上に重なる（即ち、交差部分６３０の領域が、電子ディスプレイの可視領域内に配置される）。
【００６０】
実施例３−圧電抵抗感圧材料を有するタッチセンサを備えたディスプレイの形成。
以上で作製された第１と第２のパターン形成基板を使用して、圧電抵抗感圧材料を含む２層力検出タッチセンサを以下のように作製することができる。感圧材料は、ｉ）第１の透明導電性接着材層、ｉｉ）圧電抵抗層、及びｉｉｉ）第２の透明導電性接着材層の順の材料構成要素の多層構造に含まれる。第１と第２のパターン形成基板のバンド領域は、最初に、透明導電性接着材が印刷されて、第１と第２の透明導電性接着層が形成される。透明導電性接着材は、米国特許公開第２００３／０１１４５６０号（Ｙａｎｇら）の実施例２４により調製される。透明導電性接着材は、当該技術分野で既知のインクジェット印刷を使用して印刷される。次に、相互接続配線６０６及び６２６の終端以外の第１と第２のパターン形成基板の全ての相補的領域（バンド領域と相補的）に、非導電性感圧接着材料が印刷される。非導電性の透明導電性接着材は、帯電防止剤Ｃの添加がないこと以外、米国特許公開第２００３／０１１４５６０（Ｙａｎｇら）の実施例２４にしたがって作製される。感圧材料は、第１と第２のパターン形成基板の間に、各基板のパターン形成面（導電性配線微細パターンを有する）が感圧材料に面する状態で挿入することができる。次に、米国特許第５，７６３，０９１（Ｋａｗａｔａら）の実施例１の導電性ＩＴＯインクから得られた薄膜を、第１の透明な導電性接着材層上に、第１のバンドと第１の不連続領域を覆うが図４の相互接続配線４０６の終端を覆わないように被覆する。最後に、第２の透明な導電性接着材を有する第２のパターン形成基板を、ローラーによって第１のパターン形成基板に積層する。第２の透明導電性接着材面の露出面（印刷後）を、第１のパターン形成基板上の導電性ＩＴＯインクから得られた薄膜の表面と隣接させ、図６によるタッチセンサ（検出領域が約４０ｍｍ×６０ｍｍ）を得る。第２のパターン形成基板の向きは、導電性配線微細パターンが感圧材料に面するようなものである。接着材印刷、導電性ＩＴＯインクを使用する薄膜被覆、及び積層は、相互接続配線６０６及び６２６の終端が覆われないように行なわれる。
【００６１】
前述の２層力検出タッチセンサは、第１のパターン形成基板と第２のパターン形成基板の間の抵抗を調べるように設計された電子機器に（相互接続配線６０６及び６２６の終端で）、交差部分６３０の各領域で連続的に接続することができる。図６は、第１と第２のパターン形成基板が積層されたタッチ画面センサ要素６４０の平面図を示す。領域６３０は、第１のメッシュバンドと第２のメッシュバンドの重なり部分を表わす。領域６３２は、第１のメッシュバンドと第２の不連続領域の重なり部分を表す。領域６３４は、第２のメッシュバンドと第１の不連続領域の重なり部分を表す。また、領域６３６は、第１と第２の不連続領域の重なり部分表す。複数のこれらの重複領域が存在するが、説明に易くするため、図にはそれぞれ１つの領域だけが示される。電子機器による抵抗値の測定は、当該技術分野における任意の適切な方法によって行なうことができる。重なり部分６３０の各領域の抵抗を測定することにより、圧電抵抗材料の形の感圧材料に印加される局所的圧力（即ち、タッチ圧力）によって引き起こされるようなセンサを通した抵抗の変化を検出しマッピングすることができる。したがって、前述のタッチセンサをタッチ位置センサとして使用することができ、導電性配線微細パターンを有する２つのパターン形成基板は、圧電抵抗感圧材料と共に、タッチ位置検出素子の役割を果たす。印加される圧力が高くなるとき、導電性粒子間の接触の増大により、感圧圧電抵抗材料を通した抵抗が次第に減少する。したがって、前述のタッチセンサを電子機器と組み合わせて、力検出タッチセンサシステムを得ることができる。前述のタッチセンサを力タッチセンサとして使用することができ、導電性配線微細パターンを有する２つのパターン形成基板は、圧電抵抗感圧材料と共に、力検出素子の役割を果たす。前述のタッチセンサは、更に、厚さ１ミリメートルのポリカーボネートのベースシートに積層される。センサは、第２のパターン形成基板の裏側（即ち、導電性配線微細パターンが配置されていない主面）がベースシートに面するように積層される。他の適切なベースシートは、ポリ（メチルメタクリレート）又はガラス（例えば、厚さ１ミリメートル）である。センサは、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭｉｎｎｅｓｏｔａによるＯｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｌｅａｒ  Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ８１７２を使用してベースシートに積層されて多層構造体が得られる。ベースシートに積層された前述のタッチセンサは、３０ｍｍ×４１ｍｍの可視領域を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）（即ち、Ｐｕｒｄｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａからＡＮＤｐＳｉ０２５ＴＤ−ＬＥＤ−ＫＩＴとして入手可能な電子ディスプレイ）の前面に重ねられ取り付けられる。タッチセンサは、ベースシートがディスプレイに面する状態で取り付けられる。タッチセンサの交差部分６３０の領域は、電子ディスプレイの可視領域の上に重なる（即ち、交差部分６３０の領域が、電子ディスプレイの可視領域内に配置される）。
【００６２】
実施例４−圧電感圧材料を有するタッチセンサを有するディスプレイの形成。
以上で作製された第１と第２のパターン形成基板を使用して、圧電感圧材料を含む２層力検出タッチセンサを以下のように作製することができる。感圧材料は、ｉ）第１の透明導電性接着材層、ｉｉ）圧電抵抗層、及びｉｉｉ）第２の透明導電性接着材層の順の材料構成要素の多層構造に含まれる。第１と第２のパターン形成基板のバンド領域は、最初に、透明導電性接着材が印刷されて、第１と第２の透明導電性接着材層が形成される。透明導電性接着材は、米国特許公開第２００３／０１１４５６０号（Ｙａｎｇら）の実施例２４により作製される。透明導電性接着材は、当該技術分野において既知のようなインクジェット印刷を使用して印刷される。次に、相互接続配線６０６及び６２６の終端以外の第１と第２のパターン形成基板の全ての相補的領域（バンド領域に対して相補的）に、非導電性感圧性接着材材料が印刷される。非導電性透明導電性接着材は、帯電防止剤Ｃの添加のないこと以外、米国特許公開第２００３／０１１４５６０（Ｙａｎｇら）の実施例２４にしたがって作製される。次に、感圧圧電材料は、第１と第２のパターン形成基板の間に、各基板のパターン形成面（導電性配線微細パターンを有する）が感圧材料に面する状態で挿入される。圧電層は、米国特許公開第２０１０／００６８４６０号（Ｍｏｒｉｙａｍａら）の比較例１にしたがって作製されたＰＶＤＦ薄膜である。圧電層は、米国特許第６，０８０，４８７号の実施例４にしたがって各主表面を処理することによって接着材層との接着に好適なものにされる。圧電材料は、第１と第２のパターン形成基板を圧電材料にローラーで積層することによって挿入され、図６に示された２層タッチセンサ（検出領域が約４０ｍｍ×６０ｍｍ）が得られる。
【００６３】
前述の２層力検出タッチセンサは、第１のバンドと第２のバンドのそれぞれの電位を調べるように設計された電子機器に（相互接続配線６０６及び６２６の終端で）接続することができる。図６は、第１と第２のパターン形成基板が積層されたタッチ画面センサ要素６４０の平面図を示す。領域６３０は、第１のメッシュバンドと第２のメッシュバンドの重なり部分を表わす。領域６３２は、第１のメッシュバンドと第２の不連続領域の重なり部分を表す領域６３４は、第２のメッシュバンドと第１の不連続領域の重なり部分を表す。また、領域６３６は、第１と第２の不連続領域の重なり部分を表す。これらの重複領域が複数存在したが、例証を容易とするために、それぞれ１つの領域のみが図に示されている。電子機器による電圧の測定は、当該技術分野における任意の適切な方法によって行なうことができる。各バンドの電圧を測定することにより、圧電材料の形の感圧材料に印加される局所的圧力（即ち、タッチ圧力）によって生じるセンサを通した電圧の変化を検出しマッピングすることができる。したがって、前述のタッチセンサをタッチ位置センサとして使用することができ、また、導電性配線微細パターンを有する２つのパターン形成基板は、圧電抵抗感圧材料と共に、タッチ位置検出素子の役割を果たす。印加される圧力が高くなるとき、圧電特性によって示されかつ圧電係数によって定量化されるように、感圧圧電材料を通した電圧の大きさが次第に高くなる。したがって、前述のタッチセンサを電子機器と組み合わせて、力検出タッチセンサシステムを得ることができる。前述のタッチセンサを力タッチセンサとして使用することができ、また導電性配線微細パターンを有する２つのパターン形成基板は、圧電気感圧材料と共に、力検出素子の役割を果たす。前述のタッチセンサは、更に、厚さ１ｍｍのポリカーボネートのベースシートに積層される。センサは、第２のパターン形成基板の裏側（即ち、導電性配線微細パターンが配置されていない主面）がベースシートに面する状態で積層される。他の適切なベースシートは、ポリ（メチルメタクリレート）又はガラス（例えば、厚さ１ｍｍ）である。センサは、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭｉｎｎｅｓｏｔａによるＯｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｌｅａｒ  Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ８１７２を使用してベースシートに積層され、多層構造体が得られる。ベースシートに積層された前述のタッチセンサは、３０ｍｍ×４１ｍｍの可視領域を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）（即ち、Ｐｕｒｄｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａからＡＮＤｐＳｉ０２５ＴＤ−ＬＥＤ−ＫＩＴとして入手可能な電子ディスプレイ）の前面に重ねられ取り付けられる。タッチセンサは、ベースシートがディスプレイに面する状態で取り付けられる。タッチセンサの交差部分６３０の領域は、電子ディスプレイの可視領域の上に重なる（即ち、交差部分６３０の領域は、電子ディスプレイの可視領域内に配置される）。
【００６４】
実施例５−変形可能な誘電体感圧材料を有するタッチセンサを有するディスプレイの形成。
以上で作製された第１と第２のパターン形成基板を使用して、誘電体感圧材料を含む２層力検出タッチセンサを以下のように作製することができる。感圧材料は、第１と第２のパターン形成基板の間に挿入され、各基板のパターン形成面（導電性配線微細パターンを有する）が感圧材料に面する。感圧材料は、電気絶縁性ばね膜である。米国特許第７，５３８，７６０号のタッチパッド１０００の接着剤層を有するＰＥＴばね膜が、感圧材料として使用される。１枚の感圧材料を第１と第２のパターン形成基板のバンドのアレイのサイズに切断する。感圧材料は、第１のバンドと第１の不連続領域を覆うが図４の相互接続配線６０６の終端を覆わないように、第１のパターン形成基板表面の導体パターン形成面にローラーによって積層される。次に、第２のパターン形成基板を感圧材料の面にローラーによって積層し、図６によるタッチセンサが得られる（検出領域が約４０ｍｍ×６０ｍｍ）。第２のパターン形成基板の向きは、導電性配線微細パターンが感圧材料に面するようなものである。積層は、相互接続配線６０６及び６２６の終端が覆われず相互接続配線の終端への電気接触が可能になるように行われる。
【００６５】
前述の２層力検出タッチセンサは、第１のパターン形成基板と第２のパターン形成基板の間のキャパシタンスを調べるように設計された電子機器に（相互接続配線６０６及び６２６の終端で）、交差部分６３０の各領域で連続的に接続することができる（即ち、相互キャパシタンス）。図６は、第１と第２のパターン形成基板が積層されたタッチ画面センサ要素６４０の平面図を示す。領域６３０は、第１のメッシュバンドと第２のメッシュバンドの重なり部分を表わす。領域６３２は、第１のメッシュバンドと第２の不連続領域の重なり部分を表す領域６３４は、第２のメッシュバンドと第２の不連続領域の重なり部分を表すまた、領域６３６は、第と第２の不連続領域の重なり部分表す。複数のこれらの重複領域が存在するが、説明をし易くするため、図にはそれぞれ１つの領域だけを示した。
【００６６】
透明センサ要素（バンド）の相互キャパシタンス測定を行うために使用される電子回路は、ＰＩＣ１８Ｆ８７Ｊ１０（Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｃｈａｎｄｌｅｒ、Ａｒｉｚｏｎａ）、ＡＤ７１４２（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ、Ｎｏｒｗｏｏｄ、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）、及びＭＭ７４ＨＣ１５４ＷＭ（Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、Ｓｏｕｔｈ  Ｐｏｒｔｌａｎｄ、Ｍａｉｎｅ）である。ＰＩＣ１８Ｆ８７Ｊ１０は、システムのためのマイクロコントローラである。これは、ＭＭ７４ＨＣ１５４ＷＭが駆動するセンサバンドの選択を制御する。また、これにより、ＡＤ７１４２が適切な測定を行うように構成される。システムの使用には、当該技術分野で既知の幾つかの較正値の設定が含まれる。これらの較正値は、タッチ画面ごとに変動し得る。このシステムは、１６個の異なるバンドを駆動することができ、ＡＤ７１４２は、１２個の異なるバンドを測定することができる。ＡＤ７１４２の設定は、変換するチャネルの数、どれだけ正確又は迅速に測定を行うか（静電容量のオフセットが適用されるべき場合）、及びアナログ−デジタル変換器のための接続子の選択を含む。ＡＤ７１４２からの測定値は、透明センサ要素のマトリックスにおける導電バンド間の交差点のキャパシタンスを表す１６ビット値である。
【００６７】
ＡＤ７１４２が測定を完了した後で、マイクロコントローラに割り込みで信号を送って、データを収集させる。次に、マイクロコントローラは、ＳＰＩポートを介してデータを収集する。データが受信された後で、マイクロコントローラは、ＭＭ７４ＨＣ１５４ＷＭを次の駆動線に増分し、ＡＤ７１４２における割り込みをクリアして、次のデータセットを取得するように信号を送る。上記からのサンプリングが継続的に行われている間、マイクロコントローラも、シリアルインタフェースによりモニタを備えたコンピュータにデータを送る。このシリアルインタフェースは、当業者には既知のように、単純なコンピュータプログラムがＡＤ７１４２からの未加工データをレンダリングしてタッチあり及びなしの間で値がどのように変化するかを見ることを可能にする。コンピュータプログラムは、１６ビット値の値によりディスプレイ全域で異なる色を描画する。１６ビット値が、較正に基づいて特定の値を下回ったとき、ディスプレイ領域は、白色に描画される。較正に基づいてその閾値を超えると、ディスプレイ領域は緑色に描画される。データは、４バイトのヘッダ（０×ＡＡＡＡＡＡＡＡ）、１バイトのチャネル（０×００〜０×０Ｆ）、２４バイトのデータ（静電容量測定値を表す）、及びキャリッジリターン（０×０Ｄ）の形式で非同期で送信される。
【００６８】
重なり部分６３０の各領域の相互キャパシタンスを測定することによって、変形可能な誘電材料の形の感圧材料に印加された局所的圧力（即ち、タッチ圧力）によって引き起こされるようなセンサを通したキャパシタンスの変化を検出しマッピングすることができる。したがって、前述のタッチセンサをタッチ位置センサとして使用することができ、また、導電性配線微細パターンを有する２つのパターン形成基板は、変形可能な誘電体感圧材料と共に、タッチ位置検出素子の役割を果たす。印加される圧力が高くなるとき、第１のバンドと第２のバンド間の離間距離が減少するので、感圧圧電抵抗材料を通したキャパシタンスが次第に増大する。したがって、前述のタッチセンサを電子機器と組み合わせて、力検出タッチセンサシステムを得ることができる。前述のタッチセンサを力タッチセンサとして使用することができ、また、導電性配線微細パターンを有する２つのパターン形成基板は、挿入された変形可能な誘電体感圧材料と共に、力検出素子の役割を果たす。前述のタッチセンサは、更に、厚さ１ミリメートルのポリカーボネートのベースシートに積層される。センサは、第２のパターン形成基板の裏側（即ち、導電性配線微細パターンのない主面）がベースシートに面する状態で積層される。他の適切なベースシートは、ポリ（メチルメタクリレート）又はガラス（例えば、厚さ１ｍｍ）である。センサは、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭｉｎｎｅｓｏｔａによるＯｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｌｅａｒ  Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ８１７２を使用してベースシートに積層され、多層構造体が得られる。ベースシートに積層された前述のタッチセンサは、３０ｍｍ×４１ｍｍの可視領域を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）（即ち、Ｐｕｒｄｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａからＡＮＤｐＳｉ０２５ＴＤ−ＬＥＤ−ＫＩＴとして入手可能な電子ディスプレイ）の前面に重ねられ取り付けられる。タッチセンサは、ベースシートがディスプレイに面する状態で取り付けられる。タッチセンサの交差部分６３０の領域は、電子ディスプレイの可視領域の上に重なる（即ち、交差部分６３０の領域は、電子ディスプレイの可視領域内に配置される）。
【００６９】
実施例６−一体型ひずみゲージを有するタッチセンサを備えたディスプレイの形成。
力検出素子を有するタッチセンサを以下の工程で製造する。ベースシート基板が提供される。金属配線の微細パターンを含むひずみゲージ素子（力検出素子）がベースシートの表面に組み込まれる。ひずみゲージは、ひずみゲージを通る電流の抵抗を測定するのに適した電子機器に接続される。
【００７０】
ベースシート上に金属導体配線の微小パターンを含むひずみゲージをマイクロコンタクト印刷とエッチングによって作製する。熱蒸着コーターを使用して、厚さ２ｍｍの寸法のポリカーボネートのベースシートに１００ｎｍの銀薄膜を蒸気被覆して、第１の銀金属化薄膜を得る。ポリカーボネートベースシートは、ＳＡＢＩＣ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｒｉｙａｄｈ，Ｓａｕｄｉ  ＡｒａｂｉａからＬｅｘａとして市販されており、１６８ｍｍ×２２０ｍｍの寸法である。銀は、ウィスコンシン州ミルウォーキーのＣｅｒａｃ  Ｉｎｃ．から、９９．９９％純度の３ｍｍショットとして市販されている。
【００７１】
標準フォトリソグラフィ技術を使用して予めパターン形成された直径１０ｃｍのシリコンウェハ（業界では「マスター」と呼ばれることもある）に対して、３ｍｍの厚さを有するＰＤＭＳスタンプをモールド成型する。ＰＤＭＳは、製品Ｓｙｌｇａｒｄ  １８４，Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩとして入手可能である。ＰＤＭＳは、シリコンウェハ上で６５℃で２時間硬化される。その後で、ＰＤＭＳをウェハから剥がして、隆起特徴部のパターンを有するスタンプが得られる。スタンプの隆起特徴部は、連続正方形メッシュパターン（メッシュループ）を有する領域と不連続正方形メッシュパターンを有する領域とを有する。連続正方形メッシュパターンは、図１ｂのメッシュループの形をとる。即ち、隆起特徴部は、連続正方形メッシュループ（図１ｂに示された連続的で破断のないメッシュループ）を画定する縁を共有する四角形の縁を画定する。不連続正方形メッシュパターンとは、普通なら完全な正方形メッシュパターンを画定する線分に選択的破断を含むものである。ＰＤＭＳスタンプは、図１ｂのメッシュループ（図示せず）と相補的な領域に不連続正方形メッシュパターンを含む。破断部分は、約５μｍになるように設計される。可視性を低下させるために、破断部分は、１０μｍ未満、より好ましくは５μｍ未満、例えば１μｍ〜５μｍであることが好ましい。隆起した正方形パターンはそれぞれ、２μｍの高さを有し、また９８％の開口面積に対応する２％の被覆面積と、幅２μｍの線分を有する。正方形メッシュは、２００μｍのピッチを有する。スタンプは、正方形メッシュパターン領域と相互接続配線特徴部を有する第１の構造化面と、その反対側の第２の実質的に平らな面とを有する。
【００７２】
ひずみゲージ（力検出素子）が組み込まれたベースシートを以下のように作製する。直径２ｍｍのガラスビーズを含むガラスペトリ皿内に、スタンプを構造面を上にして配置する。これにより、第２の実質的に平坦な面が、ガラスビーズと直接接触する。ビーズは、スタンプを皿の底から持ち上げる働きをし、これにより以下のようにインク溶液を実質的にスタンプの平坦面全体と接触させることができる。エタノール中の１−オクタデカンチオール（ＴＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａ、Ｐｏｒｔｌａｎｄ  ＯＲから入手可能）の１０ｍＭインク溶液を、ペトリ皿内のスタンプの下にピペットで滴下した。インク溶液は、スタンプの第２の実質的に平坦な面と直接接触する。インクがスタンプに広がるのに十分なインク付け時間（例えば、３時間）が経過した後で、第１のスタンプをペトリ皿から取り出す。ベースシートを、加工面上に、金属化面を上にして配置する。スタンプを、金属化ベースシート面上の角から１ｃｍ以内に、図１に示したような配向で、ループの端が角の方に向いた状態で配置する。インク付きスタンプを金属化基板と１５秒間接触させ、取り外す。前述のスタンピング手順を、ベースシートの他の３つの角に繰り返す。ベースシートを、脱イオン水中の（ｉ）０．０３０モルのチオ尿素（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）と（ｉｉ）０．０２０Ｍの硝酸第２鉄（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）を含む銀エッチング溶液に３分間入れる。エッチング処理の後、得られたベースシートを脱イオン水ですすぎ、窒素ガスで乾燥させて、第１のパターン面を得る。インク付きスタンプが第１の金属化ベースシートの銀と接触した場所は、エッチング後も銀が残る。したがって、インク付きスタンプと銀薄膜が接触しなかった場所から銀が除去される。その結果、ポリカーボネートベースシート上の各角に１つずつ、４つのメッシュループ透明ひずみゲージが組み込まれる。
【００７３】
図１は、これにより得られた透明メッシュループひずみゲージを備えたタッチセンサを示し、力検出素子１０４（金属配線の微細パターンをそれぞれ含む）がポリカーボネートのベースシートに組み込まれ、ひずみゲージは、導電性メッシュループ（図１ｂに示された）の形をとる。メッシュループひずみゲージは、ベースシートの変形に応じて変化する電気抵抗を示す。具体的には、組み込まれたひずみゲージがタッチ圧力に対して裏側にあるようにベースシートが配向され、ひずみゲージがベースシートの角部に支持されている場合、タッチ圧力が大きくなるとゲージが引き伸ばされ、ゲージの電気抵抗値が上昇する。電気抵抗の変化の程度は、タッチセンサに印加された力にほぼ比例する。したがって、導電性配線微細パターンを含むメッシュループひずみゲージがそれぞれ、力検出素子１０４を構成する。タッチの位置は、例えば米国特許公開第２００９／０２４３８１７号（Ｓｏｎ）で当該技術分野で知られているように、以下の較正手順によって４つのひずみゲージ（力検出素子）の抵抗の変化を比較することによって決定することができる。導電性配線微細パターンを含む各メッシュループひずみゲージは、タッチ位置検出素子を構成する。前述のタッチセンサは、１５８ｍｍ×２１０ｍｍの可視領域を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）（即ち、ＡＮＤｐＳｉ１０４ＥＡ５Ｓ−ＨＢ−ＫＩＴ  ｆｒｏｍ  Ｐｕｒｄｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａからＡＮＤｐＳｉ１０４ＥＡ５Ｓ−ＨＢキットとして入手可能な電子ディスプレイ）に重ねられ取り付けられる。タッチセンサは、その組み込まれたひずみゲージがディスプレイに面する状態で取り付けられる。タッチセンサの組み込まれたひずみゲージ（力検出素子１０４）は、電子ディスプレイの可視領域に重なる（即ち、力検出素子１０４は、電子ディスプレイの可視領域内に配置される）。
【００７４】
本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく本発明に様々な変更及び改変を行いうる点は、当業者には明らかであろう。本発明は、本明細書で述べる例示的な実施形態及び実施例によって不要に限定されない点、また、こうした実施例及び実施形態はあくまで例として与えられるものであり、本発明の範囲は、本明細書において以下に記載される「特許請求の範囲」によってのみ限定されるものである点は理解すべきである。本開示に引用される参照文献は全て、その全体を本明細書に援用するものである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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