(57)【要約】表示装置（１）上のタッチスクリーン（１３）、及び表示装置（１）上のタッチスクリーン（１３）の製造方法である。表示装置（１）は、表示装置（１）を環境から保護するための上部基板（１２）を有し、タッチスクリーン（１３）が導電性の透明な第一層（１６）を含む。第一層（１６）は、ビューアと、画像が形成される表示装置（１）の領域との間で構造の光学的厚さを減らすため、導電性の高アスペクト比分子構造（ＨＡＲＭ構造）のネットワークを含み、上記第一層（１６）は、前記導電性の透明な第一層（１６）を保護するために表示装置（１）の前記上部基板（１２）に埋め込まれている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置（１）を環境から保護するための上部基板（１２）を有する表示装置（１）上のタッチスクリーン（１３）であって、
前記タッチスクリーン（１３）は、導電性の透明な第一層（１６）を含み、
前記第一層（１６）は、導電性の高アスペクト比分子構造（ＨＡＲＭ構造）のネットワークを含み、
ビューアと、画像が形成される表示装置（１）の領域との間で構造の光学的厚さを減らすため、前記第一層（１６）は、前記導電性の透明な第一層（１６）を保護するために表示装置（１）の前記上部基板（１２）に埋め込まれているタッチスクリーンの生産品。
【請求項２】
前記上部基板（１２）がポリマーでできている請求項１の生産品。
【請求項３】
前記タッチスクリーン（１３）が容量性のタッチスクリーンである請求項１又は２の生産品。
【請求項４】
前記タッチスクリーン（１３）が投影型容量性のタッチスクリーンである請求項１〜３いずれか一つの生産品。
【請求項５】
前記表示装置（１）は、電子ペーパーである請求項１〜４いずれか一つの生産品。
【請求項６】
前記表示装置（１）は、電気泳動ディスプレイである請求項１〜５いずれか一つの生産品。
【請求項７】
前記高アスペクト比分子構造（ＨＡＲＭ構造）のネットワークがカーボンナノチューブのネットワークである請求項１〜６いずれか一つの生産品。
【請求項８】
前記高アスペクト比分子構造（ＨＡＲＭ構造）のネットワークが管状カーボン分子の側面に共有結合しているフラーレン分子を有するカーボンナノバッドのネットワークである請求項１〜６いずれか一つの生産品。
【請求項９】
前記タッチスクリーンは、前記第一層（１６）を環境から保護するために、前記第一層（１６）上の最上部基板層（２０）を含む請求項１〜８いずれか一つの生産品。
【請求項１０】
表示装置（１）を環境から保護するための上部基板（１２）を有する表示装置（１）上のタッチスクリーン（１３）を製造する方法であって、
導電性の高アスペクト比分子構造（ＨＡＲＭ構造）のネットワークを含む導電性の透明な第一層（１６）を、上部基板（１２）と接触する表示装置（１）の上部基板（１２）上に堆積するステップと、
ビューアと、画像が形成される表示装置（１）の領域との間で構造の光学的厚さを減らすため、前記第一層（１６）を前記上部基板（１２）に埋め込むために上部基板（１２）に対して第一層（１６）を押圧するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記上部基板（１２）がポリマーでできている請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記第一層（１６）を前記上部基板（１２）に埋め込むために上部基板（１２）に対して第一層（１６）を押圧するとき及び／又は前に、前記上部基板（１２）に熱を加えるステップを含む請求項１０又は１１の方法。
【請求項１３】
上部基板（１２）に対して第一層（１６）を押圧するステップが機械的圧縮又は熱圧着を含む請求項１０〜１２いずれか一つの方法。
【請求項１４】
前記タッチスクリーン（１３）が容量性のタッチスクリーンである請求項１０〜１３いずれか一つの方法。
【請求項１５】
前記表示装置（１）は、電子ペーパーである請求項１０〜１４いずれか一つの方法。
【請求項１６】
前記表示装置（１）は、電気泳動ディスプレイである請求項１０〜１５いずれか一つの方法。
【請求項１７】
前記タッチスクリーンは、前記第一層（１６）を環境から保護するために、前記第一層（１６）上の最上部基板層（２０）を含む請求項１０〜１６いずれか一つの方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出技術及び表示技術に関する。特に本発明は、ディスプレイ上のタッチスクリーン及びディスプレイ上のタッチスクリーンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチスクリーンは、電子装置と相互に作用するポピュラーな手段として頭角を現している。タッチスクリーンは、例えば、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネセントディスプレイ、あるいは例えば電気泳動ディスプレイのような電子ペーパーに使用されるディスプレイといった多くの異なる表示タイプと機械的に結合され得る。
【０００３】
多くのタッチスクリーンは、スクリーンがタッチされるとその感触がタッチスクリーンの特定の位置における例えば静電容量又は抵抗等の電気特性を変えるという原理に基づいて動作する。タッチの位置に対応する電気信号は、その後、制御ユニットにおいて読み込まれ得、例えば、ディスプレイに接続される装置の動作を制御する。タッチに影響を受ける電気特性を基本とすると、この種のタッチスクリーンは通常、例えば容量性タッチスクリーンまたは抵抗性タッチスクリーンに分類される。
【０００４】
このようなタッチスクリーンは、静電容量または抵抗がタッチによって特定の場所において変更される電気回路の一部として、一つ以上の導電性透明層、一般にインジウムスズ酸化（ＩＴＯ）薄膜のようなフィルムに依存する。タッチスクリーン構造で知られる導電性透明フィルムは、良好な光学および電気的品質を有する透明導電膜を可能にするために適切な材料であることを要する支持基板に堆積される。
【０００５】
従来技術の表示装置は、通常、透明層によってディスプレイの視聴側から保護されている（例えば米国特許第５６８８５５１号参照）。これらの保護透明層は、ディスプレイを機械的に及び／又は化学的に保護するために及び／又はディスプレイ動作用の必要な透明電極を支持するために好適な、例えばガラス又は他の材料であってよい。
【０００６】
タッチディスプレイを形成するため、タッチスクリーンの薄い透明フィルムが蒸着（堆積）される特定の基板を必要とするとともに、タッチスクリーンはディスプレイモジュールの上部に加えられて整列配置される別々のモジュールとして組み立てられる。タッチスクリーンモジュールを別々に製造することは、タッチスクリーンの透明導電膜（又はいくつかのフィルム）のために適切な基板が選択されることを可能にする。
【０００７】
基板により提供される構造的支持体に加え、導電性透明フィルムは、一般にフィルムの一方または両方の面からの化学的及び／又は物理的な保護も必要とする。この種のカプセル化（封入）は、潜在的に敏感な透明導電膜を、例えば、水及び／又は酸素に対して、又は、物理的損傷（例えば引っかき又は曲げ）に対して保護することを要求される。このように、タッチスクリーンモジュールは、見られるべきディスプレイの画像を通す付加的な層を加える。
【０００８】
従来技術のタッチディスプレイにより実現されるタッチスクリーンは、タッチスクリーンモジュールの光学的な厚みが加えられるために、タッチディスプレイの光学品質／有用性を著しく低下させる。この低下は特に、例えば電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）等、従来の紙の概観を模倣するよう意図される電子新聞用に使用されるタッチディスプレイにおいて弊害をもたらす。電子新聞用に使用するディスプレイにおける従来技術のタッチスクリーンは、従来の紙と同じように画像が表面に現れるので簡単で見易いという、ディスプレイの重要な利点の一つを損なう。
【０００９】
従来のタッチスクリーン構造のこの悪影響は、広い視野角からの表示に対し、言い換えれば、視聴方向がディスプレイの面と直交する方向からはるかに離れており、例えばＬＣＤディスプレイ（液晶ディスプレイ）又はＯＬＥＤディスプレイ（有機発光ダイオードディスプレイ）等の従来の放射ディスプレイにおいて高度の強い光（まぶしい光）及び／又は反射を引き起こす条件である場合に、とりわけ不快な見え方（体裁）を引き起こす。従来のタッチスクリーンモジュール溶液は、一方では、ユーザにとって心地良くない、かつ不自然な、ガラス片を通して電子新聞を読んでいる感じを与える。
【００１０】
従来技術は、ディスプレイにタッチスクリーンを一体化しようとする一部の構造を開示する。例えば、米国特許第５８５２４８７号は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）上の抵抗性タッチスクリーンを開示し、米国特許第６１７７９１８号は、表示装置と一体となる共有基板の同じ面側に組み立てられるタッチスクリーンを有するタッチディスプレイを開示する。
【００１１】
米国特許第５８５２４８７において開示される構造の欠点は、適切な光学及び電気特性を有する電極フィルムを共有基板の両面に組み立て可能なように、共有基板の厳しい要件を含むことである。公報はさらに、タッチスクリーンモジュールとディスプレイモジュールがそれらの専用の基板に別々に製作された後、組み合わせるタッチスクリーンとディスプレイのための別々の基板を積層することによって、タッチスクリーンとディスプレイ間の基板が形成される方法を示唆する。
【００１２】
他方、米国特許第６１７７９１８において開示される構造は、ディスプレイ及びタッチスクリーンが共有基板の同じ面側に組み立てられるように、ディスプレイのピクセル間の特定の配列及びタッチスクリーンの信号生成層が必要である。さらにまた、透明導電膜の基板の厳しい具体的な要件は、まだ、この公報において開示される構造のままである。
【００１３】
タッチスクリーンによって、画像の光学品質及びディスプレイの読み易さが落ちないように、タッチスクリーンがディスプレイに組み立てられ得る非複雑で信頼性が高い方法およびデバイス構造体の必要性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、ディスプレイ上の新型のタッチスクリーン構造及びディスプレイ上の新型のタッチスクリーン構造の製造方法を提供することによって、従来技術の上述した技術的問題を減らすことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による生産品（製品）は、独立クレーム１で表現されることによって特徴づけられる。
【００１６】
本発明による方法は、独立クレーム１０で表現されることによって特徴づけられる。
【００１７】
本発明による生産品（製品）は、環境から表示装置を保護するための上部基板を有する表示装置上のタッチスクリーンであり、前記タッチスクリーンは導電性の透明な第一層を含む。前記第一層は、ビューア（視聴者）と、画像が形成される表示装置の領域との間で構造の光学的厚さを減らすためのものであり、前記導電性の透明な第一層を保護するために前記表示装置の前記上部基板に埋め込められており、導電性の高アスペクト比分子構造（ＨＡＲＭ構造）のネットワークを含む。
【００１８】
本発明による、表示装置を環境から保護するための上部基板を有する表示装置上のタッチスクリーンを製造するための方法は、上部基板と接触する表示装置の上部基板の上の導電性の高アスペクト比分子構造（ＨＡＲＭ構造）のネットワークを含む、導電性の透明な第一層を堆積するステップと、ビューア（視聴者）と、画像が形成される表示装置の領域との間で構造の光学的厚さを減らすためであって、前記上部基板に埋め込むために上部基板に対して第一層を加圧成形するステップと、を含む。
【００１９】
この文脈において、「透明な」という表現は、基本的に可視光に対して透過的な、好ましくは可視光の５０％以上、より好ましくは８０％以上、最も好ましくは９０％以上として、理解されるべきである。しかし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、５０％未満の可視光でも透過する「透明な」層が使われ得ることは、当業者にとっては明らかである。
【００２０】
ＨＡＲＭ構造が基板上に堆積されるときに、導電性の高アスペクト比分子構造（ＨＡＲＭ構造）、例えばカーボンナノチューブ（ＣＮＴｓ）、カーボンナノバッド（ＣＮＢｓ）、金属ナノワイヤ、又はカーボンナノリボンは、導電性経路を形成する。ＨＡＲＭ構造は、例えばＩＴＯのような連続材料の被膜を形成するのではなく、むしろ電気的に相互に連結した分子のネットワークである。それ故、ＨＡＲＭ構造のネットワークの特性は基板の特性に顕著に影響を受けず、基板が堆積環境の条件を維持することができる限り、基板材料は比較的自由に選択され得る。従って、ＨＡＲＭ構造のネットワークは、直接表示装置の外面に堆積され得、この文脈においては上部基板と呼ばれている。
【００２１】
第一層が上部基板と接触して存在するように第一層を表示装置の上部基板に堆積することは、第一層を堆積させるための専用の基板を用いる必要を取り除く。これは結果としてディスプレイ上のタッチスクリーンに対して光学的に薄い設計となり、タッチスクリーン下での表示の読み易さ、従って、タッチディスプレイの使い勝手を改良する。タッチスクリーンは現在良好な電気的、光学的品質を有する表示装置に直接組み立てられることができるように、さらに全部の構造の設計、製造処理を単純化する。結果としてＨＡＲＭ構造のネットワークの力学的（機械的）耐久性も、最終製品のための付加的な効果になり、より信頼性の高いタッチディスプレイの製造を可能にする。さらに、ＨＡＲＭ構造のネットワークは、ネットワークの領域の全体にわたる導電性のために連続的である必要はないけれども、例えばＩＴＯのような金属酸化物の被膜とは対照的に、機械的、電気的に強くなりつつ、ＨＡＲＭ構造の堆積するネットワークを例外的に薄くできる。これはユーザが経験するにつれ、タッチスクリーン構造の透明度を増加させ、このことによりタッチスクリーンを通す画像の品質を改善するタッチスクリーンアプリケーションのための良好な電気的、機械的特性を有するＨＡＲＭ構造の非常に薄いネットワークの堆積を可能にする。
【００２２】
本発明の一実施態様では、上部基板は、ポリマーでできている。
【００２３】
本発明において、第一層は、導電性の透明な第一層を保護するために、上部基板に埋め込まれる。
【００２４】
さらに本発明のもう一つの実施態様における方法は、上部基板に第一層を埋め込むために、上部基板に対し第一層を加圧する前及び／又は加圧するときに、上部基板に熱を加えるステップを含む。
【００２５】
本発明の一実施態様では、上部基板に対して第一層を加圧するステップは、機械的圧縮又は熱圧着を含む。本発明の一実施態様において、機械的圧縮は、上部基板を加熱することなく加圧することを含む。本発明の一実施態様では、熱圧着は、上部基板に第一層を埋め込むために加圧と加熱の利用を含む。
【００２６】
本発明の一実施態様では、タッチスクリーンは、容量性のタッチスクリーンである。本発明の他の実施態様において、タッチスクリーンは、投影型容量性のタッチスクリーンである。
【００２７】
本発明の一実態様では、表示装置は、電子ペーパーである。本発明の他の実施態様において、表示装置は、電気泳動ディスプレイである。
【００２８】
本発明の一部の実施態様における付加的な利点は、表示装置の上部基板にネットワークを埋め込むことによって、第一層、すなわちＨＡＲＭ構造のネットワークが環境から保護され得るということである。相互に連結したＨＡＲＭ構造のネットワークは、フレキシブルで機械的に耐久性がある。これは、例えば熱圧着によって上部基板にＨＡＲＭ構造のネットワークを埋め込むことを可能にする。熱圧着において、例えばポリマーであり得る上部基板は、熱処理によって最初に軟化され、その後、ＨＡＲＭ構造のネットワークは第一層を上部基板に移行させるために軟化した上部基板に対して加圧される。
第一層が本発明の一部の実施態様における上部基板にカプセル化（封入）される場合、もはや第一層上又は下に付加的な保護コーティングを塗布する必要はなく、小さい光学的厚さを有するタッチスクリーン構造が製造されることを可能にする。これは、タッチディスプレイの読み易さ及び光学的品質／使い勝手を更に改善する。
【００２９】
容量性のタッチスクリーンにおいて、タッチに依存する電気信号を層の両側から又はマトリックス状の保護材料において発生させることに関与する導電性透明層を保護することは有益でしばしば必要である。さらに、容量性のタッチスクリーンが例えば投影型のものである場合、透明な導電層はパターン化される。特にパターン化された層は、例えば機械的又は熱的な外乱に敏感であり、それがそれらの保護が重要である理由である。従って、本発明の効果は、容量性及び投影型容量性のタッチスクリーンにおいて顕著になる。
【００３０】
電気泳動ディスプレイのような電子ペーパーアプリケーションに用いられるディスプレイは、従来の紙の可視光で見える体裁を模倣しようとすることから、これらのディスプレイに使用するタッチスクリーンモジュールはできるだけ小さい光学的厚さを有しなければならない。従って、本発明のタッチスクリーン構造は、特にタッチスクリーン構造のための小さい光学的厚さが要求されるか又は必要とされさえする電子ペーパーアプリケーション用の電気泳動ディスプレイ又は他のディスプレイに適している。
【００３１】
本発明の一実施態様では、高いアスペクト比分子構造（ＨＡＲＭ構造）のネットワークは、カーボンナノチューブのネットワークである。本発明の一実施態様では、高いアスペクト比分子構造（ＨＡＲＭ構造）のネットワークは、管状カーボン分子の側面に共有結合しているフラーレン分子を有するカーボンナノバッドのネットワークである。カーボンナノチューブ（ＣＮＴｓ）及びカーボンナノバッド（ＣＮＢｓ）は、基板に堆積される場合、堆積が非常に薄く透明であっても、非常に導電性のある、機械的に柔軟で永続的なネットワークを形成することができるＨＡＲＭ構造の例である。従って、これらのＨＡＲＭ構造は、タッチスクリーンにおいて使用される導電性の透明層によく適している。ＣＮＴｓ又はＣＮＢｓのネットワークは、さらに、小さい光学的厚さを有するタッチスクリーンへのそれらの潜在的適用性を増す低い屈折率を持ち合わせる。ＣＮＴｓ又はＣＮＢｓのネットワークは、高い充電記憶容量をも呈する。このような良好な電気伝導度を伴う付加的利点は、タッチスクリーン上のタッチを登録するためのより短い応答時間を可能にする容量性及び投影型容量性のタッチスクリーンに使用され得る。
【００３２】
本発明の一実施態様において、タッチスクリーンは、第一層を環境から保護する第一層上の最上部基板層を含む。第一層が表示装置の上部基板に埋め込まれる場合であっても、タッチスクリーンが例えば大きい温度変化、化学的浸食環境、又は繰り返される機械的応力にさらされているようになる厳しい動作条件下で、最上部基板層は付加的な保護を第一層に提供するために使用され得る。
【００３３】
先に記載されている本発明の実施例が、互いにあらゆる組合せにおいて使用され得る。実施例のいくつかは、本発明のさらなる実施例を形成するために、一緒に結合され得る。
本発明が関連する生産品（製品）又は方法は、先に記載されている本発明の実施例のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
本発明は、以下において、添付の図を参照することによって例示的実施形態を伴い更に詳細に説明される。
【図１】従来技術のタッチディスプレイの概略図である。
【図２】本発明の一実施例による、ディスプレイ上のタッチスクリーンの概略図である。
【図３】本発明の他の実施例による、ディスプレイ上のタッチスクリーンの概略図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例による、ディスプレイ上のタッチスクリーンの概略図である。
【図５】本発明の一実施例による、第一層を上部基板に組み込む方法を例示するフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施例による、ディスプレイ上のタッチスクリーンの概略図である。
【図７】本発明のさらに他の実施例による、ディスプレイ上のタッチスクリーンの概略図である。
【図８】本発明のさらに他の実施例による、ディスプレイ上のタッチスクリーンの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１の典型的な投影型容量性のタッチディスプレイは、ディスプレイモジュール１と、ディスプレイモジュール１に積層されるタッチスクリーンモジュール１３とを含む。ディスプレイモジュール１は、例えば駆動電子機器を提供しているバックボーン２とディスプレイモジュール１のための基板とを含む。ディスプレイモジュール１は、バックボーン２上の第一電極４、ディスプレイモジュール１の画像を出すための画像素子６、透明電極である第二電極８、画像素子６に接続している電源、及び選択的に画像素子６を作動させるために第二電極８に画像制御信号を供給する第一制御ケーブル１０を含む。第二電極８は、ＨＡＲＭのネットワークを含むことができ、及び／又は透明な導電性フィルムであって、例えばガラス又はポリマーであり得る保護上部基板１２で被覆されている。
【００３６】
図１の典型的な投影型容量性のタッチスクリーンモジュール１３は、間に導電性の透明な第一層１６を共に形成しパターン化された透明な導電性コーティングを有して互いに積層される２つの透明基板（例えばガラス基板）１４，２０を含む。この第一層１６は、タッチスクリーンモジュール１３の接触検出要素であって、第二制御ケーブル１８を介して制御装置（図示せず）に接続されている。
【００３７】
最上部基板層２０の表面上のタッチに対する第一層１６の検出感度は、タッチセンサー式の第一層１６のパターン化された導電性コーティング（電極）によって達成される。これらのパターン化されたコーティングは、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）またはＡＴＯ（アンチモンドープ酸化スズ）などの導電性透明材料をパターン化することによる薄膜から作られる。導電トレース（例えば銀、銅又は金）は、典型的に、第二制御ケーブル１８を介してパターン化されたＩＴＯ、ＦＴＯ又はＡＴＯフィルムを制御ユニットにつなぐために用いられる。
【００３８】
下部基板１４の上面が垂直Ｘ測定電極を有すると共に、最上部基板層２０の下側は、例えば水平Ｙ測定電極を有することができる。Ｘ及びＹ電極は共に第一層１６を形成する。Ｙ測定電極は、例えば最上部基板層２０の表面上のタッチスクリーンモジュール１３に触れる接触要素（例えば指先）からＸ電極の遮蔽を最小化するような方法でパターン化され得る。このような構成において、Ｘ及びＹ電極は同じ平面内に含まれる。
【００３９】
タッチセンサー式の第一層１６の電極をパターン化する様々な方法は、従来技術から公知である。図１の投影型容量性のタッチスクリーンにおいて、指先などの導電面が最上部基板層２０に近づくか、接触する場合、Ｘ及びＹ電極を含むＲＣ回路の静電容量における位置依存性摂動は登録され、タッチ位置に対応する電気的信号は第二制御ケーブル１８を介して制御ユニット（図示せず）に伝達される。
【００４０】
従来は、タッチスクリーンがディスプレイに用いられる場合、上部基板１２を介して上方に光が発せられるディスプレイモジュール１の上にタッチスクリーンモジュール１３が配置され、２つのモジュール１，１３は共に機械的な取付け手段により（例えばフレームのような構造によって）保持される。
【００４１】
図１のディスプレイモジュール１は、例えば、ＬＣＤ、プラズマディスプレイ、ＯＬＥＤディスプレイ、電気泳動ディスプレイ、又はタッチスクリーンを支援し相互に作用することのできる他のいかなるディスプレイ表示であり得る。ディスプレイモジュール１のバックボーン２は、ひいては、例えばパワーコンバータ、バックライトソースおよび支持構造等の特定の表示方式を駆動するために、必要な構成要素を含む。
【００４２】
基板１２，１４，２０及び第一層１６の厚み及び材料は、ビューアに向かってその構造を通過するとき、画像の品質を低下させ得る。光が下層の画像素子６からタッチスクリーンモジュール１３を通って通過するときに、光はその屈折率が変化する。一部の光は吸収され、一部の光は屈折され、一部の光は伝達され、そして、一部の光は反射される。これは、図１に示される従来技術のタッチディスプレイで画像素子６によって発生されるときに、画像の読みやすさ、明るさ、鋭さ及び他の光学特性を低下させる。
【００４３】
簡潔さの理由で、項目番号は、繰り返し構成要素の場合、以下の例示的実施形態において維持される。
【００４４】
図２は、本発明の一実施例によるタッチディスプレイを示す。ここで、タッチセンサー式の第一層１６は、Ｘ及びＹ電極を組み込むためにパターン化された、例えばＣＮＴｓ、ナノワイヤ、ナノリボン又はＣＮＢｓ等のＨＡＲＭ構造のネットワークである。先に述べたように、例えばＣＮＴｓ又はＣＮＢｓのＨＡＲＭ構造は、基板上の材料の被膜となるのではなく、むしろ分子のネットワークとしてなり、それ故、ネットワークが堆積する基板材料に、又はＨＡＲＭ構造のネットワークの厚さに特定の限界を課さない。従って、第一層１６は、ディスプレイモジュール１の上部基板１２上へ、結果的にタッチスクリーン構造のための小さい光学的厚さになる所望の層厚で直接堆積することができる。これは、フィルムが良好な光学及び電気的品質を有するように特定材料の基板上に成長されなければならない例えばＣＶＤ、ＰＶＤ又はＡＬＤ等の一般の薄膜堆積方法によって堆積されるＩＴＯ、ＦＴＯ又はＡＴＯフィルムの従来技術のタッチスクリーン構造と反対である。
【００４５】
図２の薄いタッチスクリーンモジュール１３は、よりユーザの目に見えにくく、よってディスプレイ／タッチスクリーンの組合せのパフォーマンスを向上させる。ＣＮＴｓ及びＣＮＢｓのネットワークはさらに、タッチスクリーンモジュール１３の光学的厚さにおいて有利な縮小に拍車をかける低い屈折率を有する。
【００４６】
本発明の一実施例による図２のタッチディスプレイは、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）のバックボーン２に第一電極４を堆積させ、パターン化することによって製造され得る。これは、従来の薄膜堆積及びリソグラフィ方法によってなし得る。次に、ｅインクカプセルを含んでいる液状ポリマー層は、画像素子６を形成するために第一電極上に堆積され、透明な第二電極８は画像素子６の上に形成される。第一及び第二の電極４，８は、電極間に電界を発生させる電源に接続されている。個々の画像素子の上の電界は、個々の第二電極８の電圧を制御している制御ユニット（図示せず）に取り付けられる第一制御ケーブル１０によって制御される。ポリマーで作られている保護用上部基板１２は、第二電極８上にアセンブルされる。
【００４７】
タッチスクリーンモジュール１３のタッチセンサー式の第一層１６は、処理フローの多くの取り得る段階で、上部基板１２に直接堆積しかつパターン化され得る。それに応じて第一層１６は、例えば上部基板１２がディスプレイモジュール１にアセンブルされる前又は後に、堆積され得る。
【００４８】
本発明の他の実施例において、第一層１６は、最初に最上部基板層２０に堆積することもでき、その後、基板層２０上に存在する第一層１６は、ディスプレイモジュール１上へすでにアセンブルされている上部基板１２と接触して堆積され得る。最上部基板層２０は、基底構造を機械的に支持するため、かつ第一層１６を例えば環境から機械的、化学的に保護するために用いられる。
【００４９】
ＨＡＲＭ構造のための気相合成過程の詳細及び基板上にＣＮＴｓ（又はＣＮＢｓ）のネットワークを堆積するために用いることのできるプロセスは、例えば、本文献に参照として含まれる、特許出願公開ＷＯ２００５／０８５１３０、ＷＯ２００７／１０１９０６及びＷＯ２００７／１０１９０７において開示される。ＨＡＲＭ構造のネットワークをパターン化するパターニングプロセスの詳細は、本文献に参照として含まれる特許出願公開ＷＯ２００９／０００９６９において開示される。
【００５０】
本発明の一部の実施例によれば、上記の参考文献において開示されるプロセスは、パターン化されたＸ電極及び第一層１６のＨＡＲＭ構造を含むＹ電極を製作するために使用され得る。第一層１６（例えばＣＮＴｓ又はＣＮＢｓから形成される）のＨＡＲＭ構造に対する第二制御ケーブル１８の電気的接続は、従来技術から公知の方法によって達成され得、これらの方法は当業者にとって明らかである。この種の方法は、本文献に参照として含まれる、例えば特許出願公開ＵＳ２００５／０１４８１７４において述べられる。
【００５１】
本発明の一実施例によるＨＡＲＭ構造のネットワークを上部基板１２に堆積する方法の実施例として、ＳＷＣＮＴｓ（単層カーボンナノチューブ）は、炭素源及び触媒前駆体として一酸化炭素及びフェロセンをそれぞれ使用しているエアロゾル層流（浮遊触媒）反応器において合成される。ＳＷＣＮＴマットは、その後、直径２．４５ｃｍのニトロセルロース（又は銀）の円板型濾過器（ミリポア社、米国）を介してフィルタリングすることによって、反応器の下流の気相から直接に集められた。フィルタは、本実施例において、予備基板の役割を担う。
【００５２】
フィルタ面（予備基板）上の堆積温度は４５℃に測定された。予備基板上に形成されたＳＷＣＮＴネットワークの層厚は、所望のネットワーク厚に応じて２、３分から数時間まで変えられる堆積時間により制御された。このようにして、異なる厚みのＳＷＣＮＴｓのネットワークが予備基板に得られ、測定結果は、堆積がＳＷＣＮＴｓのランダムに配向したネットワークであることを示した。その後、本発明のこの実施例において、物理的な圧縮及び加熱（熱圧着）は、予備基板から上部基板１２上にＳＷＣＮＴネットワークを移すために用いられた。
【００５３】
熱圧着は、ＳＷＣＮＴｓのネットワークが予備基板及び上部基板１２の間に挟まれる（サンドイッチされる）ように、予備基板及び上部基板１２が配置された２枚の平行した加熱プレートとの間に力を加えることによって実施された。加熱加圧プレートは、自然に予備基板、ＳＷＣＮＴネットワーク及び上部基板１２の加熱も引き起こした。
【００５４】
例えば、ＳＷＣＮＴネットワークは、上部基板１２の目的を果たす厚さ１０μｍの中密度ポリエチレン（ＰＥ）ポリマー被膜（Ｍｅｔｓａ  Ｔｉｓｓｕｅ社、フィンランド）に転写された。この材料は、フレキシブルで、光学的に基本的に透明で、約１２５℃の融解温度ｔｍ及び約−１２５℃のガラス転移温度ｔｇを有する。熱圧着後、予備基板はＳＷＣＮＴネットワークとの接触から除去された。最後に、転写されたＳＷＣＮＴｓのネットワークは、第一層１６を形成するために、挿入材料（エタノールまたは水）によって上部基板１２に緻密化された。
【００５５】
ＳＷＣＮＴネットワークの光学的透明性を評価するために、コーティングしてないポリマーフィルムが、比較対象基準として用いられた。ポリマーフィルム上へ堆積するＳＷＣＮＴネットワークの透明性は、それぞれ、５００から２４ｎｍの範囲の厚さを有するＣＮＴネットワークに対して、ほぼ６０％から９５％まで変化した。
【００５６】
図３に示される本発明の実施例において、タッチセンサー式の第一層１６は、ディスプレイモジュール１の上部基板（ポリマーで作られている）１２に埋め込まれる。第一層１６の埋め込みは、第一層１６のタッチ感応電極が保護されていて、上部基板１２によって本発明のこの実施例においてカプセル化されるにつれ、タッチセンサー式の第一層１６を保護するために追加される保護最上部基板層２０又は別々のカプセル化層を有する必要を減少させる。この構造は、結果的にタッチスクリーンの光学的厚さを更に減少させ、それによってタッチディスプレイの読み易さ及び使い勝手を改善する。
【００５７】
第一層１６が埋め込まれる上部基板１２によって、第一層１６が良好に保護されているにもかかわらず、厳しい作動条件の下では追加的な保護の必要性が未だ存在する場合がある。タッチスクリーンが例えば大きい温度変化、化学的浸食環境、又は繰り返される機械的応力にさらされるようになる所で、最上部基板層２０は付加的な保護を第一層１６に提供するために堆積され得る。このような本発明の実施例は、概略的に図４に示される。
【００５８】
図３又は図４の埋め込み形構造は、タッチセンサー式の第一層１６のＨＡＲＭ構造のネットワーク以外の透明導電性材料で実現することは困難である。これらの他の材料の例としては、導電性ポリマー及び前述の金属酸化物の被膜が挙げられる。
【００５９】
例えばＣＮＴｓ又はＣＮＢｓのＨＡＲＭ構造のネットワークを含む第一層１６は、例えば熱圧着によってＥＰＤディスプレイモジュール（又は他のあらゆる適切なディスプレイモジュール）の上部基板１２に、直接埋め込みされ得る。熱圧着方法の詳細は、上述され、また本文献に参照として含まれる特許出願公開ＷＯ２００９／０００９６９にも見られる。
【００６０】
図３又は図４によれば、第一層１６の上部基板１２への統合を可能にするために、第一層１６は、例えば上記のように予備基板から上部基板１２上へ最初に堆積する。第一層１６との接触からの予備基板の除去後、上部基板１２に上部基板１２にある第一層１６を押圧するために再び熱圧着が利用される。
【００６１】
今回、上述の加圧プレートの温度は、上部基板１２の材料の融解温度近くまで大きくなる。これは上部基板の粘度を低下させ、印加圧縮力は、上部基板１２のポリマー材料、すなわちポリマーマトリックスに第一層１６を一体化（統合）させるために、第一層１６を加圧して上部基板１２にする。統合を実現するために必要なプロセスパラメータの詳細は相互に関連付けられ、それらは例えば上部基板１２の組成に依存する。適切なプロセスパラメータは、この明細書を踏まえて専門家によって容易に理解され得る。本発明の一実施例による第一層１６を上部基板１２に一体化させる方法は、図５のフローチャートとして提示される。
【００６２】
本発明の一実施例では、第一層１６は、機械的圧縮によって上部基板１２に埋め込まれる。この実施例において、上部基板１２に堆積される第一層１６は、上部基板１２に第一層１６を埋め込むために、熱を用いずに上部基板に対して押圧される。
【００６３】
本発明の他の実施例による、図６において概略的に例示されるタッチセンサー式の表示構造は、最上部基板層２０上の導電性の透明な第二層２２が含まれる。第一層１６と同様な第二層２２は、ＨＡＲＭ構造のネットワークである。その構造はまた、第二層２２を環境から保護する第二層２２上の任意の最上部コーティング２４を含む。図６の構造は、上述のように、そして、透明な最上部基板層２０の両面上のＨＡＲＭ構造、すなわち第一層１６及び第二層２２のネットワークを含む透明な導電層を作り上げることによって製造され得る。
【００６４】
図６の「二層」タッチスクリーンモジュール１３は、最上部基板層２０の一方側上の第一層１６と、最上部基板層２０の他方側上の第二層２２と、第二層２２上の任意の最上部コーティング２４と、第一層１６と第二層２２との間の前記最上部基板層２０とを含み、それから、第一層１６が上部基板１２と接触して堆積される方法で、ディスプレイモジュール１の上部基板１２上にアセンブルされ得る。例えばＰＥＴ又は他のポリマーであり得る透明な保護コーティング２４は、上述したタッチスクリーンモジュール１３が上部基板１２上にアセンブルされる前又は後に、第二層２２に堆積され得る。
【００６５】
図６における付加的な導電性の透明な第二層２２は、第一層１６と同様なＸ及びＹ電極を含み、第三制御ケーブル２１を介して制御装置（図示せず）に電気的に接続している。第一層１６の電極は第二層２２の電極に容量結合されており、タッチスクリーンモジュール１３が露出表面にタッチされる（あるいは近づける）場合、例えば指先などのタッチ側導電性表面は、第二層２２の電極に容量結合される。それ故、２つの容量結合は直列に形成され、第三電極は接触性の導電性表面になる。当業者に知られているように、例えば図６のタッチスクリーンモジュール１３のような容量の直列接続体は、タッチスクリーンモジュール１３の確度及び感度を改善するために用いられ得る。
【００６６】
図７において概略的に例示される本発明の他の実施例において、第一層１６はディスプレイモジュール１の上部基板１２に埋め込まれ、第二層２２は最上部基板層２０に埋め込まれる。第一層１６及び第二層２２の埋め込みは、例えば上述される熱圧着方法によって実現され得、これはこの明細書を考慮すると当業者にとって明らかである。図７のタッチスクリーンモジュール１３はまた、任意の透明な保護コーティング２４を含む。
【００６７】
図８において概略的に例示される本発明の他の実施例では、第一層１６及び第二層２２両方が最上部基板層２０に埋め込まれ得る方法を提示する。その一方で、第一層１６は、最上部基板層２０の材料によって完全には囲まれないので上部基板１２との接触を保ち続ける。第二層２２もまた、最上部基板層２０の材料によって完全には囲まれず、環境にさらされているままになるか、念のために保護コーティング２４が用いられる場合、保護コーティング２４と接触する。図８の実施例において、第一層１６及び第二層２２の埋め込みは、例えば上述される熱圧着方法によって実現され得、この方法はこの明細書を考慮すると当業者にとって明らかである。
【００６８】
当業者にとって明らかであるように、上部基板１２及び／又は最上部基板層２０への第一層１６及び第二層２２の埋め込みについての他の方法も考えられ得、本発明の他の実施例を形成するためにこの明細書を考慮して、上述の本発明の異なる実施例の特徴を組み合わせることができる。
【００６９】
上記の実施例が本発明を投影型容量性のタッチスクリーンを背景としているとはいえ、同じ発明の考えが同様に、例えば抵抗性タッチスクリーンや、非投影型で「レギュラー」の容量性タッチスクリーン等、他のタイプのタッチスクリーン構造で用いられ得る。これらタッチスクリーン構造で利用される本発明を要する変更態様は、本発明のこの開示を考慮すると、当業者にとって明らかである。また、第一層１６を堆積させるかパターン化する他の堆積方法及び／又はＨＡＲＭ構造を含む第二層２２も、この明細書を考慮すると、専門家によって考えられ得る。
【００７０】
当業者にとって明白であるように、本発明は上記の実施例に限られないが、実施例は請求項の範囲内で、自由に変えることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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