(57)【要約】【課題】ディスプレイの光学品質や特性を損なうことなく、透明タッチスクリーンセンサの電気的特性の制御を改善する。【解決手段】タッチスクリーンセンサが、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内の第１区域微小パターンと、第２区域微小パターンと、を含む。第１区域微小パターンは、第１の方向において第１シート抵抗値を有し、可視光透明であり、少なくとも９０％の開口を有する。第２区域微小パターンは、第１の方向において第２シート抵抗値を有する。第１シート抵抗値は、第２シート抵抗値とは異なる。【選択図】図１８
2015005306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光透明基材と、
前記可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンであって、前記微小パターンは、接触感知領域内の第１区域微小パターン及び第２区域微小パターンを含む、導電性微小パターンと、
を含み、
前記第１区域微小パターンは、第１の方向において、第１シート抵抗値を有し、可視光透明であり、少なくとも９０％の開口を有し、
前記第２区域微小パターンは、前記第１の方向において、第２シート抵抗値を有し、
前記第１シート抵抗値は、前記第２シート抵抗値とは異なる、
タッチスクリーンセンサ。
【請求項２】
前記第１区域微小パターンが、前記第２区域微小パターンと電気的に接触していない、請求項１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項３】
前記第１区域微小パターンが、前記第２区域微小パターンと電気的に接触している、請求項１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項４】
前記第１区域微小パターン及び第２区域微小パターンが、前記感知領域にわたって延びる、電気的に接触する金属の微小パターンメッシュの部分である、請求項１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項５】
前記第１区域微小パターンのシート抵抗値が、前記第１区域微小パターン内の少なくとも１つの経路に沿って変化する、請求項１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項６】
前記第１区域微小パターンのシート抵抗値が、０．１〜１０００Ω／スクエアの範囲である、請求項１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項７】
前記導電性微小パターンが、前記接触感知領域内で、９５％〜９９．５％の開口を有する、請求項１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項８】
前記導電性微小パターンが、前記感知領域内に前記タッチスクリーンセンサの駆動装置から電気的に絶縁された導電性堆積物を含む、請求項１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項９】
前記導電性微小パターンが、０．５〜５マイクロメートルの範囲の値の幅、及び前記感知領域内に１マイクロメートル未満の均一な厚さを有する線形金属構造を含む、請求項１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項１０】
前記導電性微小パターンが、導電配線を含む二次元メッシュを含み、いくつかの配線が選択的に配置された断絶部を含む、請求項１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項１１】
可視光透明基材と、
前記可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンであって、前記微小パターンは、接触感知領域内に第１区域微小パターンを含む、導電性微小パターンと、
を含み、
前記第１区域微小パターンは、異方性第１シート抵抗を有し、可視光透明であり、少なくとも９０％の開口を有する、
タッチスクリーンセンサ。
【請求項１２】
前記感知領域内に、前記第１区域微小パターンと電気的に接触しない第２区域微小パターンを更に含み、前記第２区域微小パターンは、異方性第２シート抵抗を有し、可視光透明であり、少なくとも９０％の開口を有する、請求項１１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項１３】
前記感知領域内に、前記第１区域微小パターンと電気的に接触しない第２区域微小パターンを更に含み、前記第２区域微小パターンは、等方性第２シート抵抗を有し、可視光透明であり、少なくとも９０％の開口を有する、請求項１１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項１４】
前記第１区域微小パターンが異方性第１シート抵抗を有し、直交方向において、少なくとも１．５倍のシート抵抗値の差を有し、９５％〜９９．５％の開口を有する、請求項１１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項１５】
少なくとも一方向における前記第１区域微小パターンのシート抵抗値が、前記第１区域微小パターン内の少なくとも一方向に沿って変化する、請求項１１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項１６】
前記第１区域微小パターンのシート抵抗値が、０．１〜１０００Ω／スクエアの範囲である、請求項１１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項１７】
前記導電性微小パターンが、前記タッチスクリーンセンサの駆動装置から電気的に絶縁された導電性堆積物を含む、請求項１１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項１８】
前記導電性微小パターンが、０．５〜５マイクロメートルの範囲の値の幅、及び前記感知領域内に１マイクロメートル未満の均一な厚さを有する線形金属構造を含む、請求項１１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項１９】
可視光透明基材と、
前記可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンであって、前記微小パターンは、
接触感知領域内の第１区域微小パターン及び第２区域微小パターンを含み、
前記導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する金属の線形導電性構造を含み、
前記第１区域微小パターンは、第１の方向において５〜５００Ω／スクエアの第１シート抵抗値を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有し、
前記第２区域微小パターンは、前記第１の方向において、第２シート抵抗値を有する、導電性微小パターンと、
を含み、
前記第１シート抵抗値は、前記第２シート抵抗値とは異なる、
タッチスクリーンセンサ。
【請求項２０】
可視光透明基材と、
前記可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンであって、前記微小パターンは、
接触感知領域内に第１区域微小パターンを含み、
前記導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する金属の線形導電性構造を含み、
前記第１区域微小パターンは、直交方向において、少なくとも１．５倍のシート抵抗値の差を有する異方性第１シート抵抗を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する、導電性微小パターンと、
を含む、タッチスクリーンセンサ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
タッチスクリーンセンサは、タッチスクリーン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、又はタッチスクリーンディスプレイの表面の付近に位置付けら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。タッチスクリーン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性素子が挙げられる。この素子は、ディスプレイの付近の、又はこれと接触する物体の位置を決定するために、素子を探査する電気信号を使用する、電子的構成要素と組み合わされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
タッチスクリーンセンサの分野では、光学品質、又はディスプレイの特性を損なうことなく、透明タッチスクリーンセンサの電気的特性の制御を改善する必要性が存在する。典型的なタッチスクリーンセンサの透明導電性区域は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の連続的なコーティングを含み、コーティングは、電圧源との接触位置、及び区域の全体形状に基づく電位勾配を呈する。この事実は、可能なタッチセンサの設計及びセンサの性能に対する制約へと繋がり、電位勾配を修正するための高価な信号処理電子機器又は追加的な電極の配置などの手段を必要とする。したがって、前述の要因とは別の、電位勾配の制御を提供する、透明導電性素子の必要性が存在する。
【０００３】
導電性素子の設計における順応性に関する、タッチスクリーンセンサの分野における追加的な必要性が存在する。パターン化された透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を使用するタッチスクリーンセンサの作製は、多くの場合、導電体の設計に制限を課す。この制限は、単一の等方性シート抵抗値を有する透明シート導電体の導電性素子全てをパターン化することによって生じる制約に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、変化するシート抵抗を有するタッチスクリーンセンサに関する。第１の実施形態では、タッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内の第１区域微小パターン、及び第２区域微小パターンを含む。第１区域微小パターンは、第１の方向において第１シート抵抗値を有し、可視光透明であり、少なくとも９０％の開口を有する。第２区域微小パターンは、第１の方向において、第２シート抵抗値を有する。第１シート抵抗値は、第２シート抵抗値とは異なる。
【０００５】
別の実施形態では、タッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内に第１区域微小パターンを含み、第１区域微小パターンは、異方性第１シート抵抗を有し、可視光透明であり、少なくとも９０％の開口を有する。
【０００６】
別の実施形態では、タッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内の第１区域微小パターン、及び第２区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する金属の線形導電性構造を有する。第１区域微小パターンは、第１の方向において５〜５００Ω／スクエアの第１シート抵抗値を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。第２区域微小パターンは、第１の方向において、第２シート抵抗値を有する。第１シート抵抗値は、第２シート抵抗値とは異なる。
【０００７】
更なる実施形態では、タッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内に第１区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、直交方向において、少なくとも１．５倍のシート抵抗値の差を有する異方性第１シート抵抗を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
添付の図面と共に本発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明を検討することで、本発明はより完全に理解され得る。
【図１】タッチスクリーンセンサ１００の概略図である。
【図２】タッチスクリーン感知領域内の、導電性可視光透明区域の斜視図である。
【図３】タッチスクリーンセンサの一実施形態のための導電体微小パターンを示す図である。
【図４】局部シート抵抗を調節するための選択的な断絶部を有する導電性メッシュ、並びに接触パッドの形態のより大きな構造を含む、図３に例示される導電体微小パターンの一部を示す図である。
【図５】静電容量プレートが、抵抗素子によって分離される、図３に例示される導電体微小パターンの特性に近似する、回路図である。
【図６】隣接するメッシュ内の選択的な断絶部によって生成される、図３に示される水平方向のメッシュバーに沿った、抵抗の変調を示す図である。
【図７】導電性微小パターンメッシュ内の選択的な断絶部によって部分的に形成される、異なるシート抵抗を有する７ａ〜７ｅと付番された区域を含む、タッチスクリーンセンサの一実施形態のための、導電体微小パターンである。
【図７ａ】図７に例示される異なる導電体微小パターンの一部を示す図である。
【図７ｂ】図７に例示される異なる導電体微小パターンの一部を示す図である。
【図７ｃ】図７に例示される異なる導電体微小パターンの一部を示す図である。
【図７ｄ】図７に例示される異なる導電体微小パターンの一部を示す図である。
【図７ｅ】図７に例示される異なる導電体微小パターンの一部を示す図である。
【図８】均一な透明導電性酸化物、ＩＴＯのみを含む、同様の形状の区域における単位長さ当たりの抵抗と比較した際の、内部に区域７ａ及び７ｂを有する楔形透明導電性区域の長軸に沿った単位長さ当たりの抵抗の分布を示す図である。
【図９】タッチスクリーンセンサの一実施形態のＸ−Ｙグリッド型の投影型静電容量タッチスクリーンセンサを形成するために互いに積層された層の構成図である。
【図１０】図９によるタッチスクリーンセンサの一実施形態のＸ層又はＹ層の導電体微小パターンを示す図である。
【図１１】接触パッドの形態のより大きな構造と接触する可視光透明導電性メッシュ、並びにメッシュ区域間の空間内の電気的に絶縁された導電体堆積物を含む、図１０に例示される導電体微小パターンの一部を示す図である。
【図１２】図９によるタッチスクリーンセンサの別の実施形態のＸ層又はＹ層の、導電体微小パターンを示す図である。
【図１３】接触パッドの形態のより大きな構造と接触する可視光透明導電性メッシュ、並びにメッシュ区域間の空間内の電気的に絶縁された導電体堆積物を含む、図１２に例示される導電体微小パターンの一部を示す図である。
【図１４】図９によるタッチスクリーンセンサの別の実施形態のＸ層又はＹ層の、導電体微小パターンを示す図である。
【図１５】接触パッドの形態のより大きな構造と接触する可視光透明導電性メッシュ、並びにメッシュ区域間の空間内の電気的に絶縁された導電体堆積物を含む、図１４に示される導電体微小パターンの一部を示す図である。
【図１６】第１のパターン化された基材の様々な部分を示す図である。
【図１６ａ】第１のパターン化された基材の様々な部分を示す図である。
【図１６ｂ】第１のパターン化された基材の様々な部分を示す図である。
【図１７】第２のパターン化された基材の様々な部分を示す図である。
【図１７ａ】第２のパターン化された基材の様々な部分を示す図である。
【図１７ｂ】第２のパターン化された基材の様々な部分を示す図である。
【図１８】図１６及び図１７の第１及び第２のパターン化された基材から構成される、投影型静電容量タッチスクリーン透明センサ素子を示す図である。
【０００９】
図面は、必ずしも縮尺に従っていない。図面で用いられる同様の番号は、同様の構成要素を指す。しかしながら、所定の図中の構成要素を指す数字の使用は、同じ数字を付けられた別の図中の構成要素を限定することを意図するものではないことが理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の説明において、本明細書の一部を構成し複数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「発明を実施するための形態」は、限定する意味で理解すべきではない。
【００１１】
本発明で使用する全ての科学用語及び専門用語は、特に指示がない限り、当該技術分野において一般的に使用される意味を有する。本明細書にて提供される定義は、本明細書でしばしば使用される特定の用語の理解を促進しようとするものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
【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形状寸法、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。それゆえに、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、目標対象とする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。
【００１３】
端点による数値範囲の列挙には、その範囲内の全ての数（例えば、１〜５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５が含まれる）、及びその範囲内の任意の範囲が含まれる。
【００１４】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「ａ（１つの）」、「an（１つの）」及び「the（その、前記）」は、その文脈が特に明確に指示しない限り、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、用語「又は」は、その文脈が特に明確に指示しない限り、一般的に「及び／又は」を包含する意味で用いられる。
【００１５】
本明細書で使用するとき、「可視光透明」とは、少なくとも１つの偏光状態の可視光に対して、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、任意により偏光の強度に正規化される。入射光の少なくとも６０％を透過する物品が、局部的に光を透過率８０パーセント未満（例えば、０％）に遮蔽する微細構造（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）を含むのは、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、微細構造を含み、微細構造の最小寸法の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。
【００１６】
本開示は、内部に含まれる導電体微小パターンの設計を通じて設計される、電気的及び光学的特性を有するタッチスクリーンセンサに関する。本明細書において記載される導電体微小パターンを組み込むことにより、タッチスクリーンセンサにもたらされるいくつかの利点が存在する。
【００１７】
いくつかの実施形態では、透明導電性区域内の透明導電特性は、使用中の接触感知区域内の電位勾配を制御するように設計される。これは、信号処理電子機器の単純化、及びいくつかの接触スクリーンセンサの種類においては、本来ならば電位勾配（電場）線形化に必要とされる追加的な導電体パターンの設計の単純化（又はその必要性の排除）に繋がる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、本明細書において記載されるタッチスクリーンセンサの電気的特性は、透明センサ素子に沿って、制御された電位勾配を生成するように設計される。例えば、電気的特性は、透明導電性区域内の特定の方向に沿った線形電位勾配を生成するように設計され、その全体的な形状は通常、標準的な透明導電体材料（例えば、連続的ＩＴＯコーティング）が使用された場合、非線形の勾配に繋がる。
【００１９】
いくつかの実施形態では、電気的特性は、同じ形状であるが標準的な透明導電体材料（例えば、連続的ＩＴＯコーティング）からなる透明導電性区域内に存在するものよりも高い、透明導電性区域の電位勾配の非線形性の水準を生じるように設計される。より詳細には、微小パターン化された導電体の形態の、隣接する透明シート導電体を含み、感知領域の角部への電気的接続が作られる矩形の静電容量タッチスクリーンにおいては、感知領域にわたる電位勾配の垂直方向及び水平方向の線形性（電解の均一性）が、シート抵抗値の領域分布及び異方性を、場をより均一に分配するような方法で設計することによって改善され得る。
【００２０】
他の実施形態では、センサは、同じ厚さ（即ち、同じ高さ）の同じ導電体材料からなるが、微小パターン化による異なる有効シート抵抗値を有する導電体要素を含む。例えば、いくつかの実施形態では、同じ厚さ（即ち、高さ）の同じ導電体材料が使用されて、透明導電性区域の第１の水準のシート抵抗に繋がる第１の微小パターン形状を画定する導電配線、及び第２の透明導電性区域の第２の水準のシート抵抗に繋がる第２の微小パターン形状を画定する導電配線を生成する。
【００２１】
本開示はまた、いくつかの実施形態、例えば、微小パターン化された金属導電体に基づく実施形態において、例えば、インジウムなどの希元素を避けることによって、透明ディスプレイセンサの製造における、改善された効率性及び資源利用を可能にする。
【００２２】
本開示は、更に電子装置（例えば、コンピューター、携帯電話など）への情報又は命令のタッチ入力のための、接触又は近接センサに関する。これらのセンサは、可視光透明であり、ディスプレイとの直接的な結合において有用であり、ディスプレイ素子に重なり、（「タッチスクリーン」センサとして）ディスプレイを駆動する装置と相互作用する。センサ素子は、シート様の形状を有し、少なくとも１つの電気的に絶縁性の可視光透明基材層を含み、これは、以下の、ｉ）異なる有効シート抵抗値を有する２つの区域を生成するために、２つの異なるメッシュ設計を有する基材表面の２つの異なる区域にメッシュパターン化された導電性材料（例えば、金属）であって、区域のうちの少なくとも一方がセンサの接触感知領域内に位置する透明導電性区域である、導電性材料、ｉｉ）センサの接触感知領域内に位置し、異方性有効シート抵抗値を呈する、透明導電性区域を生成するように、メッシュ形状で基材の表面上にパターン化された導電性材料（例えば、金属）、及び／又はｉｉｉ）有効に電気的に連続的な透明導電性区域内で、メッシュ形状で基材の表面上にパターン化された導電性材料（例えば、金属）であって、形状は、少なくとも一方向において局部的有効シート抵抗値（例えば、透明導電性区域の連続的に変化するシート抵抗）の異なる値を生成するために、区域内で異なり、この区域はタッチセンサの感知領域内に位置する、導電性材料、のうちの１つ以上を支持する。
【００２３】
タッチセンサの感知領域は、情報ディスプレイの可視部分に重なることを意図されるか、又は重なり、情報ディスプレイの可視性を可能にするために、可視光透明である、センサの区域である。情報ディスプレイの可視部分とは、変化可能な情報内容を有する情報ディスプレイの部分、例えば、ピクセル（例えば、液晶ディスプレイのピクセル）が占めるディスプレイ「スクリーン」の部分を指す。
【００２４】
本開示は、更に抵抗、静電容量、及び投影型静電容量の種類の、タッチスクリーンセンサに関する。可視光透明導電体微小パターンは、電子機器ディスプレイと一体化される投影型静電容量スクリーンセンサにおいて特に有用である。投影型静電容量タッチスクリーンセンサの構成要素として、可視光透明導電性微小パターンは、高い接触感度、複数接触検出、及びスタイラス入力を可能にするために有用である。
【００２５】
透明導電性区域内の、２つ以上の異なるシート抵抗の水準、シート抵抗の異方性、又は変化するシート抵抗の水準は、下記の透明微小パターン導電体を構成する二次元メッシュの形状によって制御することができる。
【００２６】
本発明を限定するものではないが、本発明の種々の態様は以下に提供する実施例の考察を通して正しく認識されるであろう。
【００２７】
図１は、タッチスクリーンセンサ１００の概略図を例示する。タッチスクリーンセンサ１００は、接触感知領域１０５を有するタッチスクリーンパネル１１０を含む。接触感知領域１０５は、タッチセンサ駆動装置１２０と電気的に連結している。タッチスクリーンパネル１１０は、ディスプレイ装置に組み込まれる。
【００２８】
図２は、タッチスクリーンパネルの接触感知領域、例えば、図１の接触感知領域１０５内に位置する導電性可視光透明区域１０１の斜視図を例示する。導電性可視光透明区域１０１は、可視光透明基材１３０、及び可視光透明基材１３０の上又は中に配置される導電性微小パターン１４０を含む。可視光透明基材１３０は、主表面１３２を含み、電気的に絶縁性である。可視光透明基材１３０は、例えば、ガラス、又はポリマーなどの任意の有用な電気的に絶縁性の材料から形成され得る。光透明基材１３０のための有用なポリマーの例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）が挙げられる。導電性微小パターン１４０は、複数の線形金属構造から形成され得る。
【００２９】
図２はまた、タッチスクリーンパネルの接触感知領域内に位置する導電性可視光透明区域１０１の説明に使用するための軸系を例示する。一般に、ディスプレイ装置の場合、ｘ及びｙ軸はディスプレイの幅及び長さに相当し、ｚ軸は典型的にディスプレイの厚さ（即ち、高さ）方向に沿っている。この取り決めは、特に明記しない限り、全体を通して使用される。図２の軸系において、ｘ軸及びｙ軸は、可視光透明基材１３０の主要面１３２と平行に定められ、正方形又は矩形表面の幅及び長さ方向に対応し得る。ｚ軸は、この主表面と垂直であり、典型的には可視光透明基材１３０の厚さ方向に沿っている。導電性微小パターン１４０を形成する複数の線形金属構造の幅は、ｙ軸に沿って直線的に延びる平行の線形金属構造のｘ方向の間隔に相当し、直交する線形金属構造のｙ方向の間隔は、直交する線形金属構造の幅に相当する。線形金属構造の厚さ、即ち高さは、ｚ方向の距離に相当する。
【００３０】
いくつかの実施形態では、タッチスクリーンパネルの接触感知領域内に位置する導電性可視光透明区域１０１は、それぞれが導電性微小パターン１４０を有する、可視光透明基材１３０の２つ以上の層を含む。
【００３１】
導電性微小パターン１４０は、主表面１３２上に堆積される。センサは、タッチスクリーンディスプレイ、又はタッチパネルディスプレイを形成するために、ディスプレイと相互作用するため、基材１３０は、可視光透明であり、実質的に平面的である。基材及びセンサは、実質的に平面的、かつ可撓性であってよい。可視光透明とは、ディスプレイによってレンダリングされる情報（例えば、文字、画像、又は数字）が、タッチセンサを通して見えることを意味する。堆積された金属、更に光を遮蔽するために十分な厚さで堆積された金属の形態の導電体を含む、タッチセンサの可視性及び透明性は、金属が適切な微小パターンで堆積された場合に、達成され得る。
【００３２】
導電性微小パターン１４０は、情報をレンダリングするディスプレイの可視部分に重なる、少なくとも１つの可視光透明導電性区域を含む。可視光透明導電体とは、ディスプレイの一部分が、導電性微小パターンの区域を通して見ることができ、かつ微小パターンの区域が、パターンの平面において、又は換言すれば、導電性微小パターンが堆積され、これが隣接する基材の主表面に沿って導電性あることを意味する。好ましい導電性微小パターンは、二次元メッシュを有する区域、例えば、正方形グリッド、矩形（非正方形）グリッド、又は規則的な六角形ネットワークを含み、導電配線は、メッシュの配線と電気的に接触している導電体が堆積されていない、メッシュ内の囲まれた開口を画定する。開放空間、及びそれらの縁部で関連付けられる導電体配線は、本明細書においては、セルと称される。メッシュセルの他の有用な形状としては、ランダムなセル形状、及び不規則多角形が挙げられる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、導電性微小パターンを画定する導電配線は、５つの隣接するセル、好ましくは４つの隣接するセル、より好ましくは３つの隣接するセル、更により好ましくは２つの隣接するセルの合わせた縁部の長さよりも大きな距離にわたってほぼ直線的である区分を含まないように設計される。より好ましくは、微小パターンを画定する配線は、単一のセルの縁部の長さよりも大きな距離にわたって直線的である区分を含まないように設計される。したがって、いくつかの実施形態では、微小パターンを画定する配線は、長い距離、例えば、１０センチメートル、１センチメートル、又は更に１ミリメートルを超えて直線的であることはない。直前に述べた、最小の長さの直線区分を有するパターンは、ディスプレイの可視性に最小限の障害しか生じさせない利点を有するタッチスクリーンセンサにとって特に有用である。
【００３４】
導電性微小パターンの二次元形状（即ち、平面内、又は基材の主表面に沿ったパターンの形状）は、タッチスクリーンセンサにおいて有用な特別な透明導電特性を達成するために、導電体材料の光学的及び電気的特性を考慮して設計され得る。例えば、導電体材料の連続的な（パターン化されていない）堆積物又はコーティングは、そのバルク抵抗率をその厚さで除して計算されるシート抵抗を有する一方で、本発明においては、異なる水準のシート抵抗は、導電体の微小パターン化によっても設計される。
【００３５】
いくつかの実施形態では、二次元の導電性微小パターンは、センサの導電性区域（例えば、可視光透明導電性区域）における異方性シート抵抗を達成するように設計される。異方性シート抵抗とは、直交する二方向に沿って測定された又はモデル化した際に、導電性微小パターンのシート抵抗の大きさが異なることを意味する。
【００３６】
対照的に、いくつかの実施形態では、センサの導電性区域（例えば、可視光透明導電性区域）における等方性シート抵抗を達成するように、二次元の導電性微小パターンが設計される。等方性シート抵抗とは、平面内で直交する任意の二方向に沿って測定又はモデル化した際に（双方向において一定の幅の配線で形成された正方形のグリッドの場合と同様に）、導電性微小パターンのシート抵抗の大きさが同じであることを意味する。
【００３７】
区域内の異方性シート抵抗は、一方向において、直交する方向のシート抵抗よりも少なくとも１０パーセント高い、又は少なくとも２５パーセント高い、少なくとも５０パーセント高い、少なくとも１００パーセント高い、少なくとも２００パーセント高い、少なくとも５００パーセント高い、又は更には少なくとも１０倍高いシート抵抗を含むことができる。いくつかの実施形態では、区域内の異方性シート抵抗は、一方向において、直交する方向におけるシート抵抗よりも、少なくとも１．５倍高いシート抵抗を含む。いくつかの実施形態では、区域内の異方性シート抵抗は、一方向において、直交する方向におけるシート抵抗よりも、１．１〜１０倍、他の実施形態では、１．２５〜５倍、及び更に別の実施形態では、１．５〜２倍大きいシート抵抗を含む。
【００３８】
異方性シート抵抗を生じ得る導電性微小パターン形状の例は、導電配線の幅が一定である、ほぼ矩形（非正方形）の微小グリッドである。このような矩形微小グリッド（非正方形）に関し、異方性シート抵抗は、他方よりも１０パーセント長い、他方よりも２５パーセント長い、他方よりも少なくとも５０パーセント長い、他方よりも１００パーセント長い、又は更には他方よりも１０倍長い一縁部を含む、グリッドのセルの反復形状から生じ得る。異方性シート抵抗は、異なる方向で配線の幅を変えることによって（例えば、別の、非常に対称的なメッシュのセルのパターンで）、生成することができる。異方性シート抵抗を生成するための後者の手法の例は、例えば、２００マイクロメートルのピッチを有する導電配線の正方形グリッドであり、第１の方向における配線は１０マイクロメートルの幅であり、直交する方向の配線は、９マイクロメートル幅、７．５マイクロメートル幅、５マイクロメートル幅、又は更に１マイクロメートル幅である。区域内の異方性シート抵抗は、平行な導電線のパターンによって生じるように、一方向において有限の測定可能なシート抵抗を、及び他方向において本質的に無限のシート抵抗を含み得る。上記のように、いくつかの実施形態では、区域内の異方性シート抵抗は、一方向において有限の測定可能なシート抵抗を、及び第１の方向と直交する方向において有限の測定可能なシート抵抗を含む。
【００３９】
導電性微小パターンの区域が等方性であるか又は異方性であるかを決定する目的で、関連する特性の測定又は計算を行うために、微小パターンの規模に対する関心の区域の規模が、合理的に選択されなくてはならないことが、当業者によって理解されるであろう。例えば、仮にも一度導電体がパターン化されると、異なる方向における測定においてシート抵抗における違いを生じる測定を行うための位置及び規模を選択することは、容易である。以下の詳細な実施例により、この点がより明確になり得る。１００マイクロメートル幅の導電体配線、及び１ｍｍのピッチ（グリッド内で９００マイクロメートル×９００マイクロメートルの正方形開口部となる）を有する正方形グリッドの形態の等方性形状の導電体パターンを想定し、正方形開口部の縁部に沿った配線のうちの１つの中のシート抵抗の４点プローブ測定を行い、プローブは、４つの直線状に配置されたプローブに沿って２５マイクロメートルの一定間隔を有する（２つの電流プローブ間、外側のプローブの間の分離が７５マイクロメートルとなる）ものと想定すると、プローブが配線と平行に整列されたか又は配線と直交するように整列されたかに応じて、異なる水準のシート抵抗が、測定された電流及び電圧の値によって算出される。したがって、正方形グリッド形状が、正方形グリッドセル寸法よりも大きな規模の等方性シート抵抗を生じるにも拘わらず、異方性を提示するシート抵抗の測定を実行することが可能である。したがって、本開示における、導電性微小パターン（例えば、メッシュを含む微小パターンの可視光透明導電性区域）のシート抵抗の異方性を定義する目的で、シート抵抗が測定又はモデル化されるべき、関連する規模は、メッシュのセルの長さ規模よりも大きく、好ましくは２つのセルの長さ規模よりも大きい。いくつかの場合においては、シート抵抗は、メッシュがそのシート抵抗において異方性であることを示すために、メッシュの中の５つ以上のセルの長さ規模にわたって測定又はモデル化される。
【００４０】
導電性微小パターンが、区域内でシート抵抗の異方性を呈する実施形態とは対照的に、透明導電性酸化物薄膜（例えば、酸化インジウムスズ、即ち、ＩＴＯ）を含むセンサは、導電体の隣接する区域において等方性シート抵抗を呈する。後者の場合、隣接する区域のシート抵抗の４点プローブ測定が、異なる方向で、より小さいプローブの間隔で行われて、これを測定、又はモデル化することができ、異なる方向における電流及び電圧の同じ読取り値が、明確に等方性を示す。
【００４１】
いくつかの実施形態では、二次元導電性微小パターンは、所定の方向で測定された際に、センサの２つの異なるパターン化された導電体区域において、異なる水準又は規模のシート抵抗を達成するように設計される。例えば、異なる水準のシート抵抗に関し、２つのうちより高い方が、より低い方よりも１．２５倍超、１．５倍超、２倍超、５倍超、１０倍超、又は更に１００倍超大きいことがある。いくつかの実施形態では、２つのシート抵抗値のうちのより高い方が、より低い方よりも１．２５〜１０００倍、他の実施形態では、１．２５〜１００倍、他の実施形態では、１．２５〜１０倍、他の実施形態では、２〜５倍大きい。ある区域が、別の区域のものと異なるシート抵抗を有するものとみなされるためには、これは、他の区域のシート抵抗より、少なくとも１．１倍大きいか又は小さいシート抵抗を有する。
【００４２】
いくつかの実施形態では、微小パターンは、電気的に隣接する、パターン化された２つの導電体区域の、前述の異なる水準のシート抵抗を達成するように設計されており、つまり、これらは、これらの境界に沿って互いに電気的に接触しているパターン化された導電体区域である。導電境界を共有する、パターン化された２つの導電体区域はそれぞれ、均一な、それぞれのパターン形状を有し得るが、やはり異なり得る。いくつかの実施形態では、微小パターンは、電気的に接触していない２つの異なるパターン化された導電体区域の、異なる水準のシート抵抗を達成するように設計されており、即ち、これらは、パターン化された区域が境界に沿って電気的に接触しているこれらの間に境界を共有しない、パターン化された導電体区域である。それらの間に導電境界を共有しない、パターン化された２つの導電体はそれぞれ、均一な、それぞれのパターン形状を有し得るが、やはり異なってもよい。電気的に接触していない区域について、これら双方が、同じ固体導電体素子、例えば、バスバー又はパッドに、このパターンで電気的に接触することは、本開示の範囲内である。いくつかの実施形態では、微小パターンは、互いに電気的に絶縁された２つの区域において、異なる水準のシート抵抗を達成するように設計され、したがって、電気信号によって独立して対処することができる。電気的に絶縁された２つのメッシュ区域はそれぞれ、均一なパターン形状を有し得るが、やはり異なってもよい。最後に、いくつかの実施形態では、微小パターンは、例えば、電気的に隣接する２つの区域の第１区域から第２区域へと連続的に変化するシート抵抗を生成することにより、２つの異なる区域において、異なる水準のシート抵抗を達成するように設計される。
【００４３】
測定方向において異なるシート抵抗を有する２つの区域を含む二次元導電性微小パターンは、この区域に関して好ましい水準のシート抵抗（例えば、５〜１００Ω／スクエアの低いシート抵抗）を有する、感知領域内の可視光透明導電性区域（変化する、又は異方性の面抵抗を任意に含む）の設計、及び感知領域内に位置してもしなくてもよいタッチスクリーンセンサの部分としての、電気素子、例えば抵抗素子の設計にとって有用であり、抵抗素子は、抵抗機能のために最適に選択されるシート抵抗（例えば、１５０〜１０００Ω／スクエアのより高いシート抵抗）を有するシート導電体を含み、場合により他の設計制約、例えば抵抗の占有面積の最小化による制約を考慮する。
【００４４】
上記のように、測定又はモデル化し得る有限なシート抵抗を有する区域及び方向における導電性微小パターンの面抵抗は、０．０１Ω／スクエア〜１メガΩ／スクエアの範囲、又は０．１〜１０００Ω／スクエアの範囲、又は１〜５００Ω／スクエアの範囲にあり得る。いくつかの実施形態では、導電性微小パターンのシート抵抗は、１〜５０Ω／スクエアの範囲にある。他の実施形態では、導電性微小パターンのシート抵抗は、５〜５００Ω／スクエアの範囲にある。他の実施形態では、導電性微小パターンのシート抵抗は、５〜１００Ω／スクエアの範囲にある。他の実施形態では、導電性微小パターンのシート抵抗は、５〜４０Ω／スクエアの範囲にある。他の実施形態では、導電性微小パターンのシート抵抗は、１０〜３０Ω／スクエアの範囲にある。導電性微小パターン又は導電性微小パターンの区域を特徴付け得るシート抵抗の指示において、微小パターン又は微小パターンの区域は、それが、シート抵抗値を、任意の方向における電気伝導において有する場合、所定の値のシート抵抗を有するものとされる。
【００４５】
センサの透明性、及びセンサを通じたディスプレイの可視性を達成するための導電体の適切な微小パターンは、一定の特質を有する。まず、これを通じてディスプレイが見られる導電性微小パターンの区域は、導電体によって遮蔽される、５０％未満、又は２５％未満、又は２０％未満、又は１０％未満、又は５％未満、又は４％未満、又は３％未満、又は２％未満、又は１％未満、又は０．２５％〜０．７５％の範囲、又は０．５％未満のセンサの面積率を有するべきである。
【００４６】
導電体微小パターン又は導電性微小パターンの区域の開口率（又は開口）は、導電体によって遮蔽されない微小パターン面積又は区域面積の割合である。開口は、１から、導電体によって遮蔽される面積率を引いたものに相当し、少数又は百分率として、適宜、互換的に表現することができる。したがって、導電体によって遮蔽される割合に関して上の文章で示された値に関し、開口値は、５０％超、７５％超、８０％超、９０％超、９５％超、９６％超、９７％超、９８％超、９９％超、９９．２５〜９９．７５％、及び９９．９５％超である。いくつかの実施形態では、導電体微小パターンの区域の開口（例えば、可視光透明導電性区域）は、８０％〜９９．５％であり、他の実施形態では９０％〜９９．５％であり、他の実施形態では、９５％〜９９％であり、他の実施形態では、９６％〜９９．５％であり、他の実施形態では、９７％〜９８％である。実際的な製造方法を使用した、有用な光学的特性（例えば、高い透過率及び導電パターン素子の不可視性）、及び電気的特性の再現可能な達成に関し、開口の好ましい値は、９０〜９９．５％、より好ましくは９５〜９９．５％、最も好ましくは９５〜９９％である。
【００４７】
ディスプレイのピクセルパターンとの干渉を極小化し、ユーザー又は見る人の裸眼によるパターン素子（例えば、導電体の線）の可視性を回避するために、導電パターン素子の最小寸法（例えば、線又は導電配線の幅）は、およそ５０マイクロメートル以下、又はおよそ２５マイクロメートル以下、又はおよそ１０マイクロメートル以下、又はおよそ５マイクロメートル以下、又はおよそ４マイクロメートル以下、又はおよそ３マイクロメートル以下、又はおよそ２マイクロメートル以下、又はおよそ１マイクロメートル以下、又はおよそ０．５マイクメートル以下であるべきである。
【００４８】
いくつかの実施形態では、導電パターン素子の最小寸法は、０．５〜５０マイクロメートル、他の実施形態では、０．５〜２５マイクロメートル、他の実施形態では、１〜１０マイクロメートル、他の実施形態では、１〜５マイクロメートル、他の実施形態では、１〜４マイクロメートル、他の実施形態では、１〜３マイクロメートル、他の実施形態では、０．５〜３マイクロメートル、及び他の実施形態では、０．５〜２マイクロメートルである。有用な光学的特性（例えば、高い透過率及び裸眼による導電パターン素子の不可視性）及び電気的特性の再現可能な達成に関し、並びに実際的な製造方法の使用の制約を考慮して、導電パターン素子の最小寸法の好ましい値は、０．５〜５マイクロメートル、より好ましくは１〜４マイクロメートル、及び最も好ましくは１〜３マイクロメートルである。
【００４９】
一般的に、堆積された導電性材料は、望ましくないことに、タッチセンサの光透過率を低減する。基本的に、堆積された導電性材料が存在するいずれの場所でも、そのユーザーによる可視性に関して、ディスプレイは遮蔽される。導電体材料によって生じる減衰の程度は、導電体微小パターン内の導電体によって被覆されるセンサ又はセンサ区域の面積率に比例する。
【００５０】
いくつかの実施形態では、例えば、導電性材料の不均一なメッシュから生じる、シート抵抗の不均一な分布が存在したとしても、可視ディスプレイ領域にわたって均一な光透過性を有する可視光透明ディスプレイセンサを作るために、センサは、パターン全体の光透過性の均一性を維持するように機能する、導電性微小パターンに付加された絶縁された導電体堆積物を含む。このような絶縁された導電体堆積物は、センサの駆動装置（例えば、電気回路又はコンピューター）に接続されず、したがって電気的機能を提供しない。例えば、３マイクロメートルの線幅及び２００マイクロメートルのピッチの正方形グリッド形状のメッシュを有する第１区域（金属により面積の３％が遮蔽されている、即ち、９７％の開口）、並びに３マイクロメートルの線幅及び３００マイクロメートルのピッチの正方形グリッド形状のメッシュを有する第２区域（金属により面積の２％が遮蔽されている、即ち、９８％の開口）を含む金属導電体微小パターンは、３００マイクロメートルピッチのグリッド区域の開放セルそれぞれの内部に、１００個の等間隔の３マイクロメートル×３マイクロメートルの正方形の金属導電体をパターンで含めることにより、２つの区域にわたるその平均光透過率を光学的に均一にすることができる。１００個の３マイクロメートル×３マイクロメートルの正方形（９００平方マイクロメートル）は、各３００マイクロメートル×３００マイクロメートルのセル（９００００平方マイクロメートル）において、面積を更に１パーセント遮蔽し、これは、第２区域の平均光透過率を、第１区域のものと等しくする。透明導電性区域及びそれらの間の空間の区域を含む、センサにわたる光透過性の均一性を維持するために、隣接する透明導電性区域（例えば、二次元のメッシュ又はネットワークの形態の微小パターン化された導電体を含む隣接する透明導電性区域）の間の空間の区域に、同様の絶縁金属構造を加えることができる。絶縁された正方形の導電体に加えて、光学的均一性を調整するための、他の有用な絶縁された導電体堆積物としては、円及び線が挙げられる。電気的に絶縁された堆積物の最小寸法（例えば、正方形構造の縁部長さ、円形構造の直径、又は線状構造の幅）は、１０マイクロメートル未満、５マイクロメートル未満、２マイクロメートル未満、又は更には１マイクロメートル未満である。
【００５１】
実際的な製造方法を使用する、有用な光学的特性（例えば、導電パターン要素の高い透過率、及び不可視性）の再現可能な達成に関し、電気的に絶縁された堆積物の最小寸法は、好ましくは０．５〜１０マイクロメートル、より好ましくは０．５〜５マイクロメートル、更により好ましくは０．５〜４マイクロメートル、更により好ましくは１〜４マイクロメートル、最も好ましくは１〜３マイクロメートルである。いくつかの実施形態では、電気的に絶縁された導電体堆積物の配置は、周期性を有さないように設計される。周期性の不在は、下部のディスプレイの周期的ピクセルパターンとの、好ましくない可視的な相互作用を制限するために、好ましい。電気的に絶縁された導電体堆積物の集合が周期性を欠くためには、堆積物を有し、デコード、又は信号生成及び／若しくは処理電子機器に接続する微小パターン要素を欠く区域にわたり、堆積物の少なくとも一部の本来ならば周期性を有する配置に対して単一の障害が存在するだけでよい。このような電気的に絶縁された導電体堆積物は、非周期的な配置を有するとされるか、又は電気的に絶縁された導電体堆積物の非周期的な配置であるとされる。いくつかの実施形態では、電気的に絶縁された導電体堆積物は、例えば、５マイクロメートルの縁部長さを有する正方形堆積物の対向する面において存在するような、１０マイクロメートル未満の間隔で離れた直線的で平行な縁部を欠くように設計される。より好ましくは、絶縁された導電体堆積物は、５マイクロメートル、より好ましくは４マイクロメートル、更により好ましくは３マイクロメートル、更により好ましくは２マイクロメートル未満の間隔で離れた直線的で平行な縁部を欠くように設計される。直線的で平行な縁部を欠く電気的に絶縁された導電体堆積物の例は、楕円形、円形、五角形、七角形、及び三角形である。電気的に絶縁された導電体堆積物の設計内における、直線的で平行な縁部の不在は、センサと一体化するディスプレイの可視性を阻害し得る光回折アーチファクトを最小化するように機能する。
【００５２】
導電体微小パターンの、光学的均一性に対する影響は、数量化することができる。ディスプレイの可視区域に重なるセンサ、したがって導電体微小パターンの合計面積が、１ｍｍ×１ｍｍ区域の配列へと区分化される場合、好ましいセンサは、いずれの区域も全区域の平均から７５％超異なる遮蔽面積率を有さないような導電体微小パターンを含む。より好ましくは、いずれも５０パーセント超異なる遮蔽面積率を有さない。より好ましくは、いずれも２５パーセント超異なる遮蔽面積率を有さない。更により好ましくは、いずれも１０パーセント超異なる遮蔽面積率を有さない。ディスプレイの可視区域に重なるセンサ、したがって導電体微小パターンの合計面積が、５ｍｍ×５ｍｍ区域の配列へと区分化される場合、好ましいセンサは、いずれの区域も全区域の平均から５０％超異なる遮蔽面積率を有さないような導電体微小パターンを含む。好ましくは、いずれも５０パーセント超異なる遮蔽面積率を有さない。より好ましくは、いずれも２５パーセント超異なる遮蔽面積率を有さない。更により好ましくは、いずれも１０パーセント超異なる遮蔽面積率を有さない。
【００５３】
本開示は、有利なことに、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、例えば、ＩＴＯとは対照的に、透明導電センサにおける導電性材料としての金属の使用を可能にする。ＩＴＯは、例えば、ある構成体における腐食に関係する分解、撓んだときに割れる傾向、１００未満〜１０００Ω／スクエアのシート抵抗を有するコーティングとして堆積された際の透過光の大幅な減衰（反射及び吸収による）、及びインジウムの希少性による費用の増加などの、いくつかの欠点を有する。ＩＴＯはまた、均一かつ再現可能な電気的特性を有するように堆積することが困難であり、タッチスクリーンセンサを構成する導電パターンに連結する、より複雑かつ高価な電子機器の必要性へと繋がる。
【００５４】
導電性微小パターンを形成するために有用な金属の例としては、金、銀、パラジウム、プラチナ、アルミニウム、銅、ニッケル、すず、合金、及びこれらの組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態では、導電体は、透明導電性酸化物である。いくつかの実施形態では、導電体はＩＴＯである。導電体は、５ナノメートル〜５マイクロメートル、又は１０ナノメートル〜５００ナノメートル、又は１５ナノメートル〜２５０ナノメートルの厚さを有し得る。いく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、望ましいシート抵抗を始めとして、微小パターン形状（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。微小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、シート抵抗を算出するのに使用することができる有限差分法又は有限要素法が存在し、本明細書においては、微小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、シート抵抗は、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。
【００５５】
本発明のセンサと一体化することができる有用なディスプレイの例としては、液晶ディスプレイ、陰極線管ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル、有機発光ダイオードディスプレイが挙げられる。
【００５６】
本発明による導電パターンは、任意の適切なパターン化方法、例えば、エッチングを伴うフォトリソグラフィー、又はめっきを伴うフォトリソグラフィー（例えば、米国特許第5,126,007 号、同第 5,492,611 号、同第 6,775,907 号を参照）を含む方法によって生成することができる。
【００５７】
いくつかの実施形態では、本来ならば連続的かつ均一であるメッシュ内において、導電配線に選択的な断絶部を含めることにより、少なくとも一方向において、異なるシート抵抗を有する透明導電性区域が作られる。断絶部の選択的な配置のこの手法は、物品全体にわたる光学的透過性が一定である可視の透明導電体区域のパターンを含む物品を生成するのに特に有用である。開始メッシュは、等方性又は異方性であり得る。例えば、周期的な一連の断絶部を作ることによって、その長軸に沿って周期的なシート抵抗を呈するように、正方形の微小メッシュを有する細長い矩形の透明導電バーを作製することができ、断絶部は、長軸の方向のベクトル成分を有する配線内にあり、周期性は、長軸の方向にある。このシート抵抗における周期性は、矩形バー付近の物体（例えば、指）の位置をデコードするのに有用な場合がある。断絶部の群と共に、配線の幅、厚さ、及び面密度を選択することにより、単位長さ当たりの抵抗において、最小値の少なくとも２倍、好ましくは最小値の少なくとも５倍、より好ましくは最小値の少なくとも１０倍である単位長さ当たりの抵抗のピークによって特徴付けられる、透明導電性要素に沿った単位長さ当たりの抵抗の周期的変動を設計することができる。
【００５８】
本来ならば連続的かつ均一であるメッシュに選択的な断絶部を含む他の実施形態では、所定の方向において、ほぼ連続的に変化するシート抵抗を作るために、断絶部が配置され得る。連続的に変化するシート抵抗は、透明導電性要素に沿った電場の非線形性を増幅するのに有用であり得、それ以外では、これは、要素の全体的形状によってのみ作られる。例えば、当該技術分野において既知であるように、頂点と比較してその底辺に電位を印加された、細長い二等辺三角形の形状の、均一なシート抵抗を有する透明導電性素子は、（三角形の狭まる幅によって作られた）電界方向に沿った単位長さ当たりの抵抗の勾配のために、底辺から頂点まで非線形の電界を呈する。このような三角形の透明導電性素子の交互配置された配列に基づくタッチセンサでは、電界における非線形性が更により大きいことが有利であり、配列付近の物体（例えば指）の位置をデコードするのに使用される回路のより大きな信号対雑音比に繋がる。断絶部の群と共に、配線の幅、厚さ、及び面密度を選択することにより、透明導電性素子に沿った単位長さ当たりのシート抵抗を設計することができ、これは、１センチメートルの間隔にわたり、少なくとも１．１倍、又は少なくとも１．２倍、又は少なくとも１．５倍、又は少なくとも２倍で増加する。
【００５９】
いくつかの実施形態では、少なくとも一方向において、異なるシート抵抗を有する２つの透明導電性区域は、その２つの区域のそれぞれに、その独自の構造を有する隣接するメッシュを含めることによって作られ、各メッシュは、選択的に配置される断絶部を必ずしも含まない。単一の方向、例えば、図２のｘ方向を通る電流に関するシート抵抗の異なる値に繋がる設計を有する２つのメッシュの例としては、同じ厚さ（図２のｚ方向の寸法）の同じ導電性材料堆積物を有するが、ｙ方向の単位幅当たりの異なる値の通電断面積（図２のｙ−ｚ平面）を有する、２つのメッシュが挙げられる。このようなメッシュ区域の対の一例は、それぞれが幅２マイクロメートルの導電配線を含むが、異なるピッチ、例えば１００マイクロメートル及び２００マイクロメートルのピッチを有する、２つの正方形グリッド区域である。メッシュ区域のこのような対の別の例は、それぞれが幅２マイクロメートルの導電配線を含むが、異なる配向である（例えば、第１区域の矩形セルの長軸が、第２区域の矩形セルに対して９０°に配向されている）２つの矩形グリッド区域（一方向において１００マイクロメートルピッチ、直交方向において２００マイクロメートルピッチを有する非正方形）である。
【００６０】
いくつかの実施形態では、センサは、導電体のパターンを支持する絶縁可視光透明基材層を含み、パターンは、可視光透明微小パターン区域、及び透明ではないより大きな構造を有する区域を含み、可視光透明微小パターン区域、及びより大きな構造区域は、ほぼ同じ厚さで同じ導電体（例えば、金属）のパターン化された堆積物を含む。より大きな構造は、可視光透明導電性微小パターン区域と接触するための幅の広い導電配線、又は電子的デコード、信号生成、若しくは信号処理装置と接触するためのパッドの形態をとり得る。同じ絶縁層上の、可視光透明導電性微小パターン区域との組み合わせにおいて有用な、より大きな構造の幅は、例えば、２５マイクロメートル〜３ｍｍ、２５マイクロメートル〜１ｍｍ、２５マイクロメートル〜５００マイクロメートル、２５マイクロメートル〜２５０マイクロメートル、又は５０マイクロメートル〜１００マイクロメートルである。
【００６１】
１つの例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内の第１区域微小パターン、及び第２区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、第１の方向において５〜５００Ω／スクエアの第１シート抵抗値を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。第２区域微小パターンは、第１の方向において、第２シート抵抗値を有し、これは、第１シート抵抗値とは異なる。
【００６２】
別の例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内に第１区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、直交方向において、少なくとも１．５倍のシート抵抗値の差を有する異方性第１シート抵抗を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。
【００６３】
別の例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内の第１区域微小パターン、及び第２区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び１〜４マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、第１の方向において５〜１００Ω／スクエアの第１シート抵抗値を有し、可視光透明であり、９６％〜９９．５％の開口を有する。第２区域微小パターンは、第１の方向において、第２シート抵抗値を有し、これは、第１シート抵抗値とは異なる。
【００６４】
別の例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内の第１区域微小パターン、及び第２区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、第１の方向において５〜５００Ω／スクエアの第１シート抵抗値を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。第２区域微小パターンは、第１の方向において、第２シート抵抗値を有し、これは、第１シート抵抗値とは異なる。微小パターンはまた、電気的に絶縁した導電体堆積物を含む。可視光透明感知領域内に位置するセンサの１ｍｍ×１ｍｍの正方形区域全体に関し、この区域のいずれも、区域全体の平均から７５％超異なる遮蔽面積率を有さない。
【００６５】
別の例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内の第１区域微小パターン、及び第２区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、第１の方向において５〜５００Ω／スクエアの第１シート抵抗値を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。第２区域微小パターンは、第１の方向において、第２シート抵抗値を有し、これは、第１シート抵抗値とは異なる。微小パターンはまた、電気的に絶縁した導電体堆積物を含む。可視光透明感知領域内に位置するセンサの５ｍｍ×５ｍｍの正方形区域全体に関し、この区域のいずれも、区域全体の平均から５０％超異なる遮蔽面積率を有さない。
【００６６】
別の例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内に第１区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び１〜４マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、直交方向において、少なくとも１．５倍のシート抵抗値の差を有する異方性第１面抵抗を有し、可視光透明であり、９６％〜９９．５％の開口を有する。
【００６７】
別の例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内に第１区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、直交方向において、少なくとも１．５倍のシート抵抗値の差を有する異方性第１シート抵抗を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。微小パターンはまた、電気的に絶縁した導電体堆積物を含む。可視光透明感知領域内に位置するセンサの１ｍｍ×１ｍｍの正方形区域全体に関し、この区域のいずれも、区域全体の平均から７５％超異なる遮蔽面積率を有さない。
【００６８】
別の例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内に第１区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、直交方向において、少なくとも１．５倍のシート抵抗値の差を有する異方性第１面抵抗を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。微小パターンはまた、電気的に絶縁した導電体堆積物を含む。可視光透明感知領域内に位置するセンサの５ｍｍ×５ｍｍの正方形区域全体に関し、この区域のいずれも、区域全体の平均から５０％超異なる遮蔽面積率を有さない。
【００６９】
別の例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内に第１区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。微小パターンはまた、電気的に絶縁した導電体堆積物を含む。可視光透明感知領域内に位置するセンサの１ｍｍ×１ｍｍの正方形区域全体に関し、この区域のいずれも、区域全体の平均から７５％超異なる遮蔽面積率を有さない。
【００７０】
別の例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内に第１区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。微小パターンはまた、電気的に絶縁した導電体堆積物を含む。可視光透明感知領域内に位置するセンサの５ｍｍ×５ｍｍの正方形区域全体に関し、この区域のいずれも、区域全体の平均から５０％超異なる遮蔽面積率を有さない。
【００７１】
別の例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内に第１区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、第１の方向において５〜１００Ω／スクエアの第１シート抵抗値を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。微小パターンはまた、電気的に絶縁した導電体堆積物を含む。可視光透明感知領域内に位置するセンサの１ｍｍ×１ｍｍの正方形区域全体に関し、この区域のいずれも、区域全体の平均から７５％超異なる遮蔽面積率を有さない。
【００７２】
別の例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内に第１区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、第１の方向において５〜１００Ω／スクエアの第１シート抵抗値を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。微小パターンはまた、電気的に絶縁した導電体堆積物を含む。可視光透明感知領域内に位置するセンサの５ｍｍ×５ｍｍの正方形区域全体に関し、この区域のいずれも、区域全体の平均から５０％超異なる遮蔽面積率を有さない。
【００７３】
別の例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内の第１区域微小パターン、及び第２区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、第１の方向において５〜５００Ω／スクエアの第１シート抵抗値を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。第２区域微小パターンは、第１の方向において、第２シート抵抗値を有し、これは、第１シート抵抗値とは異なる。センサはまた、可視光透明基材の上又は中に配置される、より大きな導電性構造を含み、より大きな構造は、微小パターン中に含まれるのと同じ材料及び厚さで、最小寸法において少なくとも２５マイクロメートルである、連続的な導電性堆積物を含む。
【００７４】
別の例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内に第１区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、直交方向において、少なくとも１．５倍のシート抵抗値の差を有する異方性第１シート抵抗を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。センサはまた、可視光透明基材の上又は中に配置される、より大きな導電性構造を含み、より大きな構造は、微小パターン中に含まれるのと同じ材料及び厚さで、最小寸法において少なくとも２５マイクロメートルである、連続的な導電性堆積物を含む。
【００７５】
別の例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内の第１区域微小パターン、及び第２区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、第１の方向において５〜５００Ω／スクエアの第１シート抵抗値を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。第２区域微小パターンは、第１の方向において、第２シート抵抗値を有し、これは、第１シート抵抗値とは異なる。センサはまた、可視光透明基材の上又は中に配置される、より大きな導電性構造を含み、より大きな構造は、微小パターン中に含まれるのと同じ材料及び厚さで、最小寸法において少なくとも５００マイクロメートルである、連続的な導電性堆積物を含む。
【００７６】
別の例示的なタッチスクリーンセンサは、可視光透明基材と、可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンと、を含む。微小パターンは、接触感知領域内に第１区域微小パターンを含む。導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する、金属の線形導電性構造を含む。第１区域微小パターンは、直交方向において、少なくとも１．５倍のシート抵抗値の差を有する異方性第１シート抵抗を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する。センサはまた、可視光透明基材の上又は中に配置される、より大きな導電性構造を含み、より大きな構造は、微小パターン中に含まれるのと同じ材料及び厚さで、最小寸法において少なくとも５００マイクロメートルである、連続的な導電性堆積物を含む。
【実施例】
【００７７】
以下に、代表的なタッチスクリーンセンサ設計を記載する。これらは、例えば、米国特許第 5,126,007 号、又は同第 5,492,611 号に記載されるように、既知のフォトリソグラフィー法を使用して作製され得る。導電体は、当該技術分野において既知である物理蒸着法、例えば、スパッタリング又は蒸着を使用して堆積され得る。本明細書において例示される各導電パターンは、当該技術分野において既知であるように（例えば、米国特許第 4,087,625 号、同第 5,386,219 号、同第 6,297,811 号、国際特許公開第 2005/121940 A2号）、デコード回路に接続された場合に、透明タッチスクリーンセンサとして有用である。
【００７８】
（実施例１）
以下の記載による金薄膜の微小パターンが、無色のガラスの薄いシート（およそ１ｍｍの厚さ）上に堆積される。微小パターン２４０が、図３及び図４に表される。金層の厚さ又は高さは、約１００ナノメートルである。マイクロパターン２４０は、水平の細い配線２４２を含む一連の水平（ｘ軸）メッシュバー２４１を伴い、配線２４２は、幅がおよそ２マイクロメートルである。これらの水平メッシュ配線２４２の４本が、より大きな構造の接触パッド２６０と電気に接続している。メッシュバーは、幅がおよそ６ｍｍであった。したがって、１３本の等間隔な配線２４４が、６ｍｍの幅（ｙ軸）を横断し、１３本の等間隔な配線２４２が６ｍｍの長さ（ｘ軸）を横断し、配線の正方形グリッドのピッチは５００マイクロメートルである。図４に描かれているように、いくつかの配線は、およそ２５マイクロメートル（場所の特定の容易化のために、図では誇張されている）の断絶部２５０を有する。５００マイクロメートルピッチにおける、２マイクロメートル幅の不透明配線を有する正方形グリッドでは、不透明配線の空間占有率は、０．８０％であり、したがって、９９．２０％の開口をもたらす。同じ正方形グリッドであるが、５００マイクロメートル毎に２５マイクロメートルの断絶部を有するものでは、空間占有率は０．７８％であり、したがって、９９．２２％の開口をもたらす。したがって、この設計は、９９．２２％の開口を有する１ｍｍ×６ｍｍ区域、及び９９．２０％の開口を有する６ｍｍ×６ｍｍ区域を含む。メッシュを有するガラス物品の平均可視透過率は、およそ０．９２×０．９９２＝９１％である（０．９２という係数は、パターンの導電体が堆積されていない領域における光透過率の界面反射損失に関連する）。水平バー方向に沿って、４本の金の配線によって互いに接続された、一連の完全なグリッド区域が存在する。スパッタ金薄膜に関し、５Ｅ−０６Ωｃｍの実効バルク抵抗値を想定すると、２マイクロメートル幅、５００マイクロメートル長の金薄膜の区分は、およそ１２５Ωの抵抗率を有する。完成したグリッドを有する区域は、バーの方向に電流が流れるために、およそ１１５Ω／スクエアの有効シート抵抗を有する。完成したグリッドを有する区域を接続する４本の配線は、区域間において、およそ６２．５Ωの抵抗率を生じる。導電配線要素の上記の配置は、図６にプロットされるように、バー方向に沿って、空間的に異なる単位長さ当たりの抵抗を生じる。図５は、水平メッシュバーの配列の、同等の回路を例示する回路は、レジスタによって接続される、一連のプレートを有する。
【００７９】
（実施例２）
以下の記載による金薄膜の微小パターンが、無色のガラスの薄いシート（およそ１ミリメートルの厚さ）上に堆積される。微小パターン３４０が、図７に描かれている。金の厚さは、約１００ナノメートルである。微小パターン３４０は、一連の交互配置された楔形又は三角形の形状の透明導電性区域を有する。各楔形は、細い金属の配線３４２、３４４で作製されるメッシュからなり、配線３４２、３４４（図７ａ〜７ｃ参照）は、およそ２マイクロメートルの幅である。メッシュの楔形は、その底辺においておよそ１センチメートルの幅であり、長さはおよそ６センチメートルである。配線３４２、３４４の正方形グリッドのピッチは、５００マイクロメートルである。楔形内のメッシュの選択される区域（図７ａ〜図７ｂ参照）内において、およそ２５マイクロメートル長の断絶部３５０が、楔形内の局部的面抵抗（その長軸に沿って通過する電流のため）に影響を与えるように、意図的に設置される。図７ａ及び図７ｂに描かれているように、区域７ａ、及び７ｂ（図７では、区域はおよそ１センチメートルで分離している）、断絶部３５０は、長軸方向において、シート抵抗を１．２倍超増加させるメッシュに含まれる。全体的な設計はまた、区域７ｃ（図７ｃに描かれている）を含み、これは、区域７ａ及び７ｂから、電気的に絶縁され、離間しており、また区域７ａ及び７ｂのものよりも低いシート抵抗値のメッシュを有する。メッシュ区域７ｃは、９９．２０％の開口を有し、一方でメッシュ区域７ａ及び７ｂは、それぞれ、９９．２０％及び９９．２１％の開口率を有する。全体的な設計はまた、区域７ａ、７ｂ、及び７ｃよりも大きなピッチのメッシュを有するが、同じ幅の配線を有する、区域７ｄ及び７ｅ（図７ｄ及び７ｅに描かれている）を含み、より高いシート抵抗及び可視光透過率をもたらす。
【００８０】
図８は、上記のメッシュ特性の設計の、楔形に沿った抵抗の勾配への影響を、同じ形状の区域での標準的なＩＴＯコーティングの使用と比較して例示している。全体的な設計はまた、パターンの左側及び右側に沿った導電性リードの形態の、より大きな導電構造を含み、リードはおよそ１ｍｍ幅であり、およそ１００ナノメートルの厚さの金薄膜からパターン化されている。
【００８１】
（実施例３）
タッチスクリーンセンサのための透明センサ素子４００が、図９に例示される。センサ素子４００は、互いに積層され、明確にするために図９では分離されて描かれている、パターン化された２つの導電層４１０、４１４（例えば、Ｘ軸層、及びＹ軸層）、光学的に透明な２つの接着剤層４１２、４１６、及び基部プレート４１８を含む。層４１０及び４１４は、透明導電メッシュバーを含み、ここで一方の層はｘ軸方向に配向され、他方の層はｙ軸方向に配向されている（図２参照）。基部プレート４１８は、面積が６センチメートル×６センチメートル、厚さが１ｍｍのガラスのシートである。好適な、光学的に透明な接着剤は、ミネソタ州セントポールの 3M Company 製の、Optically Clear Laminating Adhesive 8141 である。Ｘ層及びＹ層のそれぞれに関し、金属の微小パターンを有する透明なポリマーフィルムが使用される。以下の記載による金薄膜の微小パターンが、ＰＥＴの薄いシート上に堆積される。好適なＰＥＴ基材としては、厚さおよそ１２５マイクロメートルの、デラウェア州ウィルミントンの DuPont 製の ST504 PET が挙げられる。
【００８２】
微小パターン４４０が、図１０及び図１１に描かれている。金の厚さは、約１００ナノメートルである。微小パターンは、一連の平行メッシュバー４４２の形態の、透明導電性区域を有する。基部プレートへの指接触の容量検出のための、電子装置への接続のための、正方形パッド４６０（面積がおよそ２ｍｍ×２ｍｍであり、およそ１００ナノメートルの厚さの金薄膜の形態の連続的な導電体を含む）で終端するメッシュバーに加え、電子装置から電気的に絶縁されたメッシュバー４４１が存在する。絶縁されたメッシュバー４４１は、センサ全体にわたる光学的均一性を維持するように機能する。各バーは、細い金属の配線４４３で作製されるメッシュからなり、配線４４３は幅がおよそ５マイクロメートルである。メッシュバーはそれぞれ、幅がおよそ２ｍｍ、長さが６６ｍｍである。各メッシュバー内には、幅がおよそ０．６６７ｍｍ、長さが１２ｍｍの矩形セルがある。このメッシュ設計は、各メッシュバーの長軸配線の間の結合を提供し、長軸配線に何らかの開回路異常がある場合に、メッシュバーに沿った電気的導通を維持するように機能する。しかしながら、このような結合を有する０．６６７ｍｍピッチの正方形メッシュの使用とは対照的に、図１０及び図１１の矩形メッシュは、メッシュバーに沿ったシート抵抗を光学的透過性と、より最適にトレードオフする。より具体的には、図１０及び図１１に描かれているメッシュバー、並びに０．６６７ｍｍピッチを有する正方形メッシュを含む２ｍｍ幅のメッシュバーは、双方とも、メッシュバーの長軸に沿って本質的に同じシート抵抗（およそ５０Ω／スクエア）を有するが、正方形グリッドは、透明導電性区域の面積の１．５％を塞ぎ、図１０及び図１１に描かれているメッシュは、透明導電性区域の面積の０．８％のみを塞ぐ。
【００８３】
（実施例４）
タッチスクリーンセンサのための透明センサ素子が記載される。図９に描かれているように、センサ素子は、パターン化された２つの導電層、光学的に透明な２つの接着剤層、及び基部プレートを含む。基部プレートは、図９に描かれるように互いに積層される、面積が６センチメートル×６センチメートル、かつ厚さが１ｍｍである、ガラスのシートである。好適な、光学的に透明な接着剤は、3M Company 製の、Optically Clear Laminating Adhesive 8141 である。Ｘ層及びＹ層のそれぞれに関し、金属の微小パターンを有する透明なポリマーフィルムが使用される。以下の記載による金薄膜の微小パターンが、ＰＥＴの薄いシート上に堆積される。好適なＰＥＴ基材としては、厚さおよそ１２５マイクロメートルの、DuPont 製の ST504 PET が挙げられる。
【００８４】
微小パターン５４０が、図１２及び図１３に描かれている。金の厚さは、１００ナノメートルである。微小パターン５４０は、一連の平行メッシュバー５４２の形態の、透明導電性区域を有する。基部プレートへの指接触の容量検出のための、電子装置への接続のための、正方形パッド５６０で終端するメッシュバー５４２に加え、電子装置から電気的に絶縁された直線区分５４１が存在する。直線区分５４１は、メッシュバー５４２の間の区域に存在し、図１３に描かれているように、およそ２５マイクロメートルの断絶部５５０を除いてはメッシュバーと本質的に同じ形状を有する。絶縁された線区分５４１は、センサ全体にわたる光学的均一性を維持するように機能する。各バー５４２は、細い金属の配線で作製されるメッシュからなり、配線は幅がおよそ５マイクロメートルである。メッシュバー５４２はそれぞれ、幅がおよそ２ｍｍ、長さが６６ｍｍである。各メッシュバー５４２内には、幅がおよそ０．６６７ｍｍ、長さが１２ｍｍの矩形セルがある。図１２及び図１３に描かれているメッシュ５４２は、透明導電性区域内のその面積の０．８％を塞ぐ。図１２及び図１３に描かれている、絶縁した線区分５４１も、これらがメッシュバー５４２の間に占める区域内の面積の０．８％を塞ぐ。
【００８５】
（実施例５）
タッチスクリーンセンサのための透明センサ素子が記載される。図９に描かれているように、センサ素子は、パターン化された２つの導電層、光学的に透明な２つの接着剤層、及び基部プレートを含む。基部プレートは、図９に描かれるように互いに積層される、面積が６センチメートル×６センチメートル、かつ厚さが１ｍｍである、ガラスのシートである。好適な、光学的に透明な接着剤は、3M Company 製の、Optically Clear Laminating Adhesive 8141 である。Ｘ層及びＹ層のそれぞれに関し、金属の微小パターンを有する透明なポリマーフィルムが使用される。以下の記載による金薄膜の微小パターンが、ＰＥＴの薄いシート上に堆積される。好適なＰＥＴ基材としては、厚さおよそ１２５マイクロメートルの、DuPont 製の ST504 PET が挙げられる。
【００８６】
微小パターン６４０が、図１４及び図１５に描かれている。金の厚さは、約１００ナノメートルである。微小パターン６４０は、一連の平行メッシュバー６４２の形態の、透明導電性区域を有する。基部プレートへの指接触の容量検出のための、電子装置への接続のための、正方形パッド６６０で終端するメッシュバー６４２に加え、電子装置から電気的に絶縁された直線区分６４１が存在する。直線区分６４１は、メッシュバーの間の区域に位置し、メッシュバーの線区分と同様の形状を有する。電気的に絶縁された線区分６４１は、センサ全体にわたる光学的均一性を維持するように機能する。各バー６４１、６４２は、細い金属の配線からなり、配線は幅がおよそ３マイクロメートルである。メッシュバー６４２はそれぞれ、幅がおよそ２ｍｍ、長さが６６ｍｍである。各メッシュ内において、バー６４２はランダムな形状のセルを含む。図１４及び図１５に描かれているメッシュ６４２は、透明導電性区域内のその面積の５％未満を塞ぐ。図１４及び図１５に描かれている、絶縁した線区分６４１も、これらがメッシュバーの間に占める区域内の面積の５％未満を塞ぐ。
【００８７】
（実施例６）
同一出願人による米国特許仮出願第６１／０３２，２７３号に記載されるマイクロコンタクト印刷及びエッチングを使用して、透明センサ素子が製作され、図１６、図１７、及び図１８に概して示されるタッチセンサ駆動装置と組み合わされた。装置は次に、ディスプレイと接続されたコンピューター処理ユニットと一体化されて、装置を試験した。装置は、複数の、単独の又は同時的な指接触の位置を検出することができ、これは、ディスプレイに図形的に示された。
【００８８】
透明センサ素子の形成
第１のパターン化された基材
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）から作製される第１の可視光基材が、熱蒸着コーターを使用して、１００ｎｍの銀薄膜で蒸気コーティングされて、第１の銀金属化フィルムを生成した。ＰＥＴは、デラウェア州ウィルミントンの E. I. du Pont de Nemours から、製品番号 ST504 として市販されていた。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た。
【００８９】
ＰＤＭＳと称され、３ｍｍの厚さを有する、製品番号 Sylgard184（ミシガン州ミッドランドの Dow Chemical Co.）として市販されている、第１ポリ（ジメチルシロキサン）スタンプが、標準的なフォトリソグラフィー技術を使用して、予めパターン化された直径１０ｃｍのシリコンウエファー（場合によって、当該産業分野では「マスター」と称される）に対して成形された。ＰＤＭＳは、６５℃で２時間にわたって、シリコンウエファー上で硬化された。その後、ＰＤＭＳがウエファーから剥離されて、隆起した構造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の非連続的な六角形メッシュパターンを有する第１スタンプを生じた。即ち、隆起した構造は、縁部を共有する六角形の縁部を画定する。非連続的な六角形とは、線区分に選択的な断絶部を含むものである。この選択的な断絶部は、１０μｍ未満の長さを有していた。断絶部が設計され、およそ５μｍとされた。それらの可視性を低減するために、好ましくは、断絶部は、１０μｍ未満、より好ましくは５μｍ以下、例えば、１〜５μｍであるべきであることがわかった。各隆起した六角形の外形パターンは、２μｍの高さ、１％〜３％の面積被覆（９７％〜９９％の開口に対応する）、及び幅２〜３μｍの線区分を有していた。第１スタンプはまた、５００μｍ幅の配線を画定する隆起した構造を含んだ。第１スタンプは、六角形メッシュパターン区域及び配線を有する第１の構造面、並びに反対の第２の実質的に平坦な面を有する。
【００９０】
スタンプは、直径２ｍｍのガラスビーズを含むガラスペトリ皿の中に、構造面を上にして配置された。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した。ビーズは、皿の底部からスタンプを持ち上げるように機能し、以下のインク溶液が、スタンプの平坦な面の本質的に全体に接触することを可能にした。エタノール中の１−オクタデカンチオール（オレゴン州ポートランドの TCI America から市販されている、製品番号 C18H3CS、９７％）の１０ミリモルインク溶液が、ペトリ皿の中でスタンプの下にピペットで注入された。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した。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スタンプは、ペトリ皿から取り除かれた。インクを付けたスタンプが、作業表面上に、構造面を上にして配置された。第１銀金属化フィルムが、手持ち式ローラーを使用して、銀フィルムが構造表面と直接接触するようにして、インクを付したばかりのスタンプの構造表面へと適用された。金属化フィルムは、インクを付したスタンプ上に１５秒間維持された。次に第１の金属化フィルムは、インクを付したスタンプから取り除かれた。取り除かれたフィルムは、（ｉ）０．０３０モルのチオ尿素（製品番号Ｔ８６５６、ミズーリ州セントルイスの Sigma-Aldrich）及び（ｉｉ）０．０２０モルの硝酸第２鉄（製品番号２１６８２８、Sigma-Aldrich）を脱イオン水の中に含有する、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、生じた第１基材が脱イオン水ですすがれ、窒素ガスで乾燥されて、第１のパターン化された表面が生じた。インクを付したスタンプが、第１金属化基材の銀と接触した場所では、銀はエッチング後に残った。したがって、インクを付したスタンプと銀フィルムとの間で接触がなかった場所からは、銀が取り除かれた。
【００９１】
図１６、図１６ａ、図１６ｂは、基材の第１の面（これはエッチングされパターン化された銀の金属化フィルムを含む面である）上で、複数の第１の非連続的な区域７０４の間に交互に並ぶ複数の第１の連続的な区域７０２を有する、第１のパターン化された基材７００を示す。基材は、実質的に裸のＰＥＴフィルムである、反対側の第２面を有する。第１区域７０２のそれぞれには、一方の端部に、対応する５００μｍ幅の導電配線７０６が配置されている。図１６ａは、六角形メッシュ構造を形成する複数の連続的な線を有する第１区域７０２の分解図を示す。図１６ｂは、非連続的な六角形メッシュ構造を形成する複数の非連続的な線（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の非連続的な区域７０４の分解図を示す。断絶部が設計され、およそ５μｍとされた。それらの可視性を低減するために、好ましくは、断絶部は、１０μｍ未満、より好ましくは５μｍ以下、例えば、１〜５μｍであるべきであることがわかった。区域７０２及び区域７０４の各メッシュ構造は、９７％〜９９％の開口を有していた。各線区分は、２〜３μｍであった。
【００９２】
第２のパターン化された基材
第２のパターン化された基材は、第２の可視光基材を使用する第１のパターン化された基材として作製されて、第２の銀金属化フィルムを製造した。第２の非連続的な六角形メッシュパターンの間に置かれた、第２の連続的な六角形メッシュパターンを有する第２スタンプが製造された。
【００９３】
図１７、図１７ａ、及び図１７ｂは、第２基材の第１面上で、複数の第２の非連続的な区域７２４の間に交互に並ぶ、複数の第２の連続的な区域７２２を有する第２のパターン化された基材７２０を示す。第２区域７２２のそれぞれには、一方の端部に、対応する５００μｍ幅の第２導電配線７２６が配置されている。図１７ａは、六角形メッシュ構造を形成する複数の連続的な線を有する１つの第２区域７２２の分解図を示す。図１７ｂは、非連続的な六角形メッシュ構造を形成する複数の非連続的な線（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の非連続的な区域７２４の分解図を示す。区域７２２及び区域７２４の各メッシュ構造は、９７％〜９９％の開口を有していた。各線区分は、２〜３μｍであった。
【００９４】
投影型静電容量タッチスクリーンセンサ素子の形成
２層投影型静電容量タッチスクリーン透明センサ素子を製造するために、上記で作製された第１及び第２のパターン化された基材が、以下のように使用された。
【００９５】
第１及び第２のパターン化された基材が、ミネソタ州セントポールの 3M Company 製の Optically Clear Laminating Adhesive 8141 を使用して互いに接着されて、多層構成体を生成した。手持ち式ローラーを使用して、接着剤を含まない第１導電配線区域７０６及び第２導電配線区域７２６の区域を有する、パターン化された２つの基材を積層した。多層構成体は、第１基材の第１面が、フロートガラスに隣接するように、Optically Clear Laminating Adhesive 8141 を使用して、厚さ０．７ｍｍのフロートガラスに積層された。接着剤を含まない、第１導電配線区域７０６及び第２導電配線区域７２６は、第１のパターン化された基材７００及び第２のパターン化された基材７２０との電気的接続が形成されることを可能にした。
【００９６】
図１８は、多層タッチスクリーンセンサ素子７４０の平面図を示し、第１及び第２のパターン化された基材が積層されている。区域７３０は、第１の連続的な区域と第２の連続的な区域との重複を表した。区域７３２は、第１の連続的な区域と第２の非連続的な区域との重複を表した。区域７３４は、第２の連続的な区域と第１の非連続的な区域との重複を表した。また、区域７３６は、第１の非連続的な区域と第２の非連続的な区域との重複を表した。複数のこれらの重複区域が存在したが、例示を容易にするために、それぞれ一区域のみが図中に描かれている。
【００９７】
透明センサ素子の相互静電容量測定を行うために使用した集積回路は、PIC18F87J10（アリゾナ州チャンドラーのMicrochip Technology）、AD7142（マサチューセッツ州ノーウッドの Analog Devices）、及び MM74HC154WM（メイン州サウスポートランドの Fairchild Semiconductor）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った。これは、MM74HC154WM が駆動するセンサバーの選択を制御した。これはまた、適切な測定を行うために、AD7142 を設定した。このシステムの使用は、当該技術分野において既知の多くの較正値の設定を含んだ。これらの較正値は、タッチスクリーンによって異なり得る。このシステムは、１６の異なるバーを駆動することができ、AD7142 は、１２の異なるバーを測定することができた。AD7142 の設定は、変換するチャネルの数、どれだけ正確に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んだ。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ーの間の交差点の静電容量を表す１６ビットの値であった。
【００９８】
ＡＤ７１４２が測定を終えた後、割り込みにより、マイクロコントローラに信号を送り、データを収集するべく命令した。マイクロコントローラは次に、ＳＰＩポートを通じてデータを収集した。データが受信された後、マイクロコントローラは、MM74HC154WMを、次の駆動ラインへと値を上げ、AD7142 の割り込みを解除して、それに次のデータセットを取得するように信号を送った。上記からのサンプリングが持続して行われている間、マイクロコントローラはまた、シリアルインターフェースを通じて、モニターを備えるコンピューターにデータを送っていた。このシリアルインターフェースにより、当業者に既知である単純なコンピュータープログラムは、AD7142 からの未加工データをレンダリングし、接触と非接触との間で値がどのように変化していたかを観察することが可能であった。コンピュータープログラムは、１６ビット値の値によって、ディスプレイにわたり、異なる色をレンダリングした。較正に基づき、１６ビット値が一定の値より下である場合、ディスプレイ区域は白色にレンダリングされた。較正に基づき、この閾値よりも上では、ディスプレイ区域は緑色にレンダリングされた。データは、４バイトのヘッダー（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、非同期的に送信された。
【００９９】
システムの試験結果
透明センサ素子が、タッチセンサ駆動装置に接続された。ガラス表面に指接触が成された際、コンピューターモニターは、接触感知区域内で生じている接触の位置を、モニターの対応する位置における色の変化（白色から緑色）の形態でレンダリングした。ガラス表面に指２本の接触が同時に成された際、コンピューターモニターは、接触感知区域内で生じている接触の位置を、モニターの対応する位置における色の変化（白色から緑色）の形態でレンダリングした。ガラス表面に指３本の接触が同時に成された際、コンピューターモニターは、接触感知区域内で生じている接触の位置を、モニターの対応する位置における色の変化（白色から緑色）の形態でレンダリングした。
【０１００】
したがって、変化するシート抵抗を有するタッチスクリーンセンサの実施形態が開示される。本発明は、開示されたもの以外の実施形態でも実施可能であることを当業者は理解するであろう。開示された実施形態は、例証の目的で提示されているのであって、制限するものではなく、本発明は、次に続く特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
2015005306.tif 000003
【図２】
2015005306.tif 000004
【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７ａ】
2015005306.tif 000010
【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図７ｅ】
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【図８】
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【図９】
2015005306.tif 000016
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１７】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年9月25日(2014.9.25)
【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】
タッチスクリーンセンサであって、
可視光透明基材と、
前記可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンであって、前記微小パターンは、接触感知領域内の第１区域微小パターン及び第２区域微小パターンを含み、前記第１区域微小パターン及び前記第２区域微小パターンの各々は、均一の厚さ及び組成を有する金属配線を含む、導電性微小パターンと、
を含み、
前記第１区域微小パターンは、第１の方向において、第１シート抵抗値を有する第１メッシュを含み、可視光透明であり、少なくとも９０％の開口を有し、
前記第２区域微小パターンは、前記第１メッシュと異なる第２メッシュを含み、前記第１の方向において、第２シート抵抗値を有し、
前記第１シート抵抗値は、前記第２シート抵抗値とは異なり、
該タッチスクリーンセンサは、１ｍｍ×１ｍｍの正方形区域を有する該接触感知領域に対して、該正方形区域のいずれもが該正方形区域全体の平均から１０％超異なる遮蔽面積率を有しないようにして、該接触感知領域にわたって８５％超の均一な光透過率を有する、
タッチスクリーンセンサ。
【請求項２】
該第１メッシュと該第２メッシュとが不均一である、請求項１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項３】
シート抵抗が、該第１区域から該第２区域へと連続的に変化する、請求項１に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項４】
タッチスクリーンセンサであって、
可視光透明基材と、
前記可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンであって、前記微小パターンは、接触感知領域内に均一の厚さ及び組成を有する二次元の不均一な第１金属メッシュを含む第１区域微小パターンを含む、導電性微小パターンと、
を含み、
前記第１区域微小パターンは、異方性第１シート抵抗を有し、可視光透明であり、少なくとも９０％の開口を有し、
該タッチスクリーンセンサは、１ｍｍ×１ｍｍの正方形区域を有する該接触感知領域に対して、該正方形区域のいずれもが該正方形区域全体の平均から１０％超異なる遮蔽面積率を有しないようにして、該接触感知領域にわたって８５％超の均一な光透過率を有する、
タッチスクリーンセンサ。
【請求項５】
該微小パターンが、該第１金属メッシュと異なる二次元の第２金属メッシュを含む第２区域微小パターンを更に含み、該第１金属メッシュが該接触感知領域内に位置し、該第２金属メッシュが該接触感知領域内に位置しない、請求項４に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項６】
該第２金属メッシュが不均一である、請求項５に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項７】
該異方性第１シート抵抗が周期的なシート抵抗を含む、請求項４に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項８】
該第１区域微小パターンが、該第１金属メッシュの導電配線に選択的な断絶部を有することによって異方性第１シート抵抗を有する、請求項４に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項９】
該異方性第１シート抵抗が、連続的に変化するシート抵抗を含む、請求項４に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項１０】
タッチスクリーンセンサであって、
可視光透明基材と、
前記可視光透明基材の上又は中に配置される導電性微小パターンであって、前記微小パターンは、
接触感知領域内の第１区域微小パターン及び第２区域微小パターンを含み、前記第１区域微小パターン及び前記第２区域微小パターンの各々は、均一の厚さを有する金属配線を含み、
前記導電性微小パターンは、５００ナノメートル未満の厚さ、及び０．５〜５マイクロメートルの幅を有する金属の線形導電性構造を含み、
前記第１区域微小パターンは、第１の方向において５〜５００Ω／スクエアの第１シート抵抗値を有する第１不均一メッシュを含み、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有し、
前記第２区域微小パターンは、前記第１不均一メッシュと異なる第２不均一メッシュを含み、前記第１の方向において、第２シート抵抗値を有する、
導電性微小パターンと、
を含み、
前記第１シート抵抗値は、前記第２シート抵抗値とは異なり、
該タッチスクリーンセンサは、１ｍｍ×１ｍｍの正方形区域を有する該接触感知領域に対して、該正方形区域のいずれもが該正方形区域全体の平均から１０％超異なる遮蔽面積率を有しないようにして、該接触感知領域にわたって８５％超の均一な光透過率を有する、
タッチスクリーンセンサ。
【請求項１１】
シート抵抗が、該第１区域から該第２区域へと連続的に変化する、請求項１０に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項１２】
タッチスクリーンセンサであって、
可視光透明基材と、
前記可視光透明基材の上又は中に配置され、５００ナノメートル未満の厚さと０．５〜５マイクロメートルの幅とを有する金属の線形導電性構造を含む、導電性微小パターンであって、前記微小パターンは一連の透明導電性バーを含み、各導電性バーは、
接触感知領域内に均一の厚さ及び組成を有する二次元金属メッシュを含む第１区域微小パターンを含み、
前記第１区域微小パターンは、直交方向において、少なくとも１．５倍のシート抵抗値の差を有する異方性第１シート抵抗を有し、可視光透明であり、９５％〜９９．５％の開口を有する、
導電性微小パターンと、
を含む、タッチスクリーンセンサ。
【請求項１３】
１ｍｍ×１ｍｍの正方形区域を有する該接触感知領域に対して、該正方形区域のいずれもが該正方形区域全体の平均から１０％超異なる遮蔽面積率を有しないようにして、該接触感知領域にわたって８５％超の均一な光透過率を有する、請求項１２に記載のタッチスクリーンセンサ。
【請求項１４】
該異方性第１シート抵抗が、連続的に変化するシート抵抗を含む、請求項１２に記載のタッチスクリーンセンサ。
【外国語明細書】
2015005306000001.pdf