(57)【要約】  １つ以上の多層電極及び基材上に配置された下地層を含む、タッチセンサー。下地層は、多層電極と基材との間に配置される。多層電極は、透明又は半透明の介在層によって分離される少なくとも２つの透明又は半透明の導電層を含む。介在層は、導電フィルム又は電極を組み込んだ装置の特定の層間で生ずる界面反射を低減させるために第１の導電層と第２の導電層との間に導電経路を有する。
2014520322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接センサー装置に使用するためのセンサーであって、
基材層と、
複数の電極を有する第１電極層と、
複数の電極を有する第２電極層と、
前記第１電極層と前記第２電極層とを分離する誘電層と、
前記基材層と前記第１電極層との間に配置されるパターン化された下地層と、を備え、
前記第１層及び第２層は電極マトリックスを形成する関係において互いに配置され、前記第１電極層又は第２電極層の電極の少なくともいくつかは、
第１の透明又は半透明の導電層と、
第２の透明又は半透明の導電層と、
前記第１導電層と第２導電層の間に位置づけられた透明又は半透明の介在層であり、前記第１及び第２の導電層の間の導電経路を含む、介在層と、を備える、センサー。
【請求項２】
前記下地層が、前記基材層上に配置される、請求項１に記載のセンサー。
【請求項３】
前記基材層が、実質的に透明である、請求項１に記載のセンサー。
【請求項４】
前記基材層が、ポリエチレンテレフタレートを備える、請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記下地層が、複数の下位層を備える、請求項１に記載のセンサー。
【請求項６】
前記下地層が、前記基材層と異なる屈折率を有する、請求項５に記載のセンサー。
【請求項７】
前記下地層が、前記第１の電極層と異なる屈折率を有する、請求項６に記載のセンサー。
【請求項８】
前記下位層が、第１の屈折率を有する第１の下位層及び第２の屈折率を有する第２の下位層を備え、前記第１の屈折率と第２の屈折率が異なる、請求項５に記載のセンサー。
【請求項９】
前記下位層が、前記第１又は第２の電極層の電極の下の区域にある、請求項１に記載のセンサー。
【請求項１０】
前記下地層が、不連続である、請求項１に記載のセンサー。
【請求項１１】
前記下地層が、ハニカムパターンでパターン化される、請求項１に記載のセンサー。
【請求項１２】
前記第１及び第２の電極層の電極が、ハニカムパターンでパターン化される、請求項１１に記載のセンサー。
【請求項１３】
前記第１及び第２の電極層の前記複数の電極がパターン化された電極であり、前記下地層が前記第１又は第２の電極層の一方又が両方のパターンに基づいてパターン化される、請求項１に記載のセンサー。
【請求項１４】
前記第１の導電層及び前記第２の導電層が、それぞれ、透明又は半透明の導電性酸化物を備える、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１５】
前記第１又は第２の介在層が、誘電性ポリマー又は無機誘電材料又はシリカナノ粒子含有誘電性ポリマーを含む、請求項１４に記載のセンサー。
【請求項１６】
前記第１又は第２の介在層が、前記第１及び第２の導電層の屈折率と異なる屈折率を有する層を備える、請求項１５に記載のセンサ。
【請求項１７】
前記導電経路が、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間の開口を通って延在する導電性リンクを備える、請求項１４に記載のセンサ。
【請求項１８】
前記第２の介在層が結合剤を備え、前記導電経路が前記結合剤中に懸濁されて前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に延在する導電性粒子を備える、請求項１４に記載のセンサ。
【請求項１９】
前記センサーの電極と通信するように連結され、前記電極の少なくともいくつかからの信号を受信するように構成された電子機器が、それらの信号に基づいてタッチセンサーのタッチ又はニアタッチの座標を決定する、電子機器を更に備える、請求項１に記載のセンサー。
【請求項２０】
ポリエチレンテレフタレート又はガラスを含む上層を更に備える、請求項１に記載のセンサー。
【請求項２１】
電子的にアドレス可能なディスプレイを更に備え、前記電子的にアドレス可能なディスプレイの表示区域に現れる要素を前記センサーを通して見ることができるように前記センサーが前記ディスプレイ上に配置される、請求項１９に記載のセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１１年６月９日に出願された米国特許仮出願第６１／４９５，２０９号の利益を主張するものであり、その開示の全体は本明細書に参照として組み込まれる。
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１１年６月９日に出願された米国特許出願第６１／４９５，２１４号（名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｔｏｕｃｈ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｗｉｔｈ  Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｎｄ  Ｕｎｄｅｒｌａｙｅｒ」、２００３年１０月１５日に出願された米国特許出願第１０／６８６１４１号（名称「Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｔｏｕｃｈ  Ｓｃｒｅｅｎ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ」）、２００９年８月１３日に出願された米国特許出願第１２／５４０３９４号（名称「Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍ  ｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｗｉｔｈ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ａｎｄ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ」）、２００８年６月１８日に出願された米国特許出願第１２／１４１５４４号（名称「Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍ  ｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｗｉｔｈ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ」）、及び２００９年１２月１６日に出願された米国特許出願第１２／６３９３６３号（名称「Ｔｏｕｃｈ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｗｉｔｈ  Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ」）に関する。
【背景技術】
【０００３】
タッチスクリーンは、しばしば、ディスプレイ上にオーバーレイされる透明のタッチセンサーに触れて指令を送ることによる、ユーザーがコンピューティング装置とやりとりする単純で直感的な方法を提供する。タッチセンサーは、典型的には、透明の導電性酸化物から形成される単層電極から構成される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に従う１つ以上の導電性の多層電極を有するタッチセンサーは、基材と、パターン化された下地層と、複数の多層電極と、を含み、それぞれの多層電極は、透明又は半透明の介在層によって分離された２つの透明又は半透明の導電層を備える。下地層は、基材からのガスの放出又は他の汚染物質が第１導電層に及ぼす悪影響を制限する蒸気及び／又は拡散バリア層として機能することができる。下地層は、基材層と導電層との間の接着を促進する結合層として機能することができる。下地層は、導電層の成長を促進し、改善された微細構造体を達成する核形成層として機能することができる。基材より低い屈折率を有する下地層を使用することにより、パターン化された面積とパターンなしの面積の間のコントラストを減少することができる。
【０００５】
２つの導電層の間に置かれる介在層は、それらの２つの導電層間の導電経路を含む。いくつかの実施形態におけるそのような電極構成は、それが組み込まれたデバイスにおける界面反射を低減するのを助ける。介在層は、屈曲及び曲げ条件下における導電層の耐久性も改善する。導電層間に介在層及び導電経路を使用することにより、個々の導電層をより薄くすることができる。個々の導電層がより薄いと、組み合わされたのと同じ厚さの単一の導電層よりも柔軟性がある。単一の厚い導電層を屈曲させると、２つの薄い導電層が無傷で耐える条件下で亀裂が起こる。２つの導電層間の導電経路はまた、余分の電気経路を提供するため、１つの導電層で亀裂が起こっても全体的な導電性損失をもたらさない。単一の厚い導電層において、亀裂は開回路及び早期の装置故障をもたらし得る。介在層は、導電フィルムの全体的柔軟性を最適化するように選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
添付の図面は、本明細書に組み込まれてその一部をなすものであって、説明文と併せて本明細書の利点及び原理を説明するものである。これらの図面では、
【図１】タッチセンス装置及び電子機器の概略図を示す。
【図２】代表的なタッチセンス装置において使用されるタッチパネルの一部の断面を示す。
【図３】代表的なタッチセンス装置において使用されるタッチパネルの一部の断面を示す。
【図４】導電経路及び下地層を有する介在層を有する多層電極の図。
【図５】介在導電層及び下地層を有する介在層を有する多層電極の図。
【図６】導電性粒子が結合剤及び下地層中に分散された介在層を有する多層電極の図。
【図７】複数の介在層及び１枚の下地層を有する多層電極の図。
【図８Ａ】複数の介在層及び１枚の下地層を有する多層電極の図。
【図８Ｂ】複数の介在層及び１枚の下地層を有するＸ軸多層電極及び複数の介在層及び１枚の下地層を有するＹ軸多層電極を示す、ノードにおけるマトリックス型タッチスクリーンの断面図。
【図９Ａ】多層電極及び下地層が具現され得る種々のパターンを示す。
【図９Ｂ】多層電極及び下地層が具現され得る種々のパターンを示す。
【図９Ｃ】多層電極及び下地層が具現され得る種々のパターンを示す。
【図１０】マトリックス型タッチスクリーンの原型のための多層電極及び下地層のパターンの平面図を示す。
【図１１】複数の下位層で構成される下地層の図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の実施形態は、多層電極と、それらの多層電極と基材との間に配置されるパターン化された下地層と、を有するタッチセンサーに関する。多層電極／パターン化された下地層の組み合わせは、例えば層間に生ずる反射がデバイスの性能に悪影響を及ぼす任意のセンサー又はディスプレイに使用され得る。基材は、例えばガラス又はＰＥＴのような任意の好適なものであり得る。多層電極／パターン化された下地層の組み合わせはまた、不透明のタッチセンサーに組み込まれてもよい。棒、三角形、ハニカム、又は任意の他の好適なパターンを具現化して、多層電極と下地層をパターン化することができる。下地層のパターンは、多層電極のパターンと同じであっても、類似であっても、又は異なっていてもよい。センサーは、電極間又は対接地静電容量の電極の変化を検出し、それによって、タッチ又はニアタッチの座標を決定する電子部品に連結され得る。
【０００８】
下地層は、基材又は、その基材上のパターン化材料からのガスの放出又は他の汚染物質が第１導電層に悪影響を及ぼすのを制限する蒸気及び／又は拡散バリア層として機能することができる。下地層は、インジウム酸化第１スズ（ＩＴＯ）のような透明導電性酸化（ＴＣＯ）層への接着を促進する結合層として機能することができる。下地層は、ＩＴＯ層の成長を促進し、改善された微細構造体を達成する核形成層として機能することができる。基材より低い屈折率を有する下地層を使用することにより、パターン化された面積とパターンなしの面積の間のコントラストを減少することができる。
【０００９】
多層電極は、異なる屈折率及び導電経路を有する介在導電層又は絶縁層を伴う、特定の屈折率を有する２つ以上の導電層を含む。導電層及び介在層はそれぞれ透明又は半透明である。電極積層体内の、個々の層の厚さ及び個々の層の光学屈折率は、これらの基材がタッチセンサー内に組み込まれる時に、望ましくないフレネル反射を最小化するように調節される。一実施形態では、多層電極の導電層は対称的であり、つまり、それらが同一の厚さを有することを意味する。他の実施形態では各導電層は異なる厚さを有する。導電層及び介在層は、２００９年１２月１６日に出願された米国特許出願第１２／６３９３６３号（名称「Ｔｏｕｃｈ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｗｉｔｈ  Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ」）に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００１０】
図１では、代表的なタッチ装置１１０が示される。装置１１０は、電子回路（簡略化のために１１４と表示される１つの概略的なボックスにまとめられ、総じて制御装置と呼ばれる）に接続されたタッチパネル１１２を含む。タッチパネル１１２は、簡略化のために５×５マトリックスの列電極１１６ａ〜ｅ及び行電極１１８ａ〜ｅを有するとして示されるが、他の電極数及び他のマトリックス寸法、並びに表面型静電容量方式のタッチセンサーにおいて使用されるような単一の非パターン化層等の非マトリックス型パターンを含む他の電極パターンが使用されてもよい。これらの列電極及び行電極は、以下に更に説明されるように多層電極であり、基材から電極を分離する下地層とともに基材（図１には図示せず）上に配置される。下地層については、本項において後に説明する。図１に示す実施形態では、下地層は列電極（下の電極）に対応するパターンを有する。
【００１１】
パネル１１２のセンサー積層体（すなわち、基材層と、下地層と、多層電極）は、先行技術のいくつかの実施形態と比較して改善された電気特性及び光学特性をいくつかの実施形態にもたらす。パネル１１２は、ユーザーが、コンピュータの画素化ディスプレイ、テレビ、携帯型装置、携帯電話、又は他の周辺装置等の物体を、パネル１１２を通して見ることができるように、典型的には、実質的に透明である。境界１２０は、パネル１１２の表示領域、またかかるディスプレイを使用する場合は好ましくはその表示領域を表す。多層電極１１６ａ〜ｅ、１１８ａ〜ｅは、平面図の視点から、表示領域１２０上に空間的に分布される。図解を簡略化するために、多層電極は、広く突出して示されているが、実際には、比較的狭く、ユーザーの注意を引かない可能性もある。更に、電極間のフリンジフィールドを増大させて、それにより電極間の容量結合におけるタッチの影響を増大させるために、電極は、可変幅、例えば、マトリックスのノード付近でダイヤモンド又はその他の形状のパッドに拡大した幅を有するように設計され得る。深さの視点から、列電極と行電極との間に有意なオーミック接触が起こらないように、かつ所与の列電極と所与の行電極との間の有意な電気的結合のみが静電容量結合であるように、列電極は、行電極とは異なる平面にあり得る（図１の視点から、列多層電極１１６ａ〜ｅは、行多層電極１１８ａ〜ｅの下にある）。多層電極のマトリックスは、電極がユーザーの指又は他のタッチ関連器具との直接的な物理的接触から保護されるように、典型的には、カバーガラス、プラスチックフィルム、ハードコート等の下にある。かかるカバーガラス、フィルムなどの露出面は、タッチ面と呼ばれる場合がある。本明細書に記載の多層電極を用いてのマトリックス以外のタッチセンス装置の構成も可能である。例えば、２つの電極を備える静電容量ボタンは、静電容量結合を有するように、ボタンの領域内で相互に十分に接近するように表面上に配置される。（１つ又は両方が多層電極である）これらの２つの電極は、同一の平面上にあり、相互に同一の層内に形成され得る。また、（複数の電極からなる）マトリックスというより、単一シート型電極等の他の構成も可能である。そのようなシート型電極は、表面型静電容量方式のセンサーにおいて使用されることもあり、電極は、全体のタッチ面を実質的に被覆する非パターン化コーティングである。概して、本明細書に記載の多層電極を用いて、最も既知の電極構成が可能となる。
【００１２】
基材を電極含有層と分離する下地層は、基材層全体にわたって均一に配置されてもよく、あるいは、基材層と、列電極又は行電極の一方又は両方との間にだけパターンが施されてもよい。換言すれば、下地層それ自体が、電極含有層のパターンに関係する、基づく、又は類似しているパターンを有することができる。
【００１３】
代表的な実施形態では、多層電極（１１６ａ〜ｅ、１１８ａ〜ｅ）のそれぞれは、特定の屈折率を有する２つ以上の導電層並びに異なる屈折率及び導電経路を有する介在導電層から構成され得る。代表的な実施形態では、下の多層電極アレイのパターンに対応するパターンを有するパターン化された下地層が、下の多層電極アレイと基材との間に配置される。
【００１４】
他の実施形態は、共通の基材配列を含み、行の多層電極は基材の第１面に配置され、列の多層電極は基材の第２面に配置される。そのような実施形態では、行の多層電極又は列の多層電極にそれぞれ対応するパターンに対応するパターン化された下地層が基材の第１面と第２面の両方に配置されることにより、どちら側の電極も基材から分離される。
【００１５】
所与の列電極と行電極との間の容量結合は、電極が互いに最も近接している領域内の電極の形状と主に相関する。このような領域は、電極マトリックスの「ノード」に対応し、このノードのいくつかが図１に示されている。例えば、列多層電極１１６ａと行多層電極１１８ｄとの間の静電容量結合が主にノード１２２で起こり、列多層電極１１６ｂと行多層電極１１８ｅとの静電容量結合が主にノード１２４で起こる。図１の５×５マトリックスは、２５個のそのようなノードを有し、それらのうちのいずれか１つは、それぞれの列多層電極１１６ａ〜ｅを制御装置と個別に連結させる制御線１２６のうちの１つの適切な選択、及びそれぞれの行多層電極１１８ａ〜ｅを制御装置と個別に連結させる制御線１２８のうちの１つの適切な選択を介して、制御装置１１４によって対処され得る。
【００１６】
相互静電容量型システムにおいて、タッチ位置１３１で示されるように、ユーザーの指１３０又は他のタッチ用具が装置１１０のタッチ面と接触するか、あるいは接触しそうな時、指は、電極マトリックスと静電容量的に結合する。指は、マトリックス、特にタッチ位置の最も近くにある電極から電荷を引き出し、そうすることで、最も近くのノードに対応する電極間の結合静電容量を変化させる。例えば、タッチ位置１３１でのタッチは、多層電極１１６ｃ／１１８ｂに対応するノードの最も近くにある。好ましくは、制御装置は、容量の変化がある場合には、マトリックスのノードの全ての静電容量の変化を迅速に検出するように構成され、ノード間にあるタッチ位置を補間によって正確に判定するために、隣接するノードの静電容量変化の大きさを分析することが可能である。更に、制御装置１１４は、タッチ装置の異なる部分に、同時に又は重複する時間で加えられた複数の異なるタッチを検出するように有利に設計される。したがって、例えば、指１３０のタッチと同時に別の指１３２が装置１１０のタッチ面のタッチ位置１３３をタッチする場合、又は、それぞれのタッチが少なくとも時間的に重複している場合、制御装置は、好ましくは両方のかかるタッチの位置１３１、１３３を検出し、かかる位置をタッチ出力１１４ａに提供することが可能である。
【００１７】
多くの考えられる駆動及び検出ルーチンが可能であり、当該技術分野において既知である。静電容量対接地型システムは、電極間の静電容量というよりはむしろ、電極マトリックスのノード付近で起こる接地に対する静電容量の変化を測定する。
【００１８】
次に図２では、図１の装置１１０等のタッチ装置で使用するための多層タッチセンサー２１０の一部の概略的側面図を参照する。タッチセンサー２１０は、ガラス、ＰＥＴ、又は耐久性のあるコーティングであり得る、（ユーザーに対して最も近い層であり、その上面２１２ａがタッチセンサーのタッチ領域を画定する）上層２１２を含む。上電極層２１４は、第１の一式の多層電極を備える。誘電体層２１６は、上電極層を下電極層２１８から分離し、一式の多層電極２１８ａ〜ｅも備え、一実施形態において、第１の一式の電極に直交する。構成体の粒子状物質によっては、光学的に透明の接着剤のような誘電体を多層電極２１８ａ〜ｅの間の空間に充填してもよい。いくつかの実施形態では、上方の電極と下方の電極は互いに直交していない。図の下地層５１は、下方の電極層２１８のパターンに対応するようにパターン化されている。それは、電極層２１８の多層電極を下層２２０から分離している。同様の「重ね層」が上層２１２と上方の電極層２１４の電極との間に配置されてもよいが、図２には図示されていない。この図２の下層２２０は基材層であり、上層と同様にガラス、ＰＥＴ、又は他の材料であり得る。上層２１２の露出面２１２ａ又は下層２２０の露出面２２０ａは、タッチセンサー２１０のタッチ面であり得るか、あるいはタッチセンサー２１０のタッチ面を含む。これは、タッチセンサーを構成する積層体の簡略図であり、より多い又はより少ない層及び他の介在層が可能である。
【００１９】
次に図３では、センサー積層体１０の、図１の装置１１０等のタッチ装置で使用するための多層タッチセンサー２１０の一部の概略三次元図を参照する。図３の断面は、例えば、図１のノード１２２又は１２４で見られる断面に対応し、上層２１２、電極層２１４、誘電体層２１６、電極層２１８、下地層５１、及び下層２２０を含む。電極によって反射される光は、反射２４、反射２６、反射２７、反射２８、及び反射２９で表される屈折率ミスマッチの理由から、層界面のそれぞれでの平面反射、及び望ましくないフレネル反射を含む。フレネル反射光は通常広帯域であり、したがってディスプレイの色飽和度を低下させる。電極によって反射される光は、散乱及び界面フレネル反射を含む。これらの反射は、内在するディスプレイの黒レベル、故にコントラスト比を低下させる。それらはまた、特にディスプレイがオフであるか、あるいはディスプレイが電極を超える領域において単色に設定される時に、センサー内の電極をユーザーの目に留まりやすくすることができる。
【００２０】
フレネル反射の大きさは、界面における屈折率の比よって決まる。垂直な入射光ではフレネル反射の大きさは下式によって求められる。
【００２１】
【数１】
2014520322.tif 000003
式中、ｎは屈折率がｎ２、ｎ１の２つの媒質の屈折率である。フレネル反射は屈折率が最も高い界面において最も強くなる。例えば、図３に示すセンサー積層体１０の様々な層のおよその屈折率が、電極に関してはｎ＝２．０、基材に関してはｎ＝１．６５であるとき、下地層がないと、ＩＴＯ電極層とポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材層との間の界面において最高の屈折率昇降が生じることになる。したがって、下地層はこれらの２つの層を分離し、センサーに伴う光学的性質を改善することができる。センサー積層体１０が上層２１２と電極層２１４との間にＩＴＯ／ＰＥＴ界面を含んでいることに留意されたい。本明細書に記載の下地層は、上層２１２と電極層２１４との間に配置される重ね層としてもまた使用できる。
【００２２】
本発明の実施形態の多層電極設計は、良好な光学的及び電気的性能の両方をもたらす。多層電極設計における介在誘電体層は、２つの導電層間の電気的接触を可能にする導電経路を有する透明又は半透明の層である。この経路は介在層の厚さ及び成膜条件を制御することによって自然に形成されうる。隣接する層間の電気的接触を可能とするよう介在層が不連続となるように介在層の濡れ性を変化させることによって基材に最も近い第１の導電層の化学的及び物理的性質を調節することによって、こうした経路を形成することもできる。また、レーザアブレーション、イオン照射法、又はウェット／ドライエッチング法などの方法を用いて形成することもできる。
【００２３】
介在層は、スパッタリング、電子ビーム法、熱蒸発法などの方法によって形成することができる。介在層は、ポリマー（ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリオレフィン、ポリエポキシド、ポリエーテルなどのコポリマーを含む）、並びに金属酸化物、窒化物、炭化物、及びこれらの混合物などの無機材料を含むことができる。好ましい非導電性の介在層は、ポリアクリレート及びシリコン酸化物を含む。介在層は、溶液コーティングを用いて形成されてもよい。モノマーを基材上で蒸発させ、その場で硬化させるウルトラバリアフィルム法を使用することもできる。ウルトラバリアフィルムとしては、例えばいずれも本明細書中にその全容が記載されたものと同様に援用する、米国特許第５，４４０，４４６、同第５，８７７，８９５号、及び同第６，０１０，７５１号に述べられるような、ガラス又は他の適当な基材上に２種類の無機誘電体材料を多数の層として順次、真空蒸着することによって形成される多層フィルム、又は無機材料と有機ポリマーとの交互の層が挙げられる。
【００２４】
一実施形態が、図４の積層体４０として示される。多層電極は、電極４２及び電極５０に接続するために透明の層４６中の開口４８を通って延在する導電性リンク４４を備える導電経路を有する、低屈曲率の透明又は半透明の層４６によって分離される透明の導電性酸化物（ＴＣＯ）又は半透明の導電性酸化物の２つの高屈曲率の導電層４２及び導電層５０を含む。基材５２は、電極に支持体を提供する。各層は、概念を説明するために引き離されている。各層は概念を説明するために分離して描かれている。
【００２５】
一実施形態では、下地層５１はセンサー積層体の隣り合う層の間に光学的に一致した層を提供する。下地層５１は、スパッタリング、電子ビーム法、熱蒸発法などの蒸着技法によって堆積することができる。下地層は、ポリマー（ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリオレフィン、ポリエポキシド、ポリエーテルなどのコポリマーを含む）、並びに金属酸化物、窒化物、炭化物、及びこれらの混合物などの無機材料を含むことができる。好ましい非導電性の介在層としては、ポリアクリレート類及び酸化ケイ素、特にＳｉＡｌＯｘ又はＳｉＯｘが挙げられる。溶液コーティングを用いて下地層を形成することもまた可能である。下地層がパターン化された場合、導電性であり得る。下地層の理想的な屈折率は、基材端部の屈折率及び隣の層の実効屈折率によって決まる。他の好適な下地層には、バリアフィルム及びウルトラバリアフィルムが挙げられる。バリアフィルムの例が、米国特許第７，４６８，２１１号に記載されており、これは参照により全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれる。モノマーを基材上で蒸発させ、その場で硬化させるウルトラバリアフィルム法を使用することもできる。ウルトラバリアフィルムとしては、例えばいずれも本明細書中にその全容が記載されたものと同様に援用する、米国特許第５，４４０，４４６、同第５，８７７，８９５号、及び同第６，０１０，７５１号に述べられるような、ガラス又は他の適当な基材上に２種類の無機誘電体材料を多数の層として順次、真空蒸着することによって形成される多層フィルム、又は無機材料と有機ポリマーとの交互の層が挙げられる。
【００２６】
一実施形態では、下地層のパターン化は、いくつかの方法で達成され得る。例えば、基材上に連続して配置される下地層にフォトレジストでパターンを付けた後に下地層をエッチングし、次いでフォトレジストを剥がすと、フォトレジストの存在のためにエッチング材が接触しなかった区域に下地層のパターンが現れる。別の実施形態では、参照によりその内容全体が本明細書に組み込まれる米国特許第４，７１４，６３１号（名称「Ｒａｐｉｄｌｙ  Ｒｅｍｏｖａｂｌｅ  Ｕｎｄｅｒｃｏａｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｌａｙｅｒｓ  ｏｎｔｏ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」）に記載のような水溶性インクをリフトオフマスクとして使用することができる。そのような方法では、下地層の前に、後に下地層が欠如することになる基材の区域にリフトオフマスクが適用される。次いで、上述の技法又は当業者に周知の技法を使用して、下地層を基材にわたって均一に適用することができる。次いで、水を使用して、リフトオフマスクを含む積層体の区域を除去し、そのような除去が行われなかった区域にパターン化された下地層を残す。同じリフトオフマスクを使用して、導電性の多層電極層及び下地層の両方にパターンを付け、両方の層に同じパターンをもたらすこともまた可能である。そのようなプロセスでは、先に述べたように下地層がリフトオフマスクに適用されてから多層電極材の連続層が下地層に適用され、次いで、積層体を水浴で洗う。
【００２７】
同様の技法が、共通基材の異なる面に多層電極が存在する実施形態に適用され得る。
【００２８】
下地層及び重ね層の両方を有する前述の実施形態では、重ね層は下地層に関して本明細書で定めたものと同じ構成体を有することができる。いくつかの実施形態では、下地層及び重ね層は、異なる構成体を有する。
【００２９】
別の実施形態では、介在層は、図５の積層体５４に示されるように、何れか一方の側面上の導電層よりも低い屈折率を有する透明又は半透明の導電体である。図４に関して説明したのと同じ下地層５１を図５に示す。積層体５４に含まれる多層電極において、介在導電層５８は、ＴＣＯ又は半透明の導電性酸化物の２つの隣接した導電層５６と導電層６０との間に連続した導電経路を提供し得る。基材６２は、多層電極に支持体を提供する。介在層５８は、溶液コーティング又は電着された導電性ポリマーからなるものを用いることができる。介在層５８は蒸着された透明導電層であってもよい。導電性ポリマーとしては例えば以下の材料、すなわちポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン及びＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（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ン酸）が挙げられる。各導電層を合わせた厚さがシート抵抗の必要条件によって制限されるのに対して、個々の層の厚さは所望の光学的特性に対して最適化される。
【００３０】
更に別の実施形態では、介在層は、図６の積層体６４に示されるように、結合剤中に分散される導電性粒子を備える。結合剤６８中の導電性粒子７０は、ＴＣＯ又は半透明の導電性酸化物の導電層６６と導電層７２との間に導電経路を提供し、したがって、多層電極を形成する。この実施形態には、前述と同じ下地層５１が存在する。基材７４は、積層体に支持体を提供する。結合剤は導電性のものであっても絶縁性のものであってもよい。導電性粒子は、有機、無機、又は金属からなるものであってよい。導電性粒子はまた、金属コーティングされた粒子を含む。介在層の屈折率は、結合剤と導電性粒子との体積比率を変えることによって調節することができる。
【００３１】
多層電極のマトリックス及び埋め込まれた導電性ナノ粒子は、以下を含むことができる。マトリクスとしては、あらゆる透明又は半透明（導電性又は絶縁性）ポリマー（例えばアクリレート、メタクリレート、又は上記に示した導電性ポリマー）、導電性（上記に示したＴＣＯなど）又は絶縁性（ＳｉＯ２、窒化ケイ素（ＳｉｘＮｙ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、又はフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）など）の透明又は半透明の無機材料が含まれる。導電性ナノ粒子には、上で列記されるポリマー等の導電性ポリマー、金属（例えば、銀、金、ニッケル、クロム）、又は金属被覆された粒子が含まれ得る。マトリクスが導電性のものである場合、ナノ粒子は絶縁性、特に上記に示した絶縁性材料（例えばＳｉＯ２、窒化ケイ素、酸化亜鉛、又は他の絶縁性材料）からなるナノ粒子であってよい。
【００３２】
多層電極を使用する装置の基材層は、ディスプレイ又は電子装置の作製に使用する任意のタイプの基材材料を含むことができる。基材は、例えばガラス又はその他の材料を使用することによって、剛性にすることができる。また基材は、例えばプラスチック又はその他の物質を使用することによって、曲線状又は可撓性にすることもできる。基材は、以下の代表的な材料：ガラス、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）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、多環式オレフィン（ＰＣＯ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、及びポリウレタン（ＰＵ）、を使用して作製され得る。
【００３３】
基板に好適なその他の材料には、クロロトリフルオロエチレン−フッ化ビニリデンコポリマー（ＣＴＦＥ／ＶＤＦ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、フッ素化エチレン−プロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ペルフルオロアルキル−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ポリビニル（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー（ＴＦＥ／ＨＦＰ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデンターポリマー（ＴＨＶ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデンコポリマー（ＨＦＰ／ＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−プロピレンコポリマー（ＴＦＥ／Ｐ）及びテトラフルオロエチレン−ペルフルオロメチルエーテルコポリマー（ＴＦＥ／ＰＦＭｅ）が挙げられる。
【００３４】
多層電極のＴＣＯには、以下の代表的な材料が挙げられる：ＩＴＯ；酸化スズ；酸化カドミウム（ＣｄＳｎ２Ｏ４、ＣｄＧａ２Ｏ４、ＣｄＩｎ２Ｏ４、ＣｄＳｂ２Ｏ６、ＣｄＧｅＯ４）；酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ、ＧａＩｎＯ３（Ｓｎ、Ｇｅ）、（ＧａＩｎ）２Ｏ３）；酸化亜鉛（ＺｎＯ（Ａｌ）、ＺｎＯ（Ｇａ）、ＺｎＳｎＯ３、Ｚｎ２ＳｎＯ４、Ｚｎ２Ｉｎ２Ｏ５、Ｚｎ３Ｉｎ２Ｏ６）；及び酸化マグネシウム（ＭｇＩｎ２Ｏ４、ＭｇＩｎ２Ｏ４−−Ｚｎ２Ｉｎ２Ｏ５）。加えて、ＴＣＯが、例えばＩｎ２Ｏ３、ＺｎＯ；ＳｎＯ２並びにＺｎＯのような、ドーパントを有する又は有さない、これらの酸化物の化合物及び混合物である必要はない。
【００３５】
上記に述べた各実施形態は介在層によって分離された２つの透明又は半透明の導電層を有するものであるが、図７及び８Ａに示されるように、所望の光学的及び電気的特性に応じて更なる透明又は半透明の導電層及び介在層を追加することができる。図７及び図８Ａに示される積層体７６及び積層体９０は、基材８８及び下地層５１、並びに単一電極として機能する以下の層：複数の透明又は半透明の導電層７８、導電層８２、及び導電層８６、導電層間の透明又は半透明の介在層８０及び介在層８４を含む。特定の装置に対して最適化又は調整された任意の数の層を電極が有するように導電層及び介在層の更なる層を追加することもできる。センサーをディスプレイ積層体上に組み込むことも可能であり、ディスプレイ積層体に接触する層は、図７に示される導電層７８又は図８Ａに示される絶縁層９２（光学的に透明の接着剤等）に関して示されるように、必要に応じて、導電性又は絶縁性であり得る。更に、多層電極は、所望の最終用途のために、異なる光学特性に「調節」され得る。例えば、介在層の材料及び層の厚さは、ディスプレイがオフ状態のとき、反射の減少等の所望の用途又は特性のために変えられ得る。
【００３６】
図７及び図８Ａは、下地層５１及び、３つの導電層（及び２つの介在層）を有する多層電極を伴うセンサー積層体を示し、図８Ｂは、Ｘ電極及びＹ電極を有するマトリックス型タッチスクリーン上のノードの断面からの積層体９１を示し、電極のそれぞれは、３つの導電層積層体を有する。介在層８０及び介在層８４と連結する導電層７８、導電層８２、及び導電層８６は、例えば、Ｘ軸電極を備える。好適な光学的に透明の接着剤であり得る絶縁層９２又はＰＥＴの層は、Ｘ軸電極をＹ軸電極から分離し、それは、介在層８０ｂ及び介在層８４ｂと連結する導電層７８ｂ、導電層８２ｂ、及び導電層８６ｂからなる。この構造が１つの電極につき３つの導電層である一方で、所与の電極には３つの導電層、及び別の電極には３つより多い又は３つ未満の導電層等の他の配置が可能である。図８Ｂには示されていないが、下地層、又はより正確には重ね層は、絶縁層９２Ｂと導電層７８Ｂとの間にもまた存在し得る。
【００３７】
図９ａ〜９ｃは、下地層との組み合わせにおける多層電極の様々な構成を示す。図９ａは、配線リード９００が角部のそれぞれに接続された状態のシート型の非パターン化多層電極９０１を示す。図９ｂは、棒状として構成される多層電極９０２を示し、図９ｃは、繰り返しのダイヤモンド形として構成される多層電極９０３を示す。これらの実施形態のそれぞれの下地層５１は、図９ａ及び９ｂに示した形状でパターン化されてもよく、又は、異なるパターンが付けられてもよい。図１０は、行の多層電極９０６及び列の多層電極９０５を有するセンサーの図である。下地層は、電極９０６及び電極９０５と基材（図１０には図示せず）の間の区域のみに配置されてもよく、あるいは、下地層が連続であってもよい。加えて、電極９０６及び９０５の両方又は一方と同様のパターンが下地層に付けられてもよい。
【００３８】
光学特性の観点からは、下地層の主な目的は２つある。第１の目的は、界面からの反射率を実用的な方法でできるだけ低くすることである。第２の目的は、例えば図１０の例９０５及び９０６などのパターン化された多層電極と基材区域（図１０には図示せず）からの反射率を一致させて、使用者又は視認者に対しての電極の視認性を最低限にすることである。
【００３９】
下地層が単層である前述の実施形態に関しては、第１の目的のためには低い屈折率の下地コートが好ましい。理想的には、下地コートに隣接する媒体が空気の場合、下地層５１の屈折率は基材の屈折率の平方根と等しく、したがって、パターン化されたときに多層電極が除去される区域の反射を最も良く防止する。この低い屈折率が適切な材料で得られないときは、基材の屈折率より低い、より高い屈折率を使用することができるが、多くの場合、光学的性能は低くなる。下地層に隣接する媒体が空気でなく、例えば好適な光学的に透明の接着剤又はＰＥＴ層などである場合、理想的な下地層の屈折率はこの媒体の屈折率と基材の屈折率との間の中間の屈折率である。下地層の厚さはかなり薄くてよく、最適な４分の１波長の光学的厚さに満たないか、又は、４分の１波長よりはるかに厚く巨大（massive）であって、なお光学的利益をもたらす。下地層が多層電極の下にある区域においては、当業者に周知のように、下地コートを受け入れるために積層体の厚さを調整することができる。
【００４０】
第２の目的に関しては、多層電極のある区域とない区域との間の光学的コントラストすなわち反射率の差異を最小限にするために、下地層の屈折率は積層体の実効屈折率と理想的には等しくなくてはならない。この目的のために、下地層の屈折率は基材の屈折率と同じ高さであり得る。したがって下地層の屈折率（及び厚さ）は、それらの２つの目的の間の妥協点として選択され得る。
【００４１】
図１１は、複数の下位層で構成される下地層の図である。２つ以上の下位層（図１１）が下地層に使用されたときは、単一層での場合より２つの目的の間の妥協点を満たしやすい場合がある。例えば、２つの下位層下地層が基材の屈折率より高い高屈折率の下位層と、それに続く、基材の屈折率とせいぜい同等かそれ未満の低屈折率の下位層とを含むならば、この２つの下位層下地層は、いくつかの実施形態では、例えばＳｉＯ２又はＳｉＡｌＯｘの実用低屈折率の単一の下地層によって達成されるより広い波長範囲にかけてより低い反射率を達成することができる。このようにすると、多層電極のある区域とない区域との間の望ましくないより高いコントラストを引き起こさずに、多層電極積層体のある区域においても、より低い反射率を使用することが可能になる。高屈折率の層はＴＣＯであってもよく、又は例えばＳｉｘＮｙ、ＡｌＮｚのような誘電体、若しくは、例えば金属酸化物、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、若しくは金属窒化物など、当業者に周知の透明の光学コーティングに使用される多くの高屈折率の誘電体などの誘電体であってもよい。
【００４２】
特記しない限り、本明細書及び「特許請求の範囲」で使用されている量、性質の測定などを表現する全ての数は、用語「約」により改変されていると理解されるべきである。したがって、反することが示されない限り、本明細書及び添付特許請求の範囲に記載の数値的パラメータは、本発明の教示を利用して当業者により得ることが求められる所望の性質に応じて変化する近似値である。均等論を特許請求の範囲の範疇に適用することを制限しようとする試みとしてではなく、各数値パラメータは少なくとも、記録された有効数字の桁数を考慮して、又通常の四捨五入を適用することによって解釈されるべきである。本発明の広範な範囲を示す数値範囲及びパラメータは近似であるにも拘わらず、いかなる数値も本明細書で述べられる具体的な例で示される程度に、これらは妥当に可能な限り精確に報告される。しかしながら、いかなる数値も試験及び測定の限界に関連する誤差を含み得る。
【００４３】
本発明の様々な修正及び変更は、本発明の範囲及び趣旨から逸脱せずに当該技術分野の当業者に明らかとであり、本発明は、ここに記載された例示的な実施形態に限定されないことが理解されるべきである。例えば、１つの開示実施形態の特徴は、別に記載のない限り、他の開示実施形態全てにも適用され得ることを、読者は推定すべきである。また、本明細書において参照された全ての米国特許、公開特許出願、並びに他の特許及び非特許文書は、それらが上述の開示に矛盾しない範囲において、参照によって全てが組み込まれることが理解されるべきである。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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