(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合透明感圧膜であって、
２５〜７５重量％のアルキルセルロースと、７５〜２５重量％のポリシロキサンとの組み合わせである、マトリックスポリマーと、
複数のハイブリッド粒子と、を含み、前記複数のハイブリッド粒子内の各ハイブリッド粒子は、オルトケイ酸テトラエチル、有機ケイ素化合物、及びそれらの混合物からなる群から選択される結合剤で一緒に結合された複数の一次粒子を含み、前記複数の一次粒子は、導電性粒子及び半導電性粒子からなる群から選択され、前記複数のハイブリッド粒子は、１〜５０μｍの平均粒径ＰＳａｖｇを有し、
前記複数のハイブリッド粒子は、前記マトリックスポリマー内に配置され、
前記複合透明感圧膜は、長さ、幅、厚さＴ、及び平均厚さＴａｖｇを有し、前記平均厚さＴａｖｇは、０．２〜１，０００μｍであり、
前記複合透明感圧膜の電気抵抗性は、前記電気抵抗性が、付与された圧力のｚ成分に応答して減少するように、前記複合透明感圧膜の厚さＴに沿って方向付けられた前記ｚ成分を有する前記付与された圧力に応答して可変である、複合透明感圧膜。
【請求項２】
前記アルキルセルロースは、Ｃ１−６アルキルセルロースである、請求項１に記載の複合透明感圧膜。
【請求項３】
前記ポリシロキサンは、ヒドロキシ官能性シリコーン樹脂である、請求項１に記載の複合透明感圧膜。
【請求項４】
前記アルキルセルロースは、エチルセルロースであり、前記ポリシロキサンは、５００〜１０，０００の数平均分子量を有するアルキルフェニルポリシロキサンである、請求項１に記載の複合透明感圧膜。
【請求項５】
前記複数の一次粒子は、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）粒子及び銀粒子からなる群から選択される、請求項１に記載の透明感圧膜。
【請求項６】
前記複合透明感圧膜は、＜１０重量％の前記複数のハイブリッド粒子を含有する、請求項１に記載の複合透明感圧膜。
【請求項７】
装置であって、
請求項１に記載の複合透明感圧膜と、
前記複合透明感圧膜に圧力が付与されたときに抵抗の変化を感知するための前記透明感圧膜に結合された、制御装置と、を備える、装置。
【請求項８】
電子ディスプレイをさらに備え、
前記複合透明感圧膜は、前記電子ディスプレイと相接される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記複合透明感圧膜は、前記電子ディスプレイに重なる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
複合透明感圧膜を提供する方法であって、
２５〜７５重量％のアルキルセルロースと７５〜２５重量％のポリシロキサンとの組み合わせであり、静止状態から弾性的に変形可能である、マトリックスポリマーを提供することと、
複数のハイブリッド粒子を提供することであって、前記複数のハイブリッド粒子内の各ハイブリッド粒子は、オルトケイ酸テトラエチル、有機ケイ素化合物、及びそれらの混合物からなる群から選択される結合剤で一緒に結合された複数の一次粒子を含み、前記複数の一次粒子は、導電性粒子及び半導電性粒子からなる群から選択され、前記複数のハイブリッド粒子は、１〜５０μｍの平均粒径ＰＳａｖｇを有する、複数のハイブリッド粒子を提供することと、
テルピネオール、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、シクロヘキサノン、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、キシレン、及びそれらの混合物からなる群から選択される溶媒を提供することと、
前記マトリックスポリマー及び前記複数のハイブリッド粒子を前記溶媒に分散させ、膜形成組成物を形成することと、
前記膜形成組成物を基板上に成膜させることと、
前記膜形成組成物を硬化させ、前記基板上に前記複合透明感圧膜を提供することと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド粒子を有する複合透明感圧膜に関する。本発明はまた、複合透明感圧膜を作製する方法、及びそれを含む装置を対象とする。
【０００２】
テレビ、コンピュータのモニタ、携帯電話、及びタブレットなどの電子ディスプレイ装置に対する市場は、様々な製造業者が常に競争し、競争できる価格で向上した製品特徴を提供する、競争的な場である。
【０００３】
多くの電子ディスプレイ装置は、ディスプレイインターフェースを通して、ユーザに情報を伝え、かつユーザから情報を受信する。タッチスクリーンは、ユーザからの入力を受けるための直感的な手段を提供する。このようなタッチスクリーンは、例えばマウス及びキーボードなどの代替の入力手段が実用的ではない、または望ましくない装置に対しては特に有用である。
【０００４】
抵抗膜式、超音波表面弾性波方式、静電容量式、赤外線方式、光学イメージング方式、振動検出方式、音響パルス方式など、いくつかのタッチ感知技術が開発されてきた。これらの技術の各々は動作し、ディスプレイスクリーン上でタッチ、または複数のタッチ（すなわち、マルチタッチ）の位置を感知する。しかしながら、これらの技術はスクリーンに加えられる圧力の大きさに応答しない。
【０００５】
タッチの位置及び加えられた圧力に応答するタッチ感知装置が知られている。このようなタッチ感知装置は、典型的にポリマーマトリックスポリマーに分散された電気活性粒子を利用する。しかしながら、これらの装置の光学特性は、電子ディスプレイ装置の応用における使用に対して一般的に適合しない。
【０００６】
したがって、必要であるのは、感圧能力と組み合わせた従来のタッチ及びマルチタッチ能力を容易にし、さらに、光学的に透明であって光学ディスプレイタッチ感知装置における使用を容易にする感圧膜である。
【０００７】
Ｌｕｓｓｅｙらはタッチスクリーン装置に適応された複合材料を開示している。詳細には、米国特許出願公開第２０１４／０１０９６９８号において、Ｌｕｓｓｅｙらは、長さ及び幅、ならびに長さ及び幅と比べて比較的小さい厚さを有する担持層を含む、タッチスクリーンに特に適応された電気応答型の複合材料を開示している。複合材料は、複数の導電性または半導電性粒子をさらに含む。粒子は凝集し、各凝集体が複数の粒子を含むように担持層内に分散した複数の凝集体を形成する。凝集体は配置され、電気応答型の複合材料が、加えられた圧力に応答して減少された抵抗を有するように、加えられた圧力に応答して担持層の厚さ上で導電性を提供する。Ｌｕｓｓｅｙらは、導電性または半導電性粒子がＷＯ９９／３８１７３において説明されるような細粒内で予め形成されてもよいことをさらに開示している。それらの予め形成される細粒は、ポリマー結合剤の非常に薄い層で被覆された電気活性粒子を含む。
【０００８】
それにもかかわらず、光学的に透明であり、圧入力に加えて従来のタッチ及びマルチタッチ入力を可能にするタッチ感知ディスプレイの製造を容易にする、感圧膜への継続的な必要性が有り続けている。
【０００９】
本発明は、複合透明感圧膜を提供し、２５〜７５重量％のアルキルセルロースと７５〜２５重量％のポリシロキサン組み合わせである、マトリックスポリマーと、複数のハイブリッド粒子と、を含み、複数のハイブリッド粒子内の各ハイブリッド粒子は、無機結合剤で一緒に結合された複数の一次粒子を含み、複数の一次粒子は、導電性粒子及び半導電性粒子からなる群から選択され、複数のハイブリッド粒子は、１〜５０μｍの平均粒径ＰＳａｖｇを有し、複数のハイブリッド粒子は、マトリックスポリマー内に配置され、複合透明感圧膜は、長さ、幅、厚さＴ、及び平均厚さＴａｖｇを有し、平均厚さＴａｖｇは、０．２〜１，０００μｍであり、複合透明感圧膜の電気抵抗性は、電気抵抗性が、付与された圧力のｚ成分に応答して減少するように、複合透明感圧膜の厚さＴに沿って方向付けられたｚ成分を有する付与された圧力に応答して可変である。
【００１０】
本発明は、複合透明感圧膜を提供し、２５〜７５重量％のエチルセルロースと、７５〜２５重量％の５００〜１０，０００の数平均分子量を有するアルキルフェニルポリシロキサンとの組み合わせである、マトリックスポリマーと、複数のハイブリッド粒子と、を含み、複数のハイブリッド粒子内の各ハイブリッド粒子は、無機結合剤で一緒に結合された複数の一次粒子を含み、複数の一次粒子は、導電性粒子及び半導電性粒子からなる群から選択され、複数のハイブリッド粒子は、１〜５０μｍの平均粒径ＰＳａｖｇを有し、複数のハイブリッド粒子は、マトリックスポリマー内に配置され、複合透明感圧膜は、長さ、幅、厚さＴ、及び平均厚さＴａｖｇを有し、平均厚さＴａｖｇは、０．２〜１，０００μｍであり、複合透明感圧膜の電気抵抗性は、電気抵抗性が、付与された圧力のｚ成分に応答して減少するように、複合透明感圧膜の厚さＴに沿って方向付けられたｚ成分を有する付与された圧力に応答して可変である。
【００１１】
本発明は、本発明の複合透明感圧膜と、複合透明感圧膜に圧力が付与されたときに抵抗の変化を感知するための複合透明感圧膜に結合された制御装置と、を備える、装置を提供する。
【００１２】
本発明は、複合透明感圧膜を提供する方法を提供し、２５〜７５重量％のアルキルセルロースと７５〜２５重量％のポリシロキサンとの組み合わせであり、弾性的に変形可能であるマトリックスポリマーを提供することと、複数のハイブリッド粒子内の各ハイブリッド粒子は、無機結合剤で一緒に結合された複数の一次粒子を含み、複数の一次粒子は、導電性粒子及び半導電性粒子からなる群から選択され、１〜５０μｍの平均粒径ＰＳａｖｇを有する複数のハイブリッド粒子を提供することと、テルピネオール、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、シクロヘキサノン、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、キシレン、及びそれらの混合物からなる群から選択される溶媒を提供することと、マトリックスポリマー及び複数のハイブリッド粒子を溶媒に分散させ、膜形成組成物を形成することと、膜形成組成物を基板上に成膜させることと、膜形成組成物を硬化させ、基板上に複合透明感圧膜を提供することと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】複合透明感圧膜の上面／側面斜視図の描写である。
【図２】複数の有機−無機複合粒子を含有する透明感圧膜に対する代表的な圧力負荷−解放サイクルである。
【図３】複数の無機−無機ハイブリッド粒子を含有する透明感圧膜に対する代表的な圧力負荷−解放サイクルである。
【図４】複数の無機−無機ハイブリッド粒子を含有する透明感圧膜に対する代表的な圧力負荷−解放サイクルである。
【図５】複数の無機−無機ハイブリッド粒子を含有する透明感圧膜に対する代表的な圧力負荷−解放サイクルである。
【図６】複数の有機−無機複合粒子を含有する透明感圧膜に対する圧力対抵抗のグラフである。
【図７】複数の無機−無機ハイブリッド粒子を含有する透明感圧膜に対する圧力対抵抗のグラフである。
【図８】複数の無機−無機ハイブリッド粒子を含有する透明感圧膜に対する圧力対抵抗のグラフである。
【図９】複数の無機−無機ハイブリッド粒子を含有する透明感圧膜に対する圧力対抵抗のグラフである。
【図１０】複数の有機−無機複合粒子を含有する透明感圧膜に対する代表的な圧力負荷−解放サイクル比較（高湿加熱前後）である。
【図１１】複数の無機−無機ハイブリッド粒子を含有する透明感圧膜に対する代表的な圧力負荷−解放サイクル比較（高湿加熱前後）である。
【図１２】複数の無機−無機ハイブリッド粒子を含有する透明感圧膜に対する代表的な圧力負荷−解放サイクル比較（高湿加熱前後）である。
【図１３】複数の無機−無機ハイブリッド粒子を含有する透明感圧膜に対する代表的な圧力負荷−解放サイクル比較（高湿加熱前後）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
従来の位置入力（すなわち、ｘ、ｙ成分）と共に圧力入力要素（すなわち、ｚ成分）を可能にするタッチ感知光学ディスプレイは、装置の製造業者に装置の設計及びインターフェースにおけるさらなる柔軟性を提供する。本発明の複合透明感圧膜は、このようなタッチ感知光学ディスプレイのための重要な成分を提供し、優れた回復力（すなわち、性能の著しい損失を伴わずに、少なくとも５００，０００回のタップを受ける能力）、ならびに耐候性（すなわち、少なくとも１００時間にわたる６０℃及び９０％の湿度での高湿熱信頼性）を、迅速（すなわち、≦１０分の硬化時間）な低温加工性（すなわち、≦１３０℃の硬化温度）とともにもたらす。
【００１５】
マトリックスポリマーへの言及における、本明細書及び付属の請求項において使用されるような「非導電性」という用語は、マトリックスポリマーが、ＡＳＴＭ  Ｄ２５７−１４に従って測定される際、≧１０８Ω・ｃｍの体積抵抗率ρｖを有することを意味する。
【００１６】
本発明の複合透明感圧膜（１０）は、２５〜７５重量％のアルキルセルロースと７５〜２５重量％のポリシロキサン組み合わせであるマトリックスポリマーと、複数のハイブリッド粒子と、を含み、複数のハイブリッド粒子内の各ハイブリッド粒子は、無機結合剤で一緒に結合された複数の一次粒子を含み、複数の一次粒子は、導電性粒子及び半導電性粒子からなる群から選択され、複数のハイブリッド粒子は、１〜５０μｍの平均粒径ＰＳａｖｇを有し、複数のハイブリッド粒子は、マトリックスポリマー内に配置され、複合透明感圧膜は、長さ、幅、厚さＴ、及び平均厚さＴａｖｇを有し、平均厚さＴａｖｇは、０．２〜１，０００μｍであり、複合透明感圧膜の電気抵抗性は、電気抵抗性が、付与された圧力のｚ成分に応答して減少するように、複合透明感圧膜の厚さＴに沿って方向付けられたｚ成分を有する付与された圧力に応答して可変である。（図１を参照）。
【００１７】
好ましくは、マトリックスポリマーは、２５〜７５重量％のアルキルセルロースと７５〜２５重量％のポリシロキサンとの組み合わせである。より好ましくは、マトリックスポリマーは、３０〜６５重量％のアルキルセルロースと７０〜３５重量％のポリシロキサンとの組み合わせである。最も好ましくは、マトリックスポリマーは、４０〜６０重量％のアルキルセルロースと、６０〜４０重量％のポリシロキサンとの組み合わせである。
【００１８】
好ましくは、アルキルセルロースは、Ｃ１−６アルキルセルロースである。より好ましくは、アルキルセルロースは、Ｃ１−４アルキルセルロースである。さらに好ましくは、アルキルセルロースポリマーは、Ｃ１−３アルキルセルロースである。最も好ましくは、アルキルセルロースは、エチルセルロースである。
【００１９】
好ましくは、ポリシロキサンは、ヒドロキシ官能性シリコーン樹脂である。好ましくは、ポリシロキサンは、５００〜１０，０００（好ましくは６００〜５，０００、より好ましくは１，０００〜２，０００、最も好ましくは１，５００〜１，７５０）の数平均分子量を有するヒドロキシ官能性シリコーン樹脂である。好ましくは、ヒドロキシ官能性シリコーン樹脂は、分子あたり、平均１〜１５重量％（好ましくは３〜１０重量％、より好ましくは５〜７重量％、最も好ましくは６重量％）のヒドロキシ基を有する。好ましくは、ヒドロキシ官能性シリコーン樹脂は、アルキルフェニルポリシロキサンである。好ましくは、アルキルフェニルポリシロキサンは、５：１〜１：５（好ましくは５：１〜１：１、より好ましくは３：１〜２：１、最も好ましくは２．７１：１）のフェニルのアルキルに対する分子比を有する。好ましくは、アルキルフェニルポリシロキサンは、アルキルラジカルあたり平均１〜６の炭素原子を有するアルキルラジカルを含有する。より好ましくは、アルキルフェニルポリシロキサンは、アルキルラジカルあたり平均２〜４の炭素原子を有するアルキルラジカルを含有する。より好ましくは、アルキルフェニルポリシロキサンは、アルキルラジカルあたり平均３の炭素原子を有するアルキルラジカルを含有する。好ましくは、アルキルフェニルポリシロキサンは５００〜１０，０００（好ましくは６００〜５，０００、より好ましくは１，０００〜２，０００、最も好ましくは１，５００〜１，７５０）の数平均分子量を有する。
【００２０】
好ましくは、マトリックスポリマーは、ＡＳＴＭ  Ｄ２５７−１４に従って測定された≧１０８Ω・ｃｍの体積抵抗率ρｖを有する。より好ましくは、マトリックスポリマーは、ＡＳＴＭ  Ｄ２５７−１４に従って測定された≧１０１０Ω・ｃｍの体積抵抗率ρｖを有する。最も好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）において使用されるマトリックスポリマーは、ＡＳＴＭ  Ｄ２５７−１４に従って測定された１０１２〜１０１８Ω・ｃｍの体積抵抗率ρｖを有する。
【００２１】
好ましくは、マトリックスポリマーは、ｚ方向の成分を含む圧力の印加を通して圧縮されるとき、静止状態から非静止状態に弾性的に変形可能である。より好ましくは、マトリックスポリマーは、０．１〜４２Ｎ／ｃｍ２のｚ方向の成分を含む圧力の印加を通して圧縮されるとき、静止状態から非静止状態に弾性的に変形可能である。最も好ましくは、マトリックスポリマーは、０．１４〜２８Ｎ／ｃｍ２のｚ方向の成分を含む圧力の印加を通して圧縮されるとき、静止状態から非静止状態に弾性的に変形可能である。
【００２２】
好ましくは、複数のハイブリッド粒子内の各ハイブリッド粒子は、複数の一次粒子と、無機結合剤と、を含み、一次粒子は、無機結合剤で一緒に結合される。
【００２３】
好ましくは、複数の一次粒子は、導電性粒子及び半導電性粒子からなる群から選択される。好ましくは、複数の一次は、導電性金属の粒子、導電性金属合金の粒子、導電性金属酸化物の粒子、金属合金の導電性酸化物の粒子、及びそれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、複数の一次粒子は、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）粒子、銀粒子、及びそれらの混合物からなる群から選択される。最も好ましくは、複数の一次粒子は、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）粒子、及び銀粒子からなる群から選択される。
【００２４】
好ましくは、無機結合剤は、ケイ酸塩、酸化亜鉛、有機ケイ素化合物、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、リン酸塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。より好ましくは、無機結合剤は、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、有機ケイ素化合物、及びそれらの混合物からなる群から選択される。さらにより好ましくは、無機結合剤は、ＴＥＯＳ及び有機ケイ素化合物からなる群から選択される。最も好ましくは、無機結合剤は、ＴＥＯＳである。
【００２５】
好ましくは、複数のハイブリッド粒子は、１〜５の平均アスペクト比ＡＲａｖｇを有する。より好ましくは、複数のハイブリッド粒子は、１〜２の平均アスペクト比ＡＲａｖｇを有する。さらにより好ましくは、複数のハイブリッド粒子は、１〜１．５の平均アスペクト比ＡＲａｖｇを有する。最も好ましくは、複数のハイブリッド粒子は、１〜１．１の平均アスペクト比ＡＲａｖｇを有する。
【００２６】
好ましくは、複数のハイブリッド粒子は、１〜５０μｍの平均粒径ＰＳａｖｇを有する。より好ましくは、複数のハイブリッド粒子は、１〜２５μｍの平均粒径ＰＳａｖｇを有する。最も好ましくは、複数のハイブリッド粒子は、１〜１０μｍの平均粒径ＰＳａｖｇを有する。
【００２７】
好ましくは、複数のハイブリッド粒子は、静止状態のときの高抵抗状態と、圧縮力にさらされたときの低抵抗状態との間で可逆的に転換可能である。
【００２８】
好ましくは、複数のハイブリッド粒子は、マトリックスポリマー内に配置される。より好ましくは、複数のハイブリッド粒子は、マトリックスポリマー全体に、分散される、及び配置される、のうちの少なくとも１つが行われる。最も好ましくは、複数のハイブリッド粒子は、マトリックスポリマー全体に分散される。
【００２９】
好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、＜１０重量％の複数のハイブリッド粒子を含有する。より好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、０．０１〜９．５重量％の複数のハイブリッド粒子を含有する。さらにより好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、０．０５〜５重量％の複数のハイブリッド粒子を含有する。最も好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、０．５〜３重量％の複数のハイブリッド粒子を含有する。
【００３０】
本発明の複合透明感圧膜（１０）は、長さＬ、幅Ｗ、厚さＴ、及び平均厚さＴａｖｇを有する。（図１を参照。）複合透明感圧膜（１０）の長さＬ及び幅Ｗは、好ましくは複合透明感圧膜（１０）の厚さＴよりもかなり大きい。複合透明感圧膜（１０）の長さＬ及び幅Ｗは、複合透明感圧膜（１０）が組み込まれるタッチ感知光学ディスプレイ装置の寸法に基づいて選択することができる。代替的に、複合透明感圧膜（１０）の長さＬ及び幅Ｗは、製造の方法に基づいて選択することができる。例えば、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、ロールツーロール型の操作において製造することができ、複合透明感圧膜（１０）は、後に所望の寸法に切断される。
【００３１】
好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、０．２〜１，０００μｍの平均厚さＴａｖｇを有する。より好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、０．５〜１００μｍの平均厚さＴａｖｇを有する。さらにより好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、１〜２５μｍの平均厚さＴａｖｇを有する。最も好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、１〜５μｍの平均厚さＴａｖｇを有する。
【００３２】
好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、膜の厚さに沿うｚ方向の成分を含む力が加えられると、高い抵抗の静止状態からより低い抵抗の静止状へ可逆的に移行する。好ましくは、複合透明感圧膜（１０）は、０．１〜４２Ｎ／ｃｍ２（より好ましくは、０．１４〜２８Ｎ／ｃｍ２）の大きさの、ｚ方向の成分を含む圧力が加えられると、高い抵抗の静止状態からより低い抵抗の非静止状態に可逆的に移行する。好ましくは、複合透明感圧膜（１０）は、高い抵抗の静止状態からより低い抵抗の非静止状態への少なくとも５００，０００回のサイクルを受けることができ、一方で一貫した応答移行を維持する。好ましくは、複合透明感圧膜（１０）は、静止状態にあるとき、≧１０５Ω・ｃｍの体積抵抗率を有する。より好ましくは、複合透明感圧膜（１０）は、静止状態にあるとき、≧１０７Ω・ｃｍの体積抵抗率を有する。最も好ましくは、複合透明感圧膜（１０）は、静止状態にあるとき、≧１０８Ω・ｃｍの体積抵抗率を有する。好ましくは、複合透明感圧膜（１０）は、２８Ｎ／ｃｍ２のｚ方向への成分を含む圧力にさらされるとき、＜１０５Ω・ｃｍの体積抵抗率を有する。より好ましくは、複合透明感圧膜（１０）は、２８Ｎ／ｃｍ２のｚ方向への成分を含む圧力にさらされるとき、＜１０４Ω・ｃｍの体積抵抗率を有する。最も好ましくは、複合透明感圧膜（１０）は、２８Ｎ／ｃｍ２のｚ方向への成分を含む圧力にさらされるとき、＜１０３Ω・ｃｍの体積抵抗率を有する。
【００３３】
好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３−１１ｅ１に従って測定された＜５％のヘイズＨＨａｚｅを有する。より好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３−１１ｅ１に従って測定された＜４％のヘイズＨＨａｚｅを有する。最も好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３−１１ｅ１に従って測定された＜２．５％のヘイズＨＨａｚｅを有する。
【００３４】
好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３−１１ｅ１に従って測定された＞７５％の透過率ＴＴｒａｎｓを有する。より好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３−１１ｅ１に従って測定された＞８５％の透過率ＴＴｒａｎｓを有する。最も好ましくは、本発明の複合透明感圧膜（１０）は、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３−１１ｅ１に従って測定された＞８９％の透過率ＴＴｒａｎｓを有する。
【００３５】
本発明の複合透明感圧膜を提供する方法は、２５〜７５重量％のアルキルセルロースと７５〜２５重量％のポリシロキサンとの組み合わせであり、静止状態から弾性的に変形可能であるマトリックスポリマーを提供することと、複数のハイブリッド粒子内の各ハイブリッド粒子は、無機結合剤で一緒に結合された複数の一次粒子を含み、複数の一次粒子は、導電性粒子及び半導電性粒子からなる群から選択され、１〜５０μｍの平均粒径ＰＳａｖｇを有する複数のハイブリッド粒子を提供することと、テルピネオール、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、シクロヘキサノン、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、キシレン、及びそれらの混合物からなる群から選択される溶媒を提供することと、マトリックスポリマー及び複数のハイブリッド粒子を溶媒に分散させ、膜形成組成物を形成することと、膜形成組成物を基板上に成膜させることと、膜形成組成物を硬化させ、基板上に複合透明感圧膜を提供することと、を含む。
【００３６】
好ましくは、本発明の複合透明感圧膜を提供する方法において、マトリックスポリマーは、０．１〜５０重量％の濃度で膜形成組成物に含まれる。より好ましくは、マトリックスポリマーは、１〜３０重量％の濃度で膜形成組成物に含まれる。最も好ましくは、マトリックスポリマーは、５〜２０重量％の濃度で膜形成組成物に含まれる。
【００３７】
好ましくは、本発明の複合透明感圧膜を提供する方法において、膜形成組成物は、よく知られた成膜技術を使用して基板上に成膜される。より好ましくは、膜形成組成物は、スプレー塗装、浸漬塗布、回転塗布、ナイフ塗布、キス塗布、グラビア塗布、スクリーン印刷、インクジェット印刷、及びパッド印刷からなる群から選択される工程を使用して基板の表面に付与される。より好ましくは、膜形成組成物は、浸漬塗布、回転塗布、ナイフ塗布、キス塗布、グラビア塗布、及びスクリーン印刷からなる群から選択される工程を使用して基板の表面に付与される。最も好ましくは、組み合わせは、ナイフ塗布、及びスクリーン印刷から選択される工程によって基板の表面に付与される。
【００３８】
好ましくは、本発明の複合透明感圧膜を提供する方法において、膜形成組成物は、硬化され、基板上に複合透明感圧膜を提供する。好ましくは、溶媒などの膜形成組成物中の揮発性成分は、硬化工程中に除去される。好ましくは、膜形成組成物は、加熱によって硬化される。好ましくは、膜形成組成物は、燃焼、マイクロパルスフォトニック加熱、連続フォトニック加熱、マイクロ波加熱、炉加熱、真空炉加熱、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される工程によって加熱される。より好ましくは、膜形成組成物は、炉加熱及び真空炉加熱からなる群から選択される工程によって加熱される。最も好ましくは、膜形成組成物は、炉加熱によって加熱される。
【００３９】
好ましくは、膜形成組成物は、１００〜２００℃の温度で加熱することによって硬化される。より好ましくは、膜形成組成物は、１２０〜１５０℃の温度で加熱することによって硬化される。さらにより好ましくは、膜形成組成物は、１２５〜１４０℃の温度で加熱することによって硬化される。最も好ましくは、膜形成組成物は、１２５〜１３５℃の温度で加熱することによって硬化される。
【００４０】
好ましくは、膜形成組成物は、１〜４５分間、１００〜２００℃の温度で加熱することによって硬化される。より好ましくは、膜形成組成物は、１〜４５分間（好ましくは、１〜３０分、より好ましくは、５〜１５分、最も好ましくは、１０分間）、１２０〜１５０℃の温度で加熱することによって硬化される。さらにより好ましくは、膜形成組成物は、１〜４５分間（好ましくは１〜３０分、より好ましくは５〜１５分、最も好ましくは１０分間）、１２５〜１４０℃の温度で加熱することによって硬化される。最も好ましくは、膜形成組成物は、１〜４５分間（好ましくは１〜３０分、より好ましくは５〜１５分、最も好ましくは１０分間）、１２５〜１３５℃の温度で加熱することによって硬化される。
【００４１】
好ましくは、本発明の複合透明感圧膜を提供する方法において、基板上に提供される複合透明感圧膜は、０．２〜１，０００μｍの平均厚さＴａｖｇを有する。より好ましくは、基板上に提供される複合透明感圧膜は、０．５〜１００μｍの平均厚さＴａｖｇを有する。さらにより好ましくは、基板上に提供される複合透明感圧膜は、１〜２５μｍの平均厚さＴａｖｇを有する。最も好ましくは、基板上に提供される複合透明感圧膜は、１〜５μｍの平均厚さＴａｖｇを有する。
【００４２】
好ましくは、本発明の複合透明感圧膜を提供する方法において、提供される複数のハイブリッド粒子は、提供される複合透明感圧膜内の複数のハイブリッド粒子が、０．５＊Ｔａｖｇ≦ＰＳａｖｇ≦１．５＊Ｔａｖｇであるような平均粒径ＰＳａｖｇを有するように選択される。より好ましくは、本発明の複合透明感圧膜を提供する方法において、提供される複数のハイブリッド粒子は、提供される複合透明感圧膜内の複数のハイブリッド粒子が、０．７５＊Ｔａｖｇ≦ＰＳａｖｇ≦１．２５＊Ｔａｖｇであるような平均粒径ＰＳａｖｇを有するように選択される。最も好ましくは、本発明の複合透明感圧膜を提供する方法において、提供される複数のハイブリッド粒子は、提供される複合透明感圧膜内の複数のハイブリッド粒子が、Ｔａｖｇ＜ＰＳａｖｇ−≦１．１＊Ｔａｖｇであるような平均粒径ＰＳａｖｇを有するように選択される。
【００４３】
本発明の装置は、本発明の複合透明感圧膜と、複合透明感圧膜に圧力が付与されたときに抵抗の変化を感知するための透明感圧膜に結合された、制御装置とを備える。
【００４４】
好ましくは、本発明の装置は、電子ディスプレイをさらに備え、複合透明感圧膜は、電子ディスプレイと相接される。より好ましくは、複合透明感圧膜は、電子ディスプレイに重なる。
【００４５】
本発明のいくつかの実施形態が、下記の実施例において詳細に説明される。
【００４６】
実施例において報告された透過率ＴＴｒａｎｓのデータは、ＢＹＫ  Ｇａｒｄｎｅｒ分光光度計を使用して、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３−１１ｅ１に従って測定された。ＩＴＯガラス上の各感圧膜試料は、３つの異なる点において測定され、測定値の平均が報告された。
【００４７】
実施例において報告されたヘイズＨＨａｚｅのデータは、ＢＹＫ  Ｇａｒｄｎｅｒ分光光度計を使用して、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３−１１ｅ１に従って測定された。ＩＴＯガラス上の各感圧膜試料は、３つの異なる点において測定され、測定値の平均が報告された。
【００４８】
比較実施例Ｃ：有機−無機粒子調製
水酸化カリウムで中和したカルボン酸基９０％を有するエチレンアクリル酸コポリマー（０．５ｇ、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＰｒｉｍａｃｏｒ（商標）５９８０１）を、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）水性分散体（５ｇ、Ｓｈａｎｇｈａｉ  Ｈｕｚｈｅｎｇ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．からのＷＰ−０２０）と混合し、組み合わせ液を形成した。次に、組み合わせ液を、噴霧乾燥させ、複合粒子を得た。
【００４９】
実施例１：無機−無機粒子調製
アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）粉末（３０ｇ、Ｓｈａｎｇｈａｉ  Ｈｕｚｈｅｎｇ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能なＡＴＯ−Ｐ１００、９９．９５％）を、エタノール（３０ｇ、無水）に分散し、分散体を形成した。次に、γ−アミノプロピルトリエトキシシランカップリング剤（１．５ｇ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏ．  ＬＬＣから入手可能なＫＨ５５０）、グリシドキシプロピルトリメトキシシランカップリング剤（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏ．  ＬＬＣから入手可能な１．５ｇのＫＨ５６０）、及び１ｍｍの直径を有するＺｒＯ２ミルビーズ（８０ｇ）を、分散体に添加した。次に、水（１．５ｇ、脱イオン）を分散に添加した。次に、分散体を、Ｓｈａｎｇｈａｉ  Ｔｉａｎ  Ｆｅｎｇ  Ｍｏｔｏｒｓ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．からのサンドミリング装置Ｔｙｐｅ  ＹＳ６３３４のタンクに充填した。砂粉砕装置を、１，４００ｒｐｍ及び１０℃に設定した。分散体を、記載した条件下で５時間、サンドミル内で粉砕した。次に、分散体を、２００Ｍｅｓｈ（Ｔｙｌｅｒ）スクリーンを通して濾過し、ＺｒＯ２ミルビーズを除去した。次に、分散体を、５００ｍＬの丸底フラスコ内でエタノールで２００ｇに希釈した。次に、フラスコを８０℃に設定した油浴に配置し、一晩撹拌させた。次に、真空蒸発及び１６０℃での炉乾燥を介して、エタノール及び水を除去することによって、乾燥生成物であるハイブリッド粒子粉末を分散体から得た。乾燥生成物であるハイブリッド粒子粉末を、３００ｇの３〜１０ｍｍの直径範囲を有するメノウ粉砕ボールを用いて、４００ｒｐｍに設定したＮａｎｊｉｎｇ  ＮａｎＤａ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｐｌａｎｔからの遊星細砕ミルタイプＱＭ−３ＳＰ２において、２時間粉砕し、粉砕生成物であるハイブリッド粒子粉末を得た。
【００５０】
実施例２：無機−無機粒子調製
実施例２は、次に、フラスコを、８０℃に設定した油浴に配置し、一晩撹拌させる前に、次に、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）（７ｇ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏ．  ＬＬＣから入手可能）及び水（２．５ｇ、脱イオン）を、５００ｍＬの丸底フラスコ内の分散体に添加したことを除き、実施例１と同一であった。
【００５１】
実施例３−５：無機−無機粒子サイジング
実施例３−５の各々において、表１に記載されるとおりの実施例１または実施例２に従って調製された試料（４．６ｇ）の粉砕生成物であるハイブリッド粒子粉末を、エチルセルロース（Ｅｔｈｏｃｅｌ（商標）標準１０セルロースとしてＴｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な３３ｇの１０．５％溶液、ＣＡＳ番号  ９００４−５７−３）に分散させ、分散体を形成した。次に、１ｍｍを有する酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）ミルビーズを、表１に記載される量で分散体に添加した。次に、ＺｒＯ２ミルビーズ含有分散体を、Ｓｈａｎｇｈａｉ  Ｔｉａｎ  Ｆｅｎｇ  Ｍｏｔｏｒｓ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．からのサンドミリング装置Ｔｙｐｅ  ＹＳ６３３４のタンクに充填した。砂粉砕装置を、１，４００ｒｐｍ及び１０℃に設定した。次に、分散体を、記載した条件下で９０分間、サンドミル内で各々粉砕した。次に、サンドミルされた分散体を、４００Ｍｅｓｈ（Ｔｙｌｅｒ）スクリーンを通して濾過し、ＺｒＯ２ビーズを除去し、ハイブリッド無機−無機粒子を含有するマザーインクを得た。
【００５２】
【表１】
0006572321.tif 000002
【００５３】
比較実施例ＣＩ及び実施例６−８：感圧インク調製
比較実施例ＣＩの感圧インクは、テルピネオールとジプロピレングリコールメチルエーテルアセテートとの７：３の重量比の溶媒混合物中の、エチルセルロース（Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＥｔｈｏｃｅｌ（商標）標準１０セルロース）と、１分子あたり平均で６重量％のヒドロキシル基を有する分岐プロピルフェニルポリシロキサン（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇから入手可能なＺ６０１８）との７：３の重量比のポリマー混合物の９重量％溶液に、比較実施例Ｃに従って調製された複合粒子を、超音波で分散させることによって調製した。比較実施例ＣＩの感圧インクは、ポリマー固体の重量に対して、２重量％の複合粒子を含有した。
【００５４】
実施例６−８の感圧インクは、実施例３−５に従って調製されたマザーインクをそれぞれ希釈することによって調製した。つまり、実施例６−８に従って調製されたマザーインクは、テルピネオールとジプロピレングリコールメチルエーテルアセテートとの７：３の重量比の溶媒混合物中の、エチルセルロース（Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＥｔｈｏｃｅｌ（商標）標準１０セルロース）と、１分子あたり平均で６重量％のヒドロキシル基を有する分岐プロピルフェニルポリシロキサン（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇから入手可能なＺ６０１８）との７：３の重量比のポリマー混合物の９重量％溶液で直接希釈した。実施例６−８の感圧インクは、ポリマー固体の重量に対して、２重量％のハイブリッド粒子を含有した。
【００５５】
比較実施例ＣＦ及び実施例９−１１：感圧膜調製
比較実施例ＣＦ及び実施例９−１１の感圧膜は、それぞれ、比較実施例ＣＩ及び実施例６−８に従って調製された感圧インクを、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ、１５Ω毎平方）で被覆されたガラススライド（長さ＝１１９ｍｍ、幅＝７７ｍｍ、厚さ＝０．５ｍｍ）（Ｗｅｓｌｅｙ  Ｔｅｃｈ．  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｉｎａ）の酸化インジウムスズコーティング上に成膜することによって得た。比較実施例ＣＦ及び実施例９−１１の各々において、２５μｍの刃隙間を持つ機械ドローダウン工程を使用して、膜を形成した。次に、膜を１０分間、１３０℃で硬化した。形成された成膜された感圧膜の各々に対する乾燥させた膜の厚さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用して測定した。測定された厚さを、表２に報告する。
【００５６】
【表２】
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【００５７】
初期の感圧膜の応答
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で被覆された表面を感圧膜に向けて、酸化インジウムスズで被覆されたポリエチレンテレフタレート膜を、比較実施例ＣＦ及び実施例９−１１の各々に従って調製された感圧膜上に配置した。次に、ポリエチレンテレフタレート膜の未処理面上に配置された鋼円盤プローブ（直径３ｍｍ）上の入力圧力を制御するために、ばねを組み込んだロボットアームを使用して、３つの異なる点で感圧膜の各々の抵抗応答を評価した。鋼円盤プローブを通して膜スタック上に付加された入力圧力は、１〜２００ｇで変化させた。感圧膜によって示された抵抗は、酸化インジウムスズで被覆されたガラススライドに接続された１つのプローブ、及び酸化インジウムスズで被覆されたポリエチレンテレフタレート膜に接続された１つのプローブを有する抵抗計を使用して記録された。比較実施例ＣＦ及び実施例９−１１の各々に従って調製された感圧膜についての代表的な圧力負荷解放サイクルを、それぞれ図２−５に提供する。比較実施例ＣＦ及び実施例９−１１の各々に従って調製された感圧膜についての圧力対抵抗のグラフを、それぞれ図６−９に提供する。
【００５８】
感圧膜高湿加熱抵抗
比較実施例ＣＦ及び実施例９−１１の感圧膜の高湿加熱抵抗を評価した。上で説明される初期の感圧膜の応答試験の後、膜を、７０℃及び９０％の相対湿度で設定した炉に、２４時間配置した。次に、膜を、炉から取り出し、それらの感圧応答を再評価した。結果を、それぞれ、図１０−１３において、比較実施例ＣＦ及び実施例９−１１の感圧膜に関して示す。図１０−１３の各々における点線は、初期の感圧膜の応答に対応する。図１０−１３の各々における実線は、炉処理後の感圧膜応答に対応する。
【００５９】
感圧膜の透過率及びヘイズ
比較実施例ＣＦ及び実施例９−１１の各々に従って調製された感圧膜（ＩＴＯで被覆されたポリエチレンテレフタレート膜基板上に成膜された）の透過率ＴＴｒａｎｓ及びヘイズＨＨａｚｅを、表３に提供する。
【００６０】
【表３】
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【図１】
0006572321.tif 000005
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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