(57)【要約】  マトリックスポリマーと、複数の導電性粒子とを有する、透明感圧膜組成物が提供され、マトリックスポリマーは、２５〜１００重量％のアルキルセルロースを含み、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、透明感圧膜の厚さ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。【選択図】図１
2018514906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明感圧膜であって、
マトリックスポリマーと、
≦２の平均アスペクト比ＡＲａｖｇを有する、複数の導電性粒子と、を含み、
前記マトリックスポリマーは、２５〜１００重量％のアルキルセルロースを含み、
前記複数の導電性粒子は、導電性材料及び半導電性材料からなる群から選択され、
前記複数の導電性粒子は、前記マトリックスポリマー内に配置され、
前記透明感圧膜は、＜１０重量％の前記複数の導電性粒子を含有し、
前記透明感圧膜は、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、
前記マトリックスポリマーは、非導電性であり、
前記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、透明感圧膜。
【請求項２】
前記マトリックスポリマーは、ポリシロキサンをさらに含む、請求項１に記載の透明感圧膜。
【請求項３】
前記マトリックスポリマーは、２５〜７５重量％の前記アルキルセルロースと、７５〜２５重量％の前記ポリシロキサンとの組み合わせである、請求項２に記載の透明感圧膜。
【請求項４】
前記複数の導電性粒子は、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５】
前記複数の導電性粒子は、複数の複合粒子であり、
各複合粒子は、有機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、導電性材料及び半導電性材料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】
前記複数の複合粒子は、１〜５０μｍの粒径ＰＳａｖｇを有する、請求項５に記載の透明感圧膜。
【請求項７】
装置であって、
請求項１に記載の透明感圧膜と、
前記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、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】
透明感圧膜を提供する方法であって、
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、
≦２の平均アスペクト比ＡＲａｖｇを有する複数の導電性粒子を提供することと、
提供される前記マトリックスポリマーは、２５〜１００重量％のアルキルセルロースを含み、
提供される前記複数の導電性粒子は、導電性材料及び半導電性材料からなる群から選択され、
提供される前記複数の導電性粒子は、前記マトリックスポリマー内に配置され、
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導電性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、透明感圧膜組成物に関する。本発明はまた、透明感圧膜を作る方法及び透明感圧膜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、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材料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ポリマーは、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、マトリックスポリマーと、≦２の平均アスペクト比ＡＲａｖｇを有する複数の導電性粒子と、を含む、透明感圧膜を提供し、マトリックスポリマーは、２５〜１００重量％のアルキルセルロースを含み、複数の導電性粒子は、導電性材料及び半導電性材料からなる群から選択され、複数の導電性粒子は、マトリックスポリマー内に配置され、透明感圧膜は、＜１０重量％の複数の導電性粒子を含有し、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、マトリックスポリマーは、非導電性であり、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、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、本発明の透明感圧膜と、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、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。
【００１１】
本発明は、本発明の透明感圧膜と、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、透明感圧膜に結合された制御装置と、電子ディスプレイと、を備える、装置を提供し、透明感圧膜は、電子ディスプレイと相接される。
【００１２】
本発明は、透明感圧膜を提供する方法を提供し、その方法は、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、≦２の平均アスペクト比ＡＲａｖｇを有する複数の導電性粒子を提供することと、提供されるマトリックスポリマーは、２５〜１００重量％のアルキルセルロースを含み、提供される複数の導電性粒子は、導電性材料及び半導電性材料からなる群から選択され、提供される複数の導電性粒子は、マトリックスポリマー内に配置され、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導電性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】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４】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。
【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。本発明の透明感圧膜は、このようなタッチ感知光学ディスプレイ用の重要な成分を提供し、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）をもたらす。本発明の透明感圧膜はまた、酸化インジウムスズで被覆された基板（例えば、ＩＴＯオンガラス、ＩＴＯオンＰＥＴ）への良好な接着（好ましくは≧４Ｂ）を有しつつ、高い透過率（すなわち、≧８５％）及び低いヘイズ（すなわち、≦５％）を維持する。
【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】
本発明の透明感圧膜（１０）は、マトリックスポリマーと、≦２（好ましくは、≦１．５、より好ましくは、≦１．２５、最も好ましくは、≦１．１）の平均アスペクト比ＡＲａｖｇを有する複数の導電性粒子と、を含み、マトリックスポリマーは、２５〜１００重量％のアルキルセルロースを含み、複数の導電性粒子は、導電性材料及び半導電性材料からなる群から選択され、複数の導電性粒子は、マトリックスポリマー内に配置され、透明感圧膜は、＜１０重量％の複数の導電性粒子を含有し、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、マトリックスポリマーは、非導電性であり、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、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】
本発明の透明感圧膜（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。）透明感圧膜（１０）の長さＬ及び幅Ｗは、好ましくは透明感圧膜（１０）の厚さＴよりもかなり大きい。透明感圧膜（１０）の長さＬ及び幅Ｗは、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されることができる。代替的に、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されることができる。例えば、本発明の透明感圧膜（１０）は、ロールツーロール型の操作において製造されることができ、その製造において、透明感圧膜（１０）は後に望ましい寸法に切断される。
【００１８】
好ましくは、本発明の透明感圧膜（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、本発明の透明感圧膜（１０）は、１〜５μｍの平均厚さＴａｖｇを有する。
【００１９】
好ましくは、本発明の透明感圧膜（１０）は、膜の厚さに沿うｚ方向へ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応力状態へ可逆的に移行する。好ましくは、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方向へ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応力状態へ移行する。好ましくは、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応力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、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、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、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、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、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、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。
【００２０】
好ましくは、本発明の透明感圧膜（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、本発明の透明感圧膜（１０）は、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３−１１ｅ１に従って測定された＜３％のヘイズＨＨａｚｅを有する。
【００２１】
好ましくは、本発明の透明感圧膜（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。
【００２２】
好ましくは、マトリックスポリマーは、２５〜１００重量％のアルキルセルロースを含む。好ましくは、マトリックスポリマーは、アルキルセルロースとポリシロキサンとの組み合わせを含む。より好ましくは、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を含む。さらにより好ましくは、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を含む。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を含む。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
好ましくは、複数の導電性粒子は、導電性材料及び半導電性材料からなる群から選択される。好ましくは、複数の導電性粒子は、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、複数の導電性粒子は、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、複数の導電性粒子は、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）及び銀粒子からなる群から選択される。
【００２６】
好ましくは、本発明の透明感圧膜（１０）は、＜１０重量％の複数の導電性粒子を含有する。より好ましくは、本発明の透明感圧膜（１０）は、０．０１〜９．５重量％の複数の導電性粒子を含有する。さらにより好ましくは、本発明の透明感圧膜（１０）は、０．０５〜５重量％の複数の導電性粒子を含有する。最も好ましくは、本発明の透明感圧膜（１０）は、０．５〜３重量％の複数の導電性粒子を含有する。
【００２７】
好ましくは、複数の導電性粒子は、複数の複合粒子であり、各複合粒子は、有機結合剤で一緒に結合された複数の一次粒子を含む。好ましくは、複数の複合粒子は、噴霧乾燥粒子である。
【００２８】
好ましくは、複数の一次粒子は、１０〜１００ｎｍの平均粒径を有し、導電性材料、半導電性材料、及びそれらの混合物からなる群から選択される。好ましくは、複数の一次粒子は、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。
【００２９】
好ましくは、有機結合剤は、酢酸ビニルポリマー、アクリルポリマー、ポリウレタンポリマー、エポキシポリマー、ポリオレフィンポリマー、アルキルセルロース、シリコーンポリマー、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、有機結合剤は、アクリルポリマーである。最も好ましくは、有機結合剤は、中空コアアクリルポリマーである。
【００３０】
好ましくは、複数の複合粒子は、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の非静止状態との間で可逆的に転換可能である。
【００３１】
好ましくは、本発明の透明感圧膜（１０）は、＜１０重量％の複数の複合粒子を含有する。より好ましくは、本発明の透明感圧膜（１０）は、０．０１〜９．５重量％の複数の複合粒子を含有する。さらにより好ましくは、本発明の透明感圧膜（１０）は、０．０５〜５重量％の複数の複合粒子を含有する。最も好ましくは、本発明の透明感圧膜（１０）は、０．５〜３重量％の複数の複合粒子を含有する。
【００３２】
好ましくは、複数の導電性粒子は、１０ｎｍ〜５０μｍの平均粒径ＰＳａｖｇを有する。より好ましくは、複数の導電性粒子は、１〜３０μｍの平均粒径ＰＳａｖｇを有する複数の複合粒子である。最も好ましくは、複数の導電性粒子は、１〜２０μｍの平均粒径ＰＳａｖｇを有する複数の複合粒子である。
【００３３】
好ましくは、本発明の透明感圧膜（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非静止状態へ可逆的に移行する。好ましくは、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、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１００，０００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、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、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、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、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、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、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。
【００３４】
好ましくは、本発明の透明感圧膜（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≧１０８Ω・ｃｍの体積抵抗率ρｖを有する。より好ましくは、本発明の透明感圧膜（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≧１０１０Ω・ｃｍの体積抵抗率ρｖを有する。最も好ましくは、本発明の透明感圧膜（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。
【００３５】
好ましくは、本発明の透明感圧膜（１０）において使用されるマトリックスポリマーは、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、本発明の透明感圧膜（１０）において使用されるマトリックスポリマーは、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、本発明の透明感圧膜（１０）において使用されるマトリックスポリマーは、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。
【００３６】
好ましくは、複数の導電性粒子は、マトリックスポリマー内に配置される。より好ましくは、複数の導電性粒子は、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、複数の導電性粒子は、マトリックスポリマー全体に分散される。
【００３７】
本発明の透明感圧膜を提供する方法は、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、≦２（好ましくは、≦１．５、より好ましくは、≦１．２５、最も好ましくは、≦１．１）の平均アスペクト比ＡＲａｖｇを有する複数の導電性粒子を提供することと、提供されるマトリックスポリマーは、２５〜１００重量％のアルキルセルロースを含み、提供される複数の導電性粒子は、導電性材料及び半導電性材料からなる群から選択され、提供される複数の導電性粒子は、マトリックスポリマー内に配置され、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導電性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、基板上に透明感圧膜を提供することと、を含む。
【００３８】
好ましくは、本発明の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。
【００３９】
好ましくは、本発明の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。
【００４０】
好ましくは、本発明の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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
好ましくは、本発明の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透明感圧膜は、１〜５μｍの平均厚さＴａｖｇを有する。
【００４４】
好ましくは、本発明の透明感圧膜を提供する方法において、提供される複数の導電性粒子は、基板上に提供される透明感圧膜において、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複数の複合粒子である。より好ましくは、本発明の透明感圧膜を提供する方法において、提供される複数の導電性粒子は、基板上に提供される透明感圧膜において、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複数の複合粒子である。最も好ましくは、本発明の透明感圧膜を提供する方法において、提供される複数の導電性粒子は、基板上に提供される透明感圧膜において、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複数の複合粒子である。
【００４５】
本発明の装置は、本発明の透明感圧膜と、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、透明感圧膜に結合された、制御装置とを含む。
【００４６】
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、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、透明感圧膜は、電子ディスプレイに重なる。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
実施例１：複合導電性粒子
複合導電性粒子は、１．５ｍｍノズルを有する、ＢＵＣＨＩ  Ｌａｂｏｒｔｅｃｈｎｉｋ  ＡＧからのＢ−２９０噴霧乾燥器を使用して、水性分散液を噴霧乾燥させることによって調製した。噴霧乾燥器を介して噴霧された水性分散液は、平均１．２μｍの直径を有する第１の中空コアアクリル樹脂（５ｇ、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＨＰ１０５５  Ｒｏｐａｑｕｅ（商標）ポリマー）と、平均１２０ｎｍの直径を有する第２の中空コアアクリル樹脂（１ｇ、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＭＳＲＣ２７３１  Ｒｏｐａｑｕｅ（商標）ポリマー）と、水性アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）（固体基準で１０ｇ、Ｓｈａｎｇｈａｉ  Ｈｕｚｈｅｎｇ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．からのＷＰ−０２０）と、１００℃及び１０ｍＬ／分の流体流速の空気において脱イオン水（２００ｇ）に分散された消泡剤（３ｍｇ、Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．からのＦｏａｍａｓｔｅｒ（登録商標）ＮＸＺ消泡剤）とを含有した。生成物である形成された噴霧乾燥された複合導電性粒子は、１〜２０μｍの粒径分布を有し、平均粒径は１０μｍであった。
【００５１】
実施例２〜１０：マトリックスポリマー調製
実施例２〜１０のマトリックスポリマーは、エチルセルロース（表１に記載されるとおり）を、テルピネオールと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（Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＣｏｍｐａｎｙからのＤｏｗａｎｏｌ（商標）ＤＭＰＡ）に溶解し、続いて、ポリシロキサン（表１に記載されるとおり）を添加することによって調製され、１０重量％の固体含有量、及び表１に記載されるとおりのエチルセルロース対ポリシロキサン重量比を有する、ポリマー溶液を得た。
【００５２】
【表１】
2018514906.tif 000003
【００５３】
実施例１１〜２２：マトリックスポリマー膜調製
実施例１１〜２２のマトリックスポリマー膜は、表２に記載されるとおりの基板上に、表２に記載されるとおりのマトリックスポリマーを成膜することによって提供された。実施例１１〜２２の各において、５０μｍの刃を用いた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、表２に記載される温度で硬化した。
【００５４】
【表２】
2018514906.tif 000004
【００５５】
マトリックスポリマー膜接着
実施例１１〜２２に記載されるとおりの基板上に成膜されたマトリックスポリマー膜を、ＡＳＴＭ  Ｄ３３５９−０９に従って、かつ３Ｍから入手可能なＳｃｏｔｃｈ（登録商標）８９１５テープを使用して、基板へのそれらの接着を算定するために評価した。結果を、表３に列記する。
【００５６】
【表３】
2018514906.tif 000005
【００５７】
マトリックスポリマー膜の透過率及びヘイズ
実施例１１〜２２の各々に従って調製された、基板上に成膜されたマトリックスポリマー膜の透過率ＴＴｒａｎｓ及びヘイズＨＨａｚｅを、表４に提供する。
【００５８】
【表４】
2018514906.tif 000006
【００５９】
実施例２３〜２５：感圧インク製剤
実施例２３〜２５の感圧インク製剤は、実施例１に従って調製された複合粒子を、実施例２及び４〜５に従って調製されたマトリックスポリマーにそれぞれ分散することによって調製され、感圧インク製剤の各々における１重量％の複合粒子濃度を得た。
【００６０】
実施例２６〜２８：感圧膜
実施例２６〜２８の感圧膜は、表５に記載されるとおりの基板上に、表５に記載されるとおりに、実施例２３〜２５に従って調製された感圧インク製剤を成膜することによって提供された。実施例２６〜２８の各において、２５μｍの刃隙間を用いた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。
【００６１】
実施例２６〜２８の感圧膜の透過率ＴＴｒａｎｓ及びヘイズＨＨａｚｅを、表５に提供する。
【００６２】
【表５】
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【００６３】
実施例２９〜３１：感圧応答
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、実施例２６〜２８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１ｃｍ）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基板スライドに接続された１つのプローブ、及び重ねられた酸化インジウムスズで被覆された膜に接続された１つのプローブを有する抵抗計を使用して記録された。実施例２９〜３１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２〜４に提供する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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