(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持材料、
使用時に屈曲されて、電極材料に亀裂を生じさせやすい支持材料の領域を含む、支持材料上に配置された電極材料、
使用時に屈曲される支持材料の該領域において該電極材料と接触して配置され、
（ａ）本質的導電性ポリマーおよび非導電性ポリマーのブレンドを含んでなり、
（ｂ）１００kg／cm2未満のヤング率を有する導電性ポリマー材料
を含んでなる電極担持物品。
【請求項２】
該本質的導電性ポリマーは、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリフェニレンビニレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、およびポリヘテロシクロビニレンから成る群から選択される請求項１に記載の電極担持物品。
【請求項３】
該本質的導電性ポリマーは、ポリアニリンである請求項２に記載の電極担持物品。
【請求項４】
該非導電性ポリマーは、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、アクリルポリマー、メタクリレートポリマー、ポリカーボネート、ポリシロキサン、ポリブタジエン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エラストマー、およびフルオロポリマーから成る群から選択される請求項１に記載の電極担持物品。
【請求項５】
導電性ポリマー材料は、１０kg／cm2未満のヤング率を有する請求項１に記載の電極担持物品。
【請求項６】
導電性ポリマー材料は、１μｍ未満の厚さを有する請求項１に記載の電極担持物品。
【請求項７】
電極担持物品は、導電性ポリマー材料を含まない対応する物品の屈曲硬さの２倍未満の屈曲硬さを有する請求項１に記載の電極担持物品。
【請求項８】
該電極材料は、インジウム錫酸化物、酸化インジウム、酸化錫、酸化アンチモン、金、金−ニッケル合金、およびニッケルから成る群から選択される請求項１に記載の電極担持物品。
【請求項９】
該支持材料は、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド、およびポリエーテルイミドから成る群から選択される請求項１に記載の電極担持物品。
【請求項１０】
該支持材料はポリエチレンテレフタレートであり、該電極材料はインジウム錫酸化物であり、該本質的導電性ポリマーはポリアニリンである請求項１に記載の電極担持物品。
【請求項１１】
該導電性ポリマー材料は、実質的に電極材料の全表面上に配置されている請求項１に記載の電極担持物品。
【請求項１２】
該導電性ポリマー材料は、１００Ω／□より大きい表面抵抗を有する請求項１に記載の電極担持物品。
【請求項１３】
該導電性ポリマー材料は、支持材料からは遠い方の該電極材料表面上に配置されている請求項１に記載の電極担持物品。
【請求項１４】
該導電性ポリマー材料は、該電極材料と該支持材料との間に配置されている請求項１に記載の電極担持物品。
【請求項１５】
本質的導電性ポリマー対非導電性ポリマーの重量比は、９９：１〜１：９９である請求項１に記載の電極担持物品。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、ディスプレイに使用される可撓性電極担持物品に関する。
発明の背景
多くの電子機器は、ユーザーに対して情報を視覚的に出力するディスプレイを有している。「タッチスクリーン」ディスプレイを有する機器では、ディスプレイは情報入力機能としても利用され、ユーザーは、スクリーンの適当な領域、例えば機器から発せられた質問に答えるために表示された言葉「はい」または「いいえ」の一方に触れることにより、情報を入力する。
ディスプレイにおいてよく見られる組み合わせは、ポリマーシート（例えば、ポリエステル）により支持された薄い電極材料（例えば、インジウム錫酸化物）である。電極材料およびポリマー材料のいずれかまたは両方は、透明であってよい。そのような組み合わせおよびその製造は、Ｓtoddardの米国特許第４８３８６５６号（１９８９）に一般的に記載されている。
非タッチスクリーン式ディスプレイでは、そのような組み合わせは、直視式または投影式の液晶ディスプレイにおける前面および／または背面電極を形成してよい。開示文献の例には、Ｒeameyらの米国特許第５４０５５５１号（１９９５）；Ｊonesの米国特許第５３９８０８１号（１９９５）；Ｌauの米国特許第５３９５５５０号（１９９５）；Ｒeameyの米国特許第５３３５１０１号（１９９４）；Ｒaychem社の国際出願公開ＷＯ９３／１８４３１；Ｐearlmanの米国特許第４９９２２０１号（１９９１）；およびＰarkerの米国特許第４６６９８２８号（１９８７）が包含される。
タッチスクリーンディスプレイの場合、そのような組み合わせは、ディスプレイの接触作動部品として形成できる。タッチスクリーンを開示する文献の例には、Ｋentの米国特許第５２２０１３６号（１９９３）；Ｔalmadge,Ｊr.らの米国特許第４８２２９５７号（１９８９）；Ｔalmadge,Ｊr.らの米国特許第４７７７３２８号（１９８８）；Ｇibsonらの米国特許第４２２０８１５号（１９８０）；およびＺenkらの米国特許第４０８５３０２号（１９７８）が包含される。更に、そのような組み合わせは、単独でまたは液晶ディスプレイと組み合わせて、薄膜型スイッチとしても使用できる。例えば、Ｆergasonらの米国特許第４７８９８５８号（１９８８）が参照できる。
上記文献の開示を、引用して本明細書に組み入れる。
いずれの場合でも、電極／基材組み合わせは、使用時に屈曲される。液晶ディスプレイの場合、組み合わせは、回路を駆動するために電極と接続するリードに取り付ける為、ディスプレイの周縁の狭い空間に適合するように曲げられることがある。タッチスクリーンディスプレイの場合、組み合わせは、入力の為の接触により押さえられ、下にある導体と電気的に接触する。電極材料は、比較的脆く、特に苛酷な屈曲または繰り返し屈曲により、亀裂または断裂を生じることがある。繰り返し屈曲は、一回毎の屈曲が特に苛酷でなくても、蓄積されて電極材料を作動不良にする。
発明の概要
本発明は、電極材料がそのような作動不良から保護されている改良された電極構造を提供する。即ち、本発明によれば、
支持材料、
使用時に屈曲されて、電極材料に亀裂を生じさせやすい支持材料の領域を含んで、支持材料上に配置された電極材料、
使用時に屈曲される支持材料の該領域において該電極材料と接触して配置され、
（ａ）本質的導電性ポリマーおよび非導電性ポリマーのブレンドを含んでなり、
（ｂ）１００kg／cm2未満のヤング率を有する導電性ポリマー材料
を含んでなる電極担持物品
が提供される。
【図面の簡単な説明】
図１ａ〜１ｃは、従来技術の電極材料／支持材料組み合わせと、それに伴う問題を示す図である。
図２ａ〜２ｄは、本発明の電極材料／支持材料組み合わせを示す図である。
好ましい形態の説明
図１ａは、従来技術の電極担持物品１０を示し、この物品では、電極材料１２の薄膜は、支持材料１４により支持されている。（電極材料および支持材料１４の厚さは、明瞭にする為に、誇張されている。）物品１０の領域１６は、使用時に屈曲される。図１ｂは、回路を駆動するためにリードに接続される時などのように、領域１６が屈曲または折り曲げられている同じ物品を示している。そうすると、電極材料１２には亀裂または断裂１８が生じ、電気的不連続が発生する。図１ｃは、タッチスクリーンディスプレイに使用された場合の同じ物品を示している。圧力が入力手段１９（例えば、図示されている指、または図示されていないが針）により加えられ、触れられた領域は押し下げられて、下にある導体（図示せず）と電気的に接触する。そのような押し下げの結果、支持材料１４および電極材料１２は共に屈曲される。入力手段１９による屈曲または特定の強い圧迫の蓄積の故に、亀裂１８’が生じ、やはり電気的不連続が発生する。図１ｂに比べて図１ｃの場合、使用時に屈曲される物品１０の領域は、１６’により示されている全接触作動表面である。
この問題は、図２ａ〜２ｄに示されている本発明により解決される。図２ａ〜ｄ中、先の図面から引き継がれている数字は、同じ要素を示す。図２ａは、支持材料１４により支持されている電極材料１２を有する電極担持物品２０を示す。屈曲領域１６において電極材料１２上に配置されているのは、導電性ポリマー材料の薄層２２である。部品２０が領域１６で屈曲された場合（図２ｂ）、電極材料１２に亀裂１８が生じることがある。しかし、導電性ポリマー材料２２が亀裂をブリッジするので、電気的連続性は失われず、関連装置の誤作動は生じない。導電性ポリマー材料２２を領域１６のみで電極材料１２上に配置するのではなく、電極材料１２の全表面上に配置し、それによりパターン作成に伴う費用や困難さを避けるのがより実際的であろう。さらに、そのようにすると、屈曲されることは考えられていないが偶発的に屈曲されることがある物品２０の他の領域に可撓性保護を与えられる。
図２ｃは、タッチスクリーンディスプレイにおける本発明を示しいる。ここでも、入力手段１９により加えられたゆがみにより電極材料１２は屈曲し、亀裂が生じるが、亀裂１８’をブリッジする導電性ポリマー材料２２’の存在により、電気的連続性の喪失は防止される。
図２ｄは、本発明の別の形態を示し、この形態では、電極材料１２および導電性ポリマー材料２２’の位置が逆になっている。即ち、電極ポリマー材料２２’は、支持材料１４と電極材料１２との聞に挟まれている。当業者なら、別の形態も図２ａ〜ｄに示した発明に適用できることを理解できるであろう。
導電性ポリマー材料は、本質的に導電性のポリマー（以下、「ＩＣＰ」と言う。）および非導電性ポリマーのブレンドである。ＩＣＰは、必要な導電性を与え、一方、非導電性ポリマーは所望の機械的性質を与える。そのようなブレンドは、Ａl-Ｃoat（イスラエル、ネス−ツィオナ（Ｎess-Ｚiona）在）からポリアニリン系スピン塗布用溶液の形で入手できる。他の適当なブレンドについての文献には、Ｈeegerらの米国特許第５２４６６２７号（１９９３）；Ｃaoらの米国特許第５２３２６３１号（１９９３）；国際出願公開ＷＯ９１／１１３２５（the Ｒegents of Ｕniversity of Ｃaliformina）；Ａndreattaら“Ｐrocessing Ｏf Ｃonductive Ｐolyaniline-ＵＨＭＷ Ｐolyethylene Ｂlends Ｆrom Ｓolutions Ｉn Ｎon-Ｐolar Ｓolvents”，Ｓynth．Ｍet．５５，１０１７−２２頁（１９９３）；Ｌaaksoら“Ｓynthesis Ａnd Ｃharacterization Ｏf Ｃonducting Ｐolymer Ｂlends Ｏf Ｐoly(3-Ａlkylthiophenes)”，Ｓynth．Ｍet．３７，１４５−５０頁（１９９０）；および“Ｎeste Ｃonducting Ｐolymers”（パンフレット）（Ｎeste-Ｕniax Ｎew Ｔechnology Ｄevelopment）が含まれる。これらの開示を引用して本明細書に組み入れる。
ＩＣＰは、主鎖中に広範な高共役π電子ネットワークを有し、導電性を与えるまたは高めるためにドープされていてよい。例えば、ＭacＤiarmidら、Ｆront．Ｐolym．Ｒes．［Ｐroc．Ｉnt．Ｃonf．］，１st，２５９−７０頁（１９９１）（ニューヨーク在Ｐlenum）を参照されたい。適当なＩＣＰの例には、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ(フェニレンビニレン)、ポリ(フェニレンスルフィド)、ポリ(ｐ−フェニレン)、ポリアニリン、およびポリ(ヘテロシクロビニレン)が含まれる。ポリアニリンが好ましい。ここでＩＣＰと言った場合、置換された種も包含する。例えば「ポリピロール」は、ポリ(アルコキシピロール)およびポリ(アルキルピロール)をも包含する。
非導電性ポリマーの主たる目的は、ＩＣＰ自体はしばしば脆くかつ／または加工困難な物質であるので、導電性ポリマー材料に望ましい機械的性質を与えるマトリックスを提供することである。適当な非導電性ポリマーには、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレンおよびポリプロピレン）、ポリスチレン、ポリ(塩化ビニル)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、脂肪族ポリアミド（例えば、ナイロン）、芳香族ポリアミド（例えば、ポリ(ｐ-フェニレンテレフタルアミド)）、アクリルポリマー、メタクリレートポリマー（例えば、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリカーボネート、ポリシロキサン、ポリブタジエン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エラストマー（例えば、ＥＰＤＭゴム）、およびフルオロポリマー（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）が含まれる。
電気的性質と機械的性質との所望のバランスに応じて、広い範囲のＩＣＰ対非導電性ポリマー比が許容できる。好ましくは、ＩＣＰ対非導電性ポリマーの重量比は、１：９９〜９９：１の範囲にあり、９：１〜１：９の範囲の比がより好ましい。
導電性ポリマー材料は、硬すぎてはならず、従って、そのヤング率は、１００kg／cm2未満、好ましくは１０kg／cm2未満である。そうでないと、導電性ポリマー材料が電極担持物品の可撓性を低下させ、あるいは、導電性ポリマー材料自体が屈曲時に破損することになる。同様の考察から、導電性ポリマー材料の層は、必要な最小の導電性を保持しながらできるだけ薄くする。厚さは、好ましくは１μｍ未満、より好ましくは０．２μｍ未満である。一般的な指針として、導電性ポリマー材料を含む物品の屈曲硬さは、導電性ポリマー材料を含まない対応する物品の屈曲硬さの２倍未満である。
導電性ポリマー材料は、電極材料上に、種々の方法、例えばスピンコーティング、ディップコーティング、噴霧コーティング、ナイフコーティング、ナイフ−オーバー−ロールコーティング、スクリーン印刷などにより、溶液として適用でき、続いて溶媒が蒸発される。溶媒は、有機溶媒、例えばデカリン、テトラヒドロフラン、クロロホルムおよびトルエンであってよい。当業者なら、特定の適用方法に合わせるために溶液の粘度およびレオロジー特性のある程度の調節が必要であること、およびそのような調節は、非導電性ポリマーの分子量および／または濃度を変化させることにより行えることが理解できるであろう。
電極材料は、堆積方法、例えば真空蒸着、スパッタリング、気相化学蒸着などにより、薄膜として基材上に堆積できる多数の金属酸化物または金属のいずれであってもよい。電極材料の例には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム、酸化錫、酸化アンチモン、金、金−ニッケル合金、およびニッケルが含まれる。ＩＴＯが好ましい。
支持材料は、シートまたはフィルム状で供給できる多数のポリマー、例えば、ポリエステル（特に、ポリ(エチレンテレフタレート)（ＰＥＴ）、Ｍylar（商標）として市販）、ポリ(塩化ビニル)、ポリ(エーテルスルホン)、ポリカーボネート、ポリイミド、およびポリ(エーテルイミド)のいずれであってもよい。
上述のように、導電性ポリマー材料は、パターン化に伴う方法の困難さおよび費用を避けるために、電極材料または電極担持物品の実質的に全表面上に配置される。そのような場合、導電性ポリマー材料は、電極の作動を妨害しないように、十分に高い表面抵抗（十分に低い表面導電率）、好ましくは１００Ω／□以上、より好ましくは１０００Ω／□以上の表面抵抗を有する。
好ましい形態では、導電性ポリマー材料、電極材料および支持材料はすべて、実質的に透明であり、下にある表示情報の読み取りまたはバックライト光源からの光の透過を可能にする。そのような特に好ましい組み合わせは、ポリアニリン、ＩＴＯ、およびＰＥＴである。予めＩＴＯで被覆されたＰＥＴシートは、多くの会社から市販されている。そのようなシートは、所望のＩＴＯ電極パターンを与えるためにエッチングでき、次いで、ポリアニリンをその上に堆積できる。もちろん、透明性が機能的に要求されていない場合（例えば、ＩＴＯバスライン）、３つの要素のいずれも透明である必要はない。
発明を限定するものではないが、説明の為に、以下の実験を行った。
Ｄynapro製のＩＴＯ被覆ポリステル薄膜（厚さ０．００７インチ）からストリップ（３×０．５インチ）を切り出し、５つの参照サンプル（以下、「参照サンプル１〜５」という。）を得た。同じポリエステルの正方形試料（３×３インチ）のＩＴＯ側に、ポリアニリン系導電性ポリマー材料（イスラエル在、Ａl−Ｃoat）を被覆した。被覆した正方形試料を３×０．５インチに切断して、本発明に従ったサンプル（以下、「本発明サンプル１〜３」という。）を得た。
屈曲試験において、ストリップを手で折り曲げ、導電性層が外側となるように人差し指と親指との間で折り目を付け、次いで広げた。抵抗を、デジタル電圧計により、触針をストリップ末端の中央に近いところに接触させて測定した。結果を表１に示す。結果は、参照サンプルを折り曲げた後の抵抗が、本発明サンプルの場合よりも約１桁またはそれ以上大きいことを示している。
0003894571.tif 000002
第２の試験では、サンプルを、５／８インチスチール製円筒状マンドレルの回りに巻き付けた。各巻き付け後に抵抗を測定し、結果を表２に示す。結果は、本発明のサンプルが、抵抗の顕著な増加を示すことなく１０回の巻き付けに耐えるのに対して、参照サンプルでは１０回の巻き付けで抵抗が少なくとも１桁増加したことを示している。
0003894571.tif 000003
１０回の巻き付けの後、参照サンプルおよび本発明サンプルを、上述の折り目試験に付した。結果を表３に示す。ここでも、本発明サンプルが明らかに優れており、約２桁も低い最終抵抗を有していた。
0003894571.tif 000004
上記の本発明の詳細な説明は、本発明の特定の部分または側面に主としてまたは専ら関係している記述を含んでいる。しかし、それは明瞭さのためおよび便宜上のことであり、特定の要件は、それが記載されている記述以外でも適切なことがあり、かつ、本明細書の開示は、異なる記述部分にある情報の適当な組み合わせ全てを含んでいることが理解されなければならない。同様に、様々な図面および記載は本発明の特定の形態に関連しているが、特定の要件が特定の図面に開示されている場合でも、そのような要件は、適切な範囲で、他の図面の開示において、他の要件と組み合わせて、あるいは本発明において一般的に、使用できることが理解されなければならない。
【図１ａ】
0003894571.tif 000005
【図１ｂ】
0003894571.tif 000006
【図１ｃ】
0003894571.tif 000007
【図２ａ】
0003894571.tif 000008
【図２ｂ】
0003894571.tif 000009
【図２ｃ】
0003894571.tif 000010
【図２ｄ】
0003894571.tif 000011