JP2008546090A - 1つのカーボンナノチューブ導電性層を有するタッチスクリーン - Google Patents
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Abstract
Description
a) 式Iに基づくSWCNT:
b) 分散剤、及び任意選択的に
b) 高分子バインダー
を含有する混合物を適用することにより調製される。
R-SOxZy
a)式Iに基づくポリチオフェン:
b)ポリアニオン化合物と
を含む混合物を適用することにより調製される。
(1)下記式IIによって表される化合物:
II
(2)糖、糖誘導体、ポリアルキレングリコール、又はグリセロール化合物;又は
(3)N-メチルピロリドン、ピロリドン、カプロラクタム、N-メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、又はN-オクチルピロリドンから成る群から選択された化合物;又は
(4)上記のものの組合わせ
である。
T=1/(10o.d.(corrected))
による、530 nmにおける補正済総光学濃度o.d.(corrected)に関連する。
(a) Baytron P AG:電子伝導性ポリチオフェン及びポリアニオン、つまりポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェンスチレンスルホネート)の水性分散体、H.C. Starckにより供給;
(b) TX-100: Rohm & Haasによって供給された非イオン性界面活性剤塗布助剤
(c) エタノール;
(d) ジエチレングリコール:Aldrichによって供給された導電率増強剤
(e) Silquest A 187:Crompton Corporationによって供給された3-グリシドキシ-プロピルトリメトキシシラン、及び
(f) SWCNT:Carbon Solutionsによって供給されたP3 swcnt製品
Baytron P AG(水中1.3%活性) 266 g
TX-100 1.5 g
ジエチレングリコール 12 g
Silquest A 187 5.4 g
高純度水 28.47 g
Baytron P AG(水中1.3%活性) 266 g
TX-100 1.5 g
ジエチレングリコール 12 g
高純度水 33.87 g
P3 SWCNT - 水中0.075重量%
TX-100 - 水中0.015重量%
エタノール - 水中25重量%
残余は高純度水
P3 SWCNT - 水中0.10重量%
エタノール - 水中25重量%
残余は高純度水
ブラシレス・リニアモータと力モード動作制御部分とから成る試験装置の定置の収納部内に、完成したタッチスクリーンを入れた。ポリウレタン0.79 cm球面半径の半球体スイッチ作動用「フィンガー」(McMaster-Carr#95495K1)を、ロードセルに取付ける。ロードセルは、運動するリニアモータ段に取付けられている。力プロフィールが、125 mSにわたるゼロの力、125 mSにわたるピーク力までの線形勾配、125 mSにわたるピーク力における保持、そして125 mSにわたる線形荷重低減から成る状態で、フィンガーをスイッチに押付けた。荷重パターンは、試験期間にわたって2作動/秒で連続的に繰り返された。ピーク力は200〜300グラム力に対応するように設定した。トップ導体とボトム導体との間に、調節された5Vの差を供給することにより、タッチスクリーンを電気的に負荷した。ピーク力時間の中間点で、試験装置との接続部を、作動サイクルの後半中に逆方向の力電流に電子的に切換えた。タッチスクリーンを通る電流を、時間及び作動力の関数としてモニタリングした。
表Iの塗膜A(Bekaert ITO-ロット#5189376)を使用して、タッチスクリーンを構成した。単一点作動試験を実施し、そして下記図9及び10に示す結果をもたらした。Bekaert ITOの単層は、10,000回の単一点作動(single point actuations: SPA)を完了した時点で早くも、力の著しい変化を示し始めた。オン状態抵抗は、85,000 SPAで早くも著しい偏差を示した。88,000 SPAでは、Bekaert ITOの単層は、12,000オームのオン状態抵抗を常に上回り、故障した。加えて、88,000 SPA付近では、作動力は著しく散乱し、そして安定でなかった。作動回数が増大するのに伴って、作動するのに必要な力が大きくなることに相当する望ましくない著しいデータ散乱、及びオン状態抵抗増大によって証明されるように、タッチスクリーンの信頼性が低下することが、図面から明らかである。加えて、散乱データは、点選択の分解能の潜在的な問題を示す。
表Iの塗膜C(344 mg/m2のBaytron P AG)を使用して、タッチスクリーンを構成した。SPA試験を実施し、そして下記図11及び12に示す結果をもたらした。Baytron P AGの単層は、3,000回の単一点作動(SPA)を完了した時点で早くも、力の著しい変化を示し始めた。オン状態抵抗は、6,000 SPAで早くも著しい偏差を示した。6,000 SPAでは、Baytron P AGの単層は、12,000オームのオン状態抵抗を永続的に上回り、100,000+オームの値に達した。加えて、6,000 SPA付近では、作動力は幾何学級数的な増大を被り、そしてその後すぐに故障した。作動回数が増大するのに伴って、作動するのに必要な力が大きくなることに相当する望ましくない著しいデータ散乱、及びオン状態抵抗増大によって証明されるように、単層Baytron P AGをベースとするタッチスクリーンの信頼性が低下することが、図面から明らかである。加えて、散乱データは、点選択の分解能の潜在的な問題を示す。
表Iの塗膜D(344 mg/m2のBaytron P AG w/Silquest A187)を使用して、タッチスクリーンを構成した。SPA試験を実施した。このタッチスクリーンは、比較例2と同様のオン状態抵抗及び作動力のプロフィールを被り、17,000 SPA後に故障した。作動回数が増大するのに伴って、作動するのに必要な力が大きくなることに相当する望ましくない著しいデータ散乱、及びオン状態抵抗増大によって証明されるように、硬化剤を有する単層Baytron P AGをベースとするタッチスクリーンの信頼性が低下することが、図面から明らかである。加えて、散乱データは、点選択の分解能の潜在的な問題を示す。
表Iの塗膜B(400オーム/□のKeytec ITO)を使用して、タッチスクリーンを構成した。SPA試験を実施し、そして下記図13及び14に示す結果をもたらした。Keytec ITOの単層は、作動するための力が線形に増大し、そして25,000 SPA完了時に早くも、作動するための力の著しい変化を示し始めた。オン状態抵抗は、35,000 SPAで早くも著しい偏差を示した。3,8000 SPAでは、Keytec ITOの単層は、12,000オームのオン状態抵抗を永続的に上回り、13,000+オームの値に達し、そして10,000,000オームもの高い値まで増大し続けた。加えて、30,000 SPA付近では、作動力は幾何学級数的な増大を被り、そしてその後すぐに、作動力の著しい散乱によって故障した。作動回数が増大するのに伴って、作動するのに必要な力が大きくなることに相当する望ましくない著しいデータ散乱、及びオン状態抵抗増大によって証明されるように、単層Keytec ITOをベースとするタッチスクリーンの信頼性が低下することが、図面から明らかである。加えて、散乱データは、点選択の分解能の潜在的な問題を示す。
一方の電極として表Iの塗膜B(400オーム/□のKeytec ITO)を使用し、そして表Iの塗膜C(344 mg/m2のBaytron P AG)を使用して、タッチスクリーンを構成した。SPA試験を実施し、そして図15に示す結果をもたらした。驚くべきことに、このタッチスクリーンは、タッチスクリーンの測定された順方向抵抗及び逆方向抵抗の大きな差によって証明されるようなダイオード挙動表示に基づき、すぐに故障した。このような電極複合体から形成されたタッチスクリーンは機能しない。タッチスイッチの測定された順方向抵抗及び逆方向抵抗に対応するオン状態抵抗値の大きな分離によって証明されるように、Baytron P AG及びKeytec ITO非対称電極複合体をベースとするタッチスクリーンの信頼性は良くないことが、図面から明らかである。加えて、たった250サイクル後に、順方向抵抗及び逆方向抵抗は、デバイスが機能しないほど高くなる。
一方の電極として表Iの塗膜A(Bekaert ITO-ロット#5189376)を、そして第2の対向電極として表Iの塗膜SWCNT(64.6 mg/m2のSWCNT)を使用して、タッチスクリーンを構成した。単一点作動試験を実施し、そして下記図16及び17に示す結果をもたらした。非対称電極タッチスクリーンは、50,000回の単一点作動(SPA)を完了した後で、作動のための力の変化を示し始めた。オン状態抵抗は、60,000 SPA後に偏差を示した。ほぼ400,000 SPAでは、Bekaert ITO及びSWCNTの非対称電極タッチスクリーンは、12,000オームのオン状態抵抗を常に上回った。比較例1と対比すると、非対称電極アーキテクチャ及び相応する材料を使用することが、SPA寿命に対応するBekaert ITOの寿命を著しく改善したことに注目することが重要である。また、作動のための力が、比較例1ほどには値の幅広い振幅を示さないこと、例えば50,000サイクル目において、20〜30 gの力の振幅しかない本発明例1と比較して、比較例1の場合、100gもの力の振幅がすでにあることが、本発明例1によって証明される。さらに、作動のための力の増大速度は、比較例1の方が著しく速い。
一方の電極として表Iの塗膜D(344 mg/m2のBaytron P AG w/Silquest A187)を、そして第2の対向電極として表Iの塗膜SWCNT(64.6 mg/m2のSWCNT)を使用して、タッチスクリーンを構成した。単一点作動試験を実施し、そして下記図18及び19に示す結果をもたらした。この非対称電極タッチスクリーンは、1,100,000 SPA完了後、作動のための力の変化を事実上示さなかった。事実、SPAサイクル数が増大するのに伴って作動のための力の増大を全てが示す比較例と比較して、タッチスクリーンを作動させるために必要となる力はわずかに減少した。オン状態抵抗は、1,100,000 SPA後の偏差を事実上示さない。この非対称電極タッチスクリーンは、本発明を用いることによって与えられる顕著な堅牢性及び操作性を実証する。
一方の電極として表Iの塗膜B(400オーム/□のKeytec ITO)を、そして第2の電極として表Iの塗膜F(8 mg/m2のP3 SWCNT第2層を有する344 mg/m2のBaytron P AG第1層)を使用して、非対称電極をベースとするタッチスクリーンを構成した。単一点作動試験を実施し、そして下記図20及び21に示す結果をもたらした。この非対称電極タッチスクリーンは、故障前に300 gを上回る力まで、作動のための力が線形に増大することを実証した。オン状態抵抗は、60,000 SPA後にわずかな偏差を示した。ほぼ200,000 SPAでは、この非対称電極タッチスクリーンは、12,000オームのオン状態抵抗を常に上回った。比較例4と対比すると、非対称電極アーキテクチャ及び相応する材料を使用することが、SPA寿命に対応するKeytec ITOの寿命を著しく改善したことに注目することが重要である。Keytec ITOタッチスクリーンは、少ない回数の作動後、極めて急速に故障した。他の興味深い点は、露出層としての極めて薄いSWCNT膜とともに、Baytron P AGとSWCNTとから成る多層導体を使用することにより、比較例5において示されたようなダイオード挙動が、本発明例3では表示されず、これにより、Keytec ITOとBaytron P AGとを適合性にすることである。
12 デバイス側透明基板
14 第1の導電性層、デバイス側
15 デバイス側の第1電極
16 タッチ側電極
17 タッチ側透明基板
18 第2の導電性層、タッチ側
20 誘電スペーサ要素
39 本発明の抵抗型タッチスクリーン
24 本発明のデバイス側の露出導電性層
25 本発明のデバイス側電極
26 本発明のタッチ側電極
27 本発明のタッチ側電極絶縁基板
28 タッチ側の露出導電性層
29 本発明のデバイス側電極絶縁基板
32 誘電スペーサ要素
59 本発明の抵抗型タッチスクリーン
60 本発明の電極
62 絶縁基板
63 絶縁基板
65 埋込み導電性層
66 露出導電性層
67 露出導電性層
68 誘電スペーサ
70 本発明の電極
129 本発明の抵抗型タッチスクリーン
130 本発明の電極
132 絶縁基板
133 絶縁基板
134 埋込み導電性層
135 埋込み導電性層
136 露出導電性層
137 露出導電性層
138 誘電スペーサ
140 本発明の電極
100 本発明の抵抗型タッチスクリーン
110 タッチ側電極
120 デバイス側電極
30 誘電スペーサ
141 タッチ側バスバー
142 タッチ側バスバー
143 タッチ側コネクタ電極
144 タッチ側コネクタ電極
145 タッチ側配線パターン
146 タッチ側配線パターン
251 デバイス側バスバー
252 デバイス側バスバー
253 デバイス側コネクタ電極
254 デバイス側コネクタ電極
255 デバイス側配線パターン
256 デバイス側配線パターン
40 接着剤
301 顕微鏡スライド
302 ボトム・デバイス側電極
303 誘電スペーサ・ドット
304 銅フォイルテープ
305 両面接着テープ
306 トップ・タッチ側電極
Claims (40)
- タッチ側電極とデバイス側電極とを含むタッチスクリーンであって、それぞれの電極が、絶縁基板と露出導電性層とを含み、前記露出導電性層は隣り合っていて、誘電スペーサによって分離されており、そして該露出導電性層のうちの一層だけがカーボンナノチューブを含む、タッチスクリーン。
- 前記電極の少なくとも一方が、電子伝導性ポリマー、透明導電性酸化物、及び透明金属膜から成る群から選択された少なくとも1種の材料を含む導電性層を含む請求項1に記載のタッチスクリーン。
- 前記導電性層が、カチオン性ポリエチレンジオキシチオフェンとポリアニオンとの混合物を含む請求項2に記載のタッチスクリーン。
- 前記導電性層が、ポリピロール、ポリアニリン、又はポリチオフェンを含む請求項2に記載のタッチスクリーン。
- 前記導電性層が、錫ドープ型酸化インジウム、フッ素ドープ型酸化亜鉛、アルミニウムドープ型酸化亜鉛、インジウムドープ型酸化亜鉛、アンチモンドープ型酸化錫、又はフッ素ドープ型酸化錫を含む請求項2に記載のタッチスクリーン。
- 前記導電性層が、銀、金、銅、パラジウム、白金、又はこれらの材料の合金を含む透明金属膜を含む請求項2に記載のタッチスクリーン。
- 前記カーボンナノチューブが、単層カーボンナノチューブを含む請求項1に記載のタッチスクリーン。
- 前記カーボンナノチューブが、共有結合された親水性種を含む請求項1に記載のタッチスクリーン。
- 該親水性種が、0.5〜5原子%の量で存在する請求項8に記載のタッチスクリーン。
- 前記親水性種が、カルボン酸若しくはカルボン酸塩又はこれらの混合物を含む請求項8に記載のタッチスクリーン。
- 前記親水性種が:
SOxZy
(上記式中xは1〜3であり、そしてZは、水素原子、又は、金属Na、Mg、K、Ca、Zn、Mn、Ag、Au、Pd、Pt、Fe、Coから選択された金属カチオンであることができ、そしてyは0又は1となることができる)
から選択された硫黄含有基を含む請求項8に記載のタッチスクリーン。 - 前記カーボンナノチューブの外径が、0.5〜5ナノメートルである請求項8に記載のタッチスクリーン。
- 前記カーボンナノチューブが直径1〜50ナノメートルのバンドルを含む請求項8に記載のタッチスクリーン。
- 前記カーボンナノチューブが直径1〜20ナノメートルのバンドルを含む請求項8に記載のタッチスクリーン。
- 前記カーボンナノチューブの長さが20ナノメートル〜50ミクロンである請求項8に記載のタッチスクリーン。
- 前記カーボンナノチューブが長さ20ナノメートル〜50ミクロンのバンドルを含む請求項8に記載のタッチスクリーン。
- 前記カーボンナノチューブが金属カーボンナノチューブである請求項8に記載のタッチスクリーン。
- 前記親水性種が、スルホン酸若しくはスルホン酸塩又はこれらの混合物を含む請求項8に記載のタッチスクリーン。
- 前記カーボンナノチューブが開放端カーボンナノチューブである請求項1に記載のタッチスクリーン。
- 前記共有結合された親水性種が、前記カーボンナノチューブの外壁上に存在する請求項8に記載のタッチスクリーン。
- カーボンナノチューブを含む電子伝導性層がバインダーをさらに含む請求項1に記載のタッチスクリーン。
- 前記電極のうちの少なくとも一方が、シート抵抗10〜10,000オーム/□を有する、該基板に隣接する電子伝導性層をさらに含む請求項1に記載のタッチスクリーン。
- カーボンナノチューブを含む前記電子伝導性層が、シート抵抗102〜106オーム/□を有している請求項1に記載のタッチスクリーン。
- 前記電子伝導性ポリマーがバインダーを含む請求項2に記載のタッチスクリーン。
- 前記バインダーが、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリアクリレート、ポリウレタン、又はエポキシドを含む請求項24に記載のタッチスクリーン。
- 前記スクリーンが、500,000回を上回る単一点作動が可能である請求項1に記載のタッチスクリーン。
- 前記タッチスクリーンが、70パーセントを上回る可視光透明度を有している請求項1に記載のタッチスクリーン。
- 前記基板が、70パーセントを上回る可視光透明度を有しており、そしてポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、又はガラスを含む請求項1に記載のタッチスクリーン。
- 前記タッチ側基板が防眩塗膜をさらに含む請求項1に記載のタッチスクリーン。
- 前記タッチ側基板が反射防止塗膜をさらに含む請求項1に記載のタッチスクリーン。
- 前記タッチ側基板が、2Hを上回る鉛筆硬度を有する硬質塗膜をさらに含む請求項1に記載のタッチスクリーン。
- 前記タッチ側基板が、紫外線吸収層をさらに含む請求項1に記載のタッチスクリーン。
- 該タッチスクリーン上の点を作動させるのに必要な力が、500,000回の単一点作動の間にわたって、50パーセントを上回って変化することはない請求項1に記載のタッチスクリーン。
- カーボンナノチューブを含む前記露出層が、導電性ポリマー、金属粒子、又は透明導電性酸化物粒子をさらに含む請求項1に記載のタッチスクリーン。
- カーボンナノチューブを含まない該電極が、導電性ポリマー、金属粒子、又は透明導電性酸化物粒子の混合物を含む請求項1に記載のタッチスクリーン。
- カチオン性ポリエチレンジオキシチオフェンとポリアニオンとの前記混合物の性能示数が、50未満である請求項3に記載のタッチスクリーン。
- カーボンナノチューブを含む前記露出層が、前記タッチスクリーンのタッチ側に位置している請求項1に記載のタッチスクリーン。
- タッチ側電極とデバイス側電極とを含むタッチスクリーンが取付けられたディスプレイ・デバイスを含むデバイスであって、それぞれの電極が、絶縁基板と露出導電性層とを含み、前記露出導電性層は隣り合っていて、誘電スペーサによって分離されており、そして該露出導電性層のうちの一層だけがカーボンナノチューブを含む、デバイス。
- 前記ディスプレイ・デバイスがLCD系ディスプレイを含む請求項38に記載のデバイス。
- 前記LCDが偏光板を含み、そして該タッチスクリーンが前記偏光板に接着されている請求項39に記載のデバイス。
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