JP2018517231A - ハイブリッド粒子を含む透明感圧膜 - Google Patents

Abstract

マトリックスポリマーと、複数のハイブリッド粒子とを有する、透明感圧膜が提供される。透明感圧膜において、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、複数のハイブリッド粒子における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、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

Description

本発明は、ハイブリッド粒子を含む透明感圧膜に関する。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明は、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む透明感圧膜を提供し、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、透明感圧膜は、長さ、幅、厚さＴ、及び平均厚さＴ_ａｖｇを有し、平均厚さＴ_ａｖｇは０．２〜１，０００μｍであり、複数のハイブリッド粒子における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、複数のハイブリッド粒子は、１〜５０μｍの平均粒径ＰＳ_ａｖｇを有し、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、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。

本発明は、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、複数のハイブリッド粒子を提供することと、この複数のハイブリッド粒子における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ＰＳ_ａｖｇを有し、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、基板上に透明感圧膜を提供することと、を含む、本発明による透明感圧膜を提供する方法を提供する。

本発明は、請求項１に記載の透明感圧膜と、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。

透明感圧膜の上面／側面斜視図の描写である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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高湿加熱の前後の、代表的な圧力負荷−解放サイクルの比較である。 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高湿加熱の前後の、代表的な圧力負荷−解放サイクルの比較である。 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高湿加熱の前後の、代表的な圧力負荷−解放サイクルの比較である。 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高湿加熱の前後の、代表的な圧力負荷−解放サイクルの比較である。

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、並外れた回復力（すなわち、性能に重大な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）及び耐候性（すなわち、少なくとも１００時間、６０℃及び９０％の湿度での高湿高温信頼性）をもたらし、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）を有する。

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、≧１０^８Ω・ｃｍの体積抵抗率ρ_ｖを有することを意味する。

本発明の透明感圧膜（１０）は、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はマトリックスポリマー内に配置され、透明感圧膜（１０）は、長さＬ、幅Ｗ、厚さＴ、及び平均厚さＴ_ａｖｇを有し、平均厚さＴ_ａｖｇは０．２〜１，０００μｍであり、複数のハイブリッド粒子における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、複数のハイブリッド粒子は、１〜５０μｍの平均粒径ＰＳ_ａｖｇを有し、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、マトリックスポリマーは非導電性であり、透明感圧膜（１０）の抵抗性は、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（１０）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。（図１参照）。

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Ｔ_ａｖｇを有する。（図１参照。）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。

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Ｔ_ａｖｇ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Ｔ_ａｖｇ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Ｔ_ａｖｇ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Ｔ_ａｖｇを有する。

好ましくは、本発明の透明感圧膜（１０）は、１０重量％未満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。

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、高抵抗の静止状態から低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／ｃｍ^２（より好ましくは、０．１４〜２８Ｎ／ｃｍ^２）の大きさの、ｚ方向への成分を含む圧力が加えられると、高抵抗の静止状態から低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、高抵抗の静止状態から低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、透明感圧膜（１０）は、静止状態にあるとき、≧１０^５Ω・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、≧１０^７Ω・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、≧１０^８Ω・ｃｍの体積抵抗率を有する。好ましくは、透明感圧膜（１０）は、２８Ｎ／ｃｍ^２のｚ方向への成分を含む圧力にさらされるとき、＜１０^５Ω・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／ｃｍ^２のｚ方向への成分を含む圧力にさらされるとき、＜１０^４Ω・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／ｃｍ^２のｚ方向への成分を含む圧力にさらされるとき、＜１０^３Ω・ｃｍの体積抵抗率を有する。

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Ｈ_Ｈａｚｅ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Ｈ_Ｈａｚｅ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＜２．５％のヘイズＨ_Ｈａｚｅを有する。

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Ｔ_{ｔｒａｎｓ}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Ｔ_{ｔｒａｎｓ}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Ｔ_{ｔｒａｎｓ}を有する。

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≧１０^８Ω・ｃｍの体積抵抗率ρ_ｖ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≧１０^１０Ω・ｃｍの体積抵抗率ρ_ｖを有する。最も好ましくは、マトリックスポリマーは、ＡＳＴＭ Ｄ２５７−１４に従って測定された１０^１２〜１０^１８Ω・ｃｍの体積抵抗率ρ_ｖを有する。

好ましくは、マトリックスポリマーは、ｚ方向へ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へ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／ｃｍ^２のｚ方向へ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へ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／ｃｍ^２のｚ方向へ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へ弾性的に変形可能である。

好ましくは、マトリックスポリマーは、（ａ）アルキルセルロース及びポリシロキサンの組み合わせ、及び（ｂ）オレフィンポリマーからなる群から選択される。

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であり、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。最も好ましくは、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であり、ポリマーマトリックスは２５〜７５重量％（好ましくは、３０〜６５重量％、より好ましくは、４０〜６０重量％）のアルキルセルロースと、７５〜２５重量％（好ましくは、７０〜３５重量％、より好ましくは、６０〜４０重量％）のポリシロキサンを含む。

好ましくは、アルキルセルロースはＣ_１−６の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Ｃ_１−４の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Ｃ_１−３の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。

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。

好ましくは、マトリックスポリマーは、オレフィンポリマーである。好ましくは、オレフィンポリマーは、オレフィンコポリマーである。より好ましくは、オレフィンコポリマーは、エチレン、分岐鎖または直鎖のＣ_３−３０α−オレフィン（好ましくは、分岐鎖または直鎖のＣ_３−２０α−オレフィン、より好ましくは、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセン、及びそれらの混合物からなる群から選択されたα−オレフィン、最も好ましくは、１−オクテン）、シラン（好ましくは、不飽和アルコキシシラン、より好ましくは、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、及びそれらの混合物からなる群から選択されたビニルシラン、最も好ましくは、ビニルトリメトキシシラン）、及び、選択的に、ポリオレフィン（好ましくは、ブタジエン、イソプレン、４−メチル−１，３−ペンタジエン、１，３−ペンタジエン、１，４−ペンタジエン、１，５−ヘキサジエン、１，４−ヘキサジエン、１，３−ヘキサジエン、１，３−オクタジエン、１，４−オクタジエン、１，５−オクタジエン、１，６−オクタジエン、１，７−オクタジエン、７−メチル−１，６，オクタジエン、４−エチリデン−８−メチル−１，７−ノナジエン、５，９−ジメチル−１，４，８−デカトリエン、及びそれらの混合物からなる群から選択されたポリオレフィン）を含む初期成分の反応生成物である。最も好ましくは、オレフィンコポリマーは、２０〜９０重量％（好ましくは、６０〜９０重量％、より好ましくは、６５〜７５重量％）のエチレン、１０〜８０重量％（好ましくは、１０〜４０重量％、より好ましくは、２０〜３５重量％）のＣ_３−３０α−オレフィン（好ましくは、分岐鎖または直鎖のＣ_３−２０α−オレフィン、より好ましくは、１−ブテン、１−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル１−１−ペンテン、３−メチル１−１−ペンテン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセン、及びそれらの混合物からなる群から選択されたα−オレフィン、最も好ましくは、１−オクテン）、０．１〜５重量％（好ましくは、０．１〜３重量％、より好ましくは、１〜３重量％）のシラン（好ましくは、不飽和アルコキシシラン、より好ましくは、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、及びそれらの混合物からなる群から選択されたビニルシラン、最も好ましくは、ビニルトリメトキシシラン）、及び、選択的に、０〜１０重量％（好ましくは、０〜６重量％）のポリオレフィン（好ましくは、ブタジエン、イソプレン、４−メチル−１，３−ペンタジエン、１，３−ペンタジエン、１，４−ペンタジエン、１，５−ヘキサジエン、１，４−ヘキサジエン、１，３−ヘキサジエン、１，３−オクタジエン、１，４−オクタジエン、１，５−オクタジエン、１，６−オクタジエン、１，７−オクタジエン、７−メチル−１，６，オクタジエン、４−エチリデン−８−メチル−１，７−ノナジエン、５，９−ジメチル−１，４，８−デカトリエン、及びそれらの混合物からなる群から選択されたポリオレフィン）を含む初期成分の反応生成物である。好ましくは、オレフィンコポリマーは、従来の示差走査熱量測定を使用して決定される、１００〜２００℃（より好ましくは、１３０〜１５０℃）のガラス転移温度を有する。好ましくは、オレフィンコポリマーは、１０，０００〜２，５００，０００ｇ／ｍｏｌ（より好ましくは、２０，０００〜５００，０００ｇ／ｍｏｌ、最も好ましくは、２０，０００〜３５０，０００ｇ／ｍｏｌ）の重量平均分子量Ｍ_Ｗを有する。好ましくは、オレフィンコポリマーは、≦３．５（より好ましくは、≦３．０）の多分散性を有する。好ましくは、オレフィンコポリマーは、≦０．９０ｇ／ｃｍ^３（より好ましくは、≦０．８８ｇ／ｃｍ^３、最も好ましくは、≦０．８７５ｇ／ｃｍ^３）の密度を有する。好ましくは、オレフィンコポリマーは、≧０．８５ｇ／ｃｍ^３（より好ましくは、≧０．８６ｇ／ｃｍ^３）の密度を示す。最も好ましくは、オレフィンコポリマーは、ビニルトリメトキシシランが架橋したエチレン及び１−オクテンのオレフィンコポリマーである。

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。

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ＡＲ_ａｖｇ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ＡＲ_ａｖｇ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ＡＲ_ａｖｇ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ＡＲ_ａｖｇを有する。

好ましくは、複数のハイブリッド粒子は、１〜５０μｍの平均粒径ＰＳ_ａｖｇ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ＰＳ_ａｖｇ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ＰＳ_ａｖｇを有する。

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。

好ましくは、複数のハイブリッド粒子における各ハイブリッド粒子は、複数の一次粒子、及び無機結合剤を含み、一次粒子は無機結合剤で一緒に結合される。

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、複数の一次粒子は、導電性の金属の粒子、導電性の合金の粒子、導電性の金属酸化物の粒子、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。

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、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。

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、複数のハイブリッド粒子を提供することと、この複数のハイブリッド粒子における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ＰＳ_ａｖｇを有し、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（好ましくは、溶媒は、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、及びそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくは、溶媒は、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、及びジプロピレングリコールモノメチルエーテルからなる群から選択され、最も好ましくは、溶媒はテルピネオールである）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。

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。

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。

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。

好ましくは、膜形成組成物は、１００〜２００℃の温度で加熱され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℃の温度で加熱され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℃の温度で加熱され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℃の温度で加熱されることによって硬化される。

好ましくは、膜形成組成物は、１〜４５分間、１００〜２００℃の温度で加熱され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℃の温度で加熱され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℃の温度で加熱され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℃の温度で加熱されることによって硬化される。

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Ｔ_ａｖｇ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Ｔ_ａｖｇ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Ｔ_ａｖｇ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Ｔ_ａｖｇを有する。

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、提供される複数のハイブリッド粒子は、提供された透明感圧膜における複数のハイブリッド粒子が平均粒径ＰＳ_ａｖｇを有するように選択され、０．５＊Ｔ_ａｖｇ≦ＰＳ_ａｖｇ≦１．５＊Ｔ_ａｖｇ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、提供される複数のハイブリッド粒子は、提供された透明感圧膜における複数のハイブリッド粒子が平均粒径ＰＳ_ａｖｇを有するように選択され、０．７５＊Ｔ_ａｖｇ≦ＰＳ_ａｖｇ≦１．２５＊Ｔ_ａｖｇ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、提供される複数のハイブリッド粒子は、提供された透明感圧膜における複数のハイブリッド粒子が平均粒径ＰＳ_ａｖｇを有するように選択され、Ｔ_ａｖｇ＜ＰＳ_ａｖｇ≦１．１＊Ｔ_ａｖｇである。

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。

好ましくは、本発明の装置は、電子ディスプレイをさらに含み、透明感圧膜は電子ディスプレイと相接する。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。

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。

実施例において報告された透過率Ｔ_{ｔｒａｎｓ}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。

実施例において報告されたヘイズＨ_Ｈａｚｅ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。

比較例：Ｃ：有機−無機粒子調製
水酸化カリウムで９０％中和されたカルボン酸基を有するエチレンアクリル酸コポリマー（０．５ｇ、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙより入手可能なＰｒｉｍａｃｏｒ（商標）５９８０１）を、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）水分散体（５ｇ、Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｈｕｚｈｅｎｇ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．からのＷＰ−０２０）と混合して、結合体を形成した。次に結合体を噴霧乾燥して、複合粒子を得た。

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）に分散させて、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の直径を持つＺｒＯ_２のミルビーズ（８０ｇ）を分散体に追加した。次に、水（１．５ｇ、脱イオン）を分散体に追加した。次に、分散体をＳｈａｎｇｈａｉ Ｔｉａｎ Ｆｅｎｇ Ｍｏｔｏｒｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．からのサンドミル装置タイプＹＳ６３３４のタンク内に装填した。サンドミル装置は、１，４００ｒｐｍ及び１０℃に設定した。分散体を５時間、記載された条件下で、サンドミル中で粉砕した。分散体を２００メッシュ（Ｔｙｌｅｒ）のスクリーンを通して濾過し、ＺｒＯ_２ミルビーズを除去した。次に、分散体２００ｇを５００ｍＬの丸底フラスコにおいてエタノールで希釈した。次に、フラスコを８０℃に設定された油浴に入れ、一晩攪拌した。次に、真空蒸着及び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、その分散体から乾燥された生成物のハイブリッド粒子粉末を得た。次に、乾燥された生成物のハイブリッド粒子粉末を２時間、３〜１０ｍｍの直径の範囲を有する３００ｇのメノウ粉砕ボールで、４００ｒｐｍに設定されたＮａｎｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｐｌａｎｔからの遊星細砕ミルタイプＱＭ−３ＳＰ２で粉砕し、粉砕された生成物のハイブリッド粒子粉末を得た。

実施例２：無機−無機粒子調製
実施例２は、フラスコを次に８０℃に設定された油浴に入れ、一晩攪拌する前に、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）（７ｇ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏ．ＬＬＣより入手可能）及び水（２．５ｇ、脱イオン）を次に、５００ｍＬの丸底フラスコにおける分散体に追加したこと以外は、実施例１と同一であった。

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に記載された実施例１または実施例２に従って調製された粉砕された生成物のハイブリッド粒子粉末の試料（４．６ｇ）を、エチルセルロース（Ｅｔｈｏｃｅｌ（商標）標準１０セルロース、ＣＡＳ番号９００４−５７−３としてＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な１０．５％溶液の３３ｇ）に分散させ、分散体を形成した。次に、１ｍｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）ミルビーズを表１に記載された量で分散体に追加した。次に、分散体を含有するＺｒＯ_２ミルビーズをＳｈａｎｇｈａｉ Ｔｉａｎ Ｆｅｎｇ Ｍｏｔｏｒｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．からのサンドミル装置タイプＹＳ６３３４内に装填した。サンドミル装置は、１４００ｒｐｍ及び１０℃に設定された。次に、分散体を９０分間、記載された条件下で、サンドミル中でそれぞれ粉砕した。次に、サンドミルにかけられた分散体を、４００メッシュ（Ｔｙｌｅｒ）スクリーンを通して濾過し、ＺｒＯ_２ビーズを除去して、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。

比較例ＣＩ及び実施例６〜８：感圧インク調製
比較例ＣＩの感圧インクは、比較例Ｃに従って調製された複合粒子を、テルピネオール及びジプロピレングリコールメチルエーテルアセテートの７：３の重量比の溶液混合物において、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）、及び分子あたり平均６重量％のヒドロキシル基を有する分岐鎖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）の７：３の重量比のポリマー混合物の９重量％の溶液内に、超音波分散によって調製した。比較例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。

実施例６〜８の感圧インクは、それぞれ実施例３〜５に従って調製されたマザーインクを希釈することによって調製された。すなわち、実施例６〜８に従って調製されたマザーインクを、テルピネオール及びジプロピレングリコールメチルエーテルアセテートの７：３重量比の溶媒混合物における、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）、及び分子あたり平均６重量％のヒドロキシル基を有する分岐鎖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）の７：３重量比のポリマー混合物の９重量％の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する２重量％のハイブリッド粒子を含有した。

比較例ＣＦ及び実施例９〜１１：感圧膜調製
比較例ＣＦ及び実施例９〜１１の感圧膜は、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．中国から入手可能）の酸化インジウムスズ被覆上に、比較例ＣＩ及び実施例６〜８にそれぞれ従って調製された感圧インクを成膜することによって得られた。比較例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ついての乾燥された膜の厚さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用して測定された。測定された厚さは、表２において報告される。

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対する代表的な圧力負荷解放サイクルが、それぞれ図２〜５に提供される。比較例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が、それぞれ図６〜９に提供される。

感圧膜の高湿加熱抵抗
比較例ＣＦ及び実施例９〜１１の感圧膜の高湿加熱抵抗を評価した。上記で説明された初期の感圧膜の応答試験の後、その膜を７０℃及び９０％の相対湿度に設定された炉に２４時間配置した。次に膜を炉から除去し、その感圧応答を再評価した。図１０〜１３それぞれに、比較例ＣＦ及び実施例９〜１１の感圧膜に対する結果が示される。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、炉処理に続く初期の感圧膜の応答に対応する。

感圧膜の透過率及びヘイズ
比較例ＣＦ及び実施例９〜１１の各々に従って調製された、感圧膜（ＩＴＯで被覆されたポリウレタンテレフタレート膜基板上に成膜された）の透過率Ｔ_{ｔｒａｎｓ}及びヘイズＨ_Ｈａｚｅが表３に提供される。

Claims (9)

1. マトリックスポリマーと、
   複数のハイブリッド粒子と、を含む透明感圧膜であって、
   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、
   前記透明感圧膜は、長さ、幅、厚さＴ、及び平均厚さＴ_ａｖｇを有し、
   前記平均厚さＴ_ａｖｇは０．２〜１０００μｍであり、
   前記複数のハイブリッド粒子における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、
   前記複数のハイブリッド粒子は、１〜５０μｍの平均粒径ＰＳ_ａｖｇを有し、
   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。
2. 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。
3. 前記透明感圧膜は、＜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に記載の透明感圧膜。
4. 前記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である、請求項１に記載の透明感圧膜。
5. 前記マトリックスポリマーは、オレフィンポリマーである、請求項１に記載の透明感圧膜。
6. 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。
7. 電子ディスプレイをさらに備え、
   前記透明感圧膜が、前記電子ディスプレイと相接する、請求項６に記載の装置。
8. 前記透明感圧膜が前記電子ディスプレイに重なる、請求項７に記載の装置。
9. 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、
   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における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、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ＰＳ_ａｖｇを有する、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、前記基板上に前記透明感圧膜を提供することと、を含む、方法。