TWI403930B

TWI403930B - 一種以筆輸入的裝置之表面易書寫材料

Info

Publication number: TWI403930B
Application number: TW98115100A
Authority: TW
Inventors: Kevin Lee
Original assignee: E San Prec Coating Corp
Priority date: 2009-05-05
Filing date: 2009-05-05
Publication date: 2013-08-01
Also published as: TW201040805A

Description

一種以筆輸入的裝置之表面易書寫材料

隨著觸控技術廣泛使用於資訊電子產品，觸控筆輸入之觸感，及電子產品接受輸入訊號之連續性與完整性，更顯重要。本發明根據觸控輸入筆尖之尺寸，設計並控制材料之表面型態，使達到最適當之書寫阻力，讓使用者感受書寫之流暢性，並達到觸控訊號傳輸之連續與完整，減少重覆輸入之次數。

日本油脂公司(NOF)日本公開JP2007207091揭示一種用於以筆輸入之裝置的表面材料，其具有抗眩之效果使影像能清晰呈現。此材料包含一軟質具彈力之樹脂層，及上方有一抗眩層。先在玻璃上形成軟樹脂層，其厚度是5至100微米之間，在其上再形成抗眩層的厚度是0.2至10微米之間。以馬登斯(Martens hardness)硬度計整體結構之硬度值介於0.1至10之間，整體霧度值(Haze)介於0.5至40%之間。此案未揭示材料表面阻力與表面粗糙度的關係，且此案限用於軟質材料，與本案未限定材料之軟硬程度截然不同。

高士公司(A.T. Cross Company)在美國第5627348號專利中，揭示觸控筆之設計，當觸控筆與書寫面間之書寫阻力在0.2牛頓至0.7牛頓之間時，書寫的感覺最像原子筆寫在紙上的感覺，以此為設計觸控筆之依據。然而，此專利從未提及書寫表面特性之控制，與本案之技術明顯不同。

其他有關可書寫表面之材料技術，如日本專利JP2006341532、JP2003220797、CA2390172、JP2001080290、JP10076791及JP72515645中所揭示，主要強調彩繪筆(marker)書寫時之上色效果。雖然其中也包含凸出之平均高度Ra及凸出點之平均間距Sm之控制，但其目的主要在於達到油墨與書寫表面之濕潤性(wetting)效果，因此最後會以油墨在表面之接觸角決定可書寫性；此與本案目標在於控制書寫阻力，決定書寫觸感，是不同之技術。前案更未揭示有關筆尖尺寸與表面變化尺寸關係之控制。

本發明根據觸控輸入筆尖之尺寸，設計並控制材料之表面型態，讓使用者感受書寫之流暢性，並達到觸控訊號傳輸之連續與完整，減少重覆輸入之次數。

本發明之一種以筆輸入的裝置之表面易書寫材料，其中包括一透明基材及一易書寫塗層，其中透明基材的光透過度大於85%，易書寫塗層之表面書寫阻力介於0.4牛頓與0.7牛頓之間，易書寫塗層之表面呈現凹凸狀，其表面狀況滿足下列關係，

500<D/Ra<5000

10<D/Sm<200

其中，Ra為凸出之平均高度，Sm為凸出點之平均間距，D為書寫筆尖直徑。當書寫筆尖直徑D介於0.2毫米至2毫米之間時，其Ra值介於0.3微米至0.7微米之間；Sm介於9微米至17微米之間為佳。

本發明之易書寫材料，可藉由塗佈添加粒子之透明樹脂，或利用習知壓印(embossing)技術，以雕花滾輪產生所要之尺寸之凹凸表面。

如第1圖所示，該透明基材(1)為一透光材質，其材質可為纖維素類(cellulose)，二乙酸鹽類(diacetate)，三乙酸鹽類(triacetate)，乙酸丁酸纖維素類(cellulose acetate butyrate, polyester)，聚硫胺樹脂類(polyamide)，聚硫亞胺類(polyimide)，聚醚堸類(polyether sulfone)，聚堸類(polysulfone)，聚丙烯類(polypropylene)，聚甲基戊烯類(polymethylpentene)，聚氯乙烯類(polyvinyl chloride)，聚乙烯類(polyvinyl acetal)，聚醚丙酮類(polyether ketone)，聚甲基丙烯酸類(methyl polymethacrylate)，聚甲基丙烯酸甲酯(polymethymethacrylate；PMMA)，聚碳酸脂類(polycarbonate)，和聚胺基甲酸乙酯類(polyurethane)。其中較佳之基材為三醋酸纖維膜(cellulose triacetate；TAC)與聚乙烯(Poly-Etbylene；PET)。本實施例中所提及之三醋酸纖維膜(TAC)或聚乙烯(PET)基板係為業界常見之基板材料。

然後，在其上塗覆易書寫塗層(2)，其係由透明樹脂(3)與有機或無機粒子(4)所組成。將透明樹脂(3)與透光微粒(4)，均勻混合塗佈至基材(1)後，再藉由光固化反應將該透明樹脂(3)硬化，並固定該透光微粒(4)的位置。其中，透明樹脂(3)尤以壓克力樹脂為佳。

該粒子(4)均勻散佈於該透明樹脂(3)內，其添加可提升透明樹脂(3)的硬度與耐磨擦性能，粒子係選自矽化物、壓克力粒子、聚苯乙烯或其組合。在本實例中，該透光微粒(3)係使用矽化物(silica)，其粒徑小於1微米，並可造成該透光樹脂層(10)的折射率介於1.4~1.55間。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。

目前市面上常用之觸控筆，其筆尖直徑D一般介於0.5毫米至1.5毫米之間。因此，實施例以此為標的，以設計適合其表面書寫之材料。

實施例一

在本實例中，透明基材(1)為聚乙烯(Poly-Ethylene；PET)。透明樹脂係為壓克力樹脂(3)，主要由1-丁醇(1-Butanol)、乙醇(Ethanol)、乙酸乙酯(Ethyl acetate；EAC)、己烷(Hexane)、異丙醇(80%)(isopropanol；IPA)及部份壓克力樹脂所組成，固含量為25~50%。

再接著，加入5~8重量百分比(wt%)的二氧化矽(silicon oxide or silica)微小粒子(4)於透明樹脂中，使用均質機混合攪拌，其二氧化矽微小粒子的粒徑大小介於3~8μm之間。由於二氧化矽微小粒子在樹脂塗佈與固化過程中會因本身浮力而向上聚集於透明樹脂(1)之上表面附近處。該粒子(4)係使用矽化物(silica)，並可造成該透明樹脂(3)的折射率介於1.4~1.55間。

利用濕式塗佈方式於基材(1)上，其中濕式塗佈可採用旋轉塗佈(spin coating)、滾輪塗佈(roll coating)，凹版印刷塗佈(gravure coating)、線棒塗佈(bar coating)和狹縫沖模塗佈(slot die coating)等的方式塗佈，經過熱烤與紫外光照射等之固化處理步驟後其厚度將會變薄。

固化處理中包括：1.熱烤步驟(thermal curing)，將透明A中大部份的醇類藉由熱烤的步驟蒸發除去以固定樹脂。其熱烤溫度介於50~95℃之間，烘烤時間約0.5~5min、其熱烤溫度由使用於樹脂中的溶劑來決定，需低於溶劑的沸點，進行熱烤步驟，在本實施例中樹脂的溶劑可為異丙醇，因此使用之熱烤溫度約為60℃上下。2.接著再使用紫外光(Ultra-Violate light)，使透明樹脂中的聚合物進行交叉結合(cross-link)之聚合反應以強化結構，此時，所供給之紫外線能量介於150~1000 mJ/cm² 之間，而硬化後之透明樹脂厚度約為4-8微米(μm)。如此，便形成易書寫塗層，用於以筆輸入的裝置之表面易書寫材料。其表面呈現凹凸狀，其凸出之高度Ra值為0.5±0.08微米，其凸出點之平均間距Sm值為13±3微米。

其中Ra值與Sm值是由光學顯微鏡中，觀察凸出高度及單位面積內之凸出點數，計算而得。本實施例之光學顯微鏡照片如下，照片尺寸為69毫米長，52毫米寬；照片上的1毫米相當於4.9微米實際尺寸。

本案使用如美國第5627348專利所敘述之裝備量測書寫阻力。測試中，書寫工具是固定在垂直位置，垂直於書面表面上，書寫工具的筆尖，以一自然寫作角度20度的方式被拖拉。書寫阻力試驗機，藉由具200牛頓負載傳感器(Load Cell)的茲維克(Zwick)萬能試驗機，向書寫阻力試驗機施力136克，使筆尖向書寫面表面，這相當於一個典型的書面壓力。一個典型的書寫速度大約是每分鐘121吋。然而，機器之最高的速度為每分鐘30吋，因此以此速度進行測試。

將此實施例產生之表面易書寫材料，以上述方法測試所得的書寫阻力值為0.53牛頓。

實施例二

如實施例一所用之材料組成與製作方式，將透明樹脂中之二氧化矽微小粒子(4)的添加量，由原來的5~8重量百分比(wt%)降至3~5重量百分比(wt%)，即可得到實施例二之易書寫塗層。其表面呈現凹凸狀，其凸出之高度Ra值為0.45±0.1微米，其凸出點之平均間距Sm值為18±4微米。本實施例之光學顯微鏡照片如下，照片尺寸為69毫米長，52毫米寬；照片上的1毫米相當於4.9微米實際尺寸。

將此實施例產生之表面易書寫材料，以前述方法測試所得的書寫阻力值為0.25牛頓。

實施例三

如實施例一所用之材料組成與製作方式，將透明樹脂中之二氧化矽微小粒子(4)的添加量，由原來的5~8重量百分比(wt%)降至1~3重量百分比(wt%)，即可得到實施例二之易書寫塗層。其表面呈現凹凸狀，其凸出之高度Ra值為0.4±0.15微米，其凸出點之平均間距Sm值為20±3微米。本實施例之光學顯微鏡照片如下，照片尺寸為69毫米長，52毫米寬；照片上的1毫米相當於4.9微米實際尺寸。

將此實施例產生之表面易書寫材料，以前述方法測試所得的書寫阻力值為0.05牛頓。

實施例四

利用紫外線UV滾印技術製造表面凹凸形狀，是先行製作凹凸圖案於具有滾筒模仁上，隨即將紫外線硬化型壓克力高分子均勻塗佈於透明基材上；再利用先前製作之具有凹凸圖案之模板以適當的力量施壓於所使用之基板上；並施以紫外光(ultraviolet,UV)照射單體使之行高分子聚合反應而固化，可以快速的連續製造表面之凹凸圖形。

將實施例一產生之表面易書寫材料，在其背面施塗感壓膠後，貼附於具觸控面板之手機表面，以筆尖直徑為1毫米之觸控筆，進行輸入相同內容之中英文字共500字，其結果如表2。

由以上結果可知，表面易書寫材料之表面結構，可改善觸控筆輸入資訊之辨識性，減少重覆輸入之次數，尤其以實施例一之效果最好，能大幅提升觸控輸入使用者之效率與工作品質。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的方法及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

1‧‧‧透明基材

2‧‧‧易書寫塗層

3‧‧‧透明樹脂

4‧‧‧粒子

A‧‧‧凸出點之間距

B‧‧‧凸出之外露直徑

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：第1圖係繪示本發明一較佳實施例之以筆輸入的裝置之表面易書寫材料

表1、為表面易書寫材料之特性

表2、輸入結果辨識率測試

1．．．透明基材

2．．．易書寫塗層

3．．．透明樹脂

4．．．粒子

A．．．凸出點之間距

B．．．凸出之外露直徑

Claims

一種以筆輸入的裝置之表面易書寫材料，其中包括一透明基材及一易書寫塗層，其中透明基材的光透過度大於85%，易書寫塗層之表面書寫阻力介於0.4牛頓與0.7牛頓之間，其表面呈現凹凸狀並滿足下列關係，Ra=0.5±0.2微米 Sm=13±4微米其中，Ra為凸出之平均高度，Sm為凸出點之平均間距。
如申請範圍第1項之以筆輸入的裝置之表面易書寫材料，其凹凸狀表面進一步滿足下列關係，500<D/Ra<5000 10<D/Sm<200其中，Ra為凸出之高度，Sm為凸出點之平均間距，D為書寫筆尖直徑。
如申請範圍第1項之以筆輸入的裝置之表面易書寫材料，其凹凸狀表面可藉由塗佈添加粒子之透明樹脂，或雕花滾輪壓印形成。
如申請範圍第2項之以筆輸入的裝置之表面易書寫材料，其中書寫筆尖直徑D介於0.2毫米至2毫米之間。
如申請範圍第1項之以筆輸入的裝置之表面易書寫材料，其中易書寫塗層係由透明樹脂與有機或無機粒子所組成。
如申請範圍第1項之以筆輸入的裝置之表面易書寫材料，其中透明基材係選自包含三醋酸纖維素、聚苯二甲酸乙烯酯、環烯烴共聚物、環烯烴聚合物、聚碳酸酯之群組或其組合。
如申請範圍第5項之以筆輸入的裝置之表面易書寫材料，其中該透明樹脂係為壓克力樹脂。
如申請範圍第5項之以筆輸入的裝置之表面易書寫材料，其中粒子係選自矽化物、壓克力粒子、聚苯乙烯或其組合。