CN107111406A - 电容式传感器 - Google Patents

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Abstract

作为即使在使用包括金属纳米线的透光性导电膜的情况下也能够得到充分的ESD耐性的电容式传感器，提供如下电容式传感器：该电容式传感器在基材设置有透光性导电膜的图案，其中，透光性导电膜包括金属纳米线，图案具有：检测图案，其通过多个检测电极以隔开间隔的方式排列而成；和多条引出布线，其从多个检测电极分别沿着第一方向呈直线状延伸出，检测图案中的至少一个检测电极包括电流路径设定部，该电流路径设定部延长从检测电极朝向引出布线的电流的直线路径长度。

Description

电容式传感器
技术领域
本发明涉及形成有包括金属纳米线的透光性导电膜的图案的电容式传感器。
背景技术
在专利文献1中公开了具备单层构造的透明导电膜的电容式传感器即触控开关。专利文献1所记载的触控开关的触控电极部以及从触控电极部延伸的布线部由网眼状的金属线形成。该触控开关的结构能够在小型的触控面板中实现，但当面板尺寸变得大型时需要配置许多细长的布线。另外，布线部由金属线形成，因此当使布线部细长时，布线部的电阻变高。
专利文献2所记载的触控面板在基板的表面形成有多个透明的导电构造体，该导电构造体由碳纳米管构成。另外，从导电构造体延伸出的导电线由ITO(Indium Tin Oxide)形成。
然而，当由ITO等形成导电线时，电阻会变高，因此导电线的电阻降低检测灵敏度。
为了解决这样的问题，正在研究包括金属纳米线的透光性导电膜来作为低电阻的透光性导电膜。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-191504号公报
专利文献2：日本特开2009-146419号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在单层构造的透光性导电膜使用金属纳米线的情况下，存在与ITO相比静电放电(ESD：Electro Static Discharge)耐性低这样的问题。作为其理由，可举出：(1)在使用金属纳米线的透光性导电膜中，与ITO相比电阻低；(2)即使是相同的图案，在ESD中也容易流动更多的电；(3)金属纳米线显现纳米尺寸的关系的导电性，因此与块体金属的熔点相比以低的温度熔融(因短时间内流动较多的电流时的热量而熔融)；(4)导通的实际体积本身少等。
于是，本发明的目的在于，提供即使在使用包括金属纳米线的透光性导电膜的情况下也能够得到充分的ESD耐性的电容式传感器。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明的电容式传感器是在基材设置有透光性导电膜的图案的电容式传感器，所述电容式传感器的特征在于，透光性导电膜包括金属纳米线，图案具有：检测图案，其通过多个检测电极以隔开间隔的方式排列而成；和多条引出布线，其从多个检测电极分别沿着第一方向呈直线状地延伸出，检测图案中的至少一个检测电极包括电流路径设定部，该电流路径设定部延长从检测电极朝向引出布线的电流的直线路径长度。根据这样的结构，通过设置电流路径设定部，从检测电极到引出布线为止的电流的直线路径长度被延长，因此能够抑制向引出布线瞬间流入电流，能够提高ESD耐性。
在本发明的电容式传感器中，也可以是，电流路径设定部具有狭缝图案，该狭缝图案以阻隔将检测电极的周缘与连接部分连结的直线的方式设置，所述连接部分是检测电极与引出布线的连接部分。根据这样的结构，欲从检测电极向引出布线流动的电流以避开狭缝图案的方式蜿蜒行进。由此，能够抑制向引出布线瞬间流入电流，能够提高ESD耐性。
在本发明的电容式传感器中，也可以是，电流路径设定部具有多个狭缝图案，该多个狭缝图案为检测电极的长度的一半以上，且限制电流路径，多个狭缝图案彼此平行设置，所述多个狭缝图案中的至少一部分从所述检测电极的端部朝向内部延伸出，相邻的狭缝图案设置为在彼此不同的位置处限制电流路径。根据这样的结构，欲从检测电极向引出布线流动的电流以避开多个狭缝图案的方式大幅蜿蜒行进。由此，能够抑制向引出布线瞬间流入电流，能够提高ESD耐性。
在本发明的电容式传感器中，也可以是，多条引出布线包括该多条引出布线沿着与第一方向正交的第二方向以一定的第一间距配置的等间隔区域，电流路径设定部具有多个狭缝图案，该多个狭缝图案从检测电极的端部沿着第一方向延伸出所述检测电极的长度的一半以上。
根据这样的结构，多条引出布线的等间隔区域与电流路径设定部的图案由沿着同一方向延伸的直线部分构成，因此即使设定有电流路径设定部，也不容易视觉辨认出图案的差别。
在本发明的电容式传感器中，也可以是，多个狭缝图案各自的宽度与多条引出布线的间隔相等，多个狭缝图案的间距与第一间距相等。
根据这样的结构，多条引出布线的等间隔区域与电流路径设定部的线以及间隙(线&空间)相同，更加不容易视觉辨认出图案的差别。
在本发明的电容式传感器中，也可以是，第一方向是从检测图案朝向外部端子区域的方向，多个检测电极沿着第一方向排列，电流路径设定部至少设置于距外部端子区域最近的检测电极。根据这样的结构，能够抑制向ESD耐性最低的引出布线、即从检测电极到外部端子区域为止最短的引出布线瞬间流入电流，能够提高ESD耐性。
在本发明的电容式传感器中，也可以是，电流路径设定部设置于多个检测电极中的各检测电极。根据这样的结构，能够使从多个检测电极分别引出的布线图案的ESD耐性均匀化。
在本发明的电容式传感器中，也可以是，金属纳米线包括银纳米线。根据这样的结构，能够提高包括银纳米线的透光性导电膜的图案的ESD耐性。
发明效果
根据本发明，可提供即使在使用包括金属纳米线的透光性导电膜的情况下也能够得到充分的ESD耐性的电容式传感器。
附图说明
图1是例示本实施方式的电容式传感器的导电图案的俯视图。
图2(a)以及(b)是例示狭缝图案与电流路径的关系的示意图。
图3(a)～(c)是说明电流路径设定部的另一例的俯视图。
图4是对包括虚拟图案和电流路径设定部的图案的例子进行表示的俯视图。
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的实施方式。需要说明的是，在以下的说明中，对同一构件标注同一附图标记，对进行了一次说明的构件适当省略其说明。
(电容式传感器的结构)
图1是例示本实施方式的电容式传感器的导电图案的俯视图。
如图1所表示的那样，本实施方式的电容式传感器具备在基材10的一例即膜基材设置有单层构造的透光性导电膜的图案20的结构。图案20具有检测图案21和引出布线22。
基材10的材质不限定。作为基材10的材质，例如可举出具有透光性的无机基板、具有透光性的塑料基板。基材10的形态不限定。作为基材10的形态，例如可举出膜、片材、板材等，其形状可以是平面，也可以是曲面。作为无机基板的材料，例如可举出石英、蓝宝石、玻璃等。作为塑料基板的材料，例如可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、环烯烃聚合物(COP)等聚烯烃、二乙酰纤维素、三乙酰纤维素(TAC)等纤维素系树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等丙烯酸树脂、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、芳族聚酰胺、聚醚砜、聚砜、聚氯乙烯、聚碳酸酯(PC)、环氧树脂、尿素树脂、聚氨酯树脂、三聚氰胺树脂等。基材10可以具有单层构造，也可以具有层叠构造。
检测图案21具有四边形状的多个检测电极21a。多个检测电极21a在X1-X2方向(第二方向)以及Y1-Y2方向(第一方向)上分别以隔开一定间隔的方式排列。需要说明的是，第一方向与第二方向彼此正交。另外，图1是为了简单化而示意化的图，多个检测电极21a中的各检测电极的面积彼此相等。
多条引出布线22以从多个检测电极21a的Y2侧的端部分别沿着同一方向(Y1-Y2方向)的方式彼此平行延伸。更具体而言，多条引出布线22从检测电极21a的第二纵边21c的Y2侧的端部朝向外部端子区域30延伸。
检测图案的至少一个检测电极包括电流路径设定部25。电流路径设定部25包括使从检测电极21a朝向引出布线22的电流的路径蜿蜒行进的布线路。在本实施方式中，为了构成布线路，设置有多个狭缝图案SP。由此，从检测电极21a朝向引出布线22的电流沿着以避开狭缝图案SP的方式蜿蜒行进的路径前进。
电流路径设定部25至少包含于距外部端子区域30最近的检测电极21a即可。即，对于距外部端子区域30最近的检测电极21a，引出布线22也变得最短。因此，通过该检测电极21a包括电流路径设定部25，从而能够抑制向最短的引出布线瞬间流入电流，能够提高ESD耐性。在图1所示的例子中，各检测电极21a包括电流路径设定部25。通过多个检测电极21a分别包括电流路径设定部25，从而能够使从各检测电极21a分别引出的引出布线22的ESD耐性均匀化。
在作为电流路径设定部25而具备多个狭缝图案SP的情况下，希望多个狭缝图案SP以延伸出检测电极21a的长度的一半以上的方式设置，并且彼此平行设置，从而相邻的狭缝图案SP彼此错开地向不同的方向延伸出。由此，欲从检测电极21a向引出布线22流动的电流以避开多个狭缝图案SP的方式大幅蜿蜒行进。由于电流路径增加，因此能够抑制向引出布线22瞬间流入电流，能够提高ESD耐性。
图2(a)以及(b)是例示狭缝图案与电流路径的关系的示意图。
图2(a)表示狭缝图案SP的延伸方向的例子，图2(b)表示电流路径。需要说明的是，为了便于说明，图2(a)以及(b)仅表示图案20的一部分。
在此，在图2(a)中，从检测电极21a朝向引出布线22的电流沿着将检测电极21a的周缘与连接部分CP连结的直线(在图2(a)中为箭头DR)流动，所述连接部分CP是检测电极21a与引出布线22的连接部分。当未设置有电流路径设定部25时，电流沿着该箭头DR而直线地向连接部分CP流入。对于引出布线22，从检测电极21a的宽广的区域向引出布线22的细的区域集中地流入电流。
于是，在本实施方式中，作为电流路径设定部25而以阻隔该直线(箭头DR)的方式设置有狭缝图案SP。而且，多个狭缝图案SP平行且以彼此错开地延伸出的方式设置。即，各狭缝图案SP设置为从检测电极21a的端部(缘部)朝向内部的检测电极21a的长度的一半以上且不到达相面对的缘部的长度。而且，相邻的狭缝图案SP以彼此错开地向不同的方向延伸出的方式设置。
在像这样设置有狭缝图案SP的情况下，如图2(b)所表示的那样，欲从远离检测电极21a的连接部分CP的位置起朝向引出布线22流动的电流以避开多个狭缝图案SP的方式沿着锯齿的路径流动。由此，即使欲从检测电极21a向引出布线22瞬间流入电流，也无法朝向连接部分CP直线地流动。由此，能够抑制电流在短时间内向连接部分CP以及引出布线22的集中的流入。因此，在本实施方式中，与检测电极21a不包括电流路径设定部25的情况相比，引出布线22处的ESD耐性提高。
在此，在是包括多个狭缝图案SP的电流路径设定部25的情况下，也可以设置为电流路径设定部25与多条引出布线22沿着Y1-Y2方向平行地并列的等间隔区域S1相并列。在等间隔区域S1中，多条引出布线22在X1-X2方向上以一定的间距(第一间距)配置。作为电流路径设定部25，使多个狭缝图案SP的宽度与多条引出布线22的间隔相同，使间距与第一间距相同。由此，成为多条引出布线22的等间隔区域S1与电流路径设定部25的图案包括沿着同一方向延伸出的直线部分的结构，即使在从来自等间隔区域S1的直线部分的图案边缘的反射/散射强度变大的角度观察的情况下，在电流路径设定部25的直线部分处反射/散射强度也同样变大，因此视觉辨认容易程度的差异变小，即使设置有狭缝图案SP也不容易视觉辨认到图案的差别。另外，通过使多条引出布线22的等间隔区域S1与电流路径设定部25的线以及间隔(线&空间)相同，由此反射/散射强度的差异变得更小，另外透射光强度的差异也变小，因此即使设置有狭缝图案SP也更加不容易视觉辨认到图案的差别。
(检测动作)
在本实施方式的电容式传感器中，在相邻的多个检测电极21a之间形成有静电容量。当使手指接触或接近检测电极21a的表面时，手指与接近手指的检测电极21a之间形成有静电容量，因此通过对从检测电极21a检测出的电流值进行计测，从而能够检测出手指与多个检测电极21a中的哪一个电极最接近。
(构成材料)
形成图案20的透光性导电膜包括导电性的金属纳米线。该金属纳米线的材质不限定。作为构成金属纳米线的材料，可例示出包含从Ag、Au、Ni、Cu、Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Os、Fe、Co、Sn选择出的一个种类以上的金属元素的材料。金属纳米线的平均短轴径不限定。金属纳米线的平均短轴径优选为大于1nm且为500nm以下。金属纳米线的平均长轴长度不限定。金属纳米线的平均长轴长度优选大于1μm且为1000μm以下。
为了提高形成透光性导电膜的纳米线墨中的金属纳米线的分散性，金属纳米线也可以由聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯亚胺等含氨基的化合物进行表面处理。优选的是，表面处理所使用的化合物在涂膜化时采用使导电性不劣化的程度的添加量。此外，也可以将具有磺基(包括磺酸盐)、磺酰基、磺酰胺基、羧酸基(包括羧酸盐)、酰胺基、磷酸基(包括磷酸盐、磷酸酯)、膦基、硅烷醇基、环氧基、异氰酸酯基、氰基、乙烯基、硫醇基、甲醇基等官能团的化合物且能够吸附于金属的物质用作分散剂。
纳米线墨的分散剂的种类不限定。作为纳米线墨的分散剂，例如可举出水、醇类(作为具体例可举出甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、sec-丁醇、tert-丁醇等)、酮(作为具体例可举出环己酮、环戊酮等)、酰胺(作为具体例而可举出N，N-二甲基甲酰胺(DMF)等)、亚砜(作为具体例可举出二甲基亚砜(DMSO)等)等。纳米线墨的分散剂可以由一个种类的物质构成，也可以由多个种类的物质构成。
为了抑制纳米线墨的干燥不均、裂纹，还可以添加高沸点溶剂来控制溶剂的蒸发速度。作为高沸点溶剂的具体例，可举出丁基溶纤剂、二丙酮醇、丁基三乙二醇、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单异丙醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇二乙醚、二丙二醇单甲醚、三丙二醇单甲醚、丙二醇单丁醚、丙二醇异丙醚、二丙二醇异丙醚、三丙二醇异丙醚、甲基乙二醇等。高沸点溶剂可以单独使用，另外也可以组合多个。
作为能够适用于纳米线墨的粘结材料，可以从已知的透明的天然高分子树脂或合成高分子树脂中广泛选择并使用。例如，可以使用透明的热塑性树脂、通过热、光、电子射线、放射线而固化的透明固化性树脂。作为透明的热塑性树脂的具体例，可举出聚氯乙烯、氯乙烯-乙酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、硝化纤维素、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、氟化乙烯、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等。作为透明固化性树脂的具体例，可举出三聚氰胺丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、异氰酸酯、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、丙烯酸改性硅酸盐等硅酮树脂等。纳米线墨还可以含有添加剂。作为这样的添加剂，可举出界面活性剂、粘度调整剂、分散剂、固化促进催化剂、增塑剂、防氧化剂、防硫化剂等稳定剂等。
(电流路径设定部的另一例)
接着，说明电流路径设定部25的另一例。
图3(a)～(c)是对电流路径设定部的另一例进行说明的俯视图。需要说明的是，为了便于说明，图3(a)～(c)仅表示出了图案20的一部分。
在图3(a)所表示的例子中，电流路径设定部25所包括的多个狭缝图案SP的延伸方向为X1-X2方向。在设置狭缝图案SP的情况下，以阻隔将检测电极21a的缘部与连接部分CP连结的直线(箭头DR)的方式设置即可。因此，狭缝图案SP的延伸方向不限定于Y1-Y2方向，也可以是X1p-X2方向。另外，也可以沿着与X1-X2方向以及Y1-Y2方向中的任一方均不平行的方向延伸出。而且，多个狭缝图案SP也可以未必彼此平行地设置。
在图3(b)所表示的例子中，在检测电极21a的内侧设置有狭缝图案SP。即，狭缝图案SP的两端均未到达检测电极21a的缘部。对于这样的狭缝图案SP，也以阻隔直线(箭头DR)的方式设置即可。
通过以阻隔直线(箭头DR)的方式设置狭缝图案SP，从而能够使欲从检测电极21a的缘部向连接部分CP直线流动的电流的路径蜿蜒行进，能够抑制电流在短时间内集中地向引出布线22流动。由此，能够提高引出布线22的ESD耐性。
在图3(c)所表示的例子中，从检测电极21a的两端分别朝向内部设置的狭缝图案SP和设置于检测电极21a的内部(未到达检测电极21a的缘部)的狭缝图案SP以在彼此不同的位置限制电流路径的方式设置。这样的狭缝图案SP也能够阻隔直线(箭头DR)，能够抑制电流在短时间内集中地向引出布线22流动。由此，能够提高引出布线22的ESD耐性。
图4是对包括虚拟图案和电流路径设定部的图案的例子进行表示的俯视图。
虚拟图案DP是设置于各检测电极21a的狭缝状的图案。在检测电极21a设置有沿着Y1-Y2方向延伸的多条平行的虚拟图案DP。由此，构成检测电极21a的线&空间的区域。
希望基于虚拟图案DP的各检测电极21a的线&空间的宽度以及间距与多条引出布线22的等间隔区域S1中的线&空间的宽度以及间距一致。另外，希望使等间隔区域S1与电流路径设定部25的线以及间隔(线&空间)相同。由此，在图案20整体的宽广的区域中设置有相同的线&空间，能够使图案20不显眼。
而且，也可以在最靠近外部端子区域30的检测电极21a与外部端子区域30之间的非检测区域S2设置有电阻设定部23。电阻设定部23与引出布线22连接。电阻设定部23包括折回图案。
通过设置包括折回图案的电阻设定部23，与未设置电阻设定部23的情况相比从检测电极21a朝向外部端子区域30的布线图案的电流路径变长。当电流路径变长时，相应地电阻变高。因此，就设置有电阻设定部23的引出布线22而言，与未设置电阻设定部23的情况相比，电阻变高，能够提高ESD耐性。
在设置电阻设定部23的情况下，希望折回图案的线&空间的宽度以及间距也与等间隔区域S1的线&空间的宽度以及间距一致。由此，即使设置有折回图案，光透过方面也不产生不协调感。
需要说明的是，在上述内容中说明了本实施方式及其变形例，但本发明并不限定于这些例子。例如，对于本领域技术人员对前述的实施方式或其变形例适当进行了构成要素的追加、删除、设计变更而得到的方案、以及适当组合实施方式、变形例的特征而得到的方案，只要具备本发明的主旨，就也包含于本发明的范围内。
产业上的可利用性
如以上那样，本发明的电容式传感器对于具有单层构造的透光性导电膜的大型的触控面板而言是有用的，能够形成使用者不容易视觉辨认出的透光性图案。
附图标记说明：
10…基材；
20…图案；
21…检测图案；
21a…检测电极；
22…引出布线；
23…电阻设定部；
25…电流路径设定部；
30...外部端子区域；
S1...等间隔区域；
S2...非检测区域；
SP...狭缝图案。

Claims (8)

1.一种电容式传感器，其在基材设置有透光性导电膜的图案，
所述电容式传感器的特征在于，
所述透光性导电膜包括金属纳米线，
所述图案具有：
检测图案，其通过多个检测电极以隔开间隔的方式排列而成；和
多条引出布线，其从所述多个检测电极分别沿着第一方向呈直线状地延伸出，
所述检测图案中的至少一个检测电极包括电流路径设定部，该电流路径设定部延长从所述检测电极朝向所述引出布线的电流的直线路径长度。
2.根据权利要求1所述的电容式传感器，其中，
所述电流路径设定部具有狭缝图案，该狭缝图案以阻隔将所述检测电极的周缘与如下的连接部分连结的直线的方式设置，所述连接部分是所述检测电极与所述引出布线的连接部分。
3.根据权利要求1所述的电容式传感器，其中，
所述电流路径设定部具有多个狭缝图案，该多个狭缝图案为所述检测电极的长度的一半以上，且限制电流路径，
所述多个狭缝图案彼此平行设置，
所述多个狭缝图案中的至少一部分从所述检测电极的端部朝向内部延伸出，
相邻的所述狭缝图案在彼此不同的位置处限制电流路径。
4.根据权利要求1所述的电容式传感器，其中，
所述多条引出布线包括该多条引出布线沿着与所述第一方向正交的第二方向以一定的第一间距配置的等间隔区域，
所述电流路径设定部具有彼此平行的多个狭缝图案，该多个狭缝图案从所述检测电极的端部沿着所述第一方向延伸出所述检测电极的长度的一半以上。
5.根据权利要求4所述的电容式传感器，其中，
所述多个狭缝图案各自的宽度与所述多条引出布线的间隔相等，所述多个狭缝图案的间距与所述第一间距相等。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电容式传感器，其中，
所述第一方向是从所述检测图案朝向外部端子区域的方向，
所述多个检测电极沿着所述第一方向排列，
所述电流路径设定部至少设置于距所述外部端子区域最近的检测电极。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电容式传感器，其中，
所述电流路径设定部设置于所述多个检测电极中的各检测电极。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电容式传感器，其中，
所述金属纳米线包括银纳米线。
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