JP4663373B2 - パネル型入力装置の導線形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、パネル型入力装置の導線形成方法に関する。

パネル型入力装置は、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、現金自動預払機（ＡＴＭ）等の、ディスプレイを備えたデータ処理装置に装備される周辺機器であって、特に、ディスプレイの画面に重ねて設置可能な透明構造を有し、パネル表面の所望位置に触れることでその下の画面表示に対する指示を入力できるものが、タッチパネルの呼称で広く利用されている。この種のパネル型入力装置において、絶縁基板と絶縁基板表面に設けられる導電膜とを各々に有する一対の板状の検出部材を、導電膜同士を対向させて組み合わせた構造を有するものは、抵抗膜式タッチパネルとして知られている。

一般に抵抗膜式タッチパネルでは、各検出部材の導電膜は、平面視で略矩形輪郭を有し、各導電膜の一対の対向辺に沿って、導電膜に導通接続される正負一対の短冊状電極（すなわち平行電極対）が設けられる。一対の検出部材は、隙間を介して導電膜同士を導通接触可能に対向させるとともに、それぞれの導電膜に接続される平行電極対を互いに９０度異なる位置に配置した状態で、両絶縁基板の外周縁に沿って帯状に延設される接着剤層を介して、互いに重ね合わせて固定される。少なくとも一方の検出部材には、その絶縁基板の表面に沿って、各検出部材の平行電極対に個別に接続される複数の引き回し線が所定パターンで形成される。これらの平行電極対及び複数の引き回し線（本願で導線と総称する）は、従来一般に、スクリーン印刷等の印刷法によって形成される（例えば特許文献１参照）。

タッチパネルの検出部材上に導線をスクリーン印刷によって形成する場合は、導線パターンに対応する印刷パターンを有するマスクが使用される。このとき、異なる種類のタッチパネルを製造するためには、個別対応した複数種類のマスクを作製することが要求されるので、タッチパネルの製造に要する時間及びコストが増加する傾向が有る。特に、近年のタッチパネルの高機能化に伴い、導線パターンが複雑かつ微細化している状況下では、複雑かつ微細な印刷パターンを有するマスクを安価に作製することが困難になっている。

これに対し、インクジェット印刷法により、基板表面に導電性インクを噴射して所定の回路パターンを形成する導線形成方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。インクジェット印刷法によれば、マスクを使用することなく、印刷ヘッドの動作制御のみによって、複雑かつ微細なパターンの導線を形成することができる。さらに、インクジェット印刷法を用いた導線形成方法において、導電性インクにより導電層を形成した上に、絶縁性インクにより絶縁層を形成する手法も提案されている（例えば特許文献３参照）。

登録実用新案第３０１８７８０号公報 特開２００２−１３４８７８号公報 特表２００３−５２３０７０号公報

インクジェット印刷法を用いた導線形成方法では、導電性粒状物質を含有した導電性インクを用いるが、基板表面に噴射されて硬化した導電性インクに、微小な空隙が残留する場合がある。ここで、抵抗膜式タッチパネルは、検出部材上の押圧位置を、平行電極対の間の電圧の分圧値によって検出するものであるから、絶縁基板上に広がる導電膜の面抵抗値はもちろん、導電膜に接続される導線の抵抗値も、目標の抵抗値に正確に合致させることが要求される。したがって、インクジェット印刷法を用いたパネル型入力装置の導線形成方法では、導電性インクの物性を考慮しつつ、目標の抵抗値を有する導線を正確に形成することが課題となっている。

本発明の目的は、パネル型入力装置の導線形成方法において、複雑かつ微細なパターンの導線を容易かつ安価に形成できるとともに、目標の抵抗値を有する導線を正確に形成できる導線形成方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、パネル型入力装置の導線形成方法であって、絶縁基板と絶縁基板の一表面に設けられる導電膜とを有する検出部材を用意し、導電性インクと非導電性インクとをそれぞれ個別に噴射する２つの印刷ヘッドを少なくとも有するインクジェットプリンタを用意し、検出部材の絶縁基板の表面に、インクジェットプリンタの２つの印刷ヘッドから導電性インクと非導電性インクとを噴射して、表面上で導電性インクと非導電性インクとを組み合わせてなる導線をパターン形成し、導線の電気抵抗を測定して、測定結果に基づき、インクジェットプリンタの２つの印刷ヘッドから噴射する導電性インクと非導電性インクとの噴射量を調整すること、を特徴とする導線形成方法を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の導線形成方法において、導線をパターン形成する途中で、形成済みの導線の任意部分の電気抵抗を測定して得られる測定結果に基づき、後続してパターン形成される導線に用いられる導電性インクと非導電性インクとの噴射量を調整する導線形成方法を提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の導線形成方法において、導線をパターン形成するときに、最初に、パネル型入力装置の駆動に必要な導線以外の検査用導線を形成し、検査用導線の電気抵抗を測定して得られる測定結果に基づき、駆動に必要な導線に用いられる導電性インクと非導電性インクとの噴射量を調整する導線形成方法を提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導線形成方法において、２つの印刷ヘッドから噴射した導電性インクと非導電性インクとを表面上で混合させる導線形成方法を提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導線形成方法において、２つの印刷ヘッドから噴射した導電性インクと非導電性インクとを表面上で積層させる導線形成方法を提供する。

請求項１に記載の発明によれば、インクジェット印刷法を用いているから、複雑かつ微細なパターンの導線であっても、容易かつ安価に形成することができる。また、インクを吹き付ける表面上で導電性インクと非導電性インクとを組み合わせて導線を形成する構成であるから、それらインクの物性や噴射量を予め適当に選定することにより、所望される特性を有する導線を形成できる。しかも、形成された導線の電気抵抗を実際に測定して、その測定値に基づき、インクの噴射量を調整するようにしたから、目標の電気抵抗値を有する導線を正確に形成することができる。

請求項２に記載の発明によれば、導線形成工程の途中でインク噴射量を最適化できるので、導線を形成し始めた初期段階で即座に電気抵抗を測定すれば、他の大部分の導線に対して目標の電気抵抗値を確実に付与できる。最初に測定した導線部分の電気抵抗が目標値から逸脱していた場合は、その導線部分のインクジェット印刷ステップのみ、調整後のインク噴射量によって再度行えば良い。

請求項３に記載の発明によれば、印刷ステップを反復することなく、全ての導線を、目標の電気抵抗値を有するように形成できる。

請求項４又は５に記載の発明によれば、インクの物性を適当に選択することにより、所要の特性を有する導線を形成できる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は、本発明に係る導線形成方法を適用可能なパネル型入力装置１０の主要構成要素を示す分解斜視図、図２は、本発明の一実施形態による導線形成方法で使用されるインクジェットプリンタ１２の主要部の構成を模式図的に示す図である。

パネル型入力装置１０は、第１絶縁基板１４及び第１絶縁基板１４の一表面１４ａに設けられる第１導電膜１６を有する第１検出部材１８と、第２絶縁基板２０及び第２絶縁基板２０の一表面２０ａに設けられる第２導電膜２２を有する第２検出部材２４とを備える。第１検出部材１８の第１絶縁基板１４及び第１導電膜１６と第２検出部材２４の第２絶縁基板２０及び第２導電膜２２とは、それぞれ互いに略同一の矩形輪郭を有する。

第１検出部材１８には、第１導電膜１６の矩形輪郭の一対の対向辺に沿って、第１導電膜１６に電気的に接続される正負一対の短冊状の第１電極（すなわち第１平行電極対）２６が、後述する本発明の一実施形態による導線形成方法によってパターン形成（すなわちパターニング）される。同様に、第２検出部材２４には、第２導電膜２２の矩形輪郭の、第１平行電極対２６とは異なる側の一対の対向辺に沿って、第２導電膜２２に電気的に接続される正負一対の短冊状の第２電極（すなわち第２平行電極対）２８が、同じ導線形成方法によってパターン形成される。第１検出部材１８にはさらに、第１絶縁基板１４の表面１４ａに、第１平行電極対２６に個別に接続される一対の第１引き回し線３０と、第２検出部材２４の第２平行電極対２８に個別に接続される一対の第２引き回し線３２とが、やはり同じ導線形成方法によってパターン形成される。

第１及び第２検出部材１８、２４は、それぞれの導電膜１６、２２同士を互いの輪郭が実質的に整合する位置で相互に導通接触可能に離間対向配置するとともに、それぞれの第１及び第２平行電極対２６、２８を互いに９０度異なる位置に配置した状態で、両絶縁基板１４、２０の外周縁に沿って帯状に延設される電気絶縁性の接着剤層３４により、互いに重ね合わせて固定される。両検出部材１８、２４の間の隙間は、この接着剤層３４の厚みにより確保される。

第１絶縁基板１４上に形成される第２引き回し線３２は、第１及び第２検出部材１８、２４を上記した適正配置で相互に組み合わせた状態で、接着剤層３４の一部分に設けられる導電性接着剤３６により、第２検出部材２４の対応の第２電極２８に個別に接続される。第１及び第２引き回し線３０、３２は、第１検出部材１８上で、第１絶縁基板１４の外周縁に沿って配置される接着剤層３４の領域（いわゆる額縁領域）に形成され、額縁領域内の所定箇所に集結されて、外部の制御回路への接続部を構成するコネクタ（フレキシブル印刷基板）３８に接続される。

一対の第１引き回し線３０は、対応の第１電極２６のみを介して第１導電膜１６に電気的に接続され、一対の第２引き回し線３２は、対応の第２電極２８のみを介して第２導電膜２２に電気的に接続される。その結果、両第１引き回し線３０の間に所定電圧を印加することにより、第１平行電極対２６のそれぞれに正負の極性が付与され、同様に両第２引き回し線３２の間に所定電圧を印加することにより、第２平行電極対２８のそれぞれに正負の極性が付与される。

パネル型入力装置１０は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマパネル）、ＣＲＴ（ブラウン管）等のディスプレイの画面に重ねて設置可能な、それ自体透明な構造を有する抵抗膜式タッチパネルとして構成できる。この場合、第１検出部材１８は、ディスプレイ画面に隣接配置される下側検出部材として機能し、その第１絶縁基板１４は、透明なガラス板や樹脂パネル又は樹脂フィルムから形成される。これに対し、第２検出部材２４は、オペレータによって押圧操作される上側検出部材として機能し、その第２絶縁基板２０は、可撓性に富む透明樹脂フィルムから形成される。第１及び第２絶縁基板１４、２０の好適な樹脂材料としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート等を挙げることができる。また、各検出部材１８、２４の導電膜１６、２２は、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）等の導電性皮膜からなり、例えば真空蒸着法やスパッタリング法によって各絶縁基板１４、２０の表面１４ａ、２０ａに被着される。

上記構成を有するパネル型入力装置１０では、第１検出部材１８の第１導電膜１６及び第２検出部材２４の第２導電膜２２に対し、交互に、それぞれの第１及び第２平行電極対２６、２８の間に所定電圧が印加される。その状態で、第２検出部材２４の第２絶縁基板２０の外面所望位置を例えば指で押圧すると、押圧部位で両導電膜１６、２２が互いに導通接触し、電圧を印加していない側の導電膜１６、２２において押圧部位の位置に対応した分圧が測定される。両導電膜１６、２２にこのようにして交互に生じる分圧を測定することにより、押圧部位の２次元座標が特定される。なお、第１検出部材１８の第１導電膜１６には、額縁領域の内側に位置する検出区画の略全表面に渡って適当な分散配置で、図示しない電気絶縁性の複数の微小突起（いわゆるドットスペーサ）が設けられる。それら微小突起は、第２検出部材２４の自発的な凹状の撓みを抑制して両導電膜１６、２０間の隙間を保持する一方で、第２検出部材２４が押圧力下で変形したときには押圧位置における両導電膜１６、２２同士の局所的短絡を許容するように作用する。

本発明の一実施形態による導線形成方法は、上記構成を有するパネル型入力装置１０の製造工程において、第１及び第２検出部材１８、２４の絶縁基板１４、２０の表面１４ａ、２０ａに、第１及び第２電極２６、２８並びに第１及び第２引き回し線３０、３２（これら導電体を「導線」と総称する）をそれぞれパターン形成する際に、効果的に用いられる。この導線形成方法を、以下に説明する。

本発明の実施形態による導線形成方法では、前述した導線を形成する前段階の第１及び第２検出部材１８、２４のそれぞれに対し、インクジェット印刷法で導線を形成する。このインクジェット印刷法に使用されるインクジェットプリンタ１２は、図２に示すように、第１印刷ヘッド４０と第２印刷ヘッド４２とを、共通のヘッドハウジング４４に収容して備える。第１及び第２印刷ヘッド４０、４２の各々は、インク液滴を噴射する複数のノズル４６と、それらノズル４６が開口するノズル面４８と、それらノズル４６からインク液滴を噴射させる圧電素子からなるアクチュエータ５０と、各ノズル４６内に侵入したインクのメニスカスを安定させる内圧調整装置（ダンパ）５２とを備える。第１印刷ヘッド４０には、インク供給管路５４を介して第１インク貯蔵部５６が接続され、同様に第２印刷ヘッド４２には、インク供給管路５８を介して第２インク貯蔵部６０が接続される。

第１インク貯蔵部５６には、導電性粒状物質を含有する導電性インク６２が貯蔵され、第１印刷ヘッド４０のアクチュエータ５０の作動に伴い、第１印刷ヘッド４０に導電性インク６２が供給される。また、第２インク貯蔵部６０には、非導電性粒状物質を含有する非導電性インク６４が貯蔵され、第２印刷ヘッド４２のアクチュエータ５０の作動に伴い、第２印刷ヘッド４２に非導電性インク６４が供給される。

導電性インク６２に含有される導電性粒状物質は、銀、金、白金、銅、ロジウム、アルミニウム、ニッケル、鉛、錫、亜鉛、炭素を含む群から選択されるいずれか１種の金属微粒子、又は２種以上の金属微粒子の混合物であることができる。また、非導電性インク６４に含有される非導電性粒状物質は、二酸化珪素、二酸化チタン、二酸化錫等の金属酸化物、及びポリエステル、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等の有機材料を含む群から選択されるいずれか１種の微粒子、又は２種以上の微粒子の混合物であることができる。これらの導電性粒状物質及び非導電性粒状物質はいずれも、１〜５０ｎｍの粒径を有することが望ましい。粒径が１ｎｍ未満の粒状物質は事実上作製困難であり、粒径が５０ｎｍを超えると印刷ヘッド４０、４２の目詰まりを生じる恐れがあるからである。さらに、導電性インク６２及び非導電性インク６４は、紫外線硬化型、熱硬化型、電子線硬化型又は熱乾燥型のインクであることができる。

本発明の実施形態による導線形成方法では、インクジェットプリンタ１２により、第１又は第２検出部材１８、２４の絶縁基板１４、２０の表面１４ａ、２０ａに、第１及び第２印刷ヘッド４０、４２から同時に又は所定順序で、導電性インク６２と非導電性インク６４とを予め定めたパターンに沿って噴射する。このインク噴射ステップは、インクジェットプリンタ１２において予め設定した印刷プログラムに従い、第１又は第２絶縁基板１４、２０と第１及び第２印刷ヘッド４０、４２とを相対移動させながら、第１及び第２印刷ヘッド４０、４２のアクチュエータ５０を作動させることで、迅速かつ高精度に実施される。そして、第１又は第２絶縁基板１４、２０の表面１４ａ、２０ａ上で、所定パターンに吹き付けられた導電性インク６２と非導電性インク６４とを互いに組み合わせることにより、導線（第１及び第２電極２６、２８並びに第１及び第２引き回し線３０、３２）を形成する。

導電性インク６２と非導電性インク６４とを組み合わせるステップは、第１及び第２印刷ヘッド４０、４２から噴射した導電性インク６２と非導電性インク６４とを、第１又は第２絶縁基板１４、２０の表面１４ａ、２０ａ上で互いに混合させるか、或いは、表面１４ａ、２０ａ上で互いに積層させることにより行われる。「混合」は、先に表面１４ａ、２０ａに吹き付けた一方のインクの乾燥（硬化）前に、他方のインクを重ねるように吹き付けることで達成される。また「積層」は、先に噴射した一方のインクの乾燥（硬化）後に、他方のインクを重ねるように噴射することで達成される。いずれの場合も、使用するインクの物性を適当に選択することで、所望の混合形態又は積層形態を得ることができる。特に「積層」の場合は、速乾性インクを用いたり、或いは第１印刷ヘッド４０及び第２印刷ヘッド４２に隣接して所要のインク乾燥（硬化）装置を設置したりすることが望ましい。

このようにして第１又は第２絶縁基板１４、２０の表面１４ａ、２０ａに導線を形成した後、導線の電気抵抗を実際に測定する。この抵抗測定ステップは、導線の全体を形成した後ではなく、印刷ヘッド４０、４２の走査中であって導線の任意部分を形成した直後に、形成済みの当該部分に対して行うことができる。そして、その測定結果に基づき、第１及び第２印刷ヘッド４０、４２から噴射する導電性インク６２及び非導電性インク６４の噴射量を、リアルタイムで適当に調整する。噴射量の調整は、形成される導線の電気抵抗を予め定めた目標値に合致させるために行うものであって、導電性インク６２及び非導電性インク６４の物性を考慮しつつ、それらの噴射量の比を調整すれば良い。それにより、後続する導線形成工程では、調整後の噴射量で導電性インク６２及び非導電性インク６４が噴射され、以って、目標の電気抵抗値を有する導線が形成される。

このように、上記構成を有する導線形成方法によれば、インクジェット印刷法を用いているから、複雑かつ微細なパターンの導線であっても、容易かつ安価に形成することができる。また、インクを吹き付ける表面１４ａ、２０ａ上で導電性インク６２と非導電性インク６４とを組み合わせて導線を形成する構成であるから、それらインク６２、６４の物性や噴射量を予め適当に選定することにより、所望される特性を有する導線を形成できる。しかも、形成された導線の電気抵抗を実際に測定して、その測定値に基づき、インク６２、６４の噴射量を調整するようにしたから、目標の電気抵抗値を有する導線を正確に形成することができる。

導電性インク６２及び非導電性インク６４の噴射量の調整は、使用されるインク６２、６４の物性を考慮した上で、乾燥（硬化）後の微小空隙を極力排除して所望の電気抵抗値を安定して確保できることを前提に、実施することが望ましい。なお、導線の電気抵抗の測定時期は任意に選定できるが、測定した導線（又はその一部分）の電気抵抗が目標値から逸脱していた場合は、その導線のインクジェット印刷ステップを、調整後のインク噴射量によって再度行えば良い。

上記した導線形成方法において、導線をパターン形成するステップは、最初に、パネル型入力装置１０の駆動に必要な導線以外の検査用導線（図示せず）を形成し、検査用導線の電気抵抗を測定して得られる測定結果に基づき、駆動に必要な導線（第１及び第２電極２６、２８並びに第１及び第２引き回し線３０、３２）に用いられる導電性インク６２と非導電性インク６４との噴射量を調整するように構成することもできる。このようにすれば、印刷ステップを反復することなく、全ての導線を、目標の電気抵抗値を有するように形成できる。

本発明に係る導線形成方法を適用可能なパネル型入力装置の主要構成要素を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による導線形成方法で使用されるインクジェットプリンタの印刷ヘッドの構成を模式図的に示す図である。

符号の説明

１０ パネル型入力装置
１２ インクジェットプリンタ
１４ 第１絶縁基板
１６ 第１導電膜
１８ 第１検出部材
２０ 第２絶縁基板
２２ 第２導電膜
２４ 第２検出部材
２６ 第１電極
２８ 第２電極
３０ 第１引き回し線
３２ 第２引き回し線
４０ 第１印刷ヘッド
４２ 第２印刷ヘッド
６２ 導電性インク
６４ 非導電性インク

Claims (5)

1. パネル型入力装置の導線形成方法であって、
   絶縁基板と該絶縁基板の一表面に設けられる導電膜とを有する検出部材を用意し、
   導電性インクと非導電性インクとをそれぞれ個別に噴射する２つの印刷ヘッドを少なくとも有するインクジェットプリンタを用意し、
   前記検出部材の前記絶縁基板の前記表面に、前記インクジェットプリンタの前記２つの印刷ヘッドから前記導電性インクと前記非導電性インクとを噴射して、該表面上で該導電性インクと該非導電性インクとを組み合わせてなる導線をパターン形成し、
   前記導線の電気抵抗を測定して、測定結果に基づき、前記インクジェットプリンタの前記２つの印刷ヘッドから噴射する前記導電性インクと前記非導電性インクとの噴射量を調整すること、
   を特徴とする導線形成方法。
2. 前記導線をパターン形成する途中で、形成済みの該導線の任意部分の電気抵抗を測定して得られる前記測定結果に基づき、後続してパターン形成される導線に用いられる前記導電性インクと前記非導電性インクとの前記噴射量を調整する、請求項１に記載の導線形成方法。
3. 前記導線をパターン形成するときに、最初に、パネル型入力装置の駆動に必要な導線以外の検査用導線を形成し、該検査用導線の電気抵抗を測定して得られる前記測定結果に基づき、該駆動に必要な導線に用いられる前記導電性インクと前記非導電性インクとの前記噴射量を調整する、請求項１に記載の導線形成方法。
4. 前記２つの印刷ヘッドから噴射した前記導電性インクと前記非導電性インクとを前記表面上で混合させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導線形成方法。
5. 前記２つの印刷ヘッドから噴射した前記導電性インクと前記非導電性インクとを前記表面上で積層させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導線形成方法。

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