JP5663337B2 - 入力装置用配線板および入力装置 - Google Patents
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Description
特許文献2,3に記載の、導電性繊維を含む透明導電層は、その表面抵抗が100Ω/□以下と低いため、抵抗膜式タッチパネルに適用すると、消費電力が多くなるという問題を有していた。その問題に対し、導電性繊維の密度を下げて表面抵抗を高める方法が考えられるが、導電性繊維の密度がある値以下になると、表面抵抗が急激に上昇するため、抵抗膜式タッチパネルに必要な500〜10000Ω/□の表面抵抗を得ることが困難であった。
本発明は、導電性繊維を含むにもかかわらず、ある程度高い表面抵抗を容易に確保できる上に視認可能なパターンを有さない透明導電層を備える入力装置用配線板および入力装置を提供することを目的とする。
[1]絶縁基板の少なくとも片面に設けられた透明導電層を有し、入力領域が設けられた導電性基板と、前記入力領域内の透明導電層の表面に設けられた集電電極と、前記集電電極に接続された外部引き出し配線部とを具備する入力装置用配線板であって、前記透明導電層は、透明絶縁材料および該透明絶縁材料内に2次元ネットワーク状に配置された導電性繊維を含む層であり、該透明導電層には、前記透明絶縁材料内の導電性繊維が除去されて空隙部が形成された透明絶縁材料からなる複数の第1の絶縁部が各々独立して形成されていることを特徴とする入力装置用配線板。
[2]前記集電電極は、互いに平行な一対の棒状電極であり、前記複数の第1の絶縁部の少なくとも一部が前記集電電極と平行とされて絶縁パターンが形成されていることを特徴とする[1]に記載の入力装置用配線板。
[3]前記第1の絶縁部は、前記集電電極の平行方向に一定間隔で直列に配置された絶縁部と、前記集電電極の垂直方向に一定間隔で直列に配置された絶縁部とを有して、格子状の絶縁パターンが形成されていることを特徴とする[2]に記載の入力装置用配線板。
[4]前記集電電極が、前記入力領域の四隅に配置されていることを特徴とする[2]又は[3]に記載の入力装置用配線板。
[5]前記透明導電層に、入力領域の外形線の一部になる第2の絶縁部が形成されていることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載の入力装置用配線板。
[6]入力領域の透明導電層に絶縁層が被覆されていることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか1項に記載の入力装置用配線板。
[7]前記絶縁基板が透明であることを特徴とする[1]〜[6]のいずれか1項に記載の入力装置用配線板。
[8]前記第1の絶縁部はパルス状レーザの照射によって形成されたことを特徴とする[1]〜[7]のいずれか1項に記載の入力装置用配線板。
[9][1]〜[8]のいずれか1項に記載の入力装置用配線板を具備し、前記集電電極に電圧が印加されることを特徴とする入力装置。
<入力装置用配線板>
本発明の入力装置用配線板(以下、「配線板」と略す。)の第1の実施形態について説明する。
本実施形態の配線板は、抵抗膜式タッチパネルに使用される配線板であって、図1,2,3に示すように、透明絶縁基板11の片面に設けられた透明導電層12を有し、矩形状の入力領域αが設けられた矩形状の導電性基板10と、入力領域α内の透明導電層12の表面に設けられた集電電極20と、集電電極20に電気的に接続された外部引き出し配線部30とを具備する。
なお、本発明において、「透明」とは、50%以上の光線透過率を有するものを指す。透明絶縁基板11と透明導電層12とからなる導電性基板10は透明である。
また、入力領域αの大きさは、抵抗膜式タッチパネルと組み合わせて使用される画像表示装置の画像の大きさに対応する。
透明絶縁基板11の形状としては、板状のもの、可撓性を有するフィルム状のもの、立体的(3次元)に成形された成形品等を用いることができる。
透明絶縁材料は、透明絶縁基板11と互いに同一材料又は同一系統の樹脂材料からなることが好ましい。例えば、透明絶縁基板11がポリエチレンテレフタレートフィルムの場合、透明絶縁材料にはポリエステル系樹脂を使用することが好ましい。
また、導電性繊維として、シリコンナノワイヤやシリコンナノチューブ、金属酸化物ナノチューブ、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、グラファイトフィブリル等を用いることもできる。
上記導電性繊維の中でも、透明導電層12を容易に形成できると共に、後述するレーザ光の照射によって容易に絶縁部を形成できる点で、金属ナノワイヤが好ましく、銀を主成分とする金属ナノワイヤ(銀ナノワイヤ)がより好ましい。
金属ナノワイヤの配列密度は、ワイヤの長さ、導電性にもよるが、ランダムに配置された長さ20μmの銀ナノワイヤの場合には、1000μm2あたり10〜60本であることが好ましい。前記下限値未満であると、急激に表面抵抗が上昇することがあり、前記上限値を超えると、光線透過率を下げることがある。
外部引き出し配線部30は、透明導電層12上の入力領域αの外側に、外部配線(図示せず)が接続可能な位置にまで設けられている。本実施形態では、集電電極20が一対設けられているから、外部引き出し配線部30も一対設けられている。
集電電極20および外部引き出し配線部30を構成する金属としては、銀、銅、アルミニウム、鉄、ニッケルなどが挙げられる。
銀ペースト等の金属ペーストを印刷する場合には、金属の他にバインダ樹脂(例えば、ポリエステル、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等)が含まれる。また、印刷方法としては、容易に厚くできることから、スクリーン印刷法が好ましい。
アルミニウム等の金属を蒸着させる方法では、透明導電層12上の、集電電極20および外部引き出し配線部30を形成しない部分にマスクを重ねた状態で金属を蒸着させることにより、透明導電層12の表面に集電電極20および外部引き出し配線部30を形成することができる。
第1の絶縁部B1においては、図5に示すように、透明絶縁材料12c内の、導電性繊維が存在していた部分が空隙12dになっているため、導電性繊維による導電ネットワークが断絶しており、電気的に絶縁状態になっている。また、第1の絶縁部B1は、導電性繊維を含む部分と外観(色、透明性)がほぼ同一であるため、視認不能である。
本実施形態では、第1の絶縁部B1は、集電電極20の平行方向に一定間隔で直列に配置されたものと、集電電極20の垂直方向に一定間隔で直列に配置されたものを有している。これにより、格子状の絶縁パターンが形成されている。本実施形態のように、複数の第1の絶縁部B1によって絶縁パターンを形成する場合には、より容易に表面抵抗の増加を図ることができる。また、格子状の絶縁パターンは容易に形成できる。
また、一対の外部引き出し配線部30,30同士の間には、第3の絶縁部B3が形成されている。第3の絶縁部B3によって、外部引き出し配線部30,30同士を絶縁化できる。
第2の絶縁部B2および第3の絶縁部B3も、第1の絶縁部B1と同様に、透明導電層12の導電性繊維の少なくとも一部が除去されて空隙部が形成されたことによって電気的に絶縁状態となった部分である。
レーザ光照射装置40は、レーザ光Lを発生させるレーザ光発生手段41と、レーザ光Lを集光する集光手段である凸レンズ等の集光レンズ42と、透明絶縁基板11および透明導電層aからなる導電性基板10が載置されるステージ43とを備えている。
このレーザ光照射装置40では、レーザ光発生手段41から集光レンズ42を介して透明導電層aにレーザ光Lを照射する。
レーザ光Lの照射による絶縁部の形成では、露光、現像、エッチング等が不要であるため、簡便である。
次いで、レーザ光照射装置40のレーザ光発生手段41よりレーザ光Lを出射させ、レーザ光Lを集光レンズ42により集光すると共に、ガルバノミラーを用いることによって走査させながら、透明導電層aに照射する。
レーザ光の照射によって、レーザ光照射前には透明導電層aに含まれていた導電性繊維が除去され、導電性繊維の存在した部分が空隙となる。そのため、所定のパターンでレーザ光を走査しながら照射することで、照射した部分を第1の絶縁部B1、第2の絶縁部B2および第3の絶縁部B3とすることができる。
また、スポット径面積Sは、下記式により定義される。
S=S0×D/FL
S0:レンズで集光されるレーザのビーム面積
FL:レンズの焦点距離
D:透明導電層aの表面(上面)と焦点との距離
エネルギ密度・照射エネルギが上記数値範囲よりも小さな値に設定された場合、第1の絶縁部B1、第2の絶縁部B2および第3の絶縁部B3の絶縁が不十分になるおそれがある。また、上記数値範囲よりも大きな値に設定された場合、加工痕が目立つようになる。
また、導電性繊維が除去された第1の絶縁部B1は、その周囲の、導電性繊維を含む透明導電層12と外観が同一である。そのため、第1の絶縁部B1は視認不能であり、透明導電層12は、視認可能なパターンを有さない。したがって、配線板1はタッチパネル用として好適である。
本実施形態の入力装置は、抵抗膜式タッチパネルであり、上記配線板1を具備し、集電電極20に電圧が印加されるものである。具体的には、図7,8に示すように、一対の配線板1,1が、各々の透明導電層12,12が互いに対向するように配置され、定電流電源60が用いられ、外部引き出し配線部30を介して集電電極20に電圧が印加されている。一対の配線板1,1の間には、スペーサSが設けられて隙間を有している。また、一方の配線板1の集電電極20と、他方の配線板1の集電電極20は、互いに垂直になるように配置される。
上記入力装置においては、一方の配線板1を使用してX座標の位置を検出し、他方の配線板1を使用してY座標の位置を検出する。検出の際には、集電電極20に電圧を印加し、指等が入力装置100に接触したときの各配線板1の集電電極20,20間の電圧を、差動アンプ70を用いて測定し、その電圧に基づいてX座標またはY座標を求める。
<入力装置用配線板>
本発明の入力装置用配線板(以下、「配線板」と略す。)の第2の実施形態について説明する。
本実施形態の配線板は、表面型静電容量式タッチパネルに使用される配線板であって、図9,10に示すように、透明絶縁基板11の片面に設けられた透明導電層12を有し、矩形状の入力領域αが設けられた矩形状の導電性基板10と、入力領域α内の透明導電層12の表面に設けられた集電電極20と、集電電極20に電気的に接続された外部引き出し配線部30と、入力領域αにおける透明導電層12を被覆する絶縁層50とを具備する。なお、本実施形態における入力領域αの大きさは、表面型静電容量式タッチパネルと組み合わせて使用される画像表示装置の画像の大きさに対応する。
本実施形態における導電性基板10は、第1の実施形態と同様のものが使用される。また、第1の実施形態と同様に、透明導電層12に、複数の第1の絶縁部B1からなる格子状の絶縁パターンが設けられている。
また、本実施形態においても、入力領域αの外形線になる第2の絶縁部B2が形成されている。また、外部引き出し配線部30,30同士の間には、第3の絶縁部B3が形成されて絶縁化が施されている。第2の絶縁部B2および第3の絶縁部B3も、第1の実施形態と同様である。
絶縁層50の厚みは5〜700μmであることが好ましい。絶縁層50の厚みが前記下限値以上であれば、充分に透明導電層12を保護でき、前記上限値以下であれば、配線板2を表面型静電容量タッチパネルに使用した際に、絶縁層50上の指を確実に検知できる。
本実施形態の入力装置は、表面型静電容量式タッチパネルであり、上記配線板2を具備し、各集電電極20に電圧が印加されるものである。具体的には、図11に示すように、配線板2の4つの集電電極20の各々に、外部引き出し配線部30を介して交流電源80が接続されて電圧が印加されている。また、交流電源80と外部引き出し配線部30との間の配線には電流検出手段90が設けられている。
上記入力装置200においては、配線板2を使用してX座標およびY座標の位置を検出する。検出の際には、4つの集電電極20に電圧を印加し、指等が入力装置200に接触したときの各集電電極20の電流を、各電流検出手段90によって検出し,その電流に基づいて各集電電極20から指の接触位置までの距離を求めることでX座標またはY座標を求める。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。
例えば、第1の絶縁部によって構成される絶縁パターンとしては、図12に示すように、直線状の第1の絶縁部B1が等間隔で直列に配置されたものが複数本平行に並ぶパターンであってもよい。また、図13に示すような、略正方形で各辺b1の中央付近が開口し、対角線b2を有する第1の絶縁部B1が等間隔に配置されたパターンであってもよい。
また、上記実施形態の絶縁部の形成方法では、ガルバノミラーを用いてレーザ光を走査させたが、これに代えて、ステージをXY方向に移動させることによって、レーザ光を走査させてもよい。
また、透明導電層12は、透明絶縁基板11の両面に設けられていてもよい。
また、導電膜は、ワイヤグリッドを含むものであってもよい。
また上記実施形態では、絶縁基板が透明であったが、静電容量式タッチセンサにおいては不透明であってもよい。
10 導電性基板
11 透明絶縁基板
12 透明導電層
12b 導電性繊維
12c 透明絶縁材料
12d 空隙
20 集電電極
30 外部引き出し配線部
40 レーザ光照射装置
41 レーザ光発生手段
43 ステージ
50 絶縁層
60 定電流電源
70 差動アンプ
80 交流電源
90 電流検出手段
100,200 入力装置
a 透明導電層
B1 第1の絶縁部
B2 第2の絶縁部
B3 第3の絶縁部
Claims (9)
- 絶縁基板の少なくとも片面に設けられた透明導電層を有し、矩形状の入力領域が設けられた導電性基板と、前記入力領域内の透明導電層の表面に設けられた集電電極と、前記集電電極に接続された外部引き出し配線部とを具備する入力装置用配線板であって、
前記透明導電層は、透明絶縁材料および該透明絶縁材料内に2次元ネットワーク状に配置された導電性繊維を含む層であり、該透明導電層には、前記透明絶縁材料内の導電性繊維が除去されて空隙部が形成された透明絶縁材料からなる複数の第1の絶縁部が各々独立して形成されていることを特徴とする入力装置用配線板。 - 前記集電電極は、互いに平行な一対の棒状電極であり、前記複数の第1の絶縁部の少なくとも一部が前記集電電極と平行とされて絶縁パターンが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の入力装置用配線板。
- 前記第1の絶縁部は、前記集電電極の平行方向に一定間隔で直列に配置された絶縁部と、前記集電電極の垂直方向に一定間隔で直列に配置された絶縁部とを有して、格子状の絶縁パターンが形成されていることを特徴とする請求項2に記載の入力装置用配線板。
- 前記集電電極が、前記入力領域の四隅に配置されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の入力装置用配線板。
- 前記透明導電層に、入力領域の外形線の一部になる第2の絶縁部が形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の入力装置用配線板。
- 入力領域の透明導電層に絶縁層が被覆されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の入力装置用配線板。
- 前記絶縁基板が透明であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の入力装置用配線板。
- 前記第1の絶縁部はパルス状レーザの照射によって形成されたことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の入力装置用配線板。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の入力装置用配線板を具備し、前記集電電極に電圧が印加されることを特徴とする入力装置。
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