JP7007983B2 - パターンレスタッチパネル用導電シート - Google Patents
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Description
図1は実施形態に係る導電シートを模式的に示す平面図である。また、図2は、図1のII-II線における概略断面図である。
第1の導電層28は、面に一様に構成されており、投影型のタッチパネル(静電容量方式)に採用されているメッシュ状の透明電極配線からなる導電層とは異なる。第1の導電層28を構成する導電材料は導電性を有するものであればよく、その種類は特に限定されないが、例えば、カーボン、銀、銅、酸化インジウムスズ(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、金属ドープ酸化亜鉛(ZnO)、金属ナノワイヤー、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、ポリチオフェン(PEDOT)、ポリアニリン、および水溶性スルホン化ポリアニリンからなる群から選択される1種又は2種以上の導電材料を用いることができる。この中でカーボンは、導電性が発現すれば特に限定されないが、例えば、カーボンブラック、グラフェン、カーボンナノチューブを用いることができる。
図2では、信号出力ノード30が、第1の導電層28の周縁部に位置し、且つ、第1の導電層28と接して複数配置されている例を示している。すなわち、各信号出力ノード30は、信号入力ノード42から入力され、第1の導電層28を介して出力される出力信号(例えば、出力電圧)を検出可能になっている。後述する位置検出装置では、信号出力ノード30から、(1)タッチされていない状態での出力電圧と、タッチされた状態での出力電圧とを検出すること、(2)さらに信号出力ノードの組み合わせを異ならせてタッチされた状態での出力電圧の電位差を求めることで、タッチ位置を算出することができるようになっている。すなわち、本実施形態のような構成にすることで、本開示の導電シート10を、パターンレスタッチパネルに好適に用いることができる。なお、前述のとおり、第1の導電層28と信号出力ノード30とは、電気的に接続されていればよいので、例えば、第1の導電層28と信号出力ノード30とが、受動素子(半導体素子)等を介して間接的に接続されていてもよい。
上述の信号出力ノード30には、さらに信号出力配線44が接続されていてもよい。信号出力配線44は、導電シートをタッチパネルに用いる際に、後述する位置検出装置(コントローラ50)と繋ぐために用いられるものである。基本的に、信号出力配線44は、信号出力ノード30から出力される出力電圧情報を、コントローラ50に送信可能に構成されていればよく、その構成、大きさ、太さ、導電率はなんら限定されるものではない。以下において、いくつかの具体例を例示する。
絶縁層32は、第1の導電層28と第2の導電層34との間の絶縁を取るために、第1の導電層28と第2の導電層34との間に介在される層である。絶縁層32を構成する材料は、導電性を有さないものであればよく、その種類は特に限定されない。絶縁層32として、例えば、アルミナ製の硬質板およびガラスクロス含浸エポキシ樹脂製の硬質板を含む絶縁性の硬質板、樹脂製のフィルム、および空気からなる群から選択される1種又は2種以上の材料を用いることができる。樹脂製フィルムは、具体的には例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリ塩化ビニル(PVC)、トリアセテート、トリアセチルセルロース(TAC)等が挙げられ、特に、耐熱性及びコストの面からPETフィルムがより望ましい。なお、絶縁層32に空気を用いる構造としては、第1の導電層28と第2の導電層34との間に空気を含めて離間するためのスペーサーを介す構造や、絶縁性の袋に空気を充填したもの、絶縁性の樹脂の発泡体、空隙を備えた絶縁性の樹脂層等により構成することができる。
第2の導電層34は、絶縁層32に対して、第1の導電層28が設けられた面とは反対の面に設けられる層である。第2の導電層34を構成する材料は、導電性を有するものであればよく、その種類は特に限定されないが、例えば、金属箔、金属蒸着膜、金属ペースト、金属ナノワイヤー、低抵抗酸化膜(例えば、低抵抗ITO膜、低抵抗FTO膜、低抵抗金属ドープZnO膜)、および導電性カーボンペーストからなる群から選択される1種または2種以上の導電性の材料を用いることができる。この中でも、導電性が高く加工が容易であることから銅箔が好ましい。また、第2の導電層34は、面として一様に形成されていることで、タッチ位置検出可能領域に切れ目がなくなる。また、第2の導電層34を構成する材料は、第1の導電層28と同じ材料であっても異なる材料であってもよい。第2の導電層34と第1の導電層28を構成する材料を同じにすることで、生産性を向上させることができる。
図示は省略するが、導電シート10は、第1の導電層28および第2の導電層34の外側の面、すなわち、互いに対向する面とは反対側の面に、更に別の保護層を備えていてもよい。これにより、第1の導電層28および第2の導電層34が他の導電性物体と接触してタッチ検出の妨げになることを防ぐことができるだけでなく、第1の導電層28および第2の導電層34の傷や腐食の発生を防ぐことができる。
以上の通り、本発明のパターンレスタッチパネル用導電シート10は、第1の導電層28、絶縁層32、第2の導電層34が順に積層されている。ここで、平面視において、第1の導電層28が第2の導電層34の全面を覆っていることが好ましい。また、同平面視において、信号出力ノード30は、第2の導電層34の外側に配置されていることが好ましい。なお、本実施形態では、第1の導電層28から見た場合に、第2の導電層34が覆われてしまい説明が煩雑になるため、図1に示す様に、第2の導電層34側からの平面視によって説明している。また、図1では、説明の簡便化のために第1の導電層28と第2の導電層34との間に介在される絶縁層32以外の絶縁層の図示を省略している。図1に示す様に、第1の導電層28(導電シートの中央部分に破線で囲まれた領域)は、第2の導電層34(図2の斜線領域)よりも広い面積で構成されており、第2の導電層34が第1の導電層28によって全面覆われる状態となっている。なお、信号入力ノード42は、必ずしも第1の導電層28で覆われている必要はない。
次に、本開示に係る導電シートをパターンレスタッチパネルに適用する場合のパルス電圧の伝送経路について説明する。
第1の導電層28となる導電性カーボンインキ(大日精化工業株式会社製、DDI)を、210×240mm、厚さ0.1mmのPETフィルム(東洋紡株式会社製A4300)の一方の面上の中心部に、グラビアコーターを用いて一様に印刷した。導電性カーボンインキは、乾燥後の塗膜重量が2.2g/m2となるように塗工量を調整し、シート抵抗値が10kΩ/□の導電シートを得た。次いで、信号出力ノード30および信号出力配線44として、スクリーン印刷によりAgペーストの配線パターンを、第1の導電層28のパターンの周縁に沿って引き回される様に塗工した。Agペーストの配線パターンは、複数の配線により構成され、各配線の一端部は、導電性カーボンインキと重なる部分の塗工面積が1.2mm2となり、第1の導電層28の各辺に対して互いに対称(等ピッチ)に配置されるように3箇所で接続した。(図3の信号出力ノード30、信号出力配線44参照)。
なお、平面視において第2の導電層34は信号出力ノード30のいずれにも被ら無い様に貼り合わせた。なお、第1の導電層28と第2の導電層34間の静電容量は800pFであった。
ガラス・エポキシ積層板の厚みを3.2mmに変更し、絶縁層32の厚みを3.3mmとした以外は、実施例1と同様にしてパターンレスタッチパネル用導電シートを作製した。なお、第1の導電層28と第2の導電層34間の静電容量は420pFであった。
ガラス・エポキシ積層板の厚みを6.4mmに変更して、絶縁層32の厚みを6.5mmとした以外は、実施例1と同様にしてパターンレスタッチパネル用導電シートを作製した。なお、第1の導電層28と第2の導電層34間の静電容量は250pFであった。
ガラス・エポキシ積層板を1.6mm厚みのアクリル板に変更して、絶縁層32の厚みを1.6mmとした以外は、実施例1と同様にしてパターンレスタッチパネル用導電シートを作製した。なお、第1の導電層28と第2の導電層34間の静電容量は750pFであった。
ガラス・エポキシ積層板を3.2mm厚みのアクリル板に変更して、絶縁層32の厚みを3.3mmとした以外は、実施例1と同様にしてパターンレスタッチパネル用導電シートを作製した。なお、第1の導電層28と第2の導電層34間の静電容量は350pFであった。
ガラス・エポキシ積層板を1.5mm厚みのPETに変更して、絶縁層32の厚みを1.6mmとした以外は、実施例1と同様にしてパターンレスタッチパネル用導電シートを作製した。なお、第1の導電層28と第2の導電層34間の静電容量は610pFであった。
ガラス・エポキシ積層板を3.2mm厚みのPETに変更して、絶縁層32の厚みを3.3mmとした以外は、実施例1と同様にしてパターンレスタッチパネル用導電シートを作製した。なお、第1の導電層28と第2の導電層34間の静電容量は300pFであった。
ガラス・エポキシ積層板を0.8mm厚みのCPPに変更して、絶縁層32の厚みを0.9mmとした以外は、実施例1と同様にしてパターンレスタッチパネル用導電シートを作製した。なお、第1の導電層28と第2の導電層34間の静電容量は1000pFであった。
第1の導電層となる導電性カーボンインキ(大日精化工業株式会社製、DDI)を、210×240mm、厚さ0.1mmのPETフィルム(東洋紡株式会社製A4300)の一方の面上の中心部に、グラビアコーターを用いて一様に印刷した。導電性カーボンインキは、乾燥後の塗膜重量が2.2g/m2となるように塗工量を調整し、シート抵抗値が10kΩ/□の導電シートを得た。次いで、スクリーン印刷によりAgペーストの配線パターンを、第1の導電層28のパターンの周縁に沿って引き回される様に塗工した。Agペーストの配線パターンは、複数の配線により構成され、各配線の一端部(ノードに相当)は、導電性カーボンインキと重なる部分の塗工面積が1.2mm2となり、第1の導電層の各辺に対して互いに対称(等ピッチ)に配置されるように3箇所で接続した。この様にして、ノード(各配線の一端部)が、パルス電圧印加用の信号入力ノードと、出力信号を検出するための信号出力ノードを兼ねている構造(上述の特許文献と同一の構成)を有するパターンレスタッチパネル用導電シートを作製した。
厚さ1.6mmのガラス・エポキシ積層板を除去し、絶縁層32の構成要素を、厚さ0.1mmのPETフィルムのみとした、すなわち、絶縁層32の厚さを0.1mmとした以外は、実施例1と同様にしてパターンレスタッチパネル用導電シートを作製した。なお、第1の導電層と第2の導電層間の静電容量は8000pFであった。
ガラス・エポキシ積層板の厚みを8.0mmに変更して、絶縁層32の厚みを8.1mmとした以外は、実施例1と同様にしてパターンレスタッチパネル用導電シートを作製した。なお、第1の導電層と第2の導電層間の静電容量は120pFであった。
パターンレスタッチパネルの試作機(明星大学製)に導電シート10を設置し、タッチ操作によるタッチ位置の検知精度について検証を行った。
28 第1の導電層
30 信号出力ノード
32 絶縁層
34 第2の導電層
42 信号入力ノード
Claims (6)
- 周縁部に複数の信号出力ノードが設けられ且つ面に一様に構成された第1の導電層と、周縁部に外部からの計測信号を受ける信号入力ノードが設けられ且つ面に一様に構成された第2の導電層とが、相互間を絶縁する絶縁層を介在して積層されており、前記絶縁層の厚さが0.4mm以上6.8mm以下および/または第1の導電層と第2の導電層間の静電容量が200pF以上4000pF以下であることを特徴とする、パターンレスタッチパネル用導電シート。
- 前記第1及び第2の導電層は、カーボン、銀、銅、酸化インジウムスズ(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、金属ドープ酸化亜鉛(ZnO)、金属ナノワイヤー、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、ポリチオフェン(PEDOT)、ポリアニリン、および水溶性スルホン化ポリアニリンからなる群から選択される1種または2種以上であることを特徴とする、請求項1記載のパターンレスタッチパネル用導電シート。
- 前記第2の導電層は、金属箔、金属蒸着膜、金属ペースト、金属ナノワイヤー、低抵抗酸化膜、および導電性カーボンペーストからなる群から選択される1種または2種以上であることを特徴とする、請求項1記載のパターンレスタッチパネル用導電シート。
- 前記第1の導電層のシート抵抗は、前記第2の導電層のシート抵抗よりも高いことを特徴とする、請求項1記載のパターンレスタッチパネル用導電シート。
- 前記絶縁層は、アルミナ製の硬質板およびガラスクロス含浸エポキシ樹脂製の硬質板を含む絶縁性の硬質板、樹脂製のフィルム、および空気からなる郡から選択される1種または2種以上であることを特徴とする、請求項1~4いずれか記載のパターンレスタッチパネル用導電シート。
- 平面視において、前記第1の導電層は前記第2の導電層の全面を覆う様に配置されており、且つ、前記複数の信号出力ノードは前記第2の導電層の外側に配置されていることを特徴とする、請求項1~5いずれか記載のパターンレスタッチパネル用導電シート。
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