説明

入力装置

【課題】一般のレーザ加工機を用いて容易に製造でき、導電パターンが視認されにくく、かつ、安定した電気的特性を有する入力装置を提供する。
【解決手段】絶縁基板11(21)、及び、前記絶縁基板11(21)の少なくとも一方の面に設けられ、絶縁性を有する透明基体内に導電性を有する無機物のネットワーク部材を含む透明導電層を備えた導電パターン形成基板を含む入力部材と、前記透明導電層に電気的に接続され、入力信号を検出する検出手段と、を備え、前記透明導電層には、該透明導電層から離れた位置に焦点Fが設けられた集光手段42を介してレーザ光Lが照射されたことにより、前記ネットワーク部材の少なくとも一部が除去されてなる絶縁部が形成されていることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タッチパネル、プラズマディスプレイの電磁波シールド等、画像表示装置の前面に設けられる入力装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
タッチパネルにおいては、液晶ディスプレイ等の画像表示装置の前面に、電極シートとして、透明な絶縁基板の表面に透明導電層(透明導電膜)を形成した導電性基板を有する入力装置が設置されている。
入力装置の導電性基板の透明導電層を構成する材料としては、錫ドープ酸化インジウム(ITO)やポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸に代表されるπ共役系導電性高分子(有機導電体)が広く知られている。
【0003】
ところで、タッチパネル用入力装置に使用される導電性基板においては、回路パターンやアンテナアレイパターンを形成することがある。
パターンの形成方法としては、例えば、特許文献1には、透明基材の表面の全面に、塗工により透明導電層を形成した後、COレーザやQスイッチを利用したパルス幅100n秒程度のYAGレーザを照射して、絶縁にする部分の透明導電層をアブレーションにより除去する方法が開示されている。
特許文献2、3には、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等の印刷により透明基材の表面に導電部を所定のパターンで形成する方法が開示されている。
特許文献4には、透明基材の表面の全面に、塗工により透明導電層を形成した後、プラズマエッチングにより、絶縁にする部分の透明導電層を除去する方法が開示されている。
特許文献5には、バインダ(樹脂)中に金属ナノワイヤ(金属極細繊維)を分散させ硬化してなる透明導電膜に、レーザを照射して絶縁化し、導電パターンを形成する技術が開示されている。尚、透明導電膜から外部へ突出した金属ナノワイヤはレーザで除去することとしている。
特許文献6には、タッチパネル用ITO蒸着基板に対して紫外線レーザを使用し、ビーム径とレンズの焦点距離を制御し、集光エリア内の加工幅を制御することで10μm程度の微細なアブレーションにより微細パターンを形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2004−118381号公報
【特許文献2】特開2005−527048号公報
【特許文献3】特開2008−300063号公報
【特許文献4】特開2009−26639号公報
【特許文献5】特開2010−44968号公報
【特許文献6】特開2008−91116号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、透明導電層にレーザ光を照射して、絶縁部を形成するとともに導電パターンを形成する場合、該透明導電層を支持する絶縁基板に対するレーザ光のエネルギ密度も比較的高くなって、絶縁基板が損傷するおそれがあった。絶縁基板が損傷すると、導電パターンが視認されてしまうことから、外観上好ましくない。
そこで、例えばレーザ光のエネルギ密度を低減させて透明導電層に照射することが考えられるが、この場合、絶縁部の絶縁性が十分に確保できないおそれがある。
【0006】
また、特許文献6においては、加工に高次高調波を利用した紫外線レーザを使用する必要があり、また、アブレーション領域の幅を制御する目的で、レーザビーム径やズームレンズ焦点距離を調整するため、市販の一般的なレーザ加工機では対応が難しいという問題がある。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、一般のレーザ加工機を用いて容易に製造でき、導電パターンが視認されにくく、かつ、安定した電気的特性を有する入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち本発明の入力装置は、絶縁基板、及び、前記絶縁基板の少なくとも一方の面に設けられ、絶縁性を有する透明基体内に導電性を有する無機物のネットワーク部材を含む透明導電層を備えた導電パターン形成基板を含む入力部材と、前記透明導電層に電気的に接続され、入力信号を検出する検出手段と、を備え、前記透明導電層には、該透明導電層から離れた位置に焦点が設けられた集光手段を介してレーザ光が照射されたことにより、前記ネットワーク部材の少なくとも一部が除去されてなる絶縁部が形成されていることを特徴とする。
【0009】
また、本発明に係る入力装置において、前記入力部材は、前記導電パターン形成基板が厚さ方向に積層するように一対設けられたこととしてもよい。
【0010】
また、本発明に係る入力装置において、前記導電パターン形成基板は、透明であることとしてもよい。
【0011】
また、本発明に係る入力装置において、前記絶縁基板と前記透明基体とが、互いに同一材料又は同一系統の樹脂材料からなることとしてもよい。
【0012】
また、本発明に係る入力装置において、前記焦点は、前記集光手段と前記透明導電層との間に設けられたこととしてもよい。
【0013】
また、本発明に係る入力装置において、前記入力部材は、厚さ方向に積層するように設けられた一対の前記導電パターン形成基板の前記透明導電層を前記厚さ方向に沿う一方側へ向けてそれぞれ配置しており、前記検出手段は、静電容量式であることとしてもよい。
【0014】
また、本発明に係る入力装置において、前記入力部材は、厚さ方向に積層するように設けられた一対の前記導電パターン形成基板の前記透明導電層同士を接近した状態で間隔をあけ対向配置しており、入力操作によって、前記透明導電層の一部同士が直流的に接触可能とされていることとしてもよい。
【発明の効果】
【0015】
本発明に係る入力装置によれば、一般のレーザ加工機を用いて容易に製造でき、導電パターンが視認されにくく、かつ、安定した電気的特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の第1実施形態に係る入力装置の入力部材を簡略化して示す側断面図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係る入力装置に用いられる入力部材の透明導電層のネットワーク部材としての網状部材(導電部)及びレーザ加工前の透明導電層を説明する拡大写真である。
【図3】本発明の第1実施形態に係る入力装置に用いられる入力部材の透明導電層において、ネットワーク部材としての網状部材が除去されることにより形成された空隙(絶縁部)を説明する拡大写真である。
【図4】本発明の第1実施形態に係る入力装置の入力部材の導電パターン形成基板を製造する製造装置(レーザ加工機)を簡略化して示す側面図である。
【図5】図4の導電パターン形成基板及び製造装置の変形例を示す側面図である。
【図6】導電性基板(導電パターン形成基板)の変形例(銀蒸着により透明導電層のネットワーク部材を形成したもの)であり、透明導電層の導電部及びレーザ加工前の透明導電層を説明する拡大写真である。
【図7】図6の導電性基板の透明導電層に、レーザ光を照射した照射領域(絶縁部)と、レーザ光を照射していない未照射領域(導電部)とを説明する拡大写真である。
【図8】本発明に係る入力装置の入力部材(透明導電層及び導電パターン形成基板)を製造する実施例(製造例)を説明する側面図である。
【図9】本発明に係る入力装置の入力部材(透明導電層及び導電パターン形成基板)を製造する実施例(製造例)を説明する側面図である。
【図10】本発明に係る入力装置の入力部材(透明導電層及び導電パターン形成基板)を製造する実施例(製造例)を説明する斜視図である。
【図11】本発明に係る入力装置を製造する実施例(製造例)を説明する回路図である。
【図12】本発明の第2実施形態に係る入力装置の入力部材を示す上面図である。
【図13】図12の入力部材のX側電極シート(導電パターン形成基板)を示す上面図である。
【図14】図12の入力部材のY側電極シート(導電パターン形成基板)を示す上面図である。
【図15】図12のA−A矢視を拡大して示す側断面図である。
【図16】図12のB−B矢視を拡大して示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
(第1実施形態)
本発明に係る入力装置は、例えば、透明アンテナ、透明電磁波シールド、静電容量方式或いはメンブレン式の透明タッチパネルなどの透明入力装置のように、透明部分に配線パターンを形成する製品に適用することができる。また、本発明の入力装置は、自動車のハンドル等に付随する静電容量入力装置など、3次元成型品、或いは3次元の加飾成型品の表面に設けられる静電容量センサ等に必要な電極を形成する目的で用いることができる。尚、本実施形態でいう「透明」とは、50%以上の光線透過率を有するものを指す。
【0018】
図1及び図10は、本発明の第1実施形態に係るメンブレン式タッチパネル(入力装置)用の入力部材1を示している。図1〜図3において、このメンブレン式タッチパネルは、絶縁基板11、21、及び、絶縁基板11、21の少なくとも一方の面に設けられ、絶縁性を有する透明基体2内に導電性を有する無機物のネットワーク部材3を含む透明導電層12、22を備えた導電パターン形成基板10、20が、厚さ方向に積層するように一対設けられた入力部材1と、透明導電層12、22に電気的に接続され、入力信号を検出する検出手段と、を備えている。
入力部材1は、LCDなどの画像表示装置(不図示)の入力者側に設置されるものである。図10において、入力部材1は、例えば、行(X)方向に沿う電極100(透明導電層12の後述する導電部Cに相当)が並列配置された導電パターン形成基板10と、この導電パターン形成基板10に対向するように画像表示装置側に配置され、行(X)方向に直交する列(Y)方向に沿う電極(透明導電層22の導電部Cに相当)が並列配置された導電パターン形成基板20と、これらの間に設けられた透明なドットスペーサ30とを備えている。入力部材1は、入力操作により、導電パターン形成基板10の電極100と導電パターン形成基板20の電極とが直流的に接触・導通する構成とされている。
【0019】
導電パターン形成基板10は、透明な絶縁基板11と、絶縁基板11において少なくとも画像表示装置側を向く面に設けられた透明導電層12と、を備えている。
導電パターン形成基板20は、透明な絶縁基板21と、絶縁基板21において少なくとも入力者側を向く面に設けられた透明導電層22と、を備えている。
【0020】
絶縁基板11、21としては、絶縁性を有するとともに、表面に透明導電層12、22を形成でき、かつ、後述するレーザ加工に対して、所定の照射条件において外観変化の生じにくいものを用いることが好ましい。具体的には、例えば、ガラス、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート(PET)を代表とするポリエステル、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂(ABS樹脂)などの絶縁性材料が挙げられる。また、絶縁基板11、21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)に成型された成型品等を用いることができる。
【0021】
この入力部材1を透明タッチパネルに使用する場合、絶縁基板11、21には、ガラス板やPETフィルム等が用いられる。また、入力部材1を、自動車のハンドル等に付随する静電容量入力装置など、静電容量センサ等に必要な電極として使用する場合、絶縁基板11、21には、ABS樹脂などからなる成型品、或いはこれにフィルムのラミネートや転写などで加飾層を設けた加飾成型品等が用いられる。
【0022】
例えば、本発明を、押圧などにより上下2枚の電極膜(透明導電層)12、22を接触導通させるメンブレン式などの透明タッチパネルとして利用する場合、入力者側の絶縁基板11としては、入力者側からの外力に対して可撓しやすいもの(例えば透明樹脂フィルム)を用いることが好ましく、画像表示装置側の絶縁基板21としては、ドットスペーサ30を介して導電パターン形成基板10を支持しやすい所定以上(例えば絶縁基板11と同等以上)の硬度を有するものを用いることが好ましい。また、このようなタッチパネルでは、隣接する電極100間に一定の電位差を設けて使用することが必須であり、銅や亜鉛、スズ、特に銀などの金属を用いた透明導電層12、22では、マイグレーション防止のため、導電パターンを区分する絶縁部の幅(絶縁部の延在方向に垂直な幅寸法)を確保することが求められる。
【0023】
また、一対の導電パターン形成基板10、20の透明導電層12、22同士は、互いに接近した状態とされつつもドットスペーサ30により間隔をあけられて対向配置されている。そして、導電パターン形成基板10が入力者側から画像表示装置側へ向けて押圧された際に、該導電パターン形成基板10の絶縁基板11及び透明導電層12が撓むとともに、該透明導電層12が導電パターン形成基板20の透明導電層22に接触可能とされている。この接触により、電気的信号が生じるように構成されている。すなわち、入力部材1は、入力者の入力操作によって、透明導電層12、22の一部同士が直流的に接触可能とされている。
【0024】
また、図2に示すように、透明導電層12、22は、絶縁性を有する透明基体2内に導電性を有する無機物のネットワーク部材を含んでいる。すなわち、透明導電層12、22は、透明基体2内に前記ネットワーク部材が保持されて形成されている。詳しくは、透明導電層12、22は、前記ネットワーク部材として、導電性を有する金属からなる網状部材3を備えている。透明基体2は、液状の状態において後述する網状部材3の素線(繊維)間に充填(含浸)可能とされた、例えば、熱、紫外線、電子線、放射線等により硬化する性質の硬化性樹脂からなる。
【0025】
また、網状部材3は、透明基体2内に分散されて互いに電気的に連結された複数の金属極細繊維4からなる。網状部材3は、例えば、絶縁基板11(21)上に金属極細繊維4を含むインク(液体)を塗布する過程を経て、該絶縁基板11(21)上に金属極細繊維4が分散配置されることにより形成される。そして、絶縁基板11(21)上に分散配置された金属極細繊維4同士の間に、液状の透明基体2(液状部材)を充填した後硬化させることで透明基体2が形成されているとともに、網状部材3は透明導電層12(22)内に固定配置される。
【0026】
詳しくは、これら金属極細繊維4同士は、絶縁基板11、21の表面(透明導電層12、22が形成される面)の面方向に沿って互いに異なる向きに不規則に延在しているとともに、その少なくとも一部以上が互いに重なり合う(接触し合う)程度に密集して配置されており、このような配置によって互いに電気的に連結(接続)されている。
【0027】
これにより、網状部材3は、絶縁基板11、21の表面上において、導電性の2次元ネットワークを構成しており、透明導電層12、22の透明基体2内において網状部材3が配置された領域は、導電部Cとされている。また、網状部材3の金属極細繊維4は、基本的には透明導電層12、22の表面(絶縁基板11、21とは反対側を向く表面)下に配設されるが、透明基体2内に埋設される部分と、該透明基体2の表面から突出される部分とを有していてもよい。
【0028】
具体的に、このような金属極細繊維4としては、銅、白金、金、銀、ニッケル等からなる金属ナノワイヤや金属ナノチューブが挙げられる。本実施形態においては、金属極細繊維4として、銀を主成分とする金属ナノワイヤ(銀ナノワイヤ)が用いられている。金属極細繊維4は、例えばその直径が0.3〜100nm程度、長さが1μm〜100μm程度に形成されている。
【0029】
尚、網状部材3として、前述した金属極細繊維4以外の、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の繊維状部材及びその金属被覆部材が用いられるとともに、これらが分散・連結されて構成されていても構わない。
【0030】
また、透明導電層12、22の透明基体2内において、網状部材3の少なくとも一部が除去されることにより絶縁部Iが形成されている。すなわち、図3に示すように、透明基体2には、網状部材3の金属極細繊維4が除去されることにより空隙5が複数形成されており、これら空隙5が密集するように配置された領域が、絶縁部Iとされている。詳しくは、これら空隙5は、網状部材3の金属極細繊維4が配置される領域にレーザ光として短パルスのパルス状レーザを照射して、該金属極細繊維4を蒸発・除去することにより形成されている。尚、前記短パルスとは、パルス幅が200n秒以下に設定されることを指すが、好ましくはパルス幅は20n秒以下に設定され、さらに好ましくはパルス幅は1p秒以下に設定される。
【0031】
このパルス状レーザとしては、例えばパルス幅1p秒未満の極短パルスレーザである、所謂フェムト秒レーザを用いることで、導電パターンが目視されない導電パターン形成基板10、20を得ることができる。また、パルス状レーザとして、フェムト秒レーザ以外のYAGレーザ又はYVOレーザを用いてもよい。YAGレーザ又はYVOレーザを用いる場合、パルス幅が5〜300n秒程度の、加工機として一般に広く使用されているものが利用可能であり、この場合、実用上問題ない程度に導電パターンが目視されにくい導電パターン形成基板10、20を安価に量産可能である。
【0032】
これら空隙5は、透明基体2の表面(露出された面)の面方向に沿って互いに異なる向きに不規則に延在又は点在する長穴状(長丸穴状)又は穴状(丸穴状)をそれぞれなしており、前記表面に開口する部分を有して形成されている。詳しくは、空隙5は、蒸発・除去された金属極細繊維4の配置されていた位置に対応するように配置されているとともに、該金属極細繊維4の直径と略同等の直径(内径)を有し、該金属極細繊維4の長さ以下に形成されている。
【0033】
より詳しくは、1つの金属極細繊維4が完全に蒸発・除去されるか、少なくとも一部が蒸発・除去されることにより、該金属極細繊維4をその延在する方向に分割するようにして、複数の空隙5が互いに間隔をあけて形成されている。すなわち、金属極細繊維4の相当位置に対応して、互いに離間する複数の空隙5が、全体として線状をなすように延在又は点在して形成されている。尚、1つの金属極細繊維4の相当位置に対応して、空隙5が線状をなすように1つだけ形成されていてもよい。
【0034】
絶縁部Iにおいては、これら空隙5が形成されることにより、導体である金属極細繊維4が除去されているとともに、前記導電性の2次元ネットワークが除去されて(消失して)いる。
このように、絶縁部Iにおいては、透明基体2から金属極細繊維4が除去されていることから、該透明基体2(透明導電層12、22)における導電部Cと絶縁部Iとでは、互いに化学的組成が異なっている。
【0035】
次に、本実施形態に係る入力装置の入力部材1の透明導電層及び導電パターン形成基板を製造する製造装置及び製造方法について説明する。
本実施形態で説明する導電パターン形成基板の製造方法では、絶縁基板11(21)の一方の面に形成された前記ネットワーク部材を含む透明導電層(導電パターン形成前の透明導電層)aに、短パルスのパルス状レーザであるレーザ光Lを所定のパターンで照射する方法を用いている。
尚、以下の説明において、レーザ加工前における絶縁基板11(21)と該絶縁基板11(21)の一方の面に形成された透明導電層aとを有する積層体のことを、導電性基板Aという。
【0036】
まず、本実施形態の導電パターン形成基板の製造方法で使用する製造装置40について説明する。図4に示すように、この製造装置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、導電性基板Aが載置されるステージ43と、を備えている。
そして、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を照射して、該透明導電層aに絶縁部Iを形成するとともに導電パターンを形成する。
【0037】
この製造装置40におけるレーザ光発生手段41としては、波長2μm未満でパルス幅が200n秒未満のレーザ光(可視光または赤外線のレーザ光)を発生させるものが使用される。レーザ光Lのパルス幅が1p秒未満の所謂フェムト秒レーザを用いた場合、加工により形成される絶縁部Iが視認されず好ましいが、それ以外の例えばパルス幅1〜200n秒のものであっても、条件設定次第でフェムト秒レーザに近い視認性、すなわち絶縁部Iが視認されないものを得ることができ、装置入手の容易さの点から望ましい。
【0038】
集光レンズ42の焦点Fは、透明導電層aから離れた位置に設定されている。詳しくは、集光レンズ42は、透明導電層aと集光レンズ42との間にレーザ光Lの焦点Fが位置するように配置される。すなわち、本実施形態の導電パターン形成基板の製造方法では、集光レンズ42(レーザ光L)の焦点Fを、透明導電層aと集光レンズ42との間に配置している。
【0039】
集光レンズ42としては、低い開口数(NA<0.1)のものが好ましい。すなわち、集光レンズ42の開口数がNA<0.1とされることにより、レーザ光Lの照射条件設定が容易となり、特にレーザ光Lの焦点Fが透明導電層aと集光レンズ42との間に位置することによる、該焦点Fにおける空気のプラズマ化に伴うエネルギ損失とレーザ光Lの拡散を防止することができる。
【0040】
さらに、透明導電層aが、例えば金属極細繊維4からなる網状部材3の繊維(素線)間に樹脂からなる透明基体2を充填(含浸)して形成されているとともに、透明樹脂フィルムからなる絶縁基板11(21)上に設けられている場合、前述の設定によって、透明導電層aの透明基体2内に埋設された金属極細繊維4を透明基体2の表面から噴出させて確実に除去することができる。従って、所望の絶縁部Iの形状に対応して空隙5が確実に形成されることになり、例えば直線パターンのコーナ部など、従来では大きなRに設定しなければ絶縁化できなかったパターンであっても、小さなR設定で(又はRを付与せずに)絶縁化処理が確実かつ容易に実現できる。
【0041】
また、ステージ43は、水平方向に2次元的に移動可能になっている。ステージ43は、少なくとも上面側が透明な部材または光線吸収性を有する部材で構成されていることが好ましい。
ステージ43は、絶縁基板11(21)が透明でレーザ光Lの出力が1Wを超える場合、ナイロン系若しくはフッ素系の樹脂材料、又は、シリコーンゴム系の高分子材料を用いることが好ましい。
【0042】
次に、前述した製造装置40を用いた入力装置の入力部材1の導電パターン形成基板の製造方法について説明する。
まず、ステージ43の上面に導電性基板Aを、透明導電層aが絶縁基板11(21)より上に配置されるように載置する。ここで、導電性基板Aとしては、絶縁基板11(21)と透明導電層aの透明基体2とが、互いに同一材料又は同一系統の樹脂材料からなるものを用いることが好ましい。詳しくは、例えば絶縁基板11(21)がポリエチレンテレフタレートフィルムの場合、透明基体2にはポリエステル系樹脂を使用することが好ましい。
尚、本実施形態における導電性基板A(導電パターン形成基板10、20)は、透明である。
【0043】
次いで、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。その集光したレーザ光Lの、焦点Fを過ぎてスポット径が広がった部分を透明導電層aに照射する。その際、ステージ43を、レーザ光Lの照射が所定のパターンになるように移動させる。
【0044】
透明導電層aに照射するレーザ光Lのエネルギ密度及び単位面積あたりの照射エネルギは、レーザのパルス幅により異なる。
パルス幅が1p秒未満のレーザ(例えばフェムト秒レーザ)では、エネルギ密度1×1016〜7×1017W/m、単位面積あたりの照射エネルギは1×10〜1×10J/mが好ましい。
パルス幅が1〜100n秒のレーザ(YAGレーザ又はYVOレーザ)では、エネルギ密度1×1017〜7×1018W/m、単位面積あたりの照射エネルギは1×10〜1×10J/mが好ましい。
すなわち、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、絶縁部I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り、透明タッチパネルや透明電磁波シールドなどの用途では不適当となる。
【0045】
また、これらの値は、加工エリアにおけるレーザビームの出力値を、加工エリアの集光スポット面積で除することにより定義されており、簡便には、出力はレーザ発振機からの出力値に光学系の損失係数を掛けることで求められる。
また、スポット径面積Sは、下記式により定義される。
S=S×D/FL
: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
【0046】
尚、前述した焦点Fは、レンズ等の集光手段42で、収差が十分に小さい場合を例に説明したが、例えば、焦点距離の短い球面レンズや、保護ガラスなどの収差が大きくなる要素が存在する場合には、前記焦点Fは、集光点のエネルギ密度が最も高くなる位置と定義される。
【0047】
ここで、距離Dは、焦点距離FLの0.2%〜3%の範囲内に設定される。好ましくは、距離Dは、焦点距離FLの0.5%〜2%の範囲内に設定される。さらに望ましくは、距離Dは、焦点距離FLの0.7%〜1.5%の範囲内に設定される。距離Dが上記数値範囲に設定されることにより、絶縁部Iにおける金属極細繊維4の除去(空隙5の形成)が確実に行えるとともに電気的に高い信頼性を有する絶縁パターン(導電パターン)を形成でき、かつ、絶縁基板11(21)の損傷に起因する加工痕を確実に防止できる。
【0048】
また、精度の高い導電パターンを形成する点では、透明導電層a上にスポットの位置を移動させながらパルス状のレーザ光Lを断続的に複数回照射することで、隣り合うスポット位置同士に重複する部分を形成することが好ましい。具体的には、断続的に3〜500回照射することが好ましく、20〜200回照射することがより好ましい。3回以上の照射であれば、より確実に絶縁化でき、500回以下であれば、レーザ光Lが照射された透明基体2部分の溶解又は蒸発による除去を防止できる。
【0049】
このように、透明導電層aにレーザ光Lを照射することにより、透明基体2内の網状部材3の少なくとも一部が除去されてなる絶縁部Iを形成して、絶縁部Iと、透明基体2内に網状部材3が配置されてなる導電部Cと、を備えた導電パターンとする。すなわち、透明導電層aにパターニングが施され、導電部Cと絶縁部Iとからなる導電パターンを備えた透明導電層12(22)が形成されるとともに、導電性基板Aが、導電パターン形成基板10(20)とされる。
【0050】
尚、上記説明においては、XYステージなどの移動式ステージ43に導電性基板Aを載せてパターニングを行うこととしたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、導電性基板Aを固定状態とし、集光系部材を相対的に移動させる方法、ガルバノミラー等を用いてレーザ光Lを走査しスキャンする方法、又は、上記したもの同士を組み合わせてパターニングを行うことが可能である。
【0051】
上記製造方法に使用される導電性基板Aは、以下に示すものである。
導電性基板Aの透明導電層aのうち、網状部材3を構成する無機導電体としては、銀、金、ニッケルなどの金属ナノワイヤが挙げられる。また、透明導電層aのうち、透明基体2を構成する絶縁体としては、透明な熱可塑性樹脂(ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、フッ化ビニリデン)、熱や紫外線や電子線や放射線で硬化する透明な硬化性樹脂(メラミンアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル変性シリケートなどのシリコーン樹脂)が挙げられる。
【0052】
また、図5は本実施形態の変形例であり、図示の例では、導電性基板Aにおける絶縁基板11(21)の上下両面に、透明導電層aが一対設けられている。この場合、集光レンズ42として焦点距離FLが50mm以上で開口数が0.2未満のものを使用すると、レーザ光Lの広がりを小さくできる。そのため、レンズの位置調整が容易になるとともに、絶縁基板11(21)の両面におけるスポット径の差が小さくなり、両方の透明導電層aに当たるエネルギ密度が略同等になるため、両面の透明導電層aに同一の絶縁パターンを一括して形成させることができる。
また、絶縁基板11(21)の両面に形成された透明導電層aのうち、片面側の透明導電層aのみを絶縁化する場合には、集光レンズ42として開口数が0.5より大きいものを使用することとしてもよい。
【0053】
以上説明したように、本実施形態に係る入力装置によれば、透明導電層aに導電パターンを形成する際、集光レンズ42(レーザ光L)の焦点Fを、透明導電層aから離れた位置に設けて、詳しくは、焦点Fを透明導電層aと集光レンズ42との間に設けて、導電性基板Aにレーザ光Lを照射するので、絶縁基板11(21)に当たるレーザ光Lのスポット径は、透明導電層aに当たるレーザ光Lのスポット径より大きくなる。これにより、透明導電層aにおいてはレーザ光Lのエネルギ密度を確保して絶縁部Iを確実に形成しつつ、絶縁基板11(21)においてはレーザ光Lのエネルギ密度を低減させて、該絶縁基板11(21)の損傷を防止できる。
【0054】
また、レーザ光Lを透明導電層a上に照射した照射スポットが、点状ではなく面状に形成されるため、透明導電層aを加工しつつも絶縁基板11(21)に影響を与えないような照射エネルギ密度の制御が、従来の方法に比較して容易となる。さらに、透明導電層aに対して線幅の太い絶縁パターンを一括して描画することが可能になり、所謂塗りつぶし加工が容易になるとともに、前記絶縁パターンの幅を大きく取ることができることから、絶縁部Iの絶縁性が向上する。
【0055】
また、この入力装置の導電パターン形成基板10(20)は、導電性を有する無機物(無機導電体)のネットワーク部材である網状部材3からなる導電部Cと、絶縁部Iとによって導電パターンが形成されているので、例えば有機導電体等からなる導電部C(導電パターン)を備えた導電パターン形成基板に対比して、光(紫外線)等による変質が生じにくく、長期に亘り安定した電気的特性を得ることができる。
【0056】
そして、本実施形態によれば、レーザ光Lとして、例えばYAGレーザやYVOレーザ等の一般的なレーザ加工機のパルス状レーザを用いて、導電パターンが視認されにくく外観に優れ、かつ、精緻な導電パターンが形成されて安定した電気的特性を有する導電パターン形成基板10(20)を備えた入力装置を、容易に製造できるのである。
【0057】
より詳しくは、このように作製された入力装置の導電パターン形成基板10(20)においては、透明導電層12(22)の透明基体2において、導電性を有する網状部材3の配置領域が導電部Cとされ、網状部材3が除去されて形成された空隙5の配置領域が絶縁部Iとされている。すなわち、導電部Cにおいては、金属からなる網状部材3により導通が確保されており、絶縁部Iにおいては、網状部材3が除去されて形成された空隙5により電気的な絶縁状態が確実に得られるようになっている。
【0058】
従来の透明導電層では、透明基体2内に分散されて互いに電気的に連結された金属ナノワイヤ等からなる網状部材3が、導電部Cのみならず絶縁部Iにも残っていることから、該絶縁部Iにおいて確実に絶縁を行うことは難しかった。一方、本実施形態の構成によれば、絶縁部Iの網状部材3(金属極細繊維4)が空隙5に置き換わるように除去されて、該絶縁部Iが確実に絶縁されることから、透明導電層12(22)における電気的特性(性能)が安定するとともに、製品(入力装置)としての信頼性が高められている。
【0059】
さらに、絶縁部Iにおいては、網状部材3が除去されて該網状部材3(金属極細繊維4)に相当(対応)する形状の空隙5が形成されている。すなわち、このような空隙5が形成されていることによって、導電部Cと絶縁部Iとは、互いに色調や透明性が近似することになり、肉眼等によっては互いに判別(視認)されなくなっている。よって、絶縁部Iの幅を大きく形成しても配線パターンが視認されるようなことがない。
【0060】
また、網状部材3は、透明基体2内に分散されて互いに電気的に連結された金属極細繊維4からなるので、この網状部材3は、市販の金属ナノワイヤや金属ナノチューブ等の金属極細繊維4を用いて比較的容易に形成できる。
【0061】
さらに、本実施形態のように、金属極細繊維4に銀を主成分としたものを用いた場合、該金属極細繊維4を比較的容易に入手して網状部材3として用いることができる。また、絶縁部Iの網状部材3(金属極細繊維4)をレーザ加工により除去する際に、市販の一般的なレーザ加工機で対応可能である。また、銀を主成分とする金属極細繊維4は、光線透過率が高く、かつ、表面抵抗率が低い無色透明の導電パターンを形成できることから、より好ましい。
【0062】
また、レーザ加工機(製造装置)40として、パルス幅1p秒未満の極短パルスレーザ(フェムト秒レーザ)を用いた場合には、レーザ加工後の導電パターン形成基板10(20)における導電パターン(絶縁パターン)を確実に目立たなくすることができるので、より望ましい。
【0063】
このように、本実施形態で説明した入力装置によれば、導電パターン形成基板10(20)の導電パターンが視認されにくく、かつ、導電パターンにおける導電部Cが低抵抗とされつつも絶縁部Iでは確実に絶縁されて、安定した電気的性能を得ることができるのである。
【0064】
また、本実施形態の入力装置では、導電性基板Aにおける透明導電層aの透明基体2と絶縁基板11(21)とが、互いに同一材料又は同一系統の樹脂材料からなることとしたので、下記の効果を奏する。すなわち、透明導電層aの透明基体2におけるレーザ光Lの吸光度と、絶縁基板11(21)におけるレーザ光Lの吸光度とが互いに略同一となることから、透明導電層aにおけるレーザ光Lのエネルギ密度を十分に確保しつつも、絶縁基板11(21)におけるレーザ光Lのエネルギ密度を低減でき、前述した効果が確実に得られることになる。また、絶縁基板11(21)上に透明導電層a(透明導電層12(22))が強固に接着しやすくなる。
【0065】
また、網状部材3が、絶縁基板11(21)上に金属極細繊維4を含むインク(液体)を塗布する過程を経て、該絶縁基板11(21)上に金属極細繊維4が分散配置されることにより形成されている。また、このように絶縁基板11(21)上に分散配置された金属極細繊維4同士の間に、液状の透明基体2(液状部材)を充填した後硬化させることにより、網状部材3は透明基体2内に保持されるので、下記の効果を奏する。すなわち、絶縁基板11(21)上の透明導電層a内に、網状部材3を容易に設けることができるとともに、該網状部材3を構成する金属極細繊維4同士が電気的に確実に連結されて、導電部Cの電気的特性が安定する。また、網状部材3が透明基体2により安定して保持されるので、前述の電気的特性が長寿命化する。
【0066】
また、レーザ光Lを、透明導電層a上にスポットの位置を移動させながら断続的に複数回照射するとともに、隣り合うスポットの位置同士を重複させて絶縁部Iを形成するので、高精度で電気的特性に優れ、外観の良い導電パターン及び導電パターン形成基板10(20)を備えた入力装置が得られる。
【0067】
尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、前述の実施形態では、絶縁基板11、21がともに透明であることとしたが、これら絶縁基板11、21のいずれか又は両方にある程度の透明性を有した着色が施されていても構わない。
【0068】
また、網状部材3は、透明基体2内に分散されて互いに電気的に連結された複数の金属極細繊維4からなることとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、網状部材3は、例えば、導電性を有する金属膜をエッチング等により格子状に形成してなるワイヤグリッドであることとしてもよい。
また、導電性を有する無機物のネットワーク部材として、前述の網状部材3の代わりに、例えば、膜状部材等からなるネットワーク部材を用いてもよい。具体的には、後述する実施例(製造例2)に示すようなネットワーク部材が採用可能である。
【0069】
また、導電パターン形成基板10、20には、粘着、反射防止、ハードコート及びドットスペーサなどの機能層を任意で付加することとしてもよい。
特に、YAGレーザやYVOレーザの基本波など波長が1000nm近辺のレーザを用いるとともに、上記機能層として、アクリル系高分子素材を使用する場合には、外観特性の観点から、レーザ照射後に機能層を設けることが好ましい。
【0070】
また、前述の実施形態では、入力部材1には、導電パターン形成基板10、20が厚さ方向に積層するように一対設けられているとしたが、入力部材1に設けられる導電パターン形成基板の数や配置は、前述した実施形態に限定されるものではない。詳しくは、入力部材1の導電パターン形成基板は、1つ以上設けられていればよい。
【0071】
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る入力装置について、図12〜図16を参照して説明する。尚、前述の実施形態と同一部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0072】
本実施形態に係る入力装置は、静電容量式のタッチパネルである。図12は、静電容量式タッチパネル(入力装置)用の入力部材200を示している。この静電容量式タッチパネルは、入力者側を向く面に配された絶縁層240を介して手指などの人体部分Hと容量結合する上下電極(透明導電層212、222)を備え、一方の電極に交流信号を印加し、他方の電極を測定することで手指の接触状況を検出する。
【0073】
図15、図16に示すように、静電容量式タッチパネルの入力部材200は、一対の電極シート210、220(導電パターン形成基板)の透明導電層212、222を厚さ方向(図の上下方向)に沿う一方側(入力者側)へ向けてそれぞれ配置している。
【0074】
図12〜図14に示すように、この入力部材200は、市松模様(互いに同一形状とされた正方形の角部同士を連結した状態、所謂チェックパターン状)の電極201aを形成したX側電極シート210(導電パターン形成基板)と、このX側電極シート210に対して相補的な市松模様とされた電極201bを形成したY側電極シート220(導電パターン形成基板)と、を備えている。
【0075】
図13に示すように、電極201aは、X方向に沿って配列する複数の正方形の角部同士が互いに電気的に連結されて延びるように形成されている一方、Y方向に隣り合う正方形同士は互いに電気的に絶縁された状態で、Y方向に並列配置されている。また、図14に示すように、電極201bは、Y方向に沿って配列する複数の正方形の角部同士が互いに電気的に連結されて延びるように形成されている一方、X方向に隣り合う正方形同士は互いに電気的に絶縁された状態で、X方向に並列配置されている。
【0076】
図12に示されるように、X側電極シート210とY側電極シート220とは、互いの電極201a、201b同士を厚さ方向に対面させることなく対向配置された状態で組み合わされている。
詳しくは、図15、図16に示すように、X側電極シート210は、Y側電極シート220の上面(入力者側の面)に、透明な粘着材250を介して積層されるように固着されており、この状態で、双方の電極201a、201b同士が厚さ方向に重なり合わない状態とされている。
【0077】
また、図13、図16に示すように、X側電極シート210の透明導電層212において、Y側電極シート220の電極201bにおける正方形部分に対向する領域には、正方形状をなす孤立電極202aがそれぞれ形成されている。孤立電極202aの外周には、レーザ光Lが照射されることにより正方形環状をなす絶縁部Iがそれぞれ形成されている。
また、X側電極シート210の透明導電層212において、Y方向に隣り合う電極201aの正方形の対向する角部同士の間には、孤立電極202aよりも外形の小さな正方形状とされた小孤立電極203aがそれぞれ形成されている。小孤立電極203aの外周には、レーザ光Lが照射されることにより正方形環状をなす絶縁部Iがそれぞれ形成されている。すなわち、隣接する孤立電極202aと小孤立電極203aとは、互いの絶縁部Iの一部を共有している。
【0078】
また、図14、図16に示すように、Y側電極シート220の透明導電層222において、X側電極シート210の電極201aにおける正方形部分に対向する領域には、正方形状をなす孤立電極202bがそれぞれ形成されている。孤立電極202bの外周には、レーザ光Lが照射されることにより正方形環状をなす絶縁部Iがそれぞれ形成されている。
また、Y側電極シート220の透明導電層222において、X方向に隣り合う電極201bの正方形の対向する角部同士の間には、孤立電極202bよりも外形の小さな正方形状とされた小孤立電極203bがそれぞれ形成されている。小孤立電極203bの外周には、レーザ光Lが照射されることにより正方形環状をなす絶縁部Iがそれぞれ形成されている。すなわち、隣接する孤立電極202bと小孤立電極203bとは、互いの絶縁部Iの一部を共有している。
【0079】
このように構成される入力部材200においては、電極201a、201b、及び、孤立電極202a、202bに網状部材3が配置されて、導電部Cとされている。尚、本実施形態においては、小孤立電極203a、203bも導電部Cとされているが、これら小孤立電極203a、203bについては、レーザ光Lを塗り潰すように照射して、正方形状の絶縁部Iとしても構わない。
【0080】
次に、図16を用いて、入力部材200を用いた静電容量式タッチパネルの動作について説明する。
この入力部材200に、表面(入力者側の表面)に形成された絶縁層240を介して手指などの人体部分H(接触物)が接触すると、接触物Hと各電極の間には容量結合が形成される。この状態で、Y側電極シート220の電極201bの1つに、信号源260を利用して電圧を印加し、X側電極シート210の電極201aの信号(入力信号)を検出手段270により検出することで、接触物Hと入力部材200との接触状況を検出することができる。
【0081】
本実施形態に係る入力装置の入力部材200によれば、絶縁部Iの絶縁性が十分に確保されていることから、前述した特別の構成を採用できるとともに、下記の優れた作用効果を奏することとなる。
すなわち、前述のように接触物Hが接触した際に、Y側電極シート220の電極201bと接触物Hとは、該電極201b上に位置するX側電極シート210の孤立電極202aを介して、容量結合を形成することとなる。これにより、X側電極シート210の電極201aと、Y側電極シート220の電極201bとは、実質的に同一層(透明導電層212)内に配置された状態とされている。従って、接触物Hの位置を精度よく検出することができる。
【0082】
詳しくは、従来の静電容量式タッチパネルの入力部材では、X側電極シート210の透明導電層212において、Y側電極シート220の電極201bに対向する領域には、孤立電極(導電部C)は設けられていなかった。また、Y側電極シート220の透明導電層222において、X側電極シート210の電極201aに対向する領域にも、孤立電極(導電部C)は設けられていなかった。このような構成の場合、電極201a、201b同士は、単に絶縁状態に保持されるのみならず、互いの間隔を一定の幅に厳密に管理することが要求される。すなわち、従来の構成では、上下電極201a、201b間の距離の精度が検出結果に影響しやすく、また、絶縁化処理を行う面積が比較的大きくなっていた。
【0083】
一方、本実施形態によれば、電極201a、201bが実質的に同一層(平面)内に配置されることとなるので、従来のような上下電極201a、201b間の距離精度を必要とすることなく、検出精度が高められている。
また、絶縁化処理を行う領域(絶縁部I)の面積が大幅に削減されることとなり、生産性が向上する。
さらに、電極201a、201b及び孤立電極202a、202bの化学的組成が同一であることから、導電パターンがより認識されにくくなり、外観が良い。
また、小孤立電極203a、203bが形成されていることで、接触物Hの接触時や組立公差による検出精度への影響をより低減できる。
【実施例】
【0084】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【0085】
[製造例1]入力装置の入力部材に用いる銀ナノワイヤ導電フィルム(導電パターン形成基板)の作製(本発明の実施例)
厚さ100μmの透明なポリエステル(PET)フィルム(絶縁基板11、21)に、Cambrios社のOhm(商品名)インク(金属極細繊維4を含む混合液)を塗布乾燥後、紫外線硬化性のポリエステル樹脂インク(透明基体2)を上塗りして、乾燥・紫外線処理を施すことにより、PETフィルム上に線径50nm程度、長さ15μm程度の銀繊維(金属極細繊維4)からなる導電性の2次元ネットワーク(網状部材3)を有する耐摩擦性の透明導電層aを形成した(図2)。
【0086】
この銀ナノワイヤ導電フィルム(導電性基板10、20)の透明導電層aの表面抵抗は、230Ω/□、光線透過率は95%であった。
次いで、この銀ナノワイヤ導電フィルムを、長さ210mm、幅148mmの長方形に切断加工し、銀ナノワイヤ導電フィルム試験片とした。
【0087】
[実施例1]
波長750nm、出力10mW、パルス幅130f秒、繰り返し周波数1kHz、ビーム径5mmのフェムト秒レーザ(製造装置40)を用い、焦点距離FL=100mmの集光レンズ42とガルバノミラーを使用して、試験片を厚さ5mmのガラス板上に、前記透明導電層がガラス板とは反対側を向くように載置し、該試験片における前記透明導電層の表面から集光レンズ42側に向かって1.5mm離間した位置に集光レンズ42(レーザ光L)の焦点Fが設定されるように調整した後、集光点を1mm/秒で試験片の幅方向に横断させるように移動して、直線描画(絶縁パターンの形成)を行った。
【0088】
[実施例2]
波長1064nm、出力12W、パルス幅20n秒、繰り返し周波数100kHz、ビーム径6.7mmのYVOレーザ(製造装置40)を用い、焦点距離FL=300mmの集光レンズ42とガルバノミラーを使用して、試験片を厚さ5mmのジュラコン(ポリプラスチックス株式会社・登録商標)板上に、前記透明導電層がジュラコン(登録商標)板とは反対側を向くように載置し、該試験片における前記透明導電層の表面から集光レンズ42側に向かって3mm離間した位置に集光レンズ42(レーザ光L)の焦点Fが設定されるように調整した後、集光点を100mm/秒で試験片の幅方向に横断させるように移動して、直線描画を行った。
【0089】
[実施例3]
集光点の移動速度を300mm/秒とした以外は実施例2と同様の条件として、同一箇所に繰り返し5回の直線描画を行った。
【0090】
[比較例1]
集光レンズ42(レーザ光L)の焦点Fを、前記透明導電層の表面上とした以外は実施例1と同様の条件として、直線描画を行った。
【0091】
[比較例2]
集光点の移動速度を300mm/秒とし、集光レンズ42(レーザ光L)の焦点Fを前記透明導電層の表面上とした以外は実施例2と同様の条件として、直線描画を行った。
【0092】
上記実験により得られた導電パターン形成基板について、テスタを用い、レーザ光Lを照射した部分を間に挟んで電気抵抗値を測定した。また、導電パターンの視認性(加工痕)を目視により評価した。評価結果を表1に示す。
尚、評価の基準(A、B、C、D)は、下記の通りとした。
A:優良。電気抵抗値が10MΩを超えて絶縁が確実になされており、かつ、導電パターンが全く視認できないもの。
B:良。電気抵抗値が10MΩを超えて絶縁が確実になされており、かつ、導電パターンが殆んど視認できないもの(タッチパネルに組み上げた際に、実質的に加工痕が視認できないもの)。
C:可。電気抵抗値が10MΩを超えて絶縁が確実になされているが、導電パターンが視認できるもの(タッチパネルに組み上げた際に、製品として用いることができる程度のレベル)。
D:不可。電気抵抗値が10MΩ以下であり絶縁化が不十分のもの、又は、目視で確認できる程度に焼き焦げや穴あきが形成されたもの。すなわち、製品として使用できないもの。
【0093】
【表1】

【0094】
表1に示す通り、製造例1を用いた実施例1〜3では、照射領域の透明性や色調等の変化は光学顕微鏡では確認できなかった(評価A又はB)。そして、電子顕微鏡で照射領域を観察した際に、透明基体2から銀ナノワイヤのみが蒸発して空隙5が形成されていることが確認できた(図3)。特に実施例1では、評価Aとなり、照射領域の変化が全く見受けられず、良好な結果が得られた。
一方、製造例1を用いた比較例1、2において照射領域を観察したところ、透明導電層自体がアブレーションによりPETフィルム上から除去されていることが確認された。そして、評価はCとなり、導電パターンが視認された。
【0095】
[製造例2] 入力装置の入力部材に用いる銀蒸着導電フィルム(導電パターン形成基板)の作製(本発明の実施例)
厚さ100μmの透明なPETフィルムの片面にシリコーンアクリルのハードコート層を設けたものを用意し、このハードコート層とは反対の面に、マグネトロンスパッタ装置により厚さ60nmの酸化亜鉛膜を形成した。次いで、その酸化亜鉛膜の表面に、マグネトロンスパッタ装置を用いて、厚さ27nmの銀膜を形成した。さらに、この銀膜の表面に、上記酸化亜鉛膜と同様にして、厚さ60nmの酸化亜鉛膜を形成した(図6)。これにより、PETフィルム上に酸化亜鉛膜及び銀膜からなる導電性の2次元ネットワーク(膜状部材からなるネットワーク部材)を有する透明導電層が形成された。詳しくは、図6に示すように、銀蒸着層(銀膜)は、複数の粒状体が密集して連結されつつも、若干の隙間を設けるようにして形成されている。
【0096】
この銀蒸着導電フィルムの透明導電層の表面抵抗は、95Ω/□、光線透過率は85%であった。
次いで、この銀蒸着導電フィルムを、長さ210mm、幅148mmの長方形に切断加工し、銀蒸着導電フィルム試験片とした。
そして、前記試験片に、前述の実施例2、3及び比較例2の条件で直線描画を行ったところ、下記結果となった。
【0097】
製造例2を用いた実施例2、3では、評価A及びBは得られなかったが評価Cがともに得られ、製品として用いることができるレベルであった。そして、照射領域(図7に符号LIで示す照射エリア)において、PETフィルムの表面の銀蒸着層が広範囲に除去されており、導電性を有する未照射領域(図7に符号UIで示す未照射エリア)とは逆に、絶縁性が確保されていることが確認された。
一方、製造例2を用いた比較例2においては、目視で焼け焦げが確認され、製品として使用できない状態であった(評価D)。
【0098】
[製造例3] タッチパネル(入力装置)の入力部材1の作製(本発明の実施例)
次に、前述した導電パターン形成基板10(20)を用いたメンブレン式タッチパネル(配線基板)の入力部材1の製造例について説明する。
【0099】
まず、導電性基板Aの透明導電層a上に、スクリーン印刷で市販の銀ペーストを帯状に印刷し、コネクタパターンを形成した。そして、図8及び図10に示すように、比較例1の条件で、透明導電層a上に目印としての「+」マークを、5mmピッチ、長さ1mmのものを6個一列として、25mm間隔を空けて2列マーキングし、入力エリアの目印とした。
【0100】
次いで、図9及び図10に示すように、「+」マークを基点に、実施例1の照射条件で長さ35mmの線(レーザ光L)を6本照射し、入力エリア内の配線パターンとした。
次いで「+」マークを基点に、比較例1の条件でコネクタパターンを横断する形で絶縁パターンを形成し、25mm角の入力エリアを持つタッチパネル用配線基板を得た。尚、このタッチパネル用配線基板は一対用意し、テスタで確認したところ、これらタッチパネル用配線基板は、入力エリア端部における配線パターン間が絶縁状態であった。
【0101】
次いで、図10に示すように、引き出しパターン101として、Agペースト(ドータイト(登録商標)FA301CA:藤倉化成株式会社製)をスクリーン印刷で形成した後、スクリーン印刷を用いて、これらタッチパネル用配線基板のうち一枚に、「+」マークを目印に直径30μm、高さ8μmのアクリル系樹脂からなるドットスペーサ30を、1mmピッチで複数形成した(図1参照)。
【0102】
次いで、ドットスペーサ30を形成したタッチパネル用配線基板と、ドットスペーサ30を形成していないタッチパネル用配線基板とをそれぞれ所定の形状に切り出し、互いの透明導電層12(22)同士を対向配置するようにして、市販の両面粘着テープを用いて四辺を貼り合わせ、透明なメンブレン式タッチパネル(入力装置)の入力部材1とした(図1参照)。
【0103】
[評価]
このように製造されたタッチパネルの入力部材1は、ドットスペーサ30、配線パターンとも目に付かず、また、キーマトリクスとして機能することが確認された。
【0104】
[製造例4]タッチパネルの入力部材の作製(比較例)
予めドットスペーサ30を印刷した導電性基板Aに、製造例3と同様の条件でパターニングを行ったところ、ドットスペーサ30が黒く変色したものが目視で確認された。
【0105】
[製造例5]メンブレン式タッチパネル(入力装置)の作製(本発明の実施例)
図11に示すように、製造例3で得られた5行5列のメンブレン式タッチパネル用の入力部材1を、インターフェイス回路(検出手段)を使用して行側、列側それぞれ5bitのポート121、122に接続し、押圧箇所に対応する出力が得られることを確認した。
このとき、電源電圧は5V、電流制限抵抗102は3kΩ、プルアップ・プルダウン抵抗103は200Ω、行方向・列方向のトランジスタ104a、104bのhfeは約200のものを使用した。
【0106】
[製造例6] 静電容量式タッチパネル(入力装置)の作製(本発明の実施例)
製造例1の銀ナノワイヤ導電フィルムを、2つ用意した。図13、図14に示すように、各銀ナノワイヤ導電フィルムに、位置決め用のガイドピン孔280を設けた。また、これら銀ナノワイヤ導電フィルムに、スクリーン印刷によりAgペースト(ドータイト(登録商標)FA301CA:藤倉化成株式会社製)を印刷し、これを100℃・15分間乾燥させることで、引き出しパターン281をそれぞれ形成した。
【0107】
次いで、ガイドピン孔280を用いて、前記銀ナノワイヤ導電フィルムを照射機のステージに固定し、比較例1の照射条件で外形マーク282、印刷位置決めマーク283をマーキングした。
さらに、Ag配線パターン部284で、引き出しパターン281同士の間及び外側をパターンの延在方向に平行に、比較例1の照射条件で照射して絶縁化した(0.1mm間隔)。
【0108】
次いで、実施例1の照射条件で入力エリア内にパターン照射を行い、絶縁部Iを形成した。
詳しくは、絶縁部Iを形成することにより、図13のX側電極シート210となる銀ナノワイヤ導電フィルムには、X方向に沿って延びる電極201a、Y方向に隣り合う電極201a同士に囲まれた孤立電極202a、Y方向に隣り合う電極201aの正方形の対向する角部同士に挟まれた小孤立電極203aを形成した。
また、図14のY側電極シート220となる銀ナノワイヤ導電フィルムには、Y方向に沿って延びる電極201b、X方向に隣り合う電極201b同士に囲まれた孤立電極202b、X方向に隣り合う電極201bの正方形の対向する角部同士に挟まれた小孤立電極203bを形成した。
【0109】
次いで、X側電極シート210となる銀ナノワイヤ導電フィルムの表面に絶縁層240を設けるため、ペンタエリスリトールトリアクリレートからなる紫外線硬化タイプのポリエステル樹脂インクを塗布して入力エリアをコートし、硬化させた。
【0110】
次いで、これら銀ナノワイヤ導電フィルムを切り抜いて、X側・Y側電極シート210、220を得た。
次いで、X側電極シート210とY側電極シート220とを、電極201a、201bが入力部材200の表面に孤立電極202a、202bを介し市松模様に組み合わされた形で投影されるように、透明粘着シート(粘着材250)で貼り合わせ、静電容量式タッチパネル(入力装置)の入力部材200を得た。
【0111】
このように作製された入力部材200は、入力エリア内に目視で配線パターンを確認することができず、よって外観が良好に形成された。
次いで、この入力部材200に、検出手段270として静電容量式タッチパネルインターフェイス(CY8C24094:Cypress社製)を電気的に接続し、手指Hによる操作が良好に行えることを確認した。
【符号の説明】
【0112】
1、200 入力部材
2 透明基体
3 網状部材(導電性を有する無機物のネットワーク部材)
10、20 導電パターン形成基板
11、21 絶縁基板
12、22、212、222 透明導電層
42 集光レンズ(集光手段)
210 X側電極シート(導電パターン形成基板)
220 Y側電極シート(導電パターン形成基板)
270 検出手段
a 透明導電層(導電パターン形成前の透明導電層)
F 焦点
I 絶縁部
L レーザ光

【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁基板、及び、前記絶縁基板の少なくとも一方の面に設けられ、絶縁性を有する透明基体内に導電性を有する無機物のネットワーク部材を含む透明導電層を備えた導電パターン形成基板を含む入力部材と、
前記透明導電層に電気的に接続され、入力信号を検出する検出手段と、を備え、
前記透明導電層には、該透明導電層から離れた位置に焦点が設けられた集光手段を介してレーザ光が照射されたことにより、前記ネットワーク部材の少なくとも一部が除去されてなる絶縁部が形成されていることを特徴とする入力装置。
【請求項2】
請求項1に記載の入力装置であって、
前記入力部材は、前記導電パターン形成基板が厚さ方向に積層するように一対設けられたことを特徴とする入力装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の入力装置であって、
前記導電パターン形成基板は、透明であることを特徴とする入力装置。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか一項に記載の入力装置であって、
前記絶縁基板と前記透明基体とが、互いに同一材料又は同一系統の樹脂材料からなることを特徴とする入力装置。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか一項に記載の入力装置であって、
前記焦点は、前記集光手段と前記透明導電層との間に設けられたことを特徴とする入力装置。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか一項に記載の入力装置であって、
前記入力部材は、厚さ方向に積層するように設けられた一対の前記導電パターン形成基板の前記透明導電層を前記厚さ方向に沿う一方側へ向けてそれぞれ配置しており、
前記検出手段は、静電容量式であることを特徴とする入力装置。
【請求項7】
請求項1〜5のいずれか一項に記載の入力装置であって、
前記入力部材は、厚さ方向に積層するように設けられた一対の前記導電パターン形成基板の前記透明導電層同士を接近した状態で間隔をあけ対向配置しており、
入力操作によって、前記透明導電層の一部同士が直流的に接触可能とされていることを特徴とする入力装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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