日本電気株式会社 (〒01 東京都港区芝五丁目7番1号 Tokyo, 10880, JP)
| 第1のフレキシブル基板と、第2のフレキシブル基板と、を備え、前記第1のフレキシブル基板は、表面にカーボンナノチューブを設けることを特徴とするメンブレンスイッチ。 |
| 前記第2のフレキシブル基板の表面にカーボンナノチューブを設けることを特徴とする請求項1記載のメンブレンスイッチ。 |
| 前記カーボンナノチューブは、N型カーボンナノチューブ及びP型カーボンナノチューブの何れかであることを特徴とする請求項1又は2記載のメンブレンスイッチ。 |
| 第1のフレキシブル基板と第2のフレキシブル基板とを備えるメンブレンスイッチの製造方法であって、前記第1のフレキシブル基板の表面にカーボンナノチューブを配置する工程を有することを特徴とするメンブレンスイッチの製造方法。 |
| 前記第2のフレキシブル基板の表面にカーボンナノチューブを配置する工程を有することを特徴とする請求項4記載のメンブレンスイッチの製造方法。 |
| 前記カーボンナノチューブは、N型カーボンナノチューブ及びP型カーボンナノチューブの何れかであることを特徴とする請求項4又は5記載のメンブレンスイッチの製造方法。 |
本発明は、フレキシブル基板を備えるメ ブレンスイッチ及びその製造方法に関する
メンブレンスイッチは、接点と配線が印 された2枚のフレキシブル基板を向い合わせ 、絶縁性スペーサをはさんで重ね合わせたも のである。それぞれのフレキシブル基板に印 刷された接点はスペーサに形成された孔を通 して向い合っている。外部から力を加えフレ キシブル基板を凹ませると接点同士が接触し 、オン状態となる。配線を印刷形成するため の導電ペーストとしては一般的に銀ペースト が使われる。しかし銀は安定性に欠けるため 、これを被覆保護し、良好なスイッチング特 性を得るための保護・接点材料としてカーボ ンペーストが使われる。これらをスクリーン 印刷などでフレキシブル基板表面に印刷する 。フレキシブル基板としてはポリエステルフ ィルムやポリカーボネートフィルムなどが用 いられる。メンブレンスイッチは印刷で作ら れるため大量生産に向き、1枚のシートに100 以上のスイッチを一度に印刷できるためコ ピュータのキーボードによく使われる。
キーボードの場合、多数のスイッチの状 を知る必要がある。その方法として、行と にキー(スイッチ)を分け、格子状に回路を むスイッチ・マトリックスという手法があ 。この手法においては、行と列のそれぞれ 交点にスイッチを設ける。コンピュータか 見て、列を出力、行を入力とすると、各列 電位を順番に変化させ行側のポートに現れ 電位を走査することでそれぞれのスイッチ 状態を知ることができる。
しかし、この方式では同時に複数のキー 押すと意図していないキーの信号が出てし う現象が起こってしまう。これは「ファン ムキー」現象と呼ばれており、押されてい いキーの行と列の間に、押されている複数 キーを経由して信号が流れてしまう現象で る。これを回避するためには信号の流れを 方向に制御するダイオードをそれぞれのキ に直列に接続すればよい。この回避策によ 信号の回り込みを防ぐ事ができ、マトリッ ス構成のスイッチにおいて多点入力が可能 なる。
上述したようなフレキシブル基板を印刷に
り形成するメンブレンスイッチに関する技
として、部品点数の削除を図ったスイッチ
ワイヤレスキーボードの発明が開示されて
る(例えば特許文献1、2)。また、弾性と強靭
性を併せ持つカーボンナノチューブ(CNT)を可
する梁として用い、梁上に設けられたフロ
ティンゲート電極と、該電極上部に設けら
たフォワードゲート電極間の電気的斥力を
いて撓ませた梁を出力電極に接触させスイ
チとする技術も開示されている(例えば特許
文献3)。さらに、炭素繊維などの伝導繊維を
ラシとして利用し、スイッチなどを構成す
技術も開示されている(例えば特許文献4)。
上述した問題の回避策として、信号の流 を一方向に制御するダイオードをそれぞれ キーに直列に接続することを述べたが、ダ オードを利用するメンブレンスイッチでは イッチ機構が印刷で作られているため、個 のスイッチにダイオードを接続する事は難 い。すなわち、多数のダイオードチップを レキシブル基板から剥れない様に固着させ 曲げによる断線が生じない様に電気的に接 しなければならない。それを実現するため 製造コストは莫大なものになり、本来メン レンスイッチが持つコスト優位性が損なわ てしまう。また薄型・軽量・柔軟性といっ 特長も同時に失われてしまう。
そこで、本発明では、カーボンナノチュ ブ(CNT)に着眼した。カーボンナノチューブ(C NT)は、グラファイトと同様の炭素原子配列構 造がナノスケールの直径でチューブ状になっ たものである。CNTはグラファイトと同様に良 好な電気伝導特性を持ち化学的安定性にも優 れているが、その直径や巻き方によって金属 的あるいは半導体的な電気特性を示す。近年 、化学的手法の進展によって半導体的な特性 を持つCNTだけを抽出する事が可能となってき た。この方法によって得られる半導体CNTは塗 布・印刷可能な半導体ペーストとして使うこ とができる。
上記特許文献のいずれにおいても、上述 た問題を解決できる技術は開示されていな 。本発明は上述した問題を解決するために されたものであるが、特許文献3は、梁であ るCNTの撓みを利用する点で後述する本発明の 技術とは異なっている。また、特許文献4は 伝導性繊維の先端での接触を利用する技術 あって、伝導性繊維の直径も太く、後述す 本発明の技術とは異なる。
本発明はこのような実情を鑑みてなされ ものであり、カーボンナノチューブを用い ダイオードと同等な機能を印刷により実現 、コスト優位性を損なうことなく多点入力 可能とするメンブレンスイッチ及びその製 方法を提供することを目的とする。
本発明のメンブレンスイッチは、第1のフ レキシブル基板と、第2のフレキシブル基板 、を備え、第1のフレキシブル基板は、表面 カーボンナノチューブを設けることを特徴 する。
本発明のメンブレンスイッチの製造方法 、第1のフレキシブル基板と第2のフレキシ ル基板とを備えるメンブレンスイッチの製 方法であって、第1のフレキシブル基板の表 にカーボンナノチューブを配置する工程を することを特徴とする。
本発明によれば、メンブレンスイッチの 刷による低コスト性を維持しながら、接点 ダイオード特性を付与する事により多点入 を可能とするメンブレンスイッチ及びその 造方法を提供することが可能となる。
以下に本発明の実施形態について、図面 用いて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態に係るメンブレン
スイッチの断面構造の例を示す。図1に示す
うに、メンブレンスイッチは、絶縁スペー
3、フレキシブル基板11、21、配線12、22、半
体カーボンナノチューブ13、カーボン23を備
る。本発明の実施形態に係るメンブレンス
ッチは、フレキシブル基板11に設けた配線12
及び半導体カーボンナノチューブ13と、フレ
シブル基板21に設けた配線22及びカーボン23
、が対向するように重ね合わせて構成され
いる。また、半導体カーボンナノチューブ1
3及びカーボン23を設けた部分以外は、絶縁ス
ペーサ3が設けられている。
フレキシブル基板11、21は、例えば、ポリ エチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン フタレート、ポリフェニレンサルファイド ポリエーテルイミド、ポリイミドなどの材 をフィルム状に加工して用いられるが、メ ブレンスイッチに要求される耐熱性などの 件に応じて適宜選択される。配線12、22を形 成する材料としては、銀ペースト、カーボン ペーストなど導電ペーストなどが用いられる が、銅、銀、金などの金属からなる金属箔で もよい。半導体カーボンナノチューブ13は市 の半導体分離カーボンナノチューブペース を用いればよい。カーボン23は、カーボン ーストが用いられる。絶縁スペーサ3は、フ キシブル基板と同様な材料であればよい。
図1に示すようなメンブレンスイッチの構 成としたのは、半導体カーボンナノチューブ ペーストとカーボンペーストを接触させると ダイオード特性を示す事を発見したためであ る。すなわち、一方のカーボンペーストを半 導体カーボンナノチューブに置き替えるだけ で、スイッチに直列にダイオードを接続する 事と同様な機能を実現することができる。ダ イオードは金属・半導体接合型ダイオードと して動作していると考えられる。尚、接点材 料として図1に示すカーボン23を半導体カーボ ンナノチューブ13に置き替えることも可能で り、一方のカーボンペーストのみを半導体 ーボンナノチューブに置き換えることに限 しない。
(実施形態2)
図2は本発明の実施形態に係るメンブレンス
イッチの断面構造の例を示す。基本的には上
述した実施形態1と同様であるが、13’はN型
カーボンナノチューブペーストであり、23’
はP型のカーボンナノチューブペーストであ
。
図2に示すようなメンブレンスイッチの構 成としたのは、N型半導体カーボンナノチュ ブペーストとP型半導体カーボンナノチュー ペーストを接触させると、ダイオード特性 示す事を発見したためである。ダイオード 性はPN接合型ダイオードと類似している。
本実施形態により、メンブレンスイッチ 構成するカーボンペーストの代替としてカ ボンナノチューブペーストを用いる事によ メンブレンペーストの機能性を高めること 可能である。すなわち、メンブレンスイッ の印刷による低コスト性を維持しながら、 点にダイオード特性を付与する事により多 入力を可能とするメンブレンスイッチ及び ンブレンスイッチ製造方法を提供すること 可能となる。
以上好適な実施の形態に基づき具体的に 明したが、本発明は上述したメンブレンス ッチ及びその製造方法に限定されるもので なく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変 可能であるということは言うまでもない。
この出願は、2008年3月18日に出願された日 本出願特願2008-070417を基礎とする優先権を主 し、その開示の全てをここに取り込む。
3 絶縁性スペーサ
11 フレキシブル基板
12 配線
13 半導体カーボンナノチューブ
13’ N型半導体カーボンナノチューブ
21 フレキシブル基板
22 配線
23 カーボン
23’ P型半導体カーボンナノチューブ
