(57)【要約】  コスト優位性を損なうことなく多点入力を可能とするメンブレンスイッチ及びその製造方法を提供する。  第１のフレキシブル基板（１１）と、第２のフレキシブル基板（２１）を備え、メンブレンスイッチの一方の接点材料として、カーボンペースト（２３）のかわりに半導体性カーボンナノチューブペースト（１３）を用いる。他方の接点材料はカーボンペースト（２３）である。カーボンナノチューブを用いることにより、ダイオードと同等な機能を印刷により実現する。
2009116502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル基板を備えるメンブレンスイッチ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
メンブレンスイッチは、接点と配線が印刷された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個以上のスイッチを一度に印刷できるためコンピュータのキーボードによく使われる。【０００３】
キーボードの場合、多数のスイッチの状態を知る必要がある。その方法として、行と列にキー（スイッチ）を分け、格子状に回路を組むスイッチ・マトリックスという手法がある。この手法においては、行と列のそれぞれの交点にスイッチを設ける。コンピュータから見て、列を出力、行を入力とすると、各列の電位を順番に変化させ行側のポートに現れる電位を走査することでそれぞれのスイッチの状態を知ることができる。【０００４】
しかし、この方式では同時に複数のキーを押すと意図していないキーの信号が出てしまう現象が起こってしまう。これは「ファントムキー」現象と呼ばれており、押されていないキーの行と列の間に、押されている複数のキーを経由して信号が流れてしまう現象である。これを回避するためには信号の流れを一方向に制御するダイオードをそれぞれのキーに直列に接続すればよい。この回避策により信号の回り込みを防ぐ事ができ、マトリックス構成のスイッチにおいて多点入力が可能となる。【０００５】
上述したようなフレキシブル基板を印刷により形成するメンブレンスイッチに関する技術として、部品点数の削除を図ったスイッチやワイヤレスキーボードの発明が開示されている（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）を可動する梁として用い、梁上に設けられたフローティンゲート電極と、該電極上部に設けられたフォワードゲート電極間の電気的斥力を用いて撓ませた梁を出力電極に接触させスイッ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ブラシとして利用し、スイッチなどを構成する技術も開示されている（例えば特許文献４）。
【特許文献１】特開２００５−０３８８０９号公報
【特許文献２】特開２００７−２４１８８７号公報
【特許文献３】特開２００６−３１８６７０号公報
【特許文献４】特公平０７−１１７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した問題の回避策として、信号の流れを一方向に制御するダイオードをそれぞれのキーに直列に接続することを述べたが、ダイオードを利用するメンブレンスイッチではスイッチ機構が印刷で作られているため、個々のスイッチにダイオードを接続する事は難しい。すなわち、多数のダイオードチップをフ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続しなければならない。それを実現するための製造コストは莫大なものになり、本来メンブレンスイッチが持つコスト優位性が損なわれてしまう。また薄型・軽量・柔軟性といった特長も同時に失われてしまう。【０００７】
そこで、本発明では、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）に着眼した。カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）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。【０００８】
上記特許文献のいずれにおいても、上述した問題を解決できる技術は開示されていない。本発明は上述した問題を解決するためにな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であって、伝導性繊維の直径も太く、後述する本発明の技術とは異なる。【０００９】
本発明はこのような実情を鑑みてなされたものであり、カーボンナノチューブを用いてダイオードと同等な機能を印刷により実現し、コスト優位性を損なうことなく多点入力を可能とするメンブレンスイッチ及びその製造方法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】
【００１０】
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と、を備え、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。【００１１】
本発明のメンブレンスイッチの製造方法は、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、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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、メンブレンスイッチの印刷による低コスト性を維持しながら、接点にダイオード特性を付与する事により多点入力を可能とするメンブレンスイッチ及びその製造方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。【００１４】
（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に示すように、メンブレンスイッチは、絶縁スペーサ３、フレキシブル基板１１、２１、配線１２、２２、半導体カーボンナノチューブ１３、カーボン２３を備える。本発明の実施形態に係るメンブレンスイッチは、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、フレキシブル基板２１に設けた配線２２及びカーボン２３と、が対向するように重ね合わせて構成されている。また、半導体カーボンナノチューブ１３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。【００１５】
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）、ポリエチレンナフタレート、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料をフィルム状に加工して用いられるが、メンブレンスイッチに要求される耐熱性などの条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は市販の半導体分離カーボンナノチューブペーストを用いればよい。カーボン２３は、カーボンペーストが用いられる。絶縁スペーサ３は、フレキシブル基板と同様な材料であればよい。【００１６】
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あり、一方のカーボンペーストのみを半導体カーボンナノチューブに置き換えることに限定しない。【００１７】
（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型の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る。【００１８】
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ーブペーストとＰ型半導体カーボンナノチューブ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。ダイオード特性はＰＮ接合型ダイオードと類似している。【００１９】
本実施形態により、メンブレンスイッチを構成するカーボンペーストの代替としてカーボンナノチューブペーストを用いる事によりメンブレンペーストの機能性を高めることが可能である。すなわち、メンブレンスイッチの印刷による低コスト性を維持しながら、接点にダイオード特性を付与する事により多点入力を可能とするメンブレンスイッチ及びメンブレンスイッチ製造方法を提供することが可能となる。【００２０】
以上好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述したメンブレンスイッチ及びその製造方法に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるということは言うまでもない。【００２１】
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張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】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模式図である。
【図２】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模式図である。
【符号の説明】
【００２３】
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
【図１】
2009116502.tif 000003
【図２】
2009116502.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月14日(2009.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を設けることを特徴とするメンブレンスイッチ。
【請求項２】
前記第２のフレキシブル基板の表面に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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
前記第２のフレキシブル基板の表面に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を配置する工程を有することを特徴とする請求項３記載のメンブレンスイッチの製造方法。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【国際調査報告】
2009116502.tif 000005
2009116502.tif 000006
2009116502.tif 000007
2009116502.tif 000008