JP5437716B2 - タッチパネル - Google Patents
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Description
本発明は、タッチパネルに関し、特にカーボンナノチューブによるタッチパネルに関するものである。
最近、各種電子装置の高性能化及び多様化の発展に従って、液晶表示装置の表示面に透光性タッチパネルが設置された電子装置がますます多くなっている。このような電子装置を使用する場合、使用者はタッチパネルの背面の表示素子に表示された内容を視覚的に確認しながら、前記タッチパネルを指又はペンのような接触素子で押圧又は接触することにより、電子装置の各種機能に対して操作を実施することができる。
タッチパネルは、その動作原理及び伝送媒質の相違によって、抵抗膜方式タッチパネル、静電容量方式タッチパネル、赤外線方式タッチパネル及び表面弾性波方式タッチパネルに分けることができる。その中で、抵抗膜方式タッチパネルが一番広く用いられている（非特許文献を参照）。
従来の抵抗膜方式タッチパネルは、下表面に透明な上導電構造体が形成されている上基板と、上表面に透明な下導電構造体が形成されている下基板と、前記透明な上導電構造体と前記透明な下導電構造体との間に設置されている複数のドット・スペーサ（Ｄｏｔ Ｓｐａｃｅｒ）と、を備える。前記透明な上導電構造体と前記透明な下導電構造体は、一般的に導電性インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）によって形成されたＩＴＯ層である。
指又はペンのような接触部材で前記上基板を押圧すれば、前記上基板が変形されて、接触部位における前記透明な上導電構造体と前記透明な下導電構造体とが相互に接触するようになる。この時、外部の電子回路を通して前記透明な上導電構造体及び前記透明な下導電構造体にそれぞれ電圧を印加すれば、タッチパネル制御器は、前記透明な上導電構造体の電圧変化と前記透明な下導電構造体の電圧変化とをそれぞれ測定して正確に計算してから接触部位の座標に転換する。前記タッチパネル制御器は、前記接触部位の座標を中央処理器に伝送する。前記中央処理器は、前記接触部位の座標に基づいて対応される命令を伝送して電子装置の各種機能の転換を実現し、且つ表示制御器によって表示素子の表示を制御する。
しかし、従来の抵抗膜方式タッチパネルの透明な導電構造体とするＩＴＯ層は、スパッタリング法、イオンプレーティング、塗布法などの方法により形成される。前記ＩＴＯ層の製造過程において、真空環境が必要とされ、且つ２００〜３００℃までの加熱が必要とされるので、その製造コストが高くなり、製造方法が複雑になる。また、ＩＴＯ層において、機械的性能が良好でなく、湾曲し難く、且つ抵抗値の分布の均一性が低い欠点がある。また、ＩＴＯは、湿気が存在する空気で透明度が低下する。従って、従来のタッチパネル及び表示装置において、耐用性が良好でなく、感度、線形性及び正確性が低い問題が存在する。
野田和裕（Ｎｏｄａ Ｋａｚｕｈｉｒｏ）、"Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ Ｉｎｓｅｒｔｅｄ ＳｉＯ２ Ａｎｃｈｏｒ Ｌａｙｅｒ、ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ａ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｔｏｕｃｈ Ｐａｎｅｌ"、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｊａｐａｎ、２００１年、第２部分、第８４巻、Ｐ．３９−４５
以上の問題点に鑑みて、耐用性が良好で、感度が高く、線形性及び正確性も高いタッチパネルを提供することを目的とする。
上述問題を解決するために、本発明のタッチパネルは、第一基材と、前記第一基材の下表面（前記第二電極板１４に近接する表面）に設置される第一導電構造体と、を含む第一電極板と、第二基材と、前記第二基材の上表面（前記第一電極板１２に近接する表面）に設置される第二導電構造体と、を含み、且つ前記第一電極板に対向して設置される第二電極板と、を備え、前記第一導電構造体及び前記第二導電構造体は、カーボンナノチューブ複合構造体を含む。
従来技術と比べると、本発明のタッチパネルは次のような利点がある。
第一に、カーボンナノチューブが優れた力学性能を有するため、カーボンナノチューブ構造体と高分子材料とからなるカーボンナノチューブ複合構造体が優れた靭性及び機械的強度を有することになり、従って前記カーボンナノチューブ複合構造体によって形成された透明導電構造体が優れた靭性及び機械的強度を有して、本発明に係るタッチパネルの耐用性を向上させる。
第二に、カーボンナノチューブが優れた導電性能を有するため、前記カーボンナノチューブ構造体によって形成された透明導電構造体が均一な抵抗値を有することになり、従って本発明に係るタッチパネルの解像度及び精確度を向上させる。
第三に、前記カーボンナノチューブ構造体には、少なくとも一部分の高分子材料層が浸入されているので、カーボンナノチューブ構造体と基材との結合を緊密にさせて、従って本発明に係るタッチパネルの使用寿命を向上させる。
以下、図面に基づいて、本発明の実施例に係るタッチパネル及びその製造方法に対して詳細に説明する。
図１及び図２に示したように、本発明の実施例に係わるタッチパネル１０は、第一電極板１２と、第二電極板１４と、前記第一電極板１２と前記第二電極板１４との間に設置されている複数の透明なスペーサ１６と、を備える。
前記第一電極板１２は、第一基材１２０、第一導電構造体１２２及び２つの第一電極１２４を備える。前記第一基材１２０は、平面構造である。前記第一導電構造体１２２及び前記２つの第一電極１２４は、全部前記第一基材１２０の下表面（第二電極板１４に近接する表面）に設置される。前記２つの第一電極１２４は、別々に前記第一導電構造体１２２における第一方向に沿う両端に設置され、且つ前記第一導電構造体１２２に電気接続される。
前記第二電極板１４は、第二基材１４０、第二導電構造体１４２及び２つの第二電極１４４と、を備える。前記第二基材１４０は、平面構造である。前記第二導電構造体１４２及び前記２つの第二電極１４４は、全部前記第二基材１４０の上表面（前記第一電極板１２に近接する表面）に設置される。前記２つの第二電極１４４は、前記第二導電構造体１４２における第二方向に沿う両端に設置され、且つ前記第二導電構造体１４２に電気接続される。
前記第一方向は、前記第二方向に直交する。即ち、前記２つの第一電極１２４と前記２つの第二電極１４４とは、直交的に設置される。
前記第一導電構造体１２２及び前記第二導電構造体１４２は、全部カーボンナノチューブ複合構造体を採用する。図３に示したように、前記カーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ構造体と、前記カーボンナノチューブ構造体に浸入する高分子材料と、を含む。前記カーボンナノチューブ複合構造体の厚さは、０．５ｎｍ〜１ｍｍであることが好ましいが、この範囲に限定されるものではない。前記高分子材料は、透明な高分子材料であって、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）又はシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などを用いることができ、本実施例において、ＰＭＭＡを用いる。前記カーボンナノチューブ複合構造体の中の高分子材料は、カーボンナノチューブ構造体と柔軟性基材との結合を緊密にすることができる。図４を参照すると、高分子材料がカーボンナノチューブ構造体に浸入しているので、前記カーボンナノチューブ構造体における複数のカーボンナノチューブの間の短絡現像を解消させ、カーボンナノチューブ構造体における任意の両点の間の距離とそれに対応する抵抗値が良い線形関係になる。
前記カーボンナノチューブ構造体には、複数のカーボンナノチューブが均一に分布されている。前記カーボンナノチューブ構造体は、均一な厚さを持つ層状構造体である。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍである。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接続され、且つ配向し又は配向せずに配列されている。前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブ構造体は、非配向型のカーボンナノチューブ構造体及び配向型のカーボンナノチューブ構造体の２種類に分類される。前記非配向型のカーボンナノチューブ構造体における複数のカーボンナノチューブは、異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。前記配向型のカーボンナノチューブ構造体における複数のカーボンナノチューブは、同じ方向又は異なる方向に沿って優先方位に配列される。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、直径は１ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである場合、直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも１枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。前記カーボンナノチューブフィルムは、カーボンナノチューブアレイから直接引き出して得られたものである。図５に示したように、前記カーボンナノチューブフィルムは、端と端が分子間力によって接続され且つ引き出す方向に沿って配列される複数のカーボンナノチューブを含む。前記複数のカーボンナノチューブは、均一に分布され、且つ前記カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する。前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが分子間力によって端と端が接続される一方、平行されるカーボンナノチューブも分子間力によって結合される。前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブの間に均一な隙間が存在する。前記隙間の直径は、１ｎｍ〜１０μｍである。前記高分子材料が前記複数のカーボンナノチューブの間の隙間に均一に充填される。
前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数枚のカーボンナノチューブフィルムを含む場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ０°〜９０°の角度で交差されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが０°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体には、隙間として複数の微孔が形成される。前記微孔の直径は１ｎｍ〜１０μｍである。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、隙間なく並列されることもできる。単一の前記カーボンナノチューブフィルムの長さ及び幅に対して限定せずに、その厚さの範囲を０．５ｎｍ〜１００μｍにすることが好ましい。本実施例において、前記第一導電構造体１２２及び前記第二導電構造体１４２は、全部１枚の引き出して得たカーボンナノチューブフィルムとＰＭＭＡとからなるカーボンナノチューブ複合構造体を採用する。前記カーボンナノチューブ複合構造体において、ＰＭＭＡは前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの間の隙間に充填されている。前記第一導電構造体１２２におけるカーボンナノチューブは、第一方向に沿って配列され、前記第二導電構造体１４２におけるカーボンナノチューブは、第二方向に沿って配列される。
前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０は、全部透明な薄膜又は薄板である。前記第一基材１２０の材料として、プラスチック又は樹脂などのような柔軟性材料を用いることができ、前記第二基材１４０の材料として、ガラス、石英、ダイヤモンドなどのような硬性材料を用いることができる。
前記タッチパネル１０が柔軟性液晶表示パネルに用いられる場合、前記第二基材１４０の材料もプラスチック又は樹脂などのような柔軟性材料を用いることができる。この時、前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０の材料は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのようなポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、繊維素エステル（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ｅｓｔｅｒ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）及びアクリル酸（Ａｃｒｙｌｉｃ Ａｃｉｄ）樹脂から選択することができる。前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０の厚さは、０．１ｍｍ〜１ｃｍである。本実施例において、前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０の材料は、全部ＰＥＴであって、その厚さは、全部２ｍｍである。
また、前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０の材料は、上述した材料にだけ限定されるものではない。即ち、前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０が優れた透明度を保持し、前記第一基材１２０が柔軟性材料によって形成され、前記第二基材１４０が支持作用を奏するものであれば、全部本発明が保護しようとする範疇に属する。
前記タッチパネル１０において、前記第一電極１２４及び前記第二電極１４４は、金属材料、導電性ポリマー材料又はカーボンナノチューブ構造体などのような導電性材料からなる。前記金属材料は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）などのような導電性金属から選択することができる。前記導電性ポリマー材料は、ポリアセチレン（Ｐｏｌｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ）、ポリパラフェニレン（ＰＰＰ）、ポリアニリン（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）、ポリピロール（ＰＰｙ）、ポリチオフェン（Ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅｓ）などから選択することができる。前記カーボンナノチューブ構造体は、カーボンナノチューブアレイから直接引き出して得た少なくとも１枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。導電材料としてカーボンナノチューブ構造体を用いることが好ましい。本実施例において、前記第一電極１２４及び第二電極１４４は、導電性銀ペースト層である。
前記タッチパネル１０において、前記第二電極板１４の上表面（前記第一電極板１２に近接する表面）の周縁には、絶縁層１８が設置され、該絶縁層１８の上に前記第一電極板１２が設置され、前記第一電極板１２の導電構造体１２２と前記第二電極板１４の導電構造体１４２とが対向して設置される。
前記複数のスペーサ１６は、前記第二電極板１４の第二導電構造体１４２の上表面（前記第一電極板１２に近接する表面）に間隔をあけて設置される。前記第一電極板１２と前記第二電極板との間の距離は、２μｍ〜１０μｍである。
前記絶縁層１８及び前記複数のスペーサ１６は、全部絶縁性樹脂又は他の絶縁性材料からなり、且つ前記スペーサ１６は、透明材料でなければならない。前記絶縁層１８及び前記スペーサ１６によって、前記第一電極板１２と前記第二電極板１４との盲目的な電気的接触を防止する。また、タッチパネル１０のサイズが小さい場合、前記第一電極板１２と前記第二電極板１４との電気絶縁を確保できれば、前記スペーサ１６を省略しても良い。
前記タッチパネル１０を作動する場合、前記第一電極板１２及び前記第二電極板１４にそれぞれ５Ｖの電圧を印加し、使用者が指又はペンのような接触素子（図示せず）で前記第一電極板１２を押圧すれば、前記第一電極板１２の前記第一基材１２０が湾曲して、前記第一電極板１２の前記第一導電構造体１２２と前記第二電極板１４の前記第二導電構造体１４２とが電気接触して接触点が形成される。異なる押圧位置に異なる接触点が形成され、各々の接触点が異なる電気信号に対応される。このような異なる電気信号を伝送することにより、電子装置（図示せず）の各種機能の転換を実現する。
本発明の実施例に係るカーボンナノチューブ複合構造体を透明導電構造体とするタッチパネルは、次のような利点がある。
第一に、カーボンナノチューブが優れた力学性能を有するため、カーボンナノチューブ構造体と高分子材料とからなるカーボンナノチューブ複合構造体が優れた靭性及び機械的強度を有することになり、従って前記カーボンナノチューブ複合構造体によって形成された透明導電構造体が優れる靭性及び機械的強度を有して、本発明に係るタッチパネルの耐用性を向上させる。
第二に、カーボンナノチューブが優れた導電性能を有するため、前記カーボンナノチューブ構造体によって形成された透明導電構造体が均一な抵抗値を有することになり、従って本発明に係るタッチパネルの解像度及び精確度を向上させる。
第三に、前記カーボンナノチューブ構造体には、少なくとも一部分の高分子材料層が浸入されているので、カーボンナノチューブ構造体と基材との結合を緊密させて、従って本発明に係るタッチパネルの使用寿命を向上させる。
図６を参照すると、本発明に係るタッチパネルの製造方法は、下記のようなステップを備える。
第一ステップ：第一基材を提供する。
前記第一基材は、柔軟性の平面構造であり、その厚さは０．１ｍｍ〜１ｃｍである。前記第一基材は、プラスチック又は樹脂などのような柔軟性材料からなる。具体的に説明すると、前記第一基材１２０の材料は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのようなポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、繊維素エステル（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ｅｓｔｅｒ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）及びアクリル酸（Ａｃｒｙｌｉｃ Ａｃｉｄ）樹脂から選択することができる。なお、前記第一基材の材料は、上述した材料にだけ限定されるものではなく、柔軟性及び優れる透明度を有する材料であれば、全部本発明が保護しようとする範疇に属する。
本実施例において、前記第一基材は、ＰＥＴ薄膜である。前記ＰＥＴ薄膜の厚さは２ｍｍであり、幅は２０ｃｍであり、長さは３０ｃｍである。
第二ステップ：前記第一基材の表面に第一カーボンナノチューブ複合構造体を形成して第一電極板を製造する。
前記第二ステップは、下記のような五つのサブステップを備える。
第一サブステップ：前記第一基材の表面に高分子材料の溶液層を形成する。
ブラシ（Ｂｒｕｓｈ）のような工具で一定量の高分子材料の溶液を第一基材の表面に均一に塗布するか、又は第一基材の表面を高分子材料の溶液に浸入することにより、前記第一基材の表面に高分子材料の溶液層を形成する。なお、前記第一基材の表面に高分子材料の溶液層を形成する方法は、上述の方式に限定されるものではない。
前記高分子材料の溶液は、高分子材料が有機溶剤に溶解されて形成された溶液である。前記高分子材料の溶液は、一定の粘度を有し、その粘度が１Ｐａ・ｓ（パスカル秒）以上であることが好ましい。前記高分子材料は、常温で固体状態であり、且つ一定な透明度を有する。前記高分子材料は、透明な高分子材料であり、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）又はシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などを用いることができる。前記有機溶剤は、エチルアルコール（Ｅｔｈｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）、メチルアルコール（Ｍｅｔｈｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）、アセトン（Ａｃｅｔｏｎｅ）、ジクロロエタン（Ｄｉｃｈｌｏｒｏｅｔｈａｎｅ）又はトリクロロメタン（Ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）などを用いることができる。本実施例において、高分子材料としてＰＭＭＡを用い、前記高分子材料の溶液は、前記ＰＭＭＡがエチルアルコールに溶解されて形成された溶液である。
第二サブステップ：カーボンナノチューブフィルムを製造する。
前記カーボンナノチューブフィルムは、配向型のカーボンナノチューブフィルム又は非配向型のカーボンナノチューブフィルムである。前記カーボンナノチューブフィルムは、押圧方法、綿毛化方法又はカーボンナノチューブアレイから引き出す方法によって形成されることができる。本実施例において、前記カーボンナノチューブフィルムは、カーボンナノチューブアレイから直接引き出して得られたものである。
前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、ステップ（１）と、ステップ（２）と、を含む。
ステップ（１）：カーボンナノチューブアレイを提供する。前記アレイは、超配列カーボンナノチューブアレイであるのが好ましい。
前記カーボンナノチューブアレイは、単層カーボンナノチューブアレイ、二層カーボンナノチューブアレイ又は多層カーボンナノチューブアレイの中の少なくとも一種である。
本実施例において、前記超配列カーボンナノチューブアレイの製造方法として、化学気相堆積法を採用し、次のステップ「（ａ）〜（ｄ）」を含む。ステップ（ａ）において、平らな成長基材を提供する。前記成長基材は、Ｐ型のシリコン基材、Ｎ型のシリコン基材又は酸化層が形成されたシリコン基材の中のいずれか一種である。本実施例において、４インチのシリコン基材を選択する。ステップ（ｂ）において、前記成長基材の表面に触媒層を均一に形成する。前記触媒層は、鉄、コバルト、ニッケル又はそのいずれの組合の合金の中のいずれか一種である。ステップ（ｃ）において、前記触媒層が形成された成長基材を７００℃〜９００℃の空気で３０分〜９０分間アニーリング（Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）する。ステップ（ｄ）において、アニーリングされた成長基材を反応炉に置き、保護ガスの雰囲気で５００℃〜７４０℃の温度で加熱した後、前記反応炉にカーボンを含むガスを導入して、５分〜３０分間反応を行って、超配列カーボンナノチューブアレイを生長させる。前記カーボンナノチューブアレイの高さは、５０μｍ〜５ｍｍである。前記超配列カーボンナノチューブアレイは、互いに平行し且つ前記成長基材に垂直に生長された複数の純粋なカーボンナノチューブからなる。即ち、生長条件を制御することによって、前記カーボンナノチューブアレイには、アモルファスカーボン及び残りの触媒とする金属粒子などのような不純物が含まれなくなる。前記カーボンナノチューブアレイにおけるカーボンナノチューブは、分子間力で緊密に接触する。前記カーボンナノチューブアレイの面積は、前記成長基材の面積と同じである。
前記カーボンを含むガスは、アセチレン、エチレン、メタンなどのような活性の炭化水素から選択され、前記保護ガスは、窒素ガス又は不活性ガスなどから選択される。本実施例において、前記カーボンを含むガスは、アセチレンを採用し、前記保護ガスは、アルゴンガスを採用する。
本実施例から提供されるカーボンナノチューブアレイの製造方法は、上述した製造方法だけに限定されるものではない。
ステップ（２）：、工具で前記カーボンナノチューブアレイから少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き出す。
前記カーボンナノチューブフィルムを引き出す方法は次のようなステップ「（ａ）〜（ｂ）」を含む。ステップ（ａ）において、工具で一定な幅のカーボンナノチューブを選択する。前記工具として一定な幅を持つテープを採用することが好ましい。ステップ（ｂ）において、前記工具によって選択されたカーボンナノチューブを所定の速度で、前記カーボンナノチューブアレイの成長方向に垂直する方向に沿って引き出して、連続的なカーボンナノチューブフィルムを形成する。
前記引き出す過程において、前記選択されたカーボンナノチューブは引き出す方向に沿って前記成長基材から段々に脱離されるとともに、分子間力によって、脱離されるカーボンナノチューブの端部は、カーボンナノチューブアレイの中の他のカーボンナノチューブの端部に接合されて、連続的なカーボンナノチューブフィルムを形成する。前記カーボンナノチューブフィルムの幅及び厚さは、カーボンナノチューブアレイの幅及び高さによって決定される。本実施例において、前記カーボンナノチューブフィルムの幅は、２０ｃｍであって、その厚さは、０．５ｎｍ〜１００μｍである。
第三サブステップ：前記カーボンナノチューブフィルムに対してレーザー処理を実施する。
前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの間に分子間力が存在するので、前記カーボンナノチューブフィルムの中のいくつかのカーボンナノチューブが集合されてカーボンナノチューブ束を容易に形成する。これらのカーボンナノチューブ束は、直径が大きいので、前記カーボンナノチューブフィルムの透光性に悪い影響を与える。前記カーボンナノチューブフィルムの透光性を向上させるために、パワー密度（Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ）が０．１×１０４Ｗ／ｍ２であるレーザーで前記カーボンナノチューブフィルムを照射して透光性が悪いカーボンナノチューブ束を除去する。前記カーボンナノチューブフィルムに対するレーザー処理は、酸素を含む雰囲気で実施することができ、空気雰囲気で実施することが好ましい。
前記カーボンナノチューブフィルムを固定してからレーザー装置（図示せず）を移動するか、又はレーザー装置を固定してから前記カーボンナノチューブフィルムを移動することにより、前記カーボンナノチューブフィルムにレーザーを照射することができる。
レーザーで前記カーボンナノチューブフィルムを照射する過程において、カーボンナノチューブがレーザーに対して優れた吸収特性を有しているので、前記カーボンナノチューブフィルムが高いエネルギーのレーザーを吸収して一定の熱量を生じて、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブを昇温させる。前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、直径が大きいカーボンナノチューブ束が吸収する熱量がもっと多いので、前記カーボンナノチューブ束におけるカーボンナノチューブの温度がもっと高く、前記カーボンナノチューブの温度が十分な温度（一般的に６００℃以上）に達すれば、前記カーボンナノチューブ束が焼失される。図８に示されるレーザー処理後のカーボンナノチューブフィルムの透光性は、図７に示されるレーザー処理前のカーボンナノチューブフィルムの透光性より優れ、その透光率は少なくとも７０％である。
前記レーザー処理工程の目的は、前記カーボンナノチューブフィルムの透光性をさらに向上させることであるため、該ステップを省略してもよい。
第四サブステップ：少なくとも１枚のカーボンナノチューブフィルムを前記第一基材上の高分子材料の溶液層の表面に設置して、カーボンナノチューブ構造体を形成する。
１枚のカーボンナノチューブフィルムならば、前記高分子材料の溶液層の表面に直接設置することができ、複数枚のカーボンナノチューブフィルムならば、前記高分子材料の溶液層の表面に平行的に隙間がないように設置するか又は積層状態に設置することができる。前記カーボンナノチューブ構造体が、積層された複数枚のカーボンナノチューブフィルムを含み、且つ該カーボンナノチューブフィルムが超配列カーボンナノチューブアレイから直接引き出して得たものである場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ０°〜９０°の角度で交差している。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが０°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体に複数の微孔が形成される。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、隙間なく並列されることもできる。本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体は、カーボンナノチューブアレイから直接引き出して得た１枚のカーボンナノチューブフィルムである。
前記カーボンナノチューブ構造体が前記高分子材料層の上に形成された後、前記第一基材、前記高分子材料層及び前記カーボンナノチューブ構造体によって、サンドイッチ構造を構成する。
第五サブステップ：前記高分子材料の溶液を前記カーボンナノチューブ構造体に浸入させた後、前記高分子材料と前記カーボンナノチューブ構造体を固化して、カーボンナノチューブ複合構造体を形成する。
先ず、外力で前記高分子材料の溶液層の表面に形成された前記カーボンナノチューブ構造体に一定な圧力を印加して、例えば、エアナイフを採用して１０〜２０ｍ／ｓの風力で前記カーボンナノチューブ構造体にエアを噴出し、前記高分子材料の溶液を前記カーボンナノチューブ構造体の内に浸入させる。次に、前記高分子材料の溶液がカーボンナノチューブ構造体の内に浸入された構造体を直接加熱炉に配置するか又は紫外線を照射して一定の温度まで加熱して、前記高分子材料の溶液の中の有機溶剤を揮発させて、高分子材料とカーボンナノチューブ構造体との複合構造体を得る。このようにして、前記第一基材の表面にカーボンナノチューブ複合構造体を形成する。前記加熱温度は、高分子材料の溶液における有機溶剤の揮発温度より高い。本実施例において、前記加熱温度は、１００℃である。
前記カーボンナノチューブ複合構造体における高分子材料は、カーボンナノチューブ構造体と柔軟性の基材との結合を最も緊密にする。且つ高分子材料がカーボンナノチューブ構造体に浸入しているので、前記カーボンナノチューブ構造体における複数のカーボンナノチューブの間の短絡現像を解消し、カーボンナノチューブ構造体における任意の両点の間の距離とそれに対応する抵抗値が良い線形関係になる。
前記第一電極板の製造方法において、２つの第一電極を形成するステップをさらに備えることができる。即ち、前記カーボンナノチューブ複合構造体を形成した後、２つの第一電極を前記カーボンナノチューブ複合構造体の表面又は前記第一基材の両端に形成する。
前記第一電極は、金属層、導電性ポリマー又はカーボンナノチューブ構造体又は銀ペースト層のような導電材料からなる。本実施例において、前記第一電極は、銀ペースト層である。前記２つの第一電極は、シルクスクリーン印刷、パッド印刷、スプレー塗装のような方法によって形成される。本実施例において、銀ペーストを前記カーボンナノチューブ複合構造体の表面又は前記柔軟性の第一基材の両端に塗布した後、１００〜２００℃の温度で１０〜６０分間ベーキングして前記銀ペーストを固化させて、前記２つの第一電極を形成する。上述した製造方法によって形成された前記２つの第一電極は、前記カーボンナノチューブ複合構造体に電気接続される。
第三ステップ：上述した第一ステップ及び第二ステップを繰り返して、第二電極板を製造する。
前記第二電極板は、第二基材と、第二カーボンナノチューブ複合構造体と、２つの第二電極板と、を備える。
第四ステップ：前記第一電極板と前記第二電極板をパッケージして、タッチパネルを形成する。
前記第一電極板と前記第二電極板をパッケージする方法は、次のようなステップ「（１）〜（３）」を含む。
ステップ（１）において、前記第二電極板における第二カーボンナノチューブ複合構造体の周縁に沿って絶縁層を形成する。
前記絶縁層は、透明樹脂又は他の透明材料を前記第二電極板における第二カーボンナノチューブ複合構造体の周縁に沿って塗布することによって形成される。
ステップ（２）において、前記第一電極板における第一カーボンナノチューブ複合構造体と前記第二電極板における第二カーボンナノチューブ複合構造体とが対向するように、前記絶縁層の上に前記第一電極板を被せる。前記第一電極板における２つの第一電極と前記第二電極板における２つの第二電極は、交差して設置される。
ステップ（３）において、前記第一電極板、前記第二電極板及び前記絶縁層の周辺をシーラント（Ｓｅａｌａｎｔ）で密封して、タッチパネルを形成する。本実施例において、前記シーラントとして、７０６Ｂ型硫化シリコンゴムを採用する。
また、前記第一電極板における２つの第一電極と前記第二電極板における２つの第二電極とを交差して設置させる必要がある。
また、前記タッチパネルの製造方法において、前記第一電極板と前記第二電極板との間に複数の透明なスペーサを形成するステップをさらに備えることができる。即ち複数の透明なスペーサを含むスラリー（Ｓｌｕｒｒｙ）を前記第二電極板又は第一電極板における前記絶縁層以外の区域に塗布してからベーキングすることによって、前記第一電極板と前記第二電極板との間に複数の透明なスペーサを形成する。前記絶縁部及び前記複数のスペーサは、全部透明な絶縁材料からなる。前記絶縁部及び前記スペーサは、前記第一電極板と前記第二電極板１４の盲目的な電気的接触を防止する。また、前記タッチパネルのサイズが小さい場合、前記第一電極板と前記第二電極板との電気絶縁を確保すれば、前記スペーサを省略しても良い。
本実施例において、タッチパネルにおける電極板は、連続作業装置によって製造される。
図９に示したように、連続作業装置２００は、第一ロール２０２と、第二ロール２０４と、第三ロール２０６と、容器２０８と、ホルダ２１０と、チューブ状炉２１２と、牽引装置２１４と、エアナイフ２１６と、スクレーパー装置２３０と、レーザー発生器２３２と、電源（図示せず）と、を備える。
前記第一ロール２０２、前記第二ロール２０４及び前記第三ロール２０６は、間隔があるように設置され、それらの軸方向は互いにに平行する。前記第三ロール２０６と前記牽引装置２１４は、前記チューブ状炉２１２の両端に設置されている。前記エアナイフ２１６は、前記第三ロール２０６と前記チューブ状炉２１２との間に設置されている。前記容器２０８は、前記第二ロール２０４の下方に設置され、前記第二ロール２０４の一部分が前記容器２０８の内部に位置する。前記スクレーパー装置２３０は、前記第二ロール２０４に近接するように設置され、その一端と前記第二ロール２０４とは所定の間隔を保持する。前記第一ロール２０２には、柔軟性の基材２１８が巻かれている。前記容器２０８には、高分子材料の溶液２２０が収容されている。
前記連続作業装置２００で第一電極板又は第二電極板を製造する方法は、次のようなステップ「（１）〜（４）」を含む。
ステップ（１）において、前記柔軟性の基材２１８を順に前記第二ロール２０４、前記第三ロール２０６に架け且つ前記チューブ状炉２１２を通過させた後前記牽引装置２１４に接続させて、前記柔軟性の基材２１８の表面に高分子材料の溶液層２２６を形成させる。
前記第二ロール２０４の一部分が前記容器２０８の内部に位置するので、前記柔軟性の基材２１８の表面に、前記容器２０８の内の溶液２２０が付着されて、１層の高分子材料層２２６が形成される。前記高分子材料層２２６の厚さが、前記スクレーパー装置２３０の一端と前記第二ロール２０４との間の所定の間隔を超過すると、前記スクレーパー装置２３０が余分の高分子材料層２２６を除去するので、前記スクレーパー装置２３０を通過した前記高分子材料層２２６が均一な厚さを保持する。前記所定の間隔は、実際の要求によって設定される。
ステップ（２）において、前記ホルダ２１０に超配列カーボンナノチューブアレイ２２２を固定し、前記超配列カーボンナノチューブアレイ２２２からカーボンナノチューブフィルム２２４を引き出し、その一端を前記柔軟性の基材２１８の表面の高分子材料層２２６に接着させる。前記カーボンナノチューブフィルム２２４の一端を前記高分子材料層２２６に接着する前に、まず前記レーザー発生器２３２からのレーザーで前記カーボンナノチューブフィルム２２４を照射して、前記カーボンナノチューブフィルム２２４の透明度を向上させる。
ステップ（３）において、電源をオンにすれば、前記牽引装置２１４は前記柔軟性の基材２１８、前記高分子材料層２２６及び前記カーボンナノチューブフィルム２２４を前記チューブ状炉２１２の長手方向に沿って一定な速度で牽引する。前記カーボンナノチューブフィルム２２４が前記エアナイフ２１６の下方に到着する時、前記エアナイフ２１６からの風力が前記カーボンナノチューブフィルム２２４に一定の圧力を加えて、前記高分子材料層２２６を前記カーボンナノチューブフィルム２２４に浸入させた後、前記チューブ状炉２１２を通過する。前記カーボンナノチューブフィルム２２４に浸入された前記高分子材料層２２６は、前記チューブ状炉２１２の内部の高温により固化されて、前記柔軟性の基材２１８の表面にカーボンナノチューブ複合構造体２２８が形成される。
ステップ（４）において、前記カーボンナノチューブ複合構造体２２８が形成されている前記柔軟性の基材２１８をカットして、電極板を形成する。
又、前記カーボンナノチューブ複合構造体２２８の表面に間隔を持つ２つの電極を設置する。上述したステップを繰り返して、複数の第一電極板又は複数の第二電極板を形成することができる。
上述した電極板の製造方法は、連続的な生産を実現することができるので、生産効率を向上し、操作時間を節約し、コストを節約することができる。
１０ タッチパネル
１２ 第一電極板
１２０ 第一基材
１２２ 第一導電構造体
１２４ 第一電極
１４ 第二電極板
１４０ 第二基材
１４２ 第二導電構造体
１４４ 第二電極
１６ スペーサ
１８ 絶縁層
２００ 連続作業装置
２０２ 第一ロール
２０４ 第二ロール
２０６ 第三ロール
２０８ 容器
２１０ ホルダ
２１２ チューブ状炉
２１４ 牽引装置
２１６ エアナイフ
２２０ 高分子材料の溶液
２２２ カーボンナノチューブアレイ
２２４ カーボンナノチューブフィルム
２２６ 高分子材料層
２２８ カーボンナノチューブ複合構造体
２３０ スクレーパー装置
２３２ レーザー発生器
１２ 第一電極板
１２０ 第一基材
１２２ 第一導電構造体
１２４ 第一電極
１４ 第二電極板
１４０ 第二基材
１４２ 第二導電構造体
１４４ 第二電極
１６ スペーサ
１８ 絶縁層
２００ 連続作業装置
２０２ 第一ロール
２０４ 第二ロール
２０６ 第三ロール
２０８ 容器
２１０ ホルダ
２１２ チューブ状炉
２１４ 牽引装置
２１６ エアナイフ
２２０ 高分子材料の溶液
２２２ カーボンナノチューブアレイ
２２４ カーボンナノチューブフィルム
２２６ 高分子材料層
２２８ カーボンナノチューブ複合構造体
２３０ スクレーパー装置
２３２ レーザー発生器
Claims (4)
- 第一基材と、前記第一基材の下表面（第二電極板に近接する表面）に設置される第一導電構造体と、を含む第一電極板と、
第二基材と、前記第二基材の上表面（前記第一電極板に近接する表面）に設置される第二導電構造体と、を含み、且つ前記第一電極板に対向して設置される第二電極板と、を備え、
前記第一導電構造体及び前記第二導電構造体は、カーボンナノチューブ複合構造体を含み、
前記カーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ構造体と、前記カーボンナノチューブ構造体に浸入された高分子材料と、を含み、
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも１枚のカーボンナノチューブフィルムを含み、各々のカーボンナノチューブフィルムは、均一に分布され且つ相互に接続され、同じ方向に沿って優先方位に配向されている複数のカーボンナノチューブを含み、
前記第一導電構造体におけるカーボンナノチューブは、第一方向に沿って配列され、前記第二導電構造体におけるカーボンナノチューブは、第二方向に沿って配列され、
前記第一方向は、前記第二方向に直交することを特徴とするタッチパネル。 - 前記各々のカーボンナノチューブフィルムは、カーボンナノチューブアレイから引き出して得たフィルムであり、
前記各々のカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、端と端が接続され、且つ同じ方向に沿って配列されることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。 - 前記カーボンナノチューブ構造体が、積層された複数枚の前記カーボンナノチューブフィルムを含むことを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル。
- 前記第一電極板が、前記第一導電構造体における第一方向に沿う両端に電気接続に設置される２つの第一電極をさらに備え、
前記第二電極板が、前記第二導電構造体における第二方向に沿う両端に電気接続に設置される２つの第二電極をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
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