CN102893369B - 用于生产保形元件的方法、保形元件及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在结构上生产至少部分导电的或半导电的元件的方法，其中元件包括一个或多个层，方法包括以下步骤：a)形成包括一个或多个层的可成形元件，其中至少一个层包含高纵横比分子结构(HARM结构)的网络，其中HARM结构是导电的或半导电的，以及b)通过将可成形元件压制和/或真空密封在结构的三维表面上将可成形元件以保形的方式布置到结构上，以生产包括一个或多个层的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件，其中至少一个层包含在结构的三维表面上的HARM结构的网络。此外，本发明涉及保形元件及其用途。

Description

用于生产保形元件的方法、保形元件及其用途
发明领域
本发明涉及用于在结构上生产至少部分导电的或半导电的元件的方法。此外，本发明涉及在结构上的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件。此外，本发明涉及保形元件的用途。
发明背景
高纵横比分子结构(HARM结构)由于它们独特的且有用的物理和化学性质受到很大的关注。例如金属碳纳米管、碳纳米芽、纳米线和纳米带的某些HARM结构的高电导率连同它们极高的纵横比允许高效率的电渗流，即使在被沉积在垫或膜的随机地取向的表面中。包含导电的HARM结构的网络是有用的，例如作为晶体管的导电通道。包含半导电的HARM结构的网络是有用的，例如作为晶体管的半导电通道。这样的网络相对于现有的材料例如块体金属、金属氧化物、硅和固有地导电的聚合物具有优点，因为它们可以在被加热、弯曲或反复地折曲时保持它们的性质。
现有技术公开了HARM结构的网络的许多用途。
现有技术公开了，例如，用于屏蔽元件抵抗电磁干扰的网络(WO2009/000969)。电磁干扰(或EMI，也被称为射频干扰或RFI)是由于从外部源发射的电磁传导或电磁辐射影响电路的干扰。干扰可以中断、阻挡或以其他方式劣化或限制电路的有效性能。现有技术屏蔽物的缺点是，将保形的屏蔽物布置在待被保护，例如抵抗电磁辐射，的结构上目前是不可能的。非保形的电磁屏蔽物，例如传统的法拉第笼，可以导致屏蔽性能的非均一性，这在设计屏蔽物时可能难以被考虑在内。此外，传统的非保形的屏蔽物，例如金属笼，是在制造和组装上高成本的，占据大量的空间并且是刚性的。现有技术的技术问题是在许多应用中难以形成保形的膜或元件。
此外，例如触摸屏的触摸感应设备正在作为流行的用于与电子器件交互的手段出现。从机械结构上来说，触摸屏可以与许多不同的显示器类型匹配，例如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子显示器、电致发光显示器、或用于电子纸的双稳态显示器。典型的触摸屏或其他触摸感应设备的功能是基于包括被配置为起到一个或多个传感器作用的一个或多个导电层的光学透明的触摸敏感膜。这种类型的膜的一般的操作原理是，用户的触摸，通过例如指尖或某个具体的点指设备，改变触摸敏感膜的特定位置中的电学性质，例如电容或电阻。相应于触摸位置的电信号可以然后被在控制器或信号处理单元中读取，以控制被连接于例如显示器的设备的操作。现有技术公开了待使用在触摸感应设备中的不同类型的触摸敏感膜。然而，现有技术的技术问题是，目前不可能生产真正柔性的或保形的触摸敏感膜。
通常，现有技术的技术不允许在三维表面上真正生产柔性的或保形的元件。
发明的目的
本发明的目的是通过提供用于在结构上生产至少部分导电的或半导电的元件的新方法来减少现有技术的上文提到的技术问题，其中元件包括一个或多个层并且其中至少一个层包含HARM结构的网络。此外，本发明的目的是提出在结构上的保形的并且至少部分导电的或半导电的新的元件。此外，本发明的目的是提出保形元件的用途。
概述
根据本发明的方法、元件和用途以在权利要求中提出的内容为特征。
根据本发明的用于在结构上生产至少部分导电的或半导电的元件的方法，其中元件包括一个或多个层，方法包括以下步骤：
a)形成包括一个或多个层的可成形元件(formableelement)，其中至少一个层包含高纵横比分子结构(HARM结构)的网络，其中HARM结构是导电的或半导电的，以及
b)通过将可成形元件压制和/或真空密封在结构的三维表面上而将可成形元件以保形的方式布置至结构上，
以生产包括一个或多个层的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件，其中至少一个层包含在结构的三维表面上的HARM结构的网络。
根据本发明的在结构上的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件包括一个或多个层，其中至少一个层包含高纵横比分子结构(HARM结构)的网络，其中HARM结构是导电的或半导电的并且其中元件被保形地布置至结构的三维表面上。
对于元件，其意指被保形地布置在结构上并且与结构的表面保形地成形的任何元件。元件包含一个或多个HARM结构的网络。元件还可以包含一种或多种另外的材料。元件可以包括一个或多个层，例如一种或多种材料的一个或多个层。
对于网络，其意指例如稀疏的、稠密的、随机的、定向的、同质的和/或图案化的网络和/或任何其他相似的结构。
对于高纵横比分子结构(HARM结构)的网络，其意指包含一个或多个HARM结构的上述任一个结构。优选地，所述网络包含多个HARM结构。HARM结构是导电的或半导电的。在本发明的一个实施方案中，HARM结构的一部分是导电的并且HARM结构的另一部分是半导电的。
对于HARM结构，其意指纳米管、碳纳米管、被富勒烯官能化的碳纳米管、纳米芽、氮化硼纳米管、包含例如碳、磷、硼、氮、银和/或硅的纳米棒或纳米线、细丝和/或任何其他的管、管状物、棒和/或带和/或任何其他高纵横比分子结构。HARM结构可以呈单个的或集束的形式。HARM结构可以在它们被例如沉积和/或布置至结构上之前和/或之后被定向、涂覆、官能化和/或以其他方式改性。被富勒烯官能化的碳纳米管的一个实例是碳纳米芽(CNB)，其是具有共价地键合于管状碳分子侧的富勒烯分子的分子。
HARM结构，并且尤其是碳纳米管和碳纳米芽，可以被以力学上柔性的网络的形式沉积在衬底上。有利地，可以形成HARM结构网络的薄层。这样的层是柔性的并且可成形的并且可以因此在期望的表面上被保形地形成和调整。此外，由于HARM结构的性质，所形成的网络是导电的或半导电的，甚至在薄沉积的情况下。这些有利的特征可以在例如触摸敏感膜中利用。
对于结构，其意指可以在根据本发明的方法中使用的任何结构。对于结构，其意指例如包含一个或多个HARM结构的网络的可成形元件可以以保形的方式被布置至其上的任何结构。
在本发明的一个实施方案中，结构包括例如待屏蔽抵抗电磁辐射的结构。
在本发明的一个实施方案中，结构包括一个或多个电部件。
结构可以包括例如晶体管、集成电路、天线、存储器元件或器件、发射器、逻辑或存储电路和/或任何其他相似的结构。结构可以包括组装印刷电路板。结构可以包括电子器件中的柔性连接器。结构可以包括例如移动电话或其零件、产品封装、销售亭或其零件、家用电器、窗、仪表盘或方向盘、车身和/或头盔和/或任何相似的结构。此外，任何其他的合适的结构可以被使用。
对于可成形元件，其意指期望的适合于在根据本发明的方法中使用的任何元件。合适的可成形元件是使得，在将包含一个或多个HARM结构的网络以及可能地一种或多种另外的材料的可成形元件以保形的方式布置至结构上的步骤，其能够被保形地置于结构上并且与结构保形地成形。
可成形元件可以是最初柔性的、刚性的或可变形的元件。可成形元件可以包含一种或多种最初柔性的、刚性的和/或可变形的材料。当最初刚性的材料，例如刚性聚合物衬底能够，例如通过加热、弹性变形和/或塑性变形和/或湿法成形而成为柔性的并且因此可以被保形地置于结构上时，刚性聚合物衬底可以被包括在可成形元件中并且被用在根据本发明的方法中。
在本发明的一个实施方案中，可成形元件包括一个或多个层。
可成形元件可以通过任何合适的方式被形成。可成形元件的形成可以包括一个或多个生产步骤。
在本发明的一个实施方案中，步骤a)包括形成包含一个或多个HARM结构的网络和一种或多种另外的材料的可成形元件。
在本发明的一个实施方案中，步骤a)包括形成包含一个或多个HARM结构的网络和以下中的一个或多个的可成形元件：聚合物、纸、硝酸纤维素、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、丙烯酸类和聚四氟乙烯(特氟龙)。可成形元件还可以包含一种或多种其他另外的材料。
在本发明的一个实施方案中，可成形元件可以被形成为使得其包含被沉积在一个或多个衬底上的一个或多个HARM结构的网络。可成形元件可以包含，例如，被沉积至彼此之上的预定数量的衬底上的预定数量的HARM结构的网络。换句话说，多层结构被形成。在本发明的一个实施方案中，一个或多个衬底包括一个或多个聚合物衬底。例如，在本发明的一个实施方案中，至少两个HARM结构的网络被布置至衬底上，在衬底的两侧上，从而形成作为多层结构的可成形元件。
在本发明的一个实施方案中，衬底呈一层的形式。
在本发明的一个实施方案中，包括多层结构的可成形元件以保形的方式被布置至结构上。例如，如果结构待屏蔽抵抗电磁辐射，那么结构可以包括保形的多层元件，即屏蔽元件，其更有效地屏蔽结构抵抗电磁辐射。
例如，如果结构是太阳能电池，即包含一个或多个HARM结构的网络的元件，被保形地附接在其上的复合弯曲衬底，那么太阳能电池可以是保形的多层元件，其中一个或多个HARM结构的网络起到透明电极、载荷子分隔层和背电极中的全部或一个的作用，其基本上保形地遵循复合弯曲衬底的曲率。
包含一个或多个HARM结构的网络的可成形元件可以包括静电消散层(ESD)、在电池、超级电容器、燃料电池、触觉传感器、触觉界面、显示器或太阳能电池中的电极、太阳能电池中的载荷子分隔层、显示器中的载荷子复合层(chargecarrierrecombinationlayer)、显示器中的场致发射层、在触摸屏、触觉界面、显示器或太阳能电池中的载荷子(例如离子、电子或空穴)传输层、和/或在晶体管或IC中的源极、漏极或门电极和/或半导电层。
在本发明的一个实施方案中，一个或多个HARM结构的网络通过沉积被形成。在本发明的一个实施方案中，一个或多个HARM结构的网络通过从气体流沉积被形成。
在本发明的一个实施方案中，一个或多个HARM结构的网络通过分散在基质材料中被形成。
在本发明的一个实施方案中，步骤a)包括将HARM结构沉积至一个或多个衬底上。因此，一个或多个HARM结构的网络可以被在一个或多个衬底上形成。在本发明的一个实施方案中，步骤a)包括通过从气体流过滤HARM结构来沉积HARM结构。
在本发明的一个实施方案中，步骤a)包括形成包含一个或多个图案化的HARM结构的网络的可成形元件。
在本发明的一个实施方案中，步骤a)包括将HARM结构沉积在图案中。以这种方式，图案化的HARM结构的网络被形成。
在本发明的一个实施方案中，步骤a)包括将HARM结构沉积至一个或多个预备衬底(preliminarysubstrate)上以及将一个或多个已沉积的HARM结构的网络从一个或多个预备衬底布置，例如转移，至待使用在可成形元件中的一个或多个衬底。一个或多个HARM结构的网络可以被转移以形成在一个或多个衬底上的图案。在本发明的一个实施方案中，步骤a)包括通过从气体流过滤HARM结构将HARM结构沉积至过滤材料，即预备衬底上，以及将已沉积的HARM结构从过滤材料转移至衬底。
对于预备衬底，其意指适合于使用在根据本发明的方法中的任何期望的衬底。预备衬底可以包括柔性的、可成形的、刚性的或可变形的衬底。预备衬底可以包括例如聚合物、纸、硝酸纤维素、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、丙烯酸类和/或聚四氟乙烯(特氟龙)。
对于衬底，其意指适合于使用在根据本发明的方法中的任何期望的衬底。衬底可以包括最初柔性的、可成形的、刚性的或可变形的衬底。衬底可以包括例如聚合物、纸、硝酸纤维素、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、丙烯酸类和/或聚四氟乙烯(特氟龙)。在本发明的一个实施方案中，衬底包括聚合物。
在本发明的一个实施方案中，收集过滤器用作预备衬底。在本发明的一个实施方案中，收集过滤器用作衬底。
在本发明的一个实施方案中，步骤a)包括HARM结构的扩散的、磁性的、机械的、对流的、热泳的、光泳的、电泳的、重力的、声学的、粘性的和/或惯性的传输。根据本发明，其他的机理也是可能的。这些可以被组合以包括例如惯性撞击、重力沉降和声学聚焦。例如，HARM结构沉积到衬底上和/或预备衬底上可以例如通过扩散的、磁性的、机械的、热泳的、光泳的、电泳的、重力的、声学的、粘性的和/或惯性的传输被进行。此外，被沉积至一个或多个预备衬底上的一个或多个HARM结构的网络从一个或多个预备衬底布置到一个或多个衬底上可以通过由表面粘附力的差异导致的转移或通过扩散的、磁性的、机械的、热泳的、光泳的、电泳的、重力的、声学的、粘性的和/或惯性的传输被进行。
在本发明的一个实施方案中，步骤a)包括将HARM结构的溶液喷雾、旋涂、凹版印刷、弹性印刷、平版印刷、喷墨印刷或其他液体印刷到衬底上。
在本发明中，将可成形元件以保形的方式布置至结构上的步骤b)包括将可成形元件压制和/或真空密封在结构上。即，可成形元件通过热形成被布置至结构的表面上。
在本发明的一个实施方案中，压制的步骤包括热压(hotpressing)。
在本发明的一个实施方案中，压制的步骤包括热压缩(thermo-compression)。热压缩包括物理压缩和加热。物理压缩可以通过弹性冲压或刚性冲压被进行。在刚性冲压的情况下，冲压基本上符合结构的形状。
在其中真空密封被使用的本发明的一个实施方案中，真空在可成形元件和结构的保形的表面之间被产生，由此所述可成形结构将成为被保形地附接于所述结构。
在本发明的一个实施方案中，方法还可以包括从可成形元件除去一种或多种材料的步骤。例如，一个或多个层可以被除去。这可以在将可成形元件以保形的方式布置至结构上之前、期间和/或之后被进行。优选地，一个或多个层，例如衬底，在可成形元件布置到结构上之后被除去。
在本发明的一个实施方案中，步骤a)至b)被并行地和/或相继地重复。根据本发明的方法可以作为分批的、逐级分批的(step-batch)和/或连续的过程被进行。
在本发明的一个实施方案中，被保形地布置在结构上的元件包括一个或多个至少部分导电的或半导电的HARM结构的网络。
在本发明的一个实施方案中，被保形地布置在结构上的元件包含用于屏蔽抵抗电磁辐射的一个或多个至少部分导电的或半导电的HARM结构的网络。
在本发明的一个实施方案中，步骤b)包括将包含一个或多个HARM结构的网络的可成形元件以保形的方式布置至待屏蔽抵抗电磁辐射的结构上。
在本发明的一个实施方案中，方法包括形成作为待被保形地置于结构，例如复合表面，上的显示器、太阳能电池、触觉传感器、触摸屏、触觉界面和/或热声扬声器的全部或部分的包含一个或多个HARM结构的网络的可成形元件。
在本发明的一个实施方案中，元件作为被保形地置于结构，例如复合表面，上的显示器、太阳能电池、触觉传感器、触摸屏、触觉界面和/或热声扬声器的全部或部分被形成。
HARM结构的网络可以被接触或连接于可成形元件和/或被保形地覆盖的结构的全部或部分。在电磁屏蔽的情况下，被保形地覆盖的结构的至少一部分还可以是电磁干扰屏蔽物或法拉第笼的一部分。
根据本发明的在结构上的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件包括一个或多个层，其中至少一个层包含HARM结构的网络。
在本发明的一个实施方案中，元件被配置为用作触摸敏感膜(touchsensitivefilm)和/或接近敏感膜(proximitysensitivefilm)。
对于触摸敏感膜和/或接近敏感膜，其意指可以被用作触摸感应设备和/或接近设备中的触摸敏感元件和/或接近敏感元件的膜。在操作中，当触摸敏感膜和/或接近敏感膜作为触摸感应设备和/或接近设备的被合适地配置的电测量电路的一部分连接时，物体在膜上的触摸，或物体(例如手指、触针、尖针或其他物体)在接近膜处的存在，导致相关联的电路的一种或多种性质的变化，基于该变化触摸和/或接近可以被检测到，并且优选地，其在触摸敏感膜和/或接近敏感膜上或接近处的位置也可以被确定。在实践中，这种变化通过将激励信号供应至触摸敏感膜和/或接近敏感膜以及从触摸敏感膜和/或接近敏感膜接收响应信号以及监测响应信号的变化被检测到。
在本发明的一个实施方案中，被配置为用作触摸敏感膜和/或接近敏感膜的元件是光学上透明的。对于表达“透明”，其意指对于可见光基本上透明的，优选地透射可见光的多于50％，更优选地多于80％并且最优选地多于90％。然而，对于技术人员将是明显的是，透射可见光的甚至小于50％的“透明的”层也可以被使用，而不偏离本发明的范围。
在本发明的一个实施方案中，元件包括至少一个包含HARMS网络的层，其中HARM结构是导电的。即，元件包括至少一个导电的层。在用作触摸感应设备和/或接近设备的一部分的触摸敏感膜和/或接近敏感膜的操作中，激励信号可以被供应至一个或多个导电层并且响应信号可以被从一个或多个导电层测量。
在本发明的一个实施方案中，触摸敏感膜和/或接近敏感膜包括一个或多个感应区(sensingregion)。
对于触摸敏感膜和/或接近敏感膜内的感应区，其意指对触摸敏感膜和/或接近敏感膜的“活动的”或正在操作的部分，即实际的触摸感应和/或接近的操作待被在其内进行的区。触摸感应区也可以覆盖触摸敏感膜和/或接近敏感膜的全部面积。
在本发明的一个实施方案中，触摸敏感膜和/或接近敏感膜包括至少两个感应区。在本发明的一个实施方案中，至少一个感应区被配置为用作触摸屏的一部分。在本发明的一个实施方案中，至少一个感应区被配置为用作为开关或按钮。在本发明的一个实施方案中，至少一个感应区被配置为用作触摸屏的一部分并且至少一个其他感应区被配置为用作开关或按钮。即，感应区可以被配置为代替例如在现有技术移动电话中存在的机械按钮或开关。
在本发明的一个实施方案中，触摸敏感膜和/或接近敏感膜被配置为提供触觉反馈。在本发明的一个实施方案中，触摸敏感膜和/或接近敏感膜和，特别地，包含HARM结构的网络的层，即导电层，被配置为提供触觉反馈。包含HARM结构的网络的层具有在对于触摸感应(例如电阻性的、电容性的和/或电感性的触摸感应)和触觉反馈(例如基于电容性的或电活性的聚合物的触觉反馈)都合适的范围内的电性质，例如电导率。在本发明的一个实施方案中，导电率在1欧姆/sq至100M欧姆/sq之间，优选地在100欧姆/sq至1M欧姆/sq之间，更优选地在1k欧姆/sq至100k欧姆/sq之间并且最优选地约10k欧姆/sq。触摸敏感膜和/或接近敏感膜的这种特征可以向触摸敏感膜和/或接近敏感膜提供这样的性质，该性质在小的电场在接近例如皮肤处经过时产生向物体的反馈感觉。层的功能通过在感应功能和触觉反馈功能之间多路传输而在感应功能和触觉反馈功能之间切换，使得在第一时间时期物体例如手指的触摸被监测并且在第二时间时期层被驱动以向同一个物体提供触觉感觉。在本发明的一个实施方案中，第一时间时期在第二时间时期之前。在本发明的一个实施方案中，第一时间时期在第二时间时期之前和/或之后。
术语“触觉”是指接触感或触感。为了增强用户与触摸感应设备的交互，触摸敏感膜和/或接近敏感膜可以被配置为响应于用户在表面的接触位置处的接触提供在该位置处的反馈感觉。反馈感觉可以通过视觉的、听觉的、动觉的和/或触觉的提示被提供。动觉的反馈，例如主动的力反馈和抵抗性的力反馈，以及触觉的反馈，例如振动、纹理、热或其他的物理感觉，被统一称为触觉反馈。在本发明的一个实施方案中，触觉反馈是电容性的触觉反馈。在本发明的一个实施方案中，触觉反馈是基于电活性的聚合物的触觉反馈。
在本发明的一个实施方案中，触摸敏感膜和/或接近敏感膜是电容性的触摸敏感膜和/或接近敏感膜。在本发明的一个实施方案中，触摸敏感膜和/或接近敏感膜是电阻性的触摸敏感膜和/或接近敏感膜。
在本发明的一个实施方案中，结构选自由以下组成的组：壳体、显示器、显示器部件、晶体管、集成电路、天线、光伏器件、存储器元件、存储器器件、发射器、组装印刷电路板、电子器件中的柔性连接器、显示源(displaysource)或光源、热声或其他的扬声器、移动电话、计算机、产品封装、家用电器、窗、仪表盘、方向盘、车身、头盔、帽舌、其零件及其组合。显示器部件可以是背板或前面板。
在本发明的一个实施方案中，元件被配置为用作抵抗电磁辐射的屏蔽物。
此外，本发明涉及通过根据本发明的方法生产的在结构上的包含一个或多个HARM结构的网络的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件的用途。
此外，本发明涉及在结构上的包含一个或多个HARM结构的网络的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件的用途。
此外，本发明涉及根据本发明的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件在屏蔽结构抵抗电磁辐射上的用途。
此外，本发明涉及根据本发明的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件的作为电磁干扰屏蔽物(EMI屏蔽物或EMS)或法拉第笼的全部或部分的用途。
此外，本发明涉及根据本发明的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件的作为静电消散层(ESD)、在电池、超级电容器、燃料电池、触觉传感器、触觉界面、热声扬声器、显示器或太阳能电池中的电极、太阳能电池中的载荷子分隔层、显示器中的载荷子复合层、显示器中的场致发射层、在触摸屏、触觉界面、显示器(例如OLED显示器)或太阳能电池中的载荷子(例如电子或空穴)传输层和/或在晶体管、背板或IC中的源极、漏极和/或门电极和/或导电和/或半导电层的用途。
此外，本发明涉及根据本发明的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件作为被配置为提供触觉反馈的触摸敏感膜和/或接近敏感膜的用途。
此外，本发明涉及根据本发明的保形的并且至少部分导电的或半导电的单个元件既作为触觉传感器的元件又作为触觉界面的元件的用途。
根据本发明的方法有益于工业和商业二者。具有根据本发明的方法的多种用途，其中HARM结构的网络被保形地布置在复杂的结构上。这些可以包括显示器的元件(例如背光、背板、发光层、场致发射层、载荷子传输层和透明导体层)、太阳能电池(例如透明和不透明导电层、光吸收层、载荷子分隔层和载荷子传输层)、触觉传感器和触觉界面的导电和半导电层、电磁屏蔽物、抗静电层、热声扬声器层、电阻层、传感器层和薄膜集成电路层。这样的保形性在其中是有用的的产品或设备包括例如仪表盘和车体的复合表面、大型家用电器例如厨房用具、医疗设备、销售亭和信息亭、包括芯片的印刷电路板，和消费电子设备例如移动电话、平板电脑和个人计算机。
通常，根据本发明的方法允许元件，例如显示器、太阳能电池、电池、燃料电池、EMS屏蔽物、触觉传感器、触觉界面、法拉第笼和超级电容器，被保形地附接于几何复杂的结构。本发明的一个特别的优点是，其提供用于生产用于抵抗电磁辐射的屏蔽部件的保形的导电的或半导电的元件的方法。屏蔽物的保形性使在屏蔽物的全部面积上的屏蔽效应的良好的控制成为可能。此外，当保形元件包含HARM结构的网络时，高电导率可以被实现，即使使用薄的网络。这使高效率的屏蔽成为可能，即使使用薄的HARM结构的网络。屏蔽物的保形性还帮助产品的进一步的处理和加工。此外，在生产线中的生产和集成是成本更低和更容易的。此外，其除去了设计限制，例如，在EMS的情况下，通过允许机械上的灵活性。此外，可成形元件的图案化允许在例如PCB上的空间分隔的单个部件的屏蔽。此外，本发明提供新的类型的待用作触摸感应设备和/或接近设备中的保形的触摸敏感膜和/或接近敏感膜的至少部分导电的或半导电的元件。
本发明的优点依赖于例如包含HARMS网络的至少一个层的可成形元件的性质。如上文讨论的，HARMS网络的层是柔性的并且可成形的，使可成形元件能够通过例如向三维表面上的热形成被保形地布置。例如触摸敏感膜和/或接近敏感膜的三维性拓宽了实施基于触摸和/或接近的功能的应用的范围。
附图简述
在以下的段落中，将参照附图借助于实施方案实施例详细地描述本发明，在附图中
图1图示了本发明的方法的一个实施方案；
图2图示了根据本发明的一个实施方案的HARM结构的沉积；
图3图示了根据本发明的一个实施方案的作为多层结构的可成形元件；
图4图示了具有被布置在其上的根据本发明的一个实施方案的保形元件的结构；
图5图示了在衬底上的沉积的HARM结构的图案化网络；
图6图示了根据本发明的一个实施方案的在结构上生产被配置为用作触摸敏感膜的保形元件的方式；
图7图示了根据本发明的一个实施方案的元件；以及
图8图示了真空密封设备的一个实例。
发明的详细描述
现在将详细地参照本发明的实施方案，本发明的实施例在附图中图示。
图1图示了用于在结构上生产用于屏蔽结构抵抗电磁辐射的至少部分导电的元件的本发明方法的一个实施方案的示意图。
在步骤a)中，多个导电的HARM结构1，例如在气溶胶中，通过将所述HARM结构1从气体流5过滤到衬底2上被沉积在可成形的衬底2上。已沉积的HARM结构形成在衬底上的HARM结构的网络。在步骤b)中，被沉积至可成形的衬底2上从而形成可成形元件的所述HARM结构的网络3被以保形的方式压制至结构4上。在EMS的情况下，结构可以包括电部件。其还可以简单地是在衬底上的包含HARM结构的网络的可成形元件待被保形地附接至其上的结构。最后，衬底2被除去。以这种方式，包含HARM结构的网络的保形元件被在结构上生产。
也是可能的是，将HARM结构的网络沉积至预备衬底例如过滤器上，并且然后将所述HARM结构的网络从过滤器转移至包含例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的可成形的衬底，并且最后将在PET衬底上的包含HARM结构的网络的可成形元件保形地压缩至结构上。
图2图示了用于获得在衬底上的HARM结构的网络3的本发明的方法的一个实施方案的示意图。HARM结构1被经过过滤器，使得HARM结构的网络3被在过滤器上形成。
图3图示了根据本发明的一个实施方案的包含多层结构的可成形元件。在本实施例中，两个HARM结构的网络3被布置或夹在三个可成形的衬底2之间。衬底可以包含例如聚合物并且HARM结构的网络可以包含例如碳纳米管。
图4图示了可成形元件已经被以保形的方式布置至其上的结构。被布置在包括电部件的结构4上，例如通过热泳压缩，的保形元件6可以例如作为电磁屏蔽物。此外，图4图示了连接销钉7a、7b的用于例如完成法拉第笼的用途。
图5图示了在衬底2上的图案化的已沉积的HARM结构的网络3。被沉积的HARM结构在图中以黑色矩形图示。HARM结构已经被沉积在衬底上，作为相应于在其待被在其中使用的应用中的功能的图案。因此，具有被沉积在其上的图案化的HARM结构的网络的衬底(图案相应于结构的待被例如屏蔽的区域)可以被用于屏蔽结构的这些部分。可成形元件的图案化因此允许在例如PCB上的空间分隔的单个部件的屏蔽。
图6图示了生产在结构上的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件的一个实施例。步骤a)包括形成呈多层结构形式的可成形元件。多层结构可以被形成，例如，如上文讨论的，使得图案化的或未图案化的HARM结构的网络被在例如聚合物衬底层上形成。多层结构包括至少一个HARM结构的网络的薄层。基本的特征是所形成的包含HARM结构的多层结构或膜的灵活性和可成形性。步骤b)包括将可成形元件保形地热形成，例如使用热压缩或真空密封，到结构的三维表面上。此外，其他的用于保形地覆盖结构的表面的手段根据本发明是可能的。在本示例性的实施方案中，可成形元件被保形地布置在显示器和电话壳体上。被保形地布置到结构上的元件在本实施方案中被配置为用作触摸敏感膜。基于包含HARM网络的层的性质，触摸敏感膜也可以提供触觉反馈。此外，如可以从图6的步骤c)看到的，被形成至结构上，在这种情况下移动电话的至少一部分上，的多层元件也代替在现有技术移动电话中使用的任何机械的按钮或开关的功能。在使用本发明实现的技术上改进的功能之外，有利地，新的在结构上的保形的并且导电的元件的使用将还简化和改善例如移动电话的外观。
图7图示了根据本发明的一个实施方案的已经被使用真空密封以保形的方式布置的元件。在本实施方案中，在1.5mmPET-G衬底上的HARM结构的片材或层被置于框架上，并且在烘箱中加热至150℃持续3.5分钟，使得衬底在框架中下垂。框架和片材被置于吸入箱(其一个实例在图8中示出)上，使得密封通过气体被拉动经过吸入表面被在片材和密封元件之间产生，并且真空被产生，使得可成形元件被拉动经过模具，从而符合模具表面。
实施例1
作为如何将HARM结构的网络沉积到可成形的衬底上从而形成可成形元件的实施例，根据本发明的一个实施方案，在气溶胶层流(漂浮催化剂)反应器中使用一氧化碳和二茂铁分别地作为碳源和催化剂前驱体合成SWCNT(单壁碳纳米管)。
然后通过经过2.45cm直径硝酸纤维素(或银)圆板过滤器(MilliporeCorp，美国)过滤而在反应器的下游从气相直接收集SWCNT。在本实施方案中，过滤器起可成形的衬底的作用。在过滤器表面上的沉积温度被测量为是45℃。在衬底上形成的SWCNT网络的层厚度被沉积时间控制，沉积时间可以从几秒至几小时变化，取决于期望的网络厚度。测量结果显示出，沉积物是SWCNT的随机取向的网络。
使用物理压缩和加热(热压缩)将上文形成的SWCNT的网络以保形的方式从衬底布置到结构上。首先通过浸泡在水中软化衬底，然后将力施加在衬底和结构被置于其之间的两个平行的受热板之间，使得SWCNT的网络被夹在衬底和结构之间来进行热压缩。被加热的压缩板自然地还导致沉积衬底、SWCNT网络和待屏蔽结构的加热。在一个实施例中，在热压缩之后，将衬底从与SWCNT的网络的接触移除。
实施例2
根据本发明，例如待屏蔽电磁辐射的结构可以包括被以保形的方式布置到所述结构上的包含多层结构的元件。多层结构可以包含被夹在例如多个聚合物衬底之间的多个HARM结构的网络，以与单一的HARM结构的网络相比增强屏蔽。所述多层元件可以例如包含在第一聚合物衬底之上的第二HARM结构的网络，所述第一聚合物衬底在紧贴待屏蔽结构的另一侧具有被布置在其上的第一HARM结构的网络。因此该多层元件包含在第一聚合物衬底的一侧的第一HARM结构的网络和在第一聚合物衬底的另一侧的第二HARM结构的网络。第二聚合物衬底可以进一步在第二HARM结构的网络上，在这种情况下第二网络被夹在第一聚合物衬底和第二聚合物衬底之间。
热压缩被采用以形成被夹在两个或更多个聚合物衬底之间的包含具有一个或多个HARM结构的网络的多层结构的可成形元件。在形成多层结构之后，多层结构被以保形的方式压制到待屏蔽的结构上，再次地使用热压缩。该热压缩步骤通过将力施加在多层结构和待屏蔽的结构被置于其之间的两个平行的受热板之间使得多层结构被夹在平行的板和待屏蔽的结构之间被进行。被加热的压缩板自然地还导致待屏蔽结构的加热。
实施例3
根据本发明制造热声扬声器，在热声扬声器中在PET衬底上的传导性的HARM结构的网络被热压缩在复合弯曲玻璃表面上。附接电极并且将扬声器附接于放大器的输出塞孔以驱动扬声器。
实施例4
根据本发明，例如太阳能电池的结构可以根据在FI20075767中概括的方法制造，其中在PET衬底上的传导性的HARM结构的网络即HARM膜作为透明电极层和/或作为载荷子分隔层和/或作为载荷子层被结合。然后太阳能电池，即可成形元件，被热压缩在复合弯曲玻璃表面上。
实施例5
根据本发明，例如具有集成触摸屏的电泳显示器的结构可以根据在FI20095911中概括的方法制造，其中在PET衬底上的传导性HARM膜作为一个或多个透明电极层和/或作为背板中的栅极层和/或作为背板中的半导电层被结合。然后可成形元件被热压缩在复合弯曲塑料表面上。
实施例6
根据本发明，例如具有集成的组合触摸感应表面和触觉界面或反馈表面的移动电话的结构被制造。被配置为用作触摸敏感膜和触觉界面或反馈表面的元件通过形成在PET衬底上的传导性的HARM层，即形成可成形元件，以及通过真空密封将其保形地布置到结构上被制造。在本实施例中，可成形元件被加热并且然后真空被抽吸，使得可成形元件符合电话的形状。被保形地布置的元件的一部分覆盖显示器区域以作为组合的触摸屏和触觉界面，并且被保形地布置的元件的另一部分覆盖壳体以作为组合的触摸表面和触觉界面。被配置为用作组合的触摸敏感膜和触觉界面膜的元件的导电率在1欧姆/sq至100M欧姆/sq的范围内，优选地在100欧姆/sq至1M欧姆/sq之间，更优选地在1k欧姆/sq至100k欧姆/sq之间并且最优选地约10k欧姆/sq。这种具有以上导电率的膜对于触摸感应和/或接近感应和触觉反馈(例如电容性的触觉反馈或电活性的聚合物反馈)是合适的。然后将膜连接于合适的触摸电路和/或连接于合适的触觉电路。驱动和/或监测膜的电路通过在触摸感应功能和触觉反馈功能之间多路传输而在触摸感应功能和触觉反馈功能之间切换，使得在第一时间段，物体例如手指的触摸被监测，并且在不同的第二时间段，膜被驱动以向同一物体提供触觉感觉。
对于本领域的技术人员明显的是，随着技术的进步，本发明的基本思想可以被以多种方式实施。本发明及其实施方案因此不限于上文描述的实施例；相反，它们可以在权利要求的范围内变化。

Claims (23)

1.一种用于在结构上生产至少部分导电的或半导电的元件的方法，其中所述元件包括一个或多个层且被配置为用作电容性的触摸敏感膜和/或接近敏感膜，其特征在于所述方法包括以下步骤：
a)形成包括一个或多个层的可成形元件，其中至少一个层包含高纵横比分子结构的网络，其中所述高纵横比分子结构是导电的或半导电的，以及
b)通过将所述可成形元件压制和/或真空密封在结构的三维表面上而将所述可成形元件以保形的方式布置到所述结构上，
以生产包括一个或多个层的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件，其中至少一个层包含在所述结构的所述三维表面上的高纵横比分子结构的网络。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a)包括形成包含一个或多个高纵横比分子结构的网络和一种或多种另外的材料的可成形元件。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤a)包括形成包含一个或多个高纵横比分子结构的网络和以下中的一种或多种的可成形元件：聚合物、纸和硝酸纤维素。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤a)包括形成包含一个或多个高纵横比分子结构结构的网络和以下中的一种或多种的可成形元件：聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、丙烯酸类和聚四氟乙烯。
5.根据前述权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于一个或多个高纵横比分子结构的网络通过从气体流沉积被形成。
6.根据前述权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于步骤a)包括将高纵横比分子结构沉积至一个或多个衬底上。
7.根据前述权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于步骤a)包括将高纵横比分子结构沉积至一个或多个预备衬底上以及将一个或多个已沉积的高纵横比分子结构的网络从所述一个或多个预备衬底布置到一个或多个衬底。
8.根据前述权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于步骤a)包括高纵横比分子结构的扩散的、磁性的、机械的、对流的、热泳的、光泳的、电泳的、重力的、声学的、粘性的和/或惯性的传输。
9.根据前述权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于所述压制的步骤包括热压缩。
10.根据前述权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于所述结构包括一个或多个电部件。
11.根据前述权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于所述高纵横比分子结构包括呈单个的或集束的形式的纳米管，碳纳米管，被富勒烯官能化的碳纳米管，纳米芽，氮化硼纳米管，包含碳、磷、硼、氮、银和/或硅的纳米棒或纳米线，细丝和/或任何其他管，管状物，棒和/或带和/或任何其他高纵横比分子结构。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于被保形地布置在所述结构上的所述元件包含用于屏蔽抵抗电磁辐射的一个或多个至少部分导电的或半导电的高纵横比分子结构的网络。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b)包括将包含一个或多个高纵横比分子结构的网络的所述可成形元件以保形的方式布置到待屏蔽抵抗电磁辐射的结构上。
14.一种在结构上的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件，其中所述元件包括一个或多个层并且被配置为用作电容性的触摸敏感膜和/或接近敏感膜，通过根据前述权利要求1-13中任一项所述的方法可获得，其中至少一个层包含高纵横比分子结构的网络，其中所述高纵横比分子结构是导电的或半导电的并且其中所述元件被保形地布置到所述结构的三维表面上。
15.根据权利要求14所述的元件，其特征在于所述触摸敏感膜和/或接近敏感膜包括至少两个感应区。
16.根据权利要求15所述的元件，其特征在于至少一个感应区被配置为用作触摸屏的一部分。
17.根据权利要求14所述的元件，其特征在于所述触摸敏感膜和/或接近敏感膜被配置为提供触觉反馈。
18.根据前述权利要求14-17中任一项所述的元件，其特征在于所述结构选自由以下组成的组：壳体、显示器、显示器部件、晶体管、集成电路、天线、光伏器件、存储器元件、存储器器件、发射器、组装印刷电路板、电子器件中的柔性连接器、显示源或光源、热声扬声器、移动电话、计算机、销售亭或信息亭、产品封装、家用电器、窗、仪表盘、方向盘、车身、头盔、帽舌、其零件及其组合。
19.根据前述权利要求14-17中任一项所述的元件，其特征在于所述高纵横比分子结构结构包括呈单个的或集束的形式的纳米管，碳纳米管，被富勒烯官能化的碳纳米管，纳米芽，氮化硼纳米管，包含碳、磷、硼、氮、银和/或硅的纳米棒或纳米线，细丝和/或任何其他管，管状物，棒和/或带和/或任何其他高纵横比分子结构。
20.根据权利要求14所述的元件，其特征在于所述元件被配置为用作抵抗电磁辐射的屏蔽物。
21.根据前述权利要求14-20中任一项所述的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件在屏蔽所述结构抵抗电磁辐射上的用途。
22.根据前述权利要求14-20中任一项所述的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件作为静电消散层，在电池、超级电容、燃料电池、触觉传感器、触觉界面、显示器或太阳能电池中的电极，太阳能电池中的载荷子分隔层，显示器中的载荷子复合层，显示器中的场致发射层，在触摸屏、触觉界面、热声扬声器、显示器或太阳能电池中的载荷子传输层，和/或在晶体管、背板或IC中的源极、漏极和/或门电极和/或半导电层的用途。
23.单一的根据前述权利要求14-20中任一项所述的保形的并且至少部分导电的或半导电的元件既作为触觉传感器的元件又作为触觉界面的元件的用途。
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