ES2588729T3 - Panel táctil y dispositivo de visualización que usa el mismo - Google Patents

Panel táctil y dispositivo de visualización que usa el mismo Download PDF

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Kai-Li Jiang
Liang Liu
Shou-Shan Fan
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Tsing Hua Univ
Tsinghua University
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Tsing Hua Univ
Tsinghua University
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Abstract

Un panel táctil (10) que comprende: una primera placa de electrodo (12) que comprende una primera base (120) y una primera capa conductora (122) que está dispuesta sobre una superficie de la primera base (120); una segunda placa de electrodo (14) separada de la primera placa de electrodo (12), y que comprende una segunda base (140), una segunda capa conductora (142) que está dispuesta sobre una superficie de la segunda base (140) y que está orientada hacia la primera capa conductora (122), dos primeros electrodos (144) y dos segundos electrodos (146), estando conectados los dos primeros electrodos (144) y los dos segundos electrodos (146) con la segunda capa conductora (142), en donde la primera capa conductora (122) comprende una estructura de nanotubos de carbono, y la estructura de nanotubos de carbono comprende una pluralidad de nanotubos de carbono, los dos primeros electrodos (144) y los dos segundos electrodos (146) están situados por separado en extremos opuestos de la segunda capa conductora (142), una dirección desde uno de los dos primeros electrodos (144) a través de la segunda capa conductora (142) hasta el otro de los dos primeros electrodos (144) se define como una primera dirección, una dirección desde uno de los dos segundos electrodos (146) a través de la segunda capa conductora (142) hasta el otro de los dos segundos electrodos (146) se define como una segunda dirección y es diferente de la primera dirección, estando el panel táctil caracterizado por que la segunda capa conductora (142) comprende: una primera película de nanotubos de carbono; y una segunda película de nanotubos de carbono apilada con la primera película de nanotubos de carbono; en donde la primera película de nanotubos de carbono comprende una pluralidad de primeros nanotubos de carbono, la segunda película de nanotubos de carbono comprende una pluralidad de segundos nanotubos de carbono, la pluralidad de primeros nanotubos de carbono están dispuestos a lo largo de la primera dirección, y la pluralidad de segundos nanotubos de carbono están dispuestos a lo largo de la segunda dirección.

Description

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DESCRIPCION
Panel tactil y dispositivo de visualizacion que usa el mismo
1. Campo tecnico
La presente descripcion se refiere a paneles tactiles y, en concreto, a un panel tactil a base de nanotubos de carbono y un dispositivo de visualizacion que usa el mismo.
2. Analisis de la tecnica relacionada
Siguiendo el progreso en los ultimos anos de diversos aparatos electronicos, tales como telefonos moviles, sistemas de navegacion para coches y similares, hacia un alto rendimiento y diversificacion, ha habido un crecimiento continuo en el numero de aparatos electronicos que estan equipados con paneles tactiles opticamente transparentes en la parte delantera de sus dispositivos de visualizacion respectivos (por ejemplo, paneles de cristal lfquido). Un usuario de cualquiera de tales aparatos electronicos acciona el mismo al presionar o tocar el panel tactil con un dedo, un lapiz, una pluma u otra herramienta similar al tiempo que se observa visualmente el dispositivo de visualizacion a traves del panel tactil. Por lo tanto, existe una demanda de paneles tactiles que proporcionen una visibilidad superior y un funcionamiento fiable.
Hasta la fecha se han desarrollado diferentes tipos de paneles tactiles, incluyendo resistivos, capacitivos, de infrarrojos, y del tipo de ondas acusticas superficiales. Debido a su mayor precision y bajo coste de produccion, los paneles tactiles de tipo resistivo se han usado ampliamente.
Un panel tactil de tipo resistivo de la tecnica relacionada incluye un sustrato superior, un sustrato inferior y una pluralidad de separadores de punto. El sustrato superior incluye una capa conductora superior opticamente transparente que esta formada sobre una superficie inferior del mismo. El sustrato inferior incluye una capa conductora inferior opticamente transparente que esta formada sobre una superficie superior del mismo, y dos pares de electrodos que estan conectados con la capa conductora inferior opticamente transparente en cuatro bordes a lo largo de las direcciones X e Y, respectivamente. La pluralidad de separadores de punto se forma entre la capa conductora superior opticamente transparente y la capa conductora inferior opticamente transparente. El sustrato superior es una pelroula/placa transparente y flexible. El sustrato inferior es una placa transparente y ngida fabricada de vidrio. La capa conductora superior opticamente transparente y la capa conductora inferior opticamente transparente se forman de oxido de indio y estano (ITO) conductor. Los dos pares de electrodos estan formados por capas de pasta de plata.
Un circuito electronico aplica tensiones por separado a los dos pares de electrodos. Durante el funcionamiento, una superficie superior del sustrato superior se presiona con un dedo, un lapiz o una herramienta similar, y se permite la observacion visual de una pantalla en el dispositivo de visualizacion que se proporciona sobre un lado posterior del panel tactil. Esto da lugar a que se deforme el sustrato superior y, de este modo, la capa conductora superior entra en contacto con la capa conductora inferior en la posicion en la que tiene lugar la presion. Se cambian las tensiones entre la posicion en la que tiene lugar la presion y los electrodos. Por lo tanto, la posicion deformada puede ser detectada por el circuito electronico.
No obstante, la capa de ITO (es decir, la capa conductora opticamente transparente) se forma, en general, por medio de metalizacion por bombardeo de haces de iones, y el metodo es relativamente complicado. Ademas, la capa de ITO tiene una pobre durabilidad/resistencia al desgaste, una baja resistencia qmmica, y una resistencia no uniforme en la totalidad del area del panel. Adicionalmente, la capa de ITO tiene una transparencia relativamente baja en entornos humedos. La totalidad de los problemas que se han mencionado en lo que antecede de la capa de ITO conducen a un panel tactil con una sensibilidad, una precision y una luminancia relativamente bajas. Ademas, se han descrito paneles tactiles que incluyen nanotubos de carbono en los documentos US20060274048 A1 y EP1739692 A1. En el documento US4933660 A se ha descrito un panel tactil que incluye cuatro electrodos que estan electricamente conectados con una misma capa conductora. Ademas, en el documento US20070115413 A1 se ha descrito una pantalla de cristal lfquido que incluye dos pelroulas de alineacion. No obstante, estas referencias anteriores siguen manteniendo problemas.
Por lo tanto, lo que se necesita es proporcionar un panel tactil duradero y un dispositivo de visualizacion que usa el mismo que tengan una sensibilidad, una precision y una luminancia elevadas para superar las deficiencias que se han mencionado en lo que antecede.
Compendio
En una realizacion, un panel tactil se proporciona tal como se define mediante la reivindicacion 1 adjunta. En otra realizacion, un dispositivo de visualizacion que comprende el panel tactil descrito se proporciona tal como se define mediante la reivindicacion 13 adjunta.
Otras ventajas y caractensticas novedosas del presente panel tactil y el dispositivo de visualizacion que usa el mismo se volveran mas evidentes a partir de la siguiente descripcion detallada de las presentes realizaciones
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cuando se tomen junto con los dibujos adjuntos.
Breve descripcion de los dibujos
Muchos aspectos del presente panel tactil y el dispositivo de visualizacion que usa el mismo se pueden entender mejor con referencia a los siguientes dibujos. Los componentes en los dibujos no estan necesariamente a escala, estando puesto el enfasis, en su lugar, en ilustrar con claridad los principios del presente panel tactil y el dispositivo de visualizacion que usa el mismo.
La figura 1 es una vista esquematica de un panel tactil parcialmente montado de acuerdo con una presente realizacion.
La figura 2 es una vista en seccion transversal del panel tactil de la figura 1.
La figura 3 muestra una imagen por Microscopio Electronico de Barrido (SEM, Scanning Electron Microscope) de una pelfcula de nanotubos de carbono estirada que se usa en el panel tactil de la figura 1.
La figura 4 es una vista esquematica estructural de un segmento de nanotubos de carbono en la pelfcula de nanotubos de carbono estirada de la figura 3.
La figura 5 muestra una imagen por Microscopio Electronico de Barrido (SEM) de una pelfcula de nanotubos de carbono floculada que se usa en el panel tactil de la figura 1.
La figura 6 es una imagen por Microscopio Electronico de Barrido (SEM) de una pelfcula de nanotubos de carbono comprimida que incluye una pluralidad de nanotubos de carbono que estan dispuestos en diferentes direcciones, que se usa en el panel tactil de la figura 1.
La figura 7 es una imagen por Microscopio Electronico de Barrido (SEM) de una pelfcula de nanotubos de carbono comprimida que incluye una pluralidad de nanotubos de carbono que estan dispuestos en una misma direccion, que se usa en el panel tactil de la figura 1.
La figura 8 es una imagen por Microscopio Electronico de Barrido (SEM) de un hilo de nanotubos de carbono no retorcido, que se usa en el panel tactil de la figura 1.
La figura 9 es una imagen por Microscopio Electronico de Barrido (SEM) de un hilo de nanotubos de carbono retorcido, que se usa en el panel tactil de la figura 1.
La figura 10 es una vista en seccion transversal montada esquematica del panel tactil de la presente realizacion, que se usa con un elemento de visualizacion de un dispositivo de visualizacion.
Caracteres de referencia correspondientes indican partes correspondientes por la totalidad de las varias vistas. Las ejemplificaciones que se exponen en la presente memoria ilustran al menos una realizacion del presente panel tactil y el dispositivo de visualizacion, en al menos una forma, y tales ejemplificaciones no se han de interpretar como limitantes, en modo alguno, del alcance de la invencion.
Descripcion detallada de realizaciones a modo de ejemplo
A continuacion se hara referencia a los dibujos para describir, en detalle, realizaciones del presente panel tactil y el dispositivo de visualizacion que usa el mismo.
Haciendo referencia a la figura 1 y a la figura 2, un panel tactil 10 incluye una primera placa de electrodo 12, una segunda placa de electrodo 14 y una pluralidad de separadores de punto 16 que estan dispuestos entre la primera placa de electrodo 12 y la segunda placa de electrodo 14.
La primera placa de electrodo 12 incluye una primera base 120 y una primera capa conductora 122. La primera base 120 incluye una superficie superior y una superficie inferior, cada una de las cuales sustancialmente plana. La primera capa conductora 122 esta situada sobre la superficie inferior de la primera base 120.
La segunda placa de electrodo 14 incluye una segunda base 140, una segunda capa conductora 142, dos primeros electrodos 144 y dos segundos electrodos 146. La segunda base 140 incluye una superficie superior y una superficie inferior, cada una de las cuales sustancialmente plana. Los dos primeros electrodos 144, los dos segundos electrodos 146 y la segunda capa conductora 142 estan situados sobre la superficie superior de la segunda base 140. Los dos primeros electrodos 144 y los dos segundos electrodos 146 estan dispuestos sobre unas esquinas o bordes de la segunda capa conductora 142, y estan electricamente conectados con la segunda capa conductora 142. Una direccion desde uno de los primeros electrodos 144 a traves de la segunda capa conductora 142 hasta el otro primer electrodo 144 se define como una primera direccion. Los dos primeros electrodos 144 estan electricamente conectados con la segunda capa conductora 142. Una direccion desde uno de los segundos electrodos 146 a traves de la segunda capa conductora 142 hasta los otros segundos electrodos 146 se define como una segunda direccion. Los dos segundos electrodos 146 estan electricamente conectados con la segunda capa
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conductora 142.
La primera direccion es perpendicular con respecto a la segunda direccion (es decir, los dos primeros electrodos 144 son ortogonales con respecto a los dos segundos electrodos 146). Los dos primeros electrodos 144 estan alineados en paralelo con respecto a la segunda direccion, y los dos segundos electrodos 146 estan alineados en paralelo con respecto a la primera direccion. Se ha de entender que los primeros electrodos 144 y los segundos electrodos 146 se pueden disponer, respectivamente, o bien sobre la segunda capa conductora 142 o bien sobre la segunda base 140.
La primera base 120 es una pelfcula o placa transparente y flexible fabricada de polfmero, resina, o cualquier otro material flexible adecuado. La segunda base 140 es un tablero transparente fabricado de un material ngido tal como vidrio, diamante, cuarzo, plastico o un material flexible como el de la primera base 120. El material de la primera base 120 puede ser policarbonato (PC), acnlico poli(metacrilato de metilo) (PMMA), poli(tereftalato de etileno) (PET), polieter polisulfonas (PES), policloruro de polivinilo (PVC), benzociclobutenos (BCB), poliesteres y resinas acnlicas. En la presente realizacion, la primera base 120 se fabrica de PET, y el espesor de la misma es de aproximadamente 2 milfmetros; la segunda base 140 se fabrica de vidrio.
Los primeros electrodos 144 y los segundos electrodos 146 se pueden formar mediante capas metalicas, capas de resina conductora, pelfculas de nanotubos de carbono o fabricarse de cualquier otro material adecuado. En la presente realizacion, el material de los primeros electrodos 144 y los segundos electrodos 146 es pasta de plata.
Una capa aislante 18 se proporciona entre la primera y la segunda placas de electrodo 12 y 14. La primera placa de electrodo 12 esta situada sobre la capa aislante 18. La primera capa conductora 122 es opuesta a, pero esta separada con respecto a, la segunda capa conductora 142. Los separadores de punto 16 estan situados sobre la segunda capa conductora 142. Una distancia entre la segunda placa de electrodo 14 y la primera placa de electrodo 12 se encuentra en un intervalo aproximado de 2 a 20 micrometros. La capa aislante 18 y los separadores de punto 16 se fabrican de, por ejemplo, resina aislante o cualquier otro material aislante adecuado. El aislamiento entre la primera placa de electrodo 12 y la segunda placa de electrodo 14 se proporciona mediante la capa aislante 18 y los separadores de punto 16. Se ha de entender que los separadores de punto 16 son opcionales, en concreto cuando el panel tactil 10 es relativamente pequeno. Estos sirven como soportes, dada la dimension de la amplitud y la resistencia de la primera placa de electrodo 12.
En una realizacion, una pelfcula de proteccion transparente 126 esta dispuesta sobre la superficie superior de la primera placa de electrodo 12. La pelfcula de proteccion transparente 126 puede ser una pelfcula que recibe un tratamiento de endurecimiento superficial para proteger la primera placa de electrodo 12 frente a aranazos cuando se encuentra en uso. La pelfcula de proteccion transparente 126 se puede adherir a la superficie superior de la primera placa de electrodo 12 o combinarse con la primera placa de electrodo 12 mediante un metodo de compresion en caliente. La pelfcula de proteccion transparente 126 puede ser de plastico o de resina. El material de la pelfcula de resina puede ser de nitruro de silicio (Si3N4), dioxido de silicio (SO2), BCB, poliesteres, resinas acnlicas, PET, y cualquier combinacion de los mismos. En el presente caso el material de la pelfcula de proteccion transparente 126 es PET.
O bien la primera capa conductora 122 o bien la segunda capa conductora 142 puede, respectivamente, incluir una estructura de nanotubos de carbono transparente. La estructura de nanotubos de carbono incluye una pluralidad de nanotubos de carbono, ordenados o de otro modo, y tiene, sustancialmente, un espesor uniforme. En concreto, la estructura de nanotubos de carbono puede incluir una o una pluralidad de capas de nanotubos de carbono transparentes. Se ha de entender que el tamano del panel tactil 10 no esta limitado por el tamano de las capas de nanotubos de carbono. Cuando el tamano de las capas de nanotubos de carbono es mas pequeno que el tamano deseado del panel tactil 10, una pluralidad de capas de nanotubos de carbono pueden ser coplanarias, pueden estar dispuestas una junto a otra o estar solapandose para cubrir la totalidad de la superficie de la primera base 120 y la segunda base 140. Por lo tanto, el tamano del panel tactil 10 se puede establecer segun se desee. Se ha de entender que una capa de nanotubos de carbono puede incluir una o una pluralidad de pelfculas de nanotubos de carbono que estan apiladas entre sf Un espesor de la capa de nanotubos de carbono se establece en un intervalo en el que la capa de nanotubos de carbono tiene una transparencia aceptable. En la presente realizacion, la transmisividad de la luz de la estructura de nanotubos de carbono se encuentra en el intervalo de aproximadamente un 70 % a aproximadamente un 99 %. La estructura de nanotubos de carbono tiene una resistencia aceptable para su uso en el panel tactil. La resistencia de la estructura de nanotubos de carbono se puede encontrar en un intervalo de aproximadamente 500 ohmios por cuadrado a aproximadamente 20000 ohmios por cuadrado. En la presente realizacion, la resistencia de la estructura de nanotubos de carbono se encuentra en el intervalo de aproximadamente 500 ohmios por cuadrado a aproximadamente 8000 ohmios por cuadrado.
La estructura de nanotubos de carbono puede incluir adicionalmente unas estructuras de tipo hilo de nanotubos de carbono. Las estructuras de tipo hilo de nanotubos de carbono se pueden disponer en paralelo, ondularse o cruzarse las unas con las otras en la estructura de nanotubos de carbono. La estructura de tipo hilo de nanotubos de carbono incluye uno o una pluralidad de hilos de nanotubos de carbono paralelos los unos con respecto a los otros o retorcidos los unos con los otros. Cuando los hilos de nanotubos de carbono son paralelos los unos con respecto a los otros, la estructura de tipo hilo de nanotubos de carbono se encuentra en una forma no retorcida. Cuando los
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hilos de nanotubos de carbono estan retorcidos los unos con los otros, la estructura de tipo hilo de nanotubos de carbono se encuentra en una forma retorcida. El hilo de nanotubos de carbono puede estar retorcido o no retorcido.
La estructura de nanotubos de carbono puede incluir tanto pelfculas de nanotubos de carbono como estructuras de tipo hilo de nanotubos de carbono que se solapan las unas con las otras para mejorar la flexibilidad y la tenacidad de la primera capa conductora 122 y la segunda capa conductora 142.
La pelfcula de nanotubos de carbono esta formada por una pluralidad de nanotubos de carbono que estan distribuidos de manera uniforme en la misma, ordenados o de otro modo, y tiene un espesor uniforme. La pelfcula de nanotubos de carbono puede ser una pelfcula ordenada o una pelfcula desordenada. La pelfcula de nanotubos de carbono ordenada incluye nanotubos de carbono ordenados. La pelfcula de nanotubos de carbono desordenada incluye nanotubos de carbono desordenados. El "orden" quiere decir que los nanotubos de carbono estan orientados principalmente a lo largo de una misma direccion o varias direcciones determinadas; el "desorden" quiere decir que las direcciones de alineacion de los nanotubos de carbono son aleatorias. Por lo tanto, en la pelfcula de nanotubos de carbono desordenada, las cantidades de los nanotubos de carbono que estan alineados en cada direccion son sustancialmente iguales.
Cuando la capa de nanotubos de carbono incluye algunas pelfculas de nanotubos de carbono ordenadas que estan apiladas entre sf, las pelfculas de nanotubos de carbono ordenadas se pueden alinear a lo largo de una misma direccion o se pueden alinear a lo largo de diferentes direcciones. Por lo tanto, un angulo a entre las direcciones alineadas de los nanotubos de carbono en cada par de pelfculas de nanotubos de carbono adyacentes se encuentra en el intervalo 0 < a < 90°.
La longitud y la anchura de la pelfcula de nanotubos de carbono se pueden establecer de forma arbitraria segun se desee. Los nanotubos de carbono en la pelfcula de nanotubos de carbono incluyen nanotubos de carbono de unica pared, de doble pared o de multiples paredes. Los diametros de los nanotubos de carbono de unica pared, los nanotubos de carbono de doble pared y los nanotubos de carbono de multiples paredes pueden, respectivamente, ser de aproximadamente 0,5 nanometros a aproximadamente 50 nanometros, de aproximadamente 1 nanometros a aproximadamente 50 nanometros, y de aproximadamente 1,5 nanometros a 50 nanometros.
En concreto, la pelfcula de nanotubos de carbono puede ser una pelfcula de nanotubos de carbono floculada, una pelfcula de nanotubos de carbono comprimida o una pelfcula de nanotubos de carbono estirada.
La pelfcula de nanotubos de carbono "floculada" quiere decir que la pelfcula de nanotubos de carbono se forma mediante un metodo de floculacion. Haciendo referencia a la figura 5, la pelfcula de nanotubos de carbono floculada puede ser una pelfcula de nanotubos de carbono independiente e incluye una pluralidad de nanotubos de carbono largos, curvados y desordenados que estan enmaranados los unos con los otros. Los nanotubos de carbono adyacentes se combinan y se enmaranan mediante una fuerza de atraccion de van der Waals entre los mismos, formando de ese modo una estructura enmaranada y microporosa. Por lo tanto, la pelfcula de nanotubos de carbono floculada es flexible. Ademas, los nanotubos de carbono en la pelfcula de nanotubos de carbono floculada son sustancialmente uniformes. Se entiende que, por lo general, la pelfcula de nanotubos de carbono floculada es muy microporosa. Los tamanos de los microporos son menores que 50 micrometros. Una longitud y una anchura de la pelfcula de nanotubos de carbono floculada se pueden establecer de forma arbitraria, segun se desee. Debido a que la pelfcula de nanotubos de carbono floculada tiene una buena resistencia frente a esfuerzos de traccion, esta se puede conformar para dar casi cualquier forma deseada. En ese sentido, la pelfcula de nanotubos de carbono floculada puede tener una estructura plana o curvada. Una longitud de los nanotubos de carbono en la pelfcula de nanotubos de carbono floculada es mas grande que aproximadamente 10 micrometros. Un espesor de la pelfcula de nanotubos de carbono floculada es de aproximadamente 0,5 nanometros a aproximadamente 1 milfmetro. Debido a que la pelfcula de nanotubos de carbono floculada incluye una pluralidad de nanotubos de carbono sustancialmente uniformes y los microporos, la pelfcula de nanotubos de carbono floculada tiene una distribucion de resistencias y una transparencia a la luz excelentes.
La pelfcula de nanotubos de carbono "comprimida" quiere decir que la pelfcula de nanotubos de carbono se forma mediante un metodo de compresion. Haciendo referencia a la figura 6 y a la figura 7, la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida puede ser una pelfcula de nanotubos de carbono independiente. Los nanotubos de carbono en la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida estan dispuestos de forma isotropica, dispuestos a lo largo de una misma direccion o dispuestos a lo largo de diferentes direcciones. Los nanotubos de carbono en la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida se pueden solapar los unos con los otros. Un angulo entre una direccion de alineacion primaria de los nanotubos de carbono y una base de la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida es de tal modo que el angulo es de aproximadamente 0° a aproximadamente 15°. La pelfcula de nanotubos de carbono comprimida se puede formar al presionar una disposicion de nanotubos de carbono. El angulo esta mtimamente relacionado con la presion que se aplica a la disposicion de nanotubos de carbono. Cuanto mas grande sea la presion, mas pequeno sera el angulo. Los nanotubos de carbono en la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida pueden ser paralelos con respecto a la superficie de la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida cuando el angulo es 0°. Una longitud y una anchura de la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida se pueden establecer de forma arbitraria segun se desee. Los nanotubos de carbono adyacentes se combinan mediante y son atrafdos por una fuerza de atraccion de van der Waals, formando de ese modo una estructura independiente. En ese
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sentido, la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida es flexible y tiene una buena resistencia frente a esfuerzos de traccion, y se puede conformar para dar casi cualquier forma deseada. La peKcula de nanotubos de carbono comprimida incluye una pluralidad de microporos. Un diametro de los microporos es menor que aproximadamente 1 micrometro. En ese sentido, un area espedfica de la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida es extremadamente grande. El espesor de la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida es de aproximadamente 0,5 nanometros a aproximadamente 1 milfmetro. Debido a que la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida incluye una pluralidad de nanotubos de carbono sustancialmente uniformes y paralelos y los microporos, la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida tiene una distribucion de resistencias y una transparencia a la luz excelentes.
La pelfcula de nanotubos de carbono "estirada" quiere decir que la pelfcula de nanotubos de carbono se estira a partir de una disposicion de nanotubos de carbono superalineados. La pelfcula de nanotubos de carbono estirada es una pelfcula de nanotubos de carbono independiente. Haciendo referencia a la figura 3 y a la figura 4, la pelfcula de nanotubos de carbono estirada incluye una pluralidad de nanotubos de carbono sucesivos y orientados que estan unidos extremo con extremo mediante una fuerza de atraccion de van der Waals. En concreto, la pelfcula de nanotubos de carbono estirada incluye una pluralidad de segmentos de nanotubos de carbono 143 orientados de forma sucesiva que estan unidos extremo con extremo mediante una fuerza de atraccion de van der Waals entre los mismos. Cada segmento de nanotubos de carbono 143 incluye una pluralidad de nanotubos de carbono 145 paralelos los unos con respecto a los otros, y combinados mediante una fuerza de atraccion de van der Waals entre los mismos. Los segmentos de nanotubos de carbono 143 pueden variar en cuanto a su anchura, espesor, uniformidad y forma. Los nanotubos de carbono 145 en cada segmento de nanotubos de carbono 143 tambien estan orientados a lo largo de una orientacion preferida. Un espesor de la pelfcula de nanotubos de carbono estirada vana de aproximadamente 0,5 nanometros a aproximadamente 100 micrometros. Una anchura de la pelfcula de nanotubos de carbono que se esta estirando depende del tamano de la disposicion de nanotubos de carbono, y la cantidad de los nanotubos de carbono en la disposicion de nanotubos de carbono a partir de la cual se estira la pelfcula de nanotubos de carbono estirada. Por lo general, la longitud de la pelfcula de nanotubos de carbono estirada puede variar de 1 micrometro a 100 metros (o mas), la anchura de la pelfcula de nanotubos de carbono estirada puede variar de 0,5 nanometros a 10 centfmetros. La pelfcula de nanotubos de carbono estirada es flexible y tiene una tenacidad relativamente alta debido a la fuerza de atraccion de van der Waals entre los nanotubos de carbono. Los nanotubos de carbono en la pelfcula de nanotubos de carbono estirada estan dispuestos de manera uniforme y son paralelos con respecto a una superficie de la pelfcula de nanotubos de carbono estirada y, por lo tanto, la pelfcula de nanotubos de carbono estirada tiene una distribucion de resistencias y una transparencia a la luz excelentes. La transmisividad de la luz de una pelfcula de nanotubos de carbono estirada unica se puede encontrar por encima de un 95 %. La resistencia de una pelfcula de nanotubos de carbono estirada unica puede ser de aproximadamente 500 ohmios por cuadrado a 8000 ohmios por cuadrado.
En una realizacion, la segunda capa conductora 142 incluye dos pelfculas de nanotubos de carbono, una a lo largo de la primera direccion y la otra a lo largo de la segunda direccion. La segunda capa conductora 142 esta electricamente conectada con los dos primeros electrodos 144 y los dos segundos electrodos 146. La primera direccion es perpendicular con respecto a la segunda direccion.
El hilo de nanotubos de carbono no retorcido se forma mediante el tratamiento de la pelfcula de nanotubos de carbono estirada con un disolvente organico. En concreto, la pelfcula de nanotubos de carbono estirada se trata mediante la aplicacion del disolvente organico a la pelfcula de nanotubos de carbono estirada para impregnar la totalidad de la superficie de la pelfcula de nanotubos de carbono estirada. Despues de ser impregnados por el disolvente organico, los nanotubos de carbono adyacentes puestos en paralelo en la pelfcula de nanotubos de carbono estirada se agruparan los unos con los otros, debido a la tension superficial del disolvente organico cuando se volatiliza el disolvente organico y, por lo tanto, la pelfcula de nanotubos de carbono estirada se contraera hasta dar el hilo de nanotubos de carbono no retorcido. El disolvente organico es volatil, tal como etanol, metanol, acetona, dicloroetano, o cloroformo.
Haciendo referencia a la figura 8, el hilo de nanotubos de carbono no retorcido incluye una pluralidad de nanotubos de carbono que estan sustancialmente orientados a lo largo de una misma direccion (es decir, una direccion a lo largo de la longitud del hilo de nanotubos de carbono no retorcido). Los nanotubos de carbono son paralelos con respecto al eje del hilo de nanotubos de carbono no retorcido. Los nanotubos de carbono en el hilo de nanotubos de carbono no retorcido estan unidos extremo con extremo mediante una fuerza de atraccion de van der Waals entre los mismos. Mas en concreto, el hilo de nanotubos de carbono no retorcido incluye una pluralidad de segmentos tratados de nanotubos de carbono sucesivos que estan unidos extremo con extremo mediante una fuerza de atraccion de van der Waals entre los mismos. Cada segmento tratado de nanotubos de carbono incluye una pluralidad de nanotubos de carbono sustancialmente paralelos los unos con respecto a los otros, y combinados mediante una fuerza de atraccion de van der Waals entre los mismos. Los segmentos tratados de nanotubos de carbono pueden variar en cuanto a su anchura, espesor, uniformidad y forma. La longitud del hilo de nanotubos de carbono no retorcido se puede establecer de forma arbitraria segun se desee. Un diametro del hilo de nanotubos de carbono no retorcido es de aproximadamente 0,5 nanometros a aproximadamente 100 micrometres.
El hilo de nanotubos de carbono retorcido se forma al retorcer una pelreula de nanotubos de carbono mediante el uso de una fuerza mecanica para girar los dos extremos de la pelreula de nanotubos de carbono en direcciones opuestas.
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Haciendo referencia a la figura 9, el hilo de nanotubos de carbono retorcido incluye una pluralidad de nanotubos de carbono que estan orientados en torno a una direccion axial del hilo de nanotubos de carbono retorcido. Los nanotubos de carbono estan alineados en torno al eje del hilo retorcido de nanotubos de carbono como una helice. Mas en concreto, el hilo de nanotubos de carbono retorcido incluye una pluralidad de nanotubos de carbono sucesivos que estan unidos extremo con extremo mediante una fuerza de atraccion de van der Waals entre los mismos. La longitud del hilo de nanotubos de carbono se puede establecer de forma arbitraria segun se desee. Un diametro del hilo de nanotubos de carbono retorcido se encuentra en un intervalo aproximado de 0,5 nanometros a 100 micrometros.
Ademas, el hilo de nanotubos de carbono retorcido se puede tratar con un disolvente organico volatil. Despues de ser impregnados por el disolvente organico, los nanotubos de carbono adyacentes puestos en paralelo en el hilo de nanotubos de carbono retorcido se agruparan los unos con los otros, debido a la tension superficial del disolvente organico cuando se volatiliza el disolvente organico. El area superficial espedfica del hilo de nanotubos de carbono retorcido desminuira. La densidad y la resistencia del hilo de nanotubos de carbono retorcido aumentaran.
En una realizacion, la segunda capa conductora 142 incluye una pluralidad de hilos de nanotubos de carbono que estan alineados a lo largo de la primera direccion para conectar con los dos primeros electrodos 144, y una pluralidad de hilos de nanotubos de carbono que estan alineados a lo largo de la segunda direccion para conectar con los dos segundos electrodos 146.
Unos metodos para fabricar las pelfculas de nanotubos de carbono que se han descrito en lo que antecede se describen tal como se indica en lo sucesivo.
Un metodo para fabricar la pelfcula de nanotubos de carbono estirada que se ha descrito en lo que antecede incluye (a) proporcionar una disposicion de nanotubos de carbono, en concreto y proporcionar una disposicion de nanotubos de carbono superalineados; y (b) sacar por traccion, de la disposicion de nanotubos de carbono, una pelfcula de nanotubos de carbono, mediante el uso de una herramienta (por ejemplo, cinta adhesiva, alicates, pinzas, mordaza o una herramienta que permite que se agarren, y que se tire de forma simultanea de, multiples nanotubos de carbono).
En la etapa (a), una disposicion de nanotubos de carbono superalineados se puede formar mediante las subetapas de: (a1) proporcionar un sustrato sustancialmente plano y liso; (a2) formar una capa de catalizador sobre el sustrato; (a3) recocer el sustrato con la capa de catalizador al aire a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 700 °C a aproximadamente 900 °C durante de aproximadamente 30 a aproximadamente 90 minutos; (a4) calentar el sustrato con la capa de catalizador hasta una temperatura en el intervalo de aproximadamente 500 °C a aproximadamente 740 °C en un horno con un gas de proteccion en el interior del mismo; y (a5) suministrar un gas de fuente de carbono al horno durante de aproximadamente 5 a aproximadamente 30 minutos y desarrollar la disposicion de nanotubos de carbono superalineados sobre el sustrato.
En la etapa (a1), el sustrato puede ser una oblea de silicio de tipo P, una oblea de silicio de tipo N, o una oblea de silicio con una pelfcula de dioxido de silicio sobre la misma. En el presente caso, se usa como el sustrato una oblea de silicio de tipo P de 4 pulgadas (10,16 cm).
En la etapa (a2), el catalizador se puede fabricar de hierro (Fe), cobalto (Co), mquel (Ni), o cualquier aleacion de los mismos.
En la etapa (a4), el gas de proteccion puede estar constituido por al menos uno de nitrogeno (N2), amoniaco (NH3) y un gas noble. En la etapa (a5), el gas de fuente de carbono puede ser un gas de hidrocarburo, tal como etileno (C2H4), metano (CH4), acetileno (C2H2), etano (C2H6), o cualquier combinacion de los mismos.
La disposicion de nanotubos de carbono superalineados puede tener una altura de aproximadamente 50 micrometros a 5 milfmetros. La disposicion superalineada incluye una pluralidad de nanotubos de carbono paralelos los unos con respecto a los otros y aproximadamente perpendiculares con respecto al sustrato. Los nanotubos de carbono en la disposicion pueden ser nanotubos de carbono de multiples paredes, nanotubos de carbono de doble pared o nanotubos de carbono de unica pared. Los diametros de los nanotubos de carbono de multiples paredes son de aproximadamente 1,5 nanometros a aproximadamente 50 nanometros. Los diametros de los nanotubos de carbono de doble pared son de aproximadamente 1 nanometro a aproximadamente 50 nanometros. Los diametros de los nanotubos de carbono de unica pared son de aproximadamente 0,5 nanometros a aproximadamente 50 nanometros.
La disposicion de nanotubos de carbono superalineados que se forma en las condiciones anteriores se encuentra esencialmente libre de impurezas tales como partfculas de catalizador carbonaceas o residuales. Los nanotubos de carbono en la disposicion superalineada se compactan mucho los unos con los otros mediante una fuerza de atraccion de van der Waals.
En la etapa (b), la pelfcula de nanotubos de carbono se puede formar al (b1) seleccionar uno o mas nanotubos de carbono que tienen una anchura previamente determinada de entre la disposicion de nanotubos de carbono superalineados; y (b2) tirar de los nanotubos de carbono para formar unos segmentos de nanotubos de carbono que
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se unen extremo con extremo a una velocidad uniforme para lograr una pelfcula de nanotubos de carbono uniforme.
En la etapa (b1), los segmentos de nanotubos de carbono que tienen una anchura previamente determinada se pueden seleccionar mediante el uso de una herramienta tal como una cinta adhesiva, unas pinzas o una mordaza para entrar en contacto con la disposicion superalineada.
En la etapa (b2), la direccion de traccion es sustancialmente perpendicular con respecto a la direccion de desarrollo de la disposicion de nanotubos de carbono superalineados. Cada segmento de nanotubos de carbono incluye una pluralidad de nanotubos de carbono paralelos los unos con respecto a los otros.
Mas en concreto, durante el proceso de traccion, a medida que los segmentos de nanotubos de carbono iniciales se sacan por traccion, otros segmentos de nanotubos de carbono tambien se sacan por traccion extremo con extremo debido a una fuerza de atraccion de van der Waals entre extremos de segmentos adyacentes. Este proceso de estirado asegura que se pueda formar una pelfcula de nanotubos de carbono sustancialmente continua y uniforme que tiene una anchura previamente determinada. Todos los nanotubos de carbono en la pelfcula de nanotubos de carbono estirada son sustancialmente paralelos con respecto a la direccion de traccion/estirado de la pelfcula de nanotubos de carbono estirada, y la pelfcula de nanotubos de carbono estirada que se produce de tal forma se puede formar, de manera selectiva, para que tenga una anchura previamente determinada. La pelfcula de nanotubos de carbono estirada que se forma mediante el metodo de traccion/estirado tiene una uniformidad superior del espesor y de la conductividad a lo largo de una pelfcula de nanotubos de carbono desordenados tipica. Ademas, el metodo de traccion/estirado es simple, rapido y adecuado para aplicaciones industriales.
Se hace notar que, debido a que los nanotubos de carbono en la disposicion superalineada tienen una alta pureza y una elevada area superficial espedfica, la pelfcula de nanotubos de carbono estirada es de una naturaleza adherente. En ese sentido, la pelfcula de nanotubos de carbono se puede adherir directamente a una superficie de la primera base 120, la segunda base 140 y/u otra pelfcula de nanotubos de carbono estirada para formar la primera capa conductora 122 y la segunda capa conductora 142. Como alternativa, se pueden aplicar otros medios de union.
Se ha de entender que una pluralidad de pelfculas de nanotubos de carbono estiradas se pueden adherir a las superficies de la primera base 120 y la segunda base 140 y se pueden apilar las unas sobre las otras para formar capas de nanotubos de carbono. El numero de las pelfculas de nanotubos de carbono estiradas y el angulo entre las direcciones alineadas de dos pelfculas de nanotubos de carbono estiradas adyacentes se pueden establecer segun se desee. Cuando las pelfculas de nanotubos de carbono estiradas se adhieren a lo largo de una misma direccion, los nanotubos de carbono en cada capa de nanotubos de carbono estan dispuestos a lo largo de la misma direccion. Cuando las pelfculas de nanotubos de carbono estiradas se adhieren a lo largo de diferentes direcciones, un angulo a entre las direcciones de alineacion de los nanotubos de carbono en cada dos pelfculas de nanotubos de carbono estiradas adyacentes se encuentra en el intervalo 0 < a < 90°. El angulo a es la diferencia en las dos direcciones de traccion de las pelfculas de nanotubos de carbono estiradas adyacentes. La colocacion de las pelfculas de nanotubos de carbono estiradas con un angulo ayuda a aumentar la resistencia de la estructura de nanotubos de carbono en conjunto y a proporcionar una conductividad igual a lo largo de la primera direccion y la segunda direccion. Tener alineadas las pelfculas de nanotubos de carbono estiradas aumentara la eficiencia de la transmision. Las pelfculas de nanotubos de carbono estiradas adyacentes se combinan mediante una fuerza de atraccion de van der Waals para formar la capa de nanotubos de carbono estable. En la presente realizacion, dos pelfculas de nanotubos de carbono se adhieren, respectivamente, sobre la primera base 120, una a lo largo de la primera direccion y la otra a lo largo de la segunda direccion para formar la primera capa conductora 122. Dos pelfculas de nanotubos de carbono se adhieren sobre la segunda base 140, una a lo largo de la primera direccion y la otra a lo largo de la segunda direccion para formar la segunda capa conductora 142. La segunda capa conductora 142 esta electricamente conectada con los dos primeros electrodos 144 y los dos segundos electrodos 146. La primera direccion es perpendicular con respecto a la segunda direccion.
Una vez que la pelfcula de nanotubos de carbono estirada se ha se adherido a la superficie del sustrato, la pelfcula de nanotubos de carbono estirada se puede tratar con un disolvente organico. En concreto, la pelfcula de nanotubos de carbono estirada se puede tratar mediante la aplicacion de un disolvente organico a la pelfcula de nanotubos de carbono estirada para impregnar la totalidad de la superficie de la pelfcula de nanotubos de carbono estirada. El disolvente organico es volatil y se puede seleccionar de entre el grupo que consiste en etanol, metanol, acetona, dicloroetano, cloroformo, cualquier mezcla apropiada de los mismos. En la presente realizacion, el disolvente organico es etanol. Despues de ser impregnados por el disolvente organico, unas cuerdas de nanotubos de carbono seran formadas por nanotubos de carbono adyacentes en la pelfcula de nanotubos de carbono estirada, que son capaces de hacer esto, agrupandose los unos con los otros, debido a la tension superficial del disolvente organico cuando se volatiliza el disolvente organico. El area en contacto de la pelfcula de nanotubos de carbono estirada con el sustrato aumentara y, por lo tanto, la pelfcula de nanotubos de carbono estirada se adherira con mas firmeza a la superficie del sustrato. En otro aspecto, debido a la disminucion del area superficial espedfica por medio de agrupamiento, la resistencia mecanica y la tenacidad de la pelfcula de nanotubos de carbono estirada se aumentan y el coeficiente de rozamiento de las pelfculas de nanotubos de carbono estiradas se reduce. A nivel macroscopico, la pelfcula sera una pelfcula de nanotubos de carbono estirada aproximadamente uniforme.
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Un metodo para fabricar la peKcula de nanotubos de carbono floculada que se ha descrito en lo que antecede incluye (a') proporcionar un material en bruto de nanotubos de carbono; (b') anadir el material en bruto de nanotubos de carbono a un disolvente para conseguir una estructura floculada de nanotubos de carbono; y (c') separar la estructura floculada del disolvente, y conformar/moldear la estructura floculada separada para obtener una pelfcula de nanotubos de carbono floculada.
En la etapa (a'), el material en bruto de nanotubos de carbono se puede fabricar mediante deposicion qmmica en fase de vapor (CVD, Chemical Vapor Deposition), Ablacion por Laser, o Carga de Arco. Un material en bruto de nanotubos de carbono se raspa de una disposicion de nanotubos de carbono, de forma bastante conveniente, una disposicion de nanotubos de carbono superalineados. La disposicion de nanotubos de carbono superalineados se forma mediante la etapa (a) que se ha descrito en lo que antecede. La disposicion de nanotubos de carbono superalineados se raspa del sustrato mediante una cuchilla u otros dispositivos similares para obtener el material en bruto de nanotubos de carbono.
En la etapa (b'), el disolvente se puede seleccionar de entre el grupo que consiste en agua y disolvente organico volatil. Despues de la adicion del material en bruto de nanotubos de carbono al disolvente, se ejecuta un proceso de floculacion para conseguir la estructura floculada. El proceso de floculacion se puede seleccionar de entre el grupo que consiste en dispersion ultrasonica y agitacion/vibracion de alta resistencia. En la presente realizacion, la dispersion ultrasonica se usa para flocular el disolvente que contiene los nanotubos de carbono durante aproximadamente 10 ~ 30 minutos. Debido a que los nanotubos de carbono en el disolvente tienen una gran area superficial espedfica y a que los nanotubos de carbono tienen una gran fuerza de atraccion de van der Waals, los nanotubos de carbono floculados forman una estructura enmaranada (es decir, una estructura floculada de nanotubos de carbono).
En la etapa (c'), el proceso de separar la estructura floculada del disolvente incluye (c'1) verter el disolvente que contiene la estructura floculada a traves de un filtro en un embudo; y (c'2) secar la estructura floculada sobre el filtro para obtener la estructura floculada separada de nanotubos de carbono.
En la etapa (c'2), un tiempo de secado se puede seleccionar de acuerdo con necesidades practicas. La estructura floculada de nanotubos de carbono sobre el filtro se agrupa, con el fin de formar una estructura floculada de nanotubos de carbono irregular.
El proceso de conformacion/moldeo incluye (c'3) poner la estructura floculada separada sobre la primera base 120 y/o la segunda base 140, y extender la estructura floculada para formar una estructura previamente determinada; (c'4) comprimir la estructura floculada extendida con una cierta presion para dar una forma deseable; y (c'5) secar la estructura floculada extendida para retirar el disolvente residual o volatilizar el disolvente residual para formar una pelfcula de nanotubos de carbono floculada.
Se ha de entender que el tamano de la estructura floculada extendida se puede usar para controlar un espesor y una densidad superficial de la pelfcula de nanotubos de carbono floculada. En ese sentido, cuanto mas grande se haga que se extienda el area de una cantidad dada de la estructura floculada, menores seran el espesor y la densidad de la pelfcula de nanotubos de carbono floculada.
Los nanotubos de carbono en la pelfcula de nanotubos de carbono floculada que estan enmaranados los unos con los otros proporcionan resistencia a la pelfcula de nanotubos de carbono. Por lo tanto, la pelfcula de nanotubos de carbono floculada es facil de plegar y/o de doblar para dar unas formas arbitrarias sin rotura. Durante el uso practico, la pelfcula de nanotubos de carbono floculada se puede cortar para dar cualquier forma y tamano deseados.
Un metodo para fabricar la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida que se ha descrito en lo que antecede incluye (a") proporcionar una disposicion de nanotubos de carbono; (b") comprimir la disposicion de nanotubos de carbono con un dispositivo de compresion para formar una pelfcula de nanotubos de carbono sobre la primera y la segunda bases 120, 140 respectivamente.
En la etapa (a"), la disposicion de nanotubos de carbono puede ser la disposicion de nanotubos de carbono superalineados. La disposicion de nanotubos de carbono superalineados se forma mediante la etapa (a) que se ha descrito en lo que antecede.
En la etapa (b"), debido a que la disposicion de nanotubos de carbono es de una naturaleza adherente, la primera base 120 y la segunda base 140 se pueden adherir con firmeza a la disposicion de nanotubos de carbono. En la presente realizacion, la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida se puede formar mediante uno cualquiera de dos metodos.
El primer metodo incluye (b"1) proporcionar un dispositivo de compresion, y comprimir la disposicion de nanotubos de carbono para formar una pelfcula de nanotubos de carbono comprimida; (b"2) cortar la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida para dar unos tamanos de la primera base 120 y la segunda base 140; y (b"3) adherir las pelfculas de nanotubos de carbono comprimidas cortadas sobre la primera base 120 y la segunda base 140 respectivamente para formar la primera capa conductora 122 y la segunda capa conductora 142.
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El segundo metodo incluye (b"1') colocar la primera base 120 y la segunda base 140 sobre la disposicion de nanotubos de carbono; (b"2') proporcionar un dispositivo de compresion, y comprimir la primera base 120 y la segunda base 140 de tal modo que la primera base 120 y la segunda base 140 se comprimen sobre la disposicion de nanotubos de carbono para formar una pelfcula de nanotubos de carbono comprimida sobre cada una de la primera base 120 y la segunda base 140; y (b"3') recortar la pelfcula de nanotubos de carbono en exceso para formar la primera capa conductora 122 sobre la primera base 120 y la segunda capa conductora 142 sobre la segunda base 140.
En la etapa (b"), se puede aplicar una cierta presion a la disposicion de nanotubos de carbono mediante el dispositivo de compresion. En el proceso de compresion, los nanotubos de carbono en la disposicion de nanotubos de carbono forman la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida a presion. Casi todos los nanotubos de carbono en la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida son paralelos con respecto a una superficie de la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida. En la etapa (b"1), en el proceso de compresion, los nanotubos de carbono se inclinan, formando de ese modo una pelfcula de nanotubos de carbono comprimida que tiene una estructura independiente sobre la base sobre la que se forma inicialmente la disposicion de nanotubos de carbono. Casi todos los nanotubos de carbono en la estructura independiente son paralelos con respecto a una superficie principal de la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida, y estan dispuestos de forma isotropica, o dispuestos a lo largo de una misma direccion o dispuestos a lo largo de diferentes direcciones. En la etapa (b"2'), la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida, a una cierta presion, se separa de la base en desarrollo sobre la que se forma inicialmente la disposicion de nanotubos de carbono, y se adhiere sobre la primera base y la segunda base respectivamente debido a las propiedades adhesivas de los nanotubos de carbono.
El dispositivo de compresion puede ser un cabezal de presion. El cabezal de presion tiene una superficie lisa. Se ha de entender que la forma del cabezal de presion y la direccion de compresion pueden determinar la direccion de los nanotubos de carbono que estan dispuestos en la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida. En concreto, cuando se usa un cabezal de presion plano para presionar la disposicion de nanotubos de carbono a lo largo de una direccion perpendicular con respecto a la base aplicable, se puede obtener una pelfcula de nanotubos de carbono comprimida que tiene una pluralidad de nanotubos de carbono que estan dispuestos de forma isotropica. Haciendo referencia a la figura 4, cuando se usa un cabezal de presion con forma de rodillo para desplazarse a traves de y presionar la disposicion de nanotubos de carbono a lo largo de una unica direccion previamente determinada, se obtiene una pelfcula de nanotubos de carbono comprimida que tiene una pluralidad de nanotubos de carbono que estan alineados a lo largo de una direccion general. Haciendo referencia a la figura 5, cuando se usa un cabezal de presion con forma de rodillo para desplazarse a traves de y presionar la disposicion de nanotubos de carbono a lo largo de diferentes direcciones, se obtiene una pelfcula de nanotubos de carbono comprimida que tiene una pluralidad de nanotubos de carbono que estan alineados a lo largo de diferentes direcciones correspondientes.
En el proceso de compresion, los nanotubos de carbono caeran, formando de ese modo una pelfcula de nanotubos de carbono comprimida que tiene una estructura independiente con nanotubos de carbono inclinados. Casi todos los nanotubos de carbono en la estructura independiente son paralelos con respecto a una superficie de la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida, y estan dispuestos de forma isotropica, dispuestos a lo largo de una misma direccion, o dispuestos a lo largo de diferentes direcciones.
El panel tactil 10 puede incluir adicionalmente una capa de blindaje (que no se muestra) que esta dispuesta sobre la superficie inferior de la segunda base 140. El material de la capa de blindaje puede ser de oxido de indio y estano, oxido de antimonio y estano, pelfculas de mquel-oro, pelfculas de resina conductora, pelfculas de nanotubos de carbono u otras pelfculas flexibles y conductoras. En la presente realizacion, la capa de blindaje es una pelfcula de nanotubos de carbono. La pelfcula de nanotubos de carbono incluye una pluralidad de nanotubos de carbono, y la alineacion de los nanotubos de carbono en la misma se puede establecer segun se desee. Los nanotubos de carbono en la pelfcula de nanotubos de carbono de la capa de blindaje estan dispuestos a lo largo de una misma direccion. La pelfcula de nanotubos de carbono esta conectada con la masa y desempena un papel de blindaje y, por lo tanto, posibilita que el panel tactil 10 funcione sin interferencia (por ejemplo, interferencia electromagnetica). La pelfcula de nanotubos de carbono puede ser la pelfcula de nanotubos de carbono estirada, la pelfcula de nanotubos de carbono floculada, o la pelfcula de nanotubos de carbono comprimida.
Haciendo referencia a la figura 10, un dispositivo de visualizacion 100 incluye el panel tactil 10, un elemento de visualizacion 20, un primer controlador 30, una unidad de procesamiento central (CPU, central processing unit) 40 y un segundo controlador 50. El panel tactil 10 es opuesto y adyacente al elemento de visualizacion 20 y esta conectado con el primer controlador 30 mediante un circuito externo. El panel tactil 10 se puede separar a una distancia con respecto al elemento de visualizacion 20 o se puede instalar directamente sobre el elemento de visualizacion 20. El primer controlador 30, la CPU 40 y el segundo controlador 50 estan electricamente conectados. El elemento de visualizacion 20 esta electricamente conectado con el segundo controlador. En ese sentido, la CPU 40 esta conectada con el segundo controlador 50 para controlar el elemento de visualizacion 20.
El elemento de visualizacion 20 se puede seleccionar de entre un grupo que consiste en pantalla de cristal lfquido, pantalla de emision de campo, pantalla de plasma, pantalla electroluminescente, pantalla fluorescente de vacfo, tubo de rayos catodicos, y otro dispositivo de visualizacion.
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Cuando el panel tactil 10 incluye una capa de blindaje 22, una capa de pasivacion 24 se puede disponer sobre una superficie de la capa de blindaje 22, que esta orientada de espaldas a la segunda base 140. El material de la capa de pasivacion 24 se puede seleccionar de entre un grupo que consiste en nitruro de silicio, dioxido de silicio, benzociclobutenos, poliesteres, resinas acnlicas, poli(tereftalato de etileno), y cualquier combinacion de los mismos. La capa de pasivacion 24 se puede separar a una cierta distancia con respecto al elemento de visualizacion 20 o se puede instalar directamente sobre el elemento de visualizacion 20. Cuando la capa de pasivacion 24 esta separada a una distancia con respecto al elemento de visualizacion 20, se pueden usar dos o mas separadores. Por lo tanto, se proporciona una separacion 26 entre la capa de pasivacion 24 y el elemento de visualizacion 20. El material de la capa de pasivacion 24 puede, por ejemplo, ser de nitruro de silicio o de dioxido de silicio. La capa de pasivacion 24 protege la capa de blindaje 22 frente a dano qmmico (por ejemplo, la humedad del entorno circundante) o dano mecanico (por ejemplo, aranazos durante la fabricacion del panel tactil).
Durante el funcionamiento, se aplica, de forma respectiva y alternante, una tension de 5 V a los dos primeros electrodos 144 y a los dos segundos electrodos 146 de la segunda placa de electrodo 14. Un usuario acciona la pantalla al presionar la primera placa de electrodo 12 del panel tactil 10 con un dedo, un lapiz 60, o similares al tiempo que se observa visualmente el elemento de visualizacion 20 a traves del panel tactil. Esta compresion da lugar a una deformacion 70 de la primera placa de electrodo 12. La deformacion 70 de la primera placa de electrodo 12 da lugar a una conexion entre la primera capa conductora 122 y la segunda capa de conduccion 142 de la segunda placa de electrodo 14. El cambio en la tension a lo largo de la primera direccion entre el punto de compresion y el primer electrodo 144, y el cambio en la tension a lo largo de la segunda direccion entre el punto de compresion y el segundo electrodo 146 tienen lugar, y pueden ser detectados por el primer controlador 30. Entonces, el primer controlador 30 transforma los cambios en tensiones en unas coordenadas del punto de compresion y envfas las coordenadas del mismo a la CPU 40. Entonces, la CPU 40 emite instrucciones de acuerdo con las coordenadas del punto de compresion y controla la pantalla del elemento de visualizacion 20 mediante el segundo controlador 30.
Las propiedades de los nanotubos de carbono proporcionan una tenacidad superior, una elevada resistencia mecanica y una conductividad uniforme a la pelfcula de nanotubos de carbono y la estructura de nanotubos de carbono. Por lo tanto, el panel tactil y el dispositivo de visualizacion que usa el mismo que adoptan la estructura de nanotubos de carbono son duraderos y muy fiables. La pelfcula de nanotubos de carbono estirada incluye una pluralidad de nanotubos de carbono orientados de forma sucesiva que estan unidos extremo con extremo mediante una fuerza de atraccion de van der Waals entre los mismos. En ese sentido, la pelfcula de nanotubos de carbono es flexible y adecuada para su uso como la capa conductora en el panel tactil. Cuando las bases flexibles se usan en el panel tactil, se puede obtener el panel tactil flexible y, por lo tanto, este se puede aplicar a un elemento de visualizacion flexible. Ademas, el metodo de traccion para fabricar cada pelfcula de nanotubos de carbono es simple y la pelfcula de nanotubos de carbono adhesiva se puede disponer directamente sobre el sustrato. En ese sentido, el metodo para fabricar la pelfcula de nanotubos de carbono es adecuado para la produccion en masa de paneles tactiles y de dispositivos de visualizacion que usan los mismos y reduce los costes de los mismos. Ademas, la pelfcula de nanotubos de carbono tiene una transparencia elevada, promoviendo de ese modo una luminancia mejorada del panel tactil y los dispositivos de visualizacion que usan los mismos. Adicionalmente, debido a que los nanotubos de carbono tienen unas excelentes propiedades de conductividad electrica, la estructura de nanotubos de carbono que esta formada por una pluralidad de nanotubos de carbono tiene una distribucion de resistencias uniforme. Por lo tanto, el panel tactil y el dispositivo de visualizacion que adoptan la capa de nanotubos de carbono tienen una sensibilidad y una precision mejoradas.
Las caractensticas de la realizacion se pueden combinar libremente.

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    REIVINDICACIONES
    1. Un panel tactil (10) que comprende:
    una primera placa de electrodo (12) que comprende una primera base (120) y una primera capa conductora (122) que esta dispuesta sobre una superficie de la primera base (120);
    una segunda placa de electrodo (14) separada de la primera placa de electrodo (12), y que comprende una segunda base (140), una segunda capa conductora (142) que esta dispuesta sobre una superficie de la segunda base (140) y que esta orientada hacia la primera capa conductora (122), dos primeros electrodos (144) y dos segundos electrodos (146), estando conectados los dos primeros electrodos (144) y los dos segundos electrodos (146) con la segunda capa conductora (142), en donde
    la primera capa conductora (122) comprende una estructura de nanotubos de carbono, y la estructura de nanotubos de carbono comprende una pluralidad de nanotubos de carbono, los dos primeros electrodos (144) y los dos segundos electrodos (146) estan situados por separado en extremos opuestos de la segunda capa conductora (142), una direccion desde uno de los dos primeros electrodos (144) a traves de la segunda capa conductora (142) hasta el otro de los dos primeros electrodos (144) se define como una primera direccion, una direccion desde uno de los dos segundos electrodos (146) a traves de la segunda capa conductora (142) hasta el otro de los dos segundos electrodos (146) se define como una segunda direccion y es diferente de la primera direccion,
    estando el panel tactil caracterizado por que la segunda capa conductora (142) comprende: una primera pelfcula de nanotubos de carbono; y
    una segunda pelfcula de nanotubos de carbono apilada con la primera pelfcula de nanotubos de carbono; en donde la primera pelfcula de nanotubos de carbono comprende una pluralidad de primeros nanotubos de carbono, la segunda pelfcula de nanotubos de carbono comprende una pluralidad de segundos nanotubos de carbono, la pluralidad de primeros nanotubos de carbono estan dispuestos a lo largo de la primera direccion, y la pluralidad de segundos nanotubos de carbono estan dispuestos a lo largo de la segunda direccion.
  2. 2. El panel tactil (10) segun la reivindicacion 1, en donde la estructura de nanotubos de carbono de la primera capa conductora comprende una pluralidad de nanotubos de carbono desordenados que estan enmaranados los unos con los otros o dispuestos de forma isotropica.
  3. 3. El panel tactil (10) segun la reivindicacion 1, en donde la estructura de nanotubos de carbono de la primera capa conductora comprende una pluralidad de nanotubos de carbono ordenados que estan distribuidos de manera uniforme en la misma, y los nanotubos de carbono ordenados estan orientados principalmente a lo largo de una misma direccion o a lo largo de varias direcciones.
  4. 4. El panel tactil (10) segun la reivindicacion 1 o 3, en donde la estructura de nanotubos de carbono de la primera capa conductora comprende al menos una pelfcula de nanotubos de carbono, al menos un hilo de nanotubos de carbono o una combinacion de los mismos, la pelfcula de nanotubos de carbono o el hilo de nanotubos de carbono se estira a partir de una disposicion de nanotubos de carbono, y la pelfcula de nanotubos de carbono o el hilo de nanotubos de carbono comprende adicionalmente una pluralidad de nanotubos de carbono sucesivos que estan unidos extremo con extremo mediante una fuerza de atraccion de van der Waals entre los mismos, y los nanotubos de carbono en la pelfcula de nanotubos de carbono o el hilo de nanotubos de carbono estan alineados principalmente a lo largo de una misma direccion.
  5. 5. El panel tactil (10) segun la reivindicacion 4, en donde la estructura de nanotubos de carbono de la primera capa conductora comprende al menos dos capas de las pelfculas de nanotubos de carbono que estan apiladas entre sf.
  6. 6. El panel tactil (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, en donde un espesor de cada una de la primera pelfcula de nanotubos de carbono y la segunda pelfcula de nanotubos de carbono vana de aproximadamente 0,5 nanometros a aproximadamente 100 micrometres, y un diametro del hilo de nanotubos de carbono vana de aproximadamente 0,5 nanometros a aproximadamente 100 micrometros.
  7. 7. El panel tactil (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1a 6, en donde la transmisividad de la luz de cada una de la estructura de nanotubos de carbono de la primera capa conductora, la primera pelreula de nanotubos de carbono y la segunda pelreula de nanotubos de carbono se encuentra en el intervalo de aproximadamente un 70 % a aproximadamente un 99 %.
  8. 8. El panel tactil (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1a 7, en donde la resistencia de cada una de la estructura de nanotubos de carbono de la primera capa conductora, la primera pelreula de nanotubos de carbono y la segunda pelreula de nanotubos de carbono se encuentra en un intervalo de aproximadamente 500 ohmios por cuadrado a aproximadamente 20000 ohmios por cuadrado.
  9. 9. El panel tactil (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1a 8, en donde la primera direccion es perpendicular con respecto a la segunda direccion.
  10. 10. El panel tactil (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1a 9, en donde la estructura de nanotubos de
    5
    10
    15
    20
    25
    carbono de la primera capa conductora comprende al menos dos peKculas de nanotubos de carbono, los nanotubos de carbono en una de las dos pelfculas de nanotubos de carbono estan orientados a lo largo de la primera direccion, y los nanotubos de carbono en la otra de las dos pelfculas de nanotubos de carbono estan orientados a lo largo de la segunda direccion.
  11. 11. El panel tactil (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde la estructura de nanotubos de carbono de la primera capa conductora comprende una pluralidad de hilos de nanotubos de carbono, y algunos de la pluralidad de hilos de nanotubos de carbono estan alineados a lo largo de la primera direccion, y el otro de la pluralidad de hilos de nanotubos de carbono estan alineados a lo largo de la segunda direccion.
  12. 12. El panel tactil (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1a 11, que comprende adicionalmente una capa aislante (18) que esta situada entre la primera y la segunda placas de electrodo (12, 14), y la capa aislante (18) separa la primera placa de electrodo (12) de la segunda placa de electrodo (14).
  13. 13. Un dispositivo de visualizacion (100) que comprende: un panel tactil (10) segun la reivindicacion 1; y
    un elemento de visualizacion (20) que esta situado adyacente a la segunda placa de electrodo (14) del panel tactil (10).
  14. 14. El dispositivo de visualizacion segun la reivindicacion 13, en donde el panel tactil (10) esta separado una distancia con respecto al elemento de visualizacion (20) o el panel tactil (10) esta situado sobre el elemento de visualizacion (20).
  15. 15. El panel tactil segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde la pluralidad de primeros nanotubos de carbono son paralelos con respecto a una superficie de la primera pelfcula de nanotubos de carbono, la pluralidad de segundos nanotubos de carbono son paralelos con respecto a una superficie de la segunda pelfcula de nanotubos de carbono, la pluralidad de primeros nanotubos de carbono son sucesivos y estan unidos extremo con extremo mediante una fuerza de atraccion de van der Waals entre los mismos, la pluralidad de segundos nanotubos de carbono son sucesivos y estan unidos extremo con extremo mediante una fuerza de atraccion de van der Waals entre los mismos.
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