JP2009104577A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】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フィルムを利用するタッチパネルに関し、正確性や応答性が向上し、光透過性が高いタッチパネルを提供する。
【解決手段】本発明のタッチパネルは、第一基板及び前記第一基板に設置される第一導電層を有する第一電極板と、前記第一電極板から所定の距離だけ離れ、第二基板及び前記第二基板に設置される第二導電層を有する第二電極板と、を含む。前記第一導電層及び／又は前記第二導電層は、カーボンナノチューブフィルムを含む。
【選択図】図１

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フィルムを利用するタッチパネルに関する。

タッチパネルは、画面に指やペンなどで直接触れることで機械を操作する装置であり、ＬＣＤなど表示装置、ＰＤＡなど携帯装置、銀行のＡＴＭやＰＯＳなど多くの装置で用いられている。タッチパネルに対して、タッチした位置の検出を電気的に行うものとして、抵抗膜方式や静電容量方式などがあるが、電気を用いないものとして、超音波方式や赤外遮光方式、画像認識方式などがある。

現在の抵抗膜方式タッチパネルは、ベースとなるガラス基板の表面に非常に微小なスペーサをはさみ、その表面にしなやかなフィルムが貼り付けらる。前記ガラス基板及び前記フィルムの向かい合う面には、それぞれ透明導電性薄膜が設けられている。

タッチしていない状態では、前記微小なスペーサにより前記二枚の透明導電性薄膜は接触していないために、電流が生じない。前記フィルムをタッチすると、圧力によりフィルムがたわみ、前記ガラス基板の透明導電性薄膜と接触し、電流が流れる。前記ガラス基板、フィルムそれぞれの透明導電性薄膜の抵抗による分圧比を測定することで押された位置を検出する。

現在主流の方式では、全面ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）と呼ばれる透明導電性薄膜で構成されるために、 構造が単純となり、剥離や磨耗、断線などがおきにくいために、寿命が長く、透過率も高く改善された。しかし、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）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成膜されるので、製造方法が複雑である。また、ＩＴＯ薄膜は、機械的及び化学的性能が良好でなく、膜質の均一性が低いという欠点がある。また、ＩＴＯ薄膜の光透過性が低いので、明るい環境で表示パネルに表示される画面が見にくくなる。従って、現在のタッチパネルは、正確性や応答性が低く、光透過性が低いという課題がある。

前記課題を解決するために、正確性や応答性が向上し、光透過性が高いタッチパネルを提供することが必要となる。

本発明のタッチパネルは、第一基板及び前記第一基板に設置される第一導電層を有する第一電極板と、前記第一電極板から所定の距離だけ離れ、第二基板及び前記第二基板に設置される第二導電層を有する第二電極板と、を含む。前記第一導電層及び／又は前記第二導電層は、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、順序がある複数のカーボンナノチューブからなる。

前記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配列される。

前記第一導電層及び／又は前記第二導電層は、少なくとも一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、同じ方向、又は異なる方向に沿って配列される複数のカーボンナノチューブ束からなる。

前記複数のカーボンナノチューブ束は、長さが同じで、それぞれ分子間力で接合される。

前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは０．０１〜１００μｍにされる。

さらに、前記第一電極板及び前記第二電極板の間に、複数のスペーサーを設置する。

前記第一基板はポリエステルフィルムであり、前記第二基板はガラスからなることが好ましい。

従来技術と比べると、本発明のタッチパネルは、良好な機械的強度及び靱性を有し、また、コントラスト及び精確性が高い。本発明のタッチパネルの製造の工程は簡単であり、コストが低く、大規模の工業生産に応用することができる。また、前記タッチパネルを利用する表示装置は明るく表示することができる。

図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図１及び図２を参照すると、本実施例のタッチパネル１０は、第一電極板１２と、第二電極板１４と、前記第一基板１２及び第二基板１４の間に挟まれる複数のスペーサー１６と、を含む。

前記第一電極板１２は、第一基板１２０と、第一導電層１２２と、二つの第一電極１２４と、を備える。前記第一基板１２０は平板型である。前記第一導電層１２２及び前記二つの第一電極１２４は全部前記第一基板１２０の一側の表面に設置されている。前記二つの第一電極１２４はそれぞれ前記第一導電層１２２を挟んで前記第一基板１２０の両側に設置される。また、前記二つの第一電極１２４はぞれぞれ前記第一導電層１２２に電気的に接続されている。前記第二電極板１４は、第二基板１４０と、第二導電層１４２と、二つの第二電極１４４と、を備える。前記第二基板１４０は平板型である。前記第二導電層１４２及び前記二つの第二電極１４４は全部前記第二基板１４０の一側の表面に設置されている。前記二つの第二電極１４４は前記二つの第一電極１２４の側に対向せず、それぞれ前記二つの第一電極１２４に垂直に、前記第二基板１４０の両側に設置される。また、前記二つの第二電極１４４はぞれぞれ前記第二導電層１４２を挟んで前記第二導電層１４２に電気的に接続されている。前記第一基板１２０は、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）のようなポリエステルフィルムであり、前記第二基板１４０はガラスからなる。前記第一電極１２４及び前記第二電極１４４は、銀ペーストからなる。

本実施例において、前記第二電極板１４及び前記第一電極板１２の間の距離は２〜１０μｍに設定されている。前記複数のスペーサー１６はそれぞれ所定の距離だけ離れて、均一に前記第二電極板１４の前記第二導電層１４２に設置される。さらに、前記第二電極板１４及び前記第一電極板１２を密封するように、前記第二電極板１４と前記第一電極板１２との間に枠形状の絶縁部１８を設置する。前記複数のスペーサー１６及び前記絶縁部１８は、全部絶縁材料からなり、前記第一電極板１２と前記第二電極板１４とを絶縁して組み合わせるように機能する。前記複数のスペーサー１６の数量及び寸法は、実際のタッチパネルの寸法により、前記第一電極板１２と前記第二電極板１４とを絶縁させるために設けられる。

さらに、前記第一電極板１２を保護するために、前記第一電極板１２の表面に透明な保護膜１２６を設置することができる。前記透明な保護膜１２６としては、表面硬化処理によるプラスチック膜が利用される。

前記第一導電層１２２及び／又は前記第二導電層１４２はそれぞれ少なくとも一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、複数のカーボンナノチューブからなり、所定の厚さがある薄膜である。前記カーボンナノチューブフィルムは、順序がある複数のカーボンナノチューブからなる場合、前記複数のカーボンナノチューブは同じ方向、又は順序が異なる方向に沿って配列される。

本実施例において、前記第一導電層１２２及び／又は前記第二導電層１４２は複数のカーボンナノチューブフィルムからなる。前記複数のカーボンナノチューブフィルムはそれぞれ同じ角度又は異なる角度で積み重ねて成ることができる。前記カーボンナノチューブフィルムは、複数の順序に配列されるカーボンナノチューブからなる。さらに、前記カーボンナノチューブフィルムは、長さが等しい複数のカーボンナノチューブが、端と端に接続されて成るものである。前記第一導電層１２２の複数のカーボンナノチューブは同じ方向に沿って配列され、前記第二導電層１２４の複数のカーボンナノチューブも同じ方向に沿って配列されることが好ましい。前記第一導電層１２２の複数のカーボンナノチューブの配列方向は、前記第二導電層１２４の複数のカーボンナノチューブの配列方向と同じでも、同じでなくてもよい。

前記カーボンナノチューブフィルムは次の方法により製造される。

第一段階では、カーボンナノチューブアレイを提供する。超順序に配列するカーボンナノチューブアレイであることが好ましい。

本実施例において、化学気相堆積法（ＣＶＤ）法により前記カーボンナノチューブアレイを成長させる。まず、基材を提供する。該基材は、Ｐ型又はＮ型のシリコン基材、又は表面に酸化物が形成されたシリコン基材が利用される。本実施例において、厚さが４インチのシリコン基材を提供する。次に、前記基材の表面に触媒層を堆積させる。該触媒層としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ又はそれらの合金である。次に、前記触媒層が堆積された前記基材を、７００〜９００℃、空気の雰囲気において３０〜９０分間アニーリングする。最後に、前記基材を反応装置内に置いて、保護ガスを導入すると同時に前記基材を５００〜７００℃に加熱して、５〜３０分間カーボンを含むガスを導入する。これにより、高さが２００〜４００μｍの超順序のカーボンナノチューブアレイが成長される。前記超順序のカーボンナノチューブアレイは、相互に平行に基材に垂直に成長する複数のカーボンナノチューブからなる。前記の方法により、前記超順序のカーボンナノチューブアレイに無定形炭素又は触媒剤である金属粒子などの不純物が残らず、純粋なカーボンナノチューブアレイが得られる。

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などの炭化水素であり、保護ガスは窒素やアンモニアなどの不活性ガスである。

第二段階では、前記カーボンナノチューブアレイからカーボンナノチューブフィルムを引き出す。

まず、ピンセットなどの工具を利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。本実施例において、一定の幅を有するテープを利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。次に、所定の速度で前記複数のカーボンナノチューブを引き出し、複数のカーボンナノチューブ束からなる連続のカーボンナノチューブフィルムを形成する。

前記複数のカーボンナノチューブを引き出す工程において、前記複数のカーボンナノチューブがそれぞれ前記基材から脱離すると、原子間力で前記カーボンナノチューブ束が端と端で接合され、連続のカーボンナノチューブフィルムが形成される。図３は、前記カーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。図３に示すように、前記カーボンナノチューブフィルムは、所定の方向に沿って配列し、端と端で接合される複数のカーボンナノチューブからなる一定の幅を有するフィルムである。前記カーボンナノチューブフィルムは、均一な導電性及び均一な厚さを有する。このカーボンナノチューブフィルムの製造方法は、高効率又は簡単であり、工業化に実用される。

前記カーボンナノチューブフィルムの幅は前記基材の幅により設定され、前記カーボンナノチューブフィルムの長さは基材の寸法に限定されず、必要により製造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の幅は１ｃｍ〜１０ｃｍに設けられ、厚さは０．０１〜１００μｍに設けられる。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は単層カーボンナノチューブである場合、直径が５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブは多層カーボンナノチューブである場合、直径が０．５ｎｍ〜１０ｎｍに設定される。

カーボンナノチューブは長径比が高く、前記超順序のカーボンナノチューブアレイには不純物がないという特性があるので、前記カーボンナノチューブフィルムは強い粘着性がある。従って、前記第一導電層１２２及び前記第二導電層１４２としての前記カーボンナノチューブフィルムは、直接前記第一基板１２０又は／及び前記第二基板１４０に粘着されることができる。さらに、複数の前記カーボンナノチューブフィルムを並列にして大寸法のカーボンナノチューブフィルムを形成することができる。

実用の条件により、有機溶剤を利用して前記カーボンナノチューブフィルムを浸漬して処理することができる。前記有機溶剤は、メタノール、アルコール、アセトンである。

なお、前記第一導電層１２２及び／又は前記第二導電層１４２として多層のカーボンナノチューブフィルムが利用される場合、上述の方法により前記複数のカーボンナノチューブフィルムを、異なる方向に向けて前記第一基板１２０又は前記第二基板１２４に積み重ねる。

図４に示すように、実施例のタッチパネル１０を利用する場合、前記タッチパネル１０をディスプレイ２０の表示面に設置する。さらに、前記タッチパネル１０は、外部回路で制御素子３０に接続され、前記制御素子３０は中央処理装置４０に接続される。前記タッチパネル１０及び前記中央処理装置４０はそれぞれ表示制御素子５０に接続される。前記中央処理装置４０により前記表示制御素子５０を制御して、前記表示制御素子５０により前記ディスプレイ２０の表示を制御することができる。前記第一電極板１２及び前記第二電極板１４にそれぞれ５Ｖの電圧を印加する場合、使用者はディスプレイ２０に表示された情報を読みながら、指又はペンで前記ディスプレイ２０の表面に設置される前記タッチパネル１０を押す。これにより、前記第一電極板１２の前記第一基板１２０を湾曲させ、前記第一電極板１２の前記第一導電層１２２と前記第二電極板１４の前記第二導電層１４２とを接触させて回路を形成する。前記制御素子３０により、それぞれ前記第一導電層１２２におけるカーボンナノチューブの配列方向及び前記第二導電層１４２におけるカーボンナノチューブの配列方向に流れる電流を測定して、測定のデータを前記中央処理装置４０に伝送する。前記中央処理装置４０は前記測定のデータにより、前記第一電極板１２の前記第一導電層１２２と前記第二電極板１４の前記第二導電層１４２との接触の場所を計算する。これによれば、前記ディスプレイ２０における所定の場所に、必要な情報が表示されることができる。

本実施例のタッチパネルは、次の優れた点がある。第一に、カーボンナノチューブは良好な機械性能を有するので、カーボンナノチューブフィルムを利用するタッチパネルは、良好な機械的強度及び靱性を有する。従って、前記タッチパネルの耐久性が高い。第二に、カーボンナノチューブは良好な導電性を有するので、カーボンナノチューブフィルムを利用するタッチパネルは、均一な導電性及び高導電性を有する。従って、前記タッチパネルのコントラスト及び精確性が高い。第三に、本実施例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直接引き出して形成されるので、製造の工程が簡単であり、コストが低い。また、前記カーボンナノチューブフィルムは直接タッチパネルの基板に設置して透明な導電性薄膜として利用されるので、大規模の工業生産に応用することができる。第四に、前記カーボンナノチューブフィルムは良好な光透過性があるので、前記タッチパネルを利用する表示装置は明るく表示することができる。

本発明の実施例のタッチパネルの分解図である。 本発明の実施例のタッチパネルの側面図である。 本発明の実施例のカーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。 本発明の実施例のタッチパネルを実用することを示す図である。

符号の説明

１０ タッチパネル
１２ 第一電極板
１２０ 第一基板
１２２ 第一導電層
１２４ 第一電極
１２６ 保護膜
１４ 第二電極板
１４０ 第二基板
１４２ 第二導電層
１４４ 第二電極
１６ スペーサー
１８ 絶縁層
２０ ディスプレイ
４０ 中央処理装置
５０ 表示制御素子

Claims (9)

1. 第一基板及び前記第一基板に設置される第一導電層を有する第一電極板と、
   前記第一電極板から所定の距離だけ離れ、第二基板及び前記第二基板に設置される第二導電層を有する第二電極板と、を含み、
   前記第一導電層及び／又は前記第二導電層は、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タッチパネル。
2. 前記カーボンナノチューブフィルムは、順序がある複数のカーボンナノチューブからなることを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記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配列されることを特徴とする、請求項２に記載のタッチパネル。
4. 前記第一導電層及び／又は前記第二導電層は、少なくとも一枚の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１に記載のタッチパネル。
5. 前記カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向、又は異なる方向に沿って配列される複数のカーボンナノチューブ束からなることを特徴とする、請求項４に記載のタッチパネル。
6. 前記複数のカーボンナノチューブ束は、長さが同じで、それぞれ分子間力で接合されることを特徴とする、請求項５に記載のタッチパネル。
7. 前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは０．０１〜１００μｍに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。
8. 前記第一電極板及び前記第二電極板の間に、複数のスペーサーを設置することを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
9. 前記第一基板はポリエステルフィルムであり、前記第二基板はガラスからなることを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。