JP4944167B2 - Manufacturing method of touch panel - Google Patents
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Description
本発明は、タッチパネルの製造方法に関し、特にカーボンナノチューブによるタッチパネルの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a touch panel manufacturing method, and more particularly to a touch panel manufacturing method using carbon nanotubes.
最近、各種電子装置の高性能化及び多様化の発展に従って、液晶表示装置の表示面に透光性タッチパネルが設置された電子装置がますます多くなっている。このような電子装置を使用する場合、使用者はタッチパネルの背面の表示素子に表示された内容を視覚的に確認しながら、前記タッチパネルを指又はペンのような接触素子で押圧又は接触することにより、電子装置の各種機能に対して操作を実施することができる。 Recently, along with the development of higher performance and diversification of various electronic devices, more and more electronic devices have a translucent touch panel installed on the display surface of a liquid crystal display device. When using such an electronic device, the user presses or touches the touch panel with a contact element such as a finger or a pen while visually confirming the content displayed on the display element on the back of the touch panel. Operations can be performed on various functions of the electronic device.
タッチパネルは、その動作原理及び伝送媒質の相違によって、抵抗膜方式タッチパネル、静電容量方式タッチパネル、赤外線方式タッチパネル及び表面弾性波方式タッチパネルに分けることができる。その中で、抵抗膜方式タッチパネルが一番広く用いられている（非特許文献を参照）。 The touch panel can be classified into a resistive touch panel, a capacitive touch panel, an infrared touch panel, and a surface acoustic wave touch panel depending on the operation principle and the transmission medium. Among them, the resistive touch panel is most widely used (see non-patent literature).
従来の抵抗膜方式タッチパネルは、下表面に透明な上導電構造体が形成されている上基板と、上表面に透明な下導電構造体が形成されている下基板と、前記透明な上導電構造体と前記透明な下導電構造体との間に設置されている複数のドット・スペーサ（Ｄｏｔ Ｓｐａｃｅｒ）と、を備える。前記透明な上導電構造体と前記透明な下導電構造体は、一般的に導電性インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）によって形成されたＩＴＯ層である。 A conventional resistive touch panel includes an upper substrate having a transparent upper conductive structure formed on the lower surface, a lower substrate having a transparent lower conductive structure formed on the upper surface, and the transparent upper conductive structure. A plurality of dot spacers disposed between the body and the transparent lower conductive structure. The transparent upper conductive structure and the transparent lower conductive structure are generally ITO layers formed of conductive indium tin oxide (ITO).
指又はペンのような接触部材で前記上基板を押圧すれば、前記上基板が変形されて、接触部位における前記透明な上導電構造体と前記透明な下導電構造体とが相互に接触するようになる。この時、外部の電子回路を通して前記透明な上導電構造体及び前記透明な下導電構造体にそれぞれ電圧を印加すれば、タッチパネル制御器は、前記透明な上導電構造体の電圧変化と前記透明な下導電構造体の電圧変化とをそれぞれ測定して正確に計算してから接触部位の座標に転換する。前記タッチパネル制御器は、前記接触部位の座標を中央処理器に伝送する。前記中央処理器は、前記接触部位の座標に基づいて対応される命令を伝送して電子装置の各種機能の転換を実現し、且つ表示制御器によって表示素子の表示を制御する。 When the upper substrate is pressed with a contact member such as a finger or a pen, the upper substrate is deformed so that the transparent upper conductive structure and the transparent lower conductive structure are in contact with each other at the contact portion. become. At this time, if a voltage is applied to the transparent upper conductive structure and the transparent lower conductive structure through an external electronic circuit, the touch panel controller detects the voltage change of the transparent upper conductive structure and the transparent The voltage change of the lower conductive structure is measured and accurately calculated, and then converted to the coordinates of the contact portion. The touch panel controller transmits the coordinates of the contact portion to the central processor. The central processor transmits a corresponding command based on the coordinates of the contact part to realize conversion of various functions of the electronic device, and controls display of the display element by a display controller.
表示技術の発展に従って、有機ＥＬディスプレイ及びＥ−Ｐａｐｅｒディスプレイなどのような柔軟性の材料からなる柔軟性の表示装置が使用されている。従来のタッチパネルの基材として、変形することができないガラス基材を用い、且つ透明な導電構造体としてＩＴＯ層を用いる。しかし、前記ＩＴＯ層は、機械及び化学的耐用性が良好でなく、湾曲し難い欠点がある。だから、従来のタッチパネルは、前記柔軟性の表示装置に採用されることができない。また、前記ＩＴＯ層は、スパッタリング法、イオンプレーティング、塗布法などの方法により形成される。前記ＩＴＯ層の製造過程において、真空環境が必要とされ、且つ２００〜３００℃までの加熱が必要とされるので、その製造コストが高くなり、製造方法が複雑になる。また、ＩＴＯは、湿気が存在する空気で透明度が低下し、且つ抵抗値の分布の均一性が低い欠点がある。従って、従来のタッチパネル及び表示装置において、耐用性が良好でなく、感度、線形性及び正確性が低い問題が存在する。 In accordance with the development of display technology, flexible display devices made of flexible materials such as organic EL displays and E-Paper displays are used. A glass substrate that cannot be deformed is used as a base material of a conventional touch panel, and an ITO layer is used as a transparent conductive structure. However, the ITO layer has disadvantages that it is not good in mechanical and chemical durability and is difficult to bend. Therefore, the conventional touch panel cannot be employed in the flexible display device. The ITO layer is formed by a method such as sputtering, ion plating, or coating. In the manufacturing process of the ITO layer, a vacuum environment is required and heating up to 200 to 300 ° C. is required, so that the manufacturing cost is increased and the manufacturing method is complicated. In addition, ITO has defects that transparency is lowered by air in which moisture is present and that the uniformity of resistance value distribution is low. Therefore, the conventional touch panel and display device have problems in that the durability is not good and the sensitivity, linearity and accuracy are low.
以上の問題点に鑑みて、製造工程が簡単であり、製造費用が安く、柔軟性のタッチパネルを製造することができるタッチパネルの製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a touch panel that can manufacture a flexible touch panel with a simple manufacturing process, low manufacturing cost, and low cost.
上述問題を解決するために、本発明のタッチパネルの製造方法は、基材を提供する第一ステップと、前記基材の表面にカーボンナノチューブ複合構造体を形成して第一電極板を製造する第二ステップと、上述した第一、第二ステップを繰り返して、第二電極板を製造する第三ステップと、前記第一電極板と前記第二電極板をパッケージして、タッチパネルを形成する第四ステップと、を備える。 In order to solve the above-described problem, the touch panel manufacturing method of the present invention includes a first step of providing a base material, and a first electrode plate by forming a carbon nanotube composite structure on the surface of the base material. Repeating the two steps, the first and second steps described above to produce a second electrode plate, packaging the first electrode plate and the second electrode plate, and forming a touch panel. Steps.
従来技術に比べると、本発明のタッチパネルの製造方法は次のような利点がある。 Compared with the prior art, the touch panel manufacturing method of the present invention has the following advantages.
第一に、カーボンナノチューブが優れた力学特性及び湾曲性を有するため、カーボンナノチューブ構造体及び高分子材料からなる透明な導電構造体が優れた靱性及び機械的強度を有することになる。従って、前記透明な導電構造体及び柔軟性の基材で柔軟性のタッチパネルを製造して、該柔軟性のタッチパネルを柔軟性の表示装置に用いることができる。 First, since carbon nanotubes have excellent mechanical properties and bendability, a transparent conductive structure made of a carbon nanotube structure and a polymer material has excellent toughness and mechanical strength. Therefore, a flexible touch panel can be manufactured using the transparent conductive structure and the flexible base material, and the flexible touch panel can be used for a flexible display device.
第二に、本発明に係るカーボンナノチューブフィルムはカーボンナノチューブアレイから直接引き出して得ることができ、該方法は、真空環境及び加熱工程が必要としない。従って、前記方法によって製造したカーボンナノチューブフィルムをタッチパネルの透明な導電構造体として採用すると、タッチパネルの製造コストが安くなり、且つ環境保護及びエネルギーの節約に有利である。 Secondly, the carbon nanotube film according to the present invention can be obtained directly from the carbon nanotube array, and the method does not require a vacuum environment and a heating step. Therefore, when the carbon nanotube film manufactured by the above method is adopted as the transparent conductive structure of the touch panel, the manufacturing cost of the touch panel is reduced, and it is advantageous for environmental protection and energy saving.
第三に、本発明に係るタッチパネルの製造過程において、温度に対する要求が低いので、基材に対する温度限定が少ない。 Thirdly, in the manufacturing process of the touch panel according to the present invention, since the requirement for temperature is low, there is little temperature limitation for the substrate.
以下、図面に基づいて、本発明の実施例に係るタッチパネル及びその製造方法に対して詳細に説明する。 Hereinafter, a touch panel and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１及び図２に示したように、本発明の実施例に係わるタッチパネル１０は、第一電極板１２と、第二電極板１４と、前記第一電極板１２と前記第二電極板１４との間に設置されている複数の透明なスペーサ１６と、を備える。 As shown in FIGS. 1 and 2, the touch panel 10 according to the embodiment of the present invention includes a first electrode plate 12, a second electrode plate 14, the first electrode plate 12, and the second electrode plate 14. And a plurality of transparent spacers 16 installed between the two.
前記第一電極板１２は、第一基材１２０、第一導電構造体１２２及び２つの第一電極１２４を備える。前記第一基材１２０は、平面構造である。前記第一導電構造体１２２及び前記２つの第一電極１２４は、全部前記第一基材１２０の下表面（前記第二電極板１４に近接する表面）に設置される。前記２つの第一電極１２４は、別々に前記第一導電構造体１２２における第一方向に沿う両端に設置され、且つ前記第一導電構造体１２２に電気接続される。 The first electrode plate 12 includes a first substrate 120, a first conductive structure 122, and two first electrodes 124. The first substrate 120 has a planar structure. The first conductive structure 122 and the two first electrodes 124 are all installed on the lower surface of the first substrate 120 (the surface close to the second electrode plate 14). The two first electrodes 124 are separately installed at both ends along the first direction in the first conductive structure 122 and are electrically connected to the first conductive structure 122.
前記第二電極板１４は、第二基材１４０、第二導電構造体１４２及び２つの第二電極１４４と、を備える。前記第二基材１４０は、平面構造である。前記第二導電構造体１４２及び前記２つの第二電極１４４は、全部前記第二基材１４０の上表面（前記第一電極板１２に近接する表面）に設置される。前記２つの第二電極１４４は、前記第二導電構造体１４２における第二方向に沿う両端に設置され、且つ前記第二導電構造体１４２に電気接続される。 The second electrode plate 14 includes a second substrate 140, a second conductive structure 142, and two second electrodes 144. The second substrate 140 has a planar structure. The second conductive structure 142 and the two second electrodes 144 are all installed on the upper surface of the second base material 140 (surface close to the first electrode plate 12). The two second electrodes 144 are installed at both ends of the second conductive structure 142 along the second direction, and are electrically connected to the second conductive structure 142.
前記第一方向は、前記第二方向に直交する。即ち、前記２つの第一電極１２４と前記２つの第二電極１４４とは、直交的に設置される。 The first direction is orthogonal to the second direction. That is, the two first electrodes 124 and the two second electrodes 144 are installed orthogonally.
前記第一導電構造体１２２及び前記第二導電構造体１４２は、全部カーボンナノチューブ複合構造体を採用する。図３に示したように、前記カーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ構造体と、前記カーボンナノチューブ構造体に浸入する高分子材料と、を含む。前記カーボンナノチューブ複合構造体の厚さは、０．５ｎｍ〜１ｍｍであることが好ましいが、この範囲に限定されるものではない。前記高分子材料は、透明な高分子材料であって、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）又はシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などを用いることができ、本実施例において、ＰＭＭＡを用いる。前記カーボンナノチューブ複合構造体の中の高分子材料は、カーボンナノチューブ構造体と柔軟性基材との結合を緊密にすることができる。図４を参照すると、高分子材料がカーボンナノチューブ構造体に浸入しているので、前記カーボンナノチューブ構造体における複数のカーボンナノチューブの間の短絡現像を解消させ、カーボンナノチューブ構造体における任意の両点の間の距離とそれに対応する抵抗値が良い線形関係になる。 The first conductive structure 122 and the second conductive structure 142 are all carbon nanotube composite structures. As shown in FIG. 3, the carbon nanotube composite structure includes a carbon nanotube structure and a polymer material that enters the carbon nanotube structure. The thickness of the carbon nanotube composite structure is preferably 0.5 nm to 1 mm, but is not limited to this range. The polymer material is a transparent polymer material, such as polystyrene (PS), polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), benzocyclobutene (BCB). Alternatively, cycloolefin polymer (COP) or the like can be used, and PMMA is used in this embodiment. The polymer material in the carbon nanotube composite structure can tightly bond the carbon nanotube structure and the flexible base material. Referring to FIG. 4, since the polymer material has infiltrated the carbon nanotube structure, the short-circuit development between the plurality of carbon nanotubes in the carbon nanotube structure is eliminated, and both arbitrary points in the carbon nanotube structure are eliminated. The distance between them and the corresponding resistance value have a good linear relationship.
前記カーボンナノチューブ構造体には、複数のカーボンナノチューブが均一に分布されている。前記カーボンナノチューブ構造体は、均一な厚さを持つ層状構造体である。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍである。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接続され、且つ配向し又は配向せずに配列されている。前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブ構造体は、非配向型のカーボンナノチューブ構造体及び配向型のカーボンナノチューブ構造体の２種類に分類される。前記非配向型のカーボンナノチューブ構造体における複数のカーボンナノチューブは、異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。前記配向型のカーボンナノチューブ構造体における複数のカーボンナノチューブは、同じ方向又は異なる方向に沿って優先方位に配列される。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、直径は１ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである場合、直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。 A plurality of carbon nanotubes are uniformly distributed in the carbon nanotube structure. The carbon nanotube structure is a layered structure having a uniform thickness. The carbon nanotube structure has a thickness of 0.5 nm to 100 μm. The plurality of carbon nanotubes are connected by an intermolecular force and are aligned with or without being aligned. According to the arrangement method of the plurality of carbon nanotubes, the carbon nanotube structure is classified into two types, a non-oriented carbon nanotube structure and an oriented carbon nanotube structure. The plurality of carbon nanotubes in the non-oriented carbon nanotube structure are arranged along or entangled in different directions. The plurality of carbon nanotubes in the oriented carbon nanotube structure are arranged in a preferential direction along the same direction or different directions. The carbon nanotube is a single-walled carbon nanotube, a double-walled carbon nanotube, or a multi-walled carbon nanotube. When the carbon nanotube is a single-walled carbon nanotube, the diameter is set to 0.5 nm to 50 nm. When the carbon nanotube is a double-walled carbon nanotube, the diameter is set to 1 nm to 50 nm. In the case of a nanotube, the diameter is set to 1.5 nm to 50 nm.
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも１枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。前記カーボンナノチューブフィルムは、カーボンナノチューブアレイから直接引き出して得られたものである。図５に示したように、前記カーボンナノチューブフィルムは、端と端が分子間力によって接続され且つ引き出す方向に沿って配列される複数のカーボンナノチューブを含む。前記複数のカーボンナノチューブは、均一に分布され、且つ前記カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する。前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが分子間力によって端と端が接続される一方、平行されるカーボンナノチューブも分子間力によって結合される。前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブの間に均一な隙間が存在する。前記隙間の直径は、１ｎｍ〜１０μｍである。前記高分子材料が前記複数のカーボンナノチューブの間の隙間に均一に充填される。 The carbon nanotube structure includes at least one carbon nanotube film. The carbon nanotube film is obtained by directly pulling out from the carbon nanotube array. As shown in FIG. 5, the carbon nanotube film includes a plurality of carbon nanotubes whose ends are connected by an intermolecular force and arranged along a pulling direction. The plurality of carbon nanotubes are uniformly distributed and parallel to the surface of the carbon nanotube film. In the carbon nanotube film, a plurality of carbon nanotubes are connected to each other by intermolecular force, and parallel carbon nanotubes are also bonded by intermolecular force. There is a uniform gap between the plurality of carbon nanotubes in the carbon nanotube film. The diameter of the gap is 1 nm to 10 μm. The polymer material is uniformly filled in the gaps between the plurality of carbon nanotubes.
前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数枚のカーボンナノチューブフィルムを含む場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ０°〜９０°の角度で交差されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが０°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体には、隙間として複数の微孔が形成される。前記微孔の直径は１ｎｍ〜１０μｍである。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、隙間なく並列されることもできる。単一の前記カーボンナノチューブフィルムの長さ及び幅に対して限定せずに、その厚さの範囲を０．５ｎｍ〜１００μｍにすることが好ましい。本実施例において、前記第一導電構造体１２２及び前記第二導電構造体１４２は、全部１枚の引き出して得たカーボンナノチューブフィルムとＰＭＭＡとからなるカーボンナノチューブ複合構造体を採用する。前記カーボンナノチューブ複合構造体において、ＰＭＭＡは前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの間の隙間に充填されている。前記第一導電構造体１２２におけるカーボンナノチューブは、第一方向に沿って配列され、前記第二導電構造体１４２におけるカーボンナノチューブは、第二方向に沿って配列される。 When the carbon nanotube structure includes a plurality of laminated carbon nanotube films, the adjacent carbon nanotube films are bonded by intermolecular force. The carbon nanotubes in the adjacent carbon nanotube films intersect each other at an angle of 0 ° to 90 °. When the carbon nanotubes in the adjacent carbon nanotube films intersect at an angle of 0 ° or more, a plurality of micropores are formed as gaps in the carbon nanotube structure. The diameter of the micropore is 1 nm to 10 μm. Alternatively, the plurality of carbon nanotube films may be juxtaposed without gaps. Without limiting to the length and width of the single carbon nanotube film, it is preferable that the thickness range is 0.5 nm to 100 μm. In the present embodiment, the first conductive structure 122 and the second conductive structure 142 employ a carbon nanotube composite structure composed of a carbon nanotube film obtained by pulling out a single sheet and PMMA. In the carbon nanotube composite structure, PMMA is filled in gaps between the carbon nanotubes in the carbon nanotube film. The carbon nanotubes in the first conductive structure 122 are arranged along the first direction, and the carbon nanotubes in the second conductive structure 142 are arranged along the second direction.
前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０は、全部透明な薄膜又は薄板である。前記第一基材１２０の材料として、プラスチック又は樹脂などのような柔軟性材料を用いることができ、前記第二基材１４０の材料として、ガラス、石英、ダイヤモンドなどのような硬性材料を用いることができる。 The first substrate 120 and the second substrate 140 are all transparent thin films or thin plates. A flexible material such as plastic or resin can be used as the material of the first base material 120, and a hard material such as glass, quartz, or diamond can be used as the material of the second base material 140. Can do.
前記タッチパネル１０が柔軟性液晶表示パネルに用いられる場合、前記第二基材１４０の材料もプラスチック又は樹脂などのような柔軟性材料を用いることができる。この時、前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０の材料は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのようなポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、繊維素エステル（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ｅｓｔｅｒ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）及びアクリル酸（Ａｃｒｙｌｉｃ Ａｃｉｄ）樹脂から選択することができる。前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０の厚さは、０．１ｍｍ〜１ｃｍである。本実施例において、前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０の材料は、全部ＰＥＴであって、その厚さは、全部２ｍｍである。 When the touch panel 10 is used for a flexible liquid crystal display panel, the second substrate 140 may be made of a flexible material such as plastic or resin. At this time, the materials of the first base material 120 and the second base material 140 are polyester (Polyester) such as polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), and polyether sulfone. (PES), cellulose ester (Cellulose Ester), polyvinyl chloride (PVC), benzocyclobutene (BCB), and acrylic acid (Acrylic Acid) resin can be selected. The first substrate 120 and the second substrate 140 have a thickness of 0.1 mm to 1 cm. In this embodiment, the materials of the first base material 120 and the second base material 140 are all PET, and the thickness thereof is 2 mm.
また、前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０の材料は、上述した材料にだけ限定されるものではない。即ち、前記第一基材１２０及び前記第二基材１４０が優れた透明度を保持し、前記第一基材１２０が柔軟性材料によって形成され、前記第二基材１４０が支持作用を奏するものであれば、全部本発明が保護しようとする範疇に属する。 The materials of the first base material 120 and the second base material 140 are not limited to the materials described above. That is, the first base material 120 and the second base material 140 maintain excellent transparency, the first base material 120 is formed of a flexible material, and the second base material 140 has a supporting action. If it exists, it belongs to the category which this invention intends to protect.
前記タッチパネル１０において、前記第一電極１２４及び前記第二電極１４４は、金属材料、導電性ポリマー材料又はカーボンナノチューブ構造体などのような導電性材料からなる。前記金属材料は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）などのような導電性金属から選択することができる。前記導電性ポリマー材料は、ポリアセチレン（Ｐｏｌｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ）、ポリパラフェニレン（ＰＰＰ）、ポリアニリン（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）、ポリピロール（ＰＰｙ）、ポリチオフェン（Ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅｓ）などから選択することができる。前記カーボンナノチューブ構造体は、カーボンナノチューブアレイから直接引き出して得た少なくとも１枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。導電材料としてカーボンナノチューブ構造体を用いることが好ましい。本実施例において、前記第一電極１２４及び第二電極１４４は、導電性銀ペースト層である。 In the touch panel 10, the first electrode 124 and the second electrode 144 are made of a conductive material such as a metal material, a conductive polymer material, or a carbon nanotube structure. The metal material can be selected from conductive metals such as gold (Au), silver (Ag), or copper (Cu). The conductive polymer material may be selected from polyacetylene, polyparaphenylene (PPP), polyaniline, polypyrrole (PPy), polythiophene, and the like. The carbon nanotube structure includes at least one carbon nanotube film obtained by drawing directly from a carbon nanotube array. It is preferable to use a carbon nanotube structure as the conductive material. In the present embodiment, the first electrode 124 and the second electrode 144 are conductive silver paste layers.
前記タッチパネル１０において、前記第二電極板１４の上表面（前記第一電極板１２に近接する表面）の周縁には、絶縁層１８が設置され、該絶縁層１８の上に前記第一電極板１２が設置され、前記第一電極板１２の導電構造体１２２と前記第二電極板１４の導電構造体１４２とが対向して設置される。 In the touch panel 10, an insulating layer 18 is provided on the periphery of the upper surface of the second electrode plate 14 (surface close to the first electrode plate 12), and the first electrode plate is formed on the insulating layer 18. 12 is installed, and the conductive structure 122 of the first electrode plate 12 and the conductive structure 142 of the second electrode plate 14 are installed facing each other.
前記複数のスペーサ１６は、前記第二電極板１４の第二導電構造体１４２の上表面（前記第一電極板１２に近接する表面）に間隔をあけて設置される。前記第一電極板１２と前記第二電極板との間の距離は、２μｍ〜１０μｍである。 The plurality of spacers 16 are disposed at intervals on the upper surface of the second conductive structure 142 of the second electrode plate 14 (surface close to the first electrode plate 12). The distance between the first electrode plate 12 and the second electrode plate is 2 μm to 10 μm.
前記絶縁層１８及び前記複数のスペーサ１６は、全部絶縁性樹脂又は他の絶縁性材料からなり、且つ前記スペーサ１６は、透明材料でなければならない。前記絶縁層１８及び前記スペーサ１６によって、前記第一電極板１２と前記第二電極板１４との盲目的な電気的接触を防止する。また、タッチパネル１０のサイズが小さい場合、前記第一電極板１２と前記第二電極板１４との電気絶縁を確保できれば、前記スペーサ１６を省略しても良い。 The insulating layer 18 and the plurality of spacers 16 are all made of an insulating resin or other insulating material, and the spacer 16 must be a transparent material. The insulating layer 18 and the spacer 16 prevent blind electrical contact between the first electrode plate 12 and the second electrode plate 14. Further, when the size of the touch panel 10 is small, the spacer 16 may be omitted as long as electrical insulation between the first electrode plate 12 and the second electrode plate 14 can be secured.
前記タッチパネル１０を作動する場合、前記第一電極板１２及び前記第二電極板１４にそれぞれ５Ｖの電圧を印加し、使用者が指又はペンのような接触素子（図示せず）で前記第一電極板１２を押圧すれば、前記第一電極板１２の前記第一基材１２０が湾曲して、前記第一電極板１２の前記第一導電構造体１２２と前記第二電極板１４の前記第二導電構造体１４２とが電気接触して接触点が形成される。異なる押圧位置に異なる接触点が形成され、各々の接触点が異なる電気信号に対応される。このような異なる電気信号を伝送することにより、電子装置（図示せず）の各種機能の転換を実現する。 When the touch panel 10 is operated, a voltage of 5 V is applied to each of the first electrode plate 12 and the second electrode plate 14, and the user uses a contact element (not shown) such as a finger or a pen to perform the first operation. When the electrode plate 12 is pressed, the first base material 120 of the first electrode plate 12 is curved, and the first conductive structure 122 of the first electrode plate 12 and the second electrode plate 14 of the first electrode plate 12 are pressed. The two conductive structures 142 are in electrical contact to form contact points. Different contact points are formed at different pressing positions, and each contact point corresponds to a different electrical signal. By transmitting such different electrical signals, various functions of an electronic device (not shown) can be changed.
本発明の実施例に係るカーボンナノチューブ複合構造体を透明導電構造体とするタッチパネルは、次のような利点がある。 The touch panel using the carbon nanotube composite structure according to the embodiment of the present invention as a transparent conductive structure has the following advantages.
第一に、カーボンナノチューブが優れた力学性能を有するため、カーボンナノチューブ構造体と高分子材料とからなるカーボンナノチューブ複合構造体が優れた靭性及び機械的強度を有することになり、従って前記カーボンナノチューブ複合構造体によって形成された透明導電構造体が優れる靭性及び機械的強度を有して、本発明に係るタッチパネルの耐用性を向上させる。 First, since carbon nanotubes have excellent mechanical performance, a carbon nanotube composite structure comprising a carbon nanotube structure and a polymer material has excellent toughness and mechanical strength, and thus the carbon nanotube composite The transparent conductive structure formed by the structure has excellent toughness and mechanical strength, and improves the durability of the touch panel according to the present invention.
第二に、カーボンナノチューブが優れた導電性能を有するため、前記カーボンナノチューブ構造体によって形成された透明導電構造体が均一な抵抗値を有することになり、従って本発明に係るタッチパネルの解像度及び精確度を向上させる。 Second, since the carbon nanotube has excellent conductive performance, the transparent conductive structure formed by the carbon nanotube structure has a uniform resistance value, and thus the resolution and accuracy of the touch panel according to the present invention. To improve.
第三に、前記カーボンナノチューブ構造体には、少なくとも一部分の高分子材料層が浸入されているので、カーボンナノチューブ構造体と基材との結合を緊密させて、従って本発明に係るタッチパネルの使用寿命を向上させる。 Third, since at least a part of the polymer material layer is infiltrated into the carbon nanotube structure, the bonding between the carbon nanotube structure and the base material is made tight, and thus the service life of the touch panel according to the present invention is increased. To improve.
図６を参照すると、本発明に係るタッチパネルの製造方法は、下記のようなステップを備える。 Referring to FIG. 6, the touch panel manufacturing method according to the present invention includes the following steps.
第一ステップ：第一基材を提供する。 First step: providing a first substrate.
前記第一基材は、柔軟性の平面構造であり、その厚さは０．１ｍｍ〜１ｃｍである。前記第一基材は、プラスチック又は樹脂などのような柔軟性材料からなる。具体的に説明すると、前記第一基材１２０の材料は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのようなポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、繊維素エステル（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ｅｓｔｅｒ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）及びアクリル酸（Ａｃｒｙｌｉｃ Ａｃｉｄ）樹脂から選択することができる。なお、前記第一基材の材料は、上述した材料にだけ限定されるものではなく、柔軟性及び優れる透明度を有する材料であれば、全部本発明が保護しようとする範疇に属する。 Said 1st base material is a flexible planar structure, The thickness is 0.1 mm-1 cm. The first substrate is made of a flexible material such as plastic or resin. More specifically, the material of the first substrate 120 is polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyester such as polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), It can be selected from cellulose ester (Cellulose Ester), polyvinyl chloride (PVC), benzocyclobutene (BCB) and acrylic acid (Acrylic Acid) resins. The material of the first base material is not limited to the materials described above, and any material having flexibility and excellent transparency belongs to the category to be protected by the present invention.
本実施例において、前記第一基材は、ＰＥＴ薄膜である。前記ＰＥＴ薄膜の厚さは２ｍｍであり、幅は２０ｃｍであり、長さは３０ｃｍである。 In this embodiment, the first base material is a PET thin film. The PET thin film has a thickness of 2 mm, a width of 20 cm, and a length of 30 cm.
第二ステップ：前記第一基材の表面に第一カーボンナノチューブ複合構造体を形成して第一電極板を製造する。 Second step: A first carbon nanotube composite structure is formed on the surface of the first substrate to produce a first electrode plate.
前記第二ステップは、下記のような五つのサブステップを備える。 The second step includes the following five substeps.
第一サブステップ：前記第一基材の表面に高分子材料の溶液層を形成する。 First sub-step: forming a polymer material solution layer on the surface of the first substrate.
ブラシ（Ｂｒｕｓｈ）のような工具で一定量の高分子材料の溶液を第一基材の表面に均一に塗布するか、又は第一基材の表面を高分子材料の溶液に浸入することにより、前記第一基材の表面に高分子材料の溶液層を形成する。なお、前記第一基材の表面に高分子材料の溶液層を形成する方法は、上述の方式に限定されるものではない。 A uniform amount of a solution of the polymer material is applied to the surface of the first substrate with a tool such as a brush, or the surface of the first substrate is immersed in the solution of the polymer material, A solution layer of a polymer material is formed on the surface of the first substrate. The method for forming the polymer material solution layer on the surface of the first substrate is not limited to the above-described method.
前記高分子材料の溶液は、高分子材料が有機溶剤に溶解されて形成された溶液である。前記高分子材料の溶液は、一定の粘度を有し、その粘度が１Ｐａ・ｓ（パスカル秒）以上であることが好ましい。前記高分子材料は、常温で固体状態であり、且つ一定な透明度を有する。前記高分子材料は、透明な高分子材料であり、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）又はシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などを用いることができる。前記有機溶剤は、エチルアルコール（Ｅｔｈｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）、メチルアルコール（Ｍｅｔｈｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）、アセトン（Ａｃｅｔｏｎｅ）、ジクロロエタン（Ｄｉｃｈｌｏｒｏｅｔｈａｎｅ）又はトリクロロメタン（Ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）などを用いることができる。本実施例において、高分子材料としてＰＭＭＡを用い、前記高分子材料の溶液は、前記ＰＭＭＡがエチルアルコールに溶解されて形成された溶液である。 The polymer material solution is a solution formed by dissolving a polymer material in an organic solvent. The solution of the polymer material has a certain viscosity, and the viscosity is preferably 1 Pa · s (Pascal second) or more. The polymer material is in a solid state at room temperature and has a certain transparency. The polymer material is a transparent polymer material such as polystyrene (PS), polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), benzocyclobutene (BCB) or A cycloolefin polymer (COP) or the like can be used. Examples of the organic solvent include ethyl alcohol, methyl alcohol, acetone, dichloroethane, and trichloromethane. In this embodiment, PMMA is used as the polymer material, and the polymer material solution is a solution formed by dissolving the PMMA in ethyl alcohol.
第二サブステップ：カーボンナノチューブフィルムを製造する。 Second sub-step: producing a carbon nanotube film.
前記カーボンナノチューブフィルムは、配向型のカーボンナノチューブフィルム又は非配向型のカーボンナノチューブフィルムである。前記カーボンナノチューブフィルムは、押圧方法、綿毛化方法又はカーボンナノチューブアレイから引き出す方法によって形成されることができる。本実施例において、前記カーボンナノチューブフィルムは、カーボンナノチューブアレイから直接引き出して得られたものである。 The carbon nanotube film is an oriented carbon nanotube film or a non-oriented carbon nanotube film. The carbon nanotube film can be formed by a pressing method, a fluffing method, or a method of pulling out from a carbon nanotube array. In this example, the carbon nanotube film was obtained by directly pulling out from the carbon nanotube array.
前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、ステップ（１）と、ステップ（２）と、を含む。 The method for producing the carbon nanotube film includes step (1) and step (2).
ステップ（１）：カーボンナノチューブアレイを提供する。前記アレイは、超配列カーボンナノチューブアレイであるのが好ましい。 Step (1): providing a carbon nanotube array. The array is preferably a super aligned carbon nanotube array.
前記カーボンナノチューブアレイは、単層カーボンナノチューブアレイ、二層カーボンナノチューブアレイ又は多層カーボンナノチューブアレイの中の少なくとも一種である。 The carbon nanotube array is at least one of a single-walled carbon nanotube array, a double-walled carbon nanotube array, or a multi-walled carbon nanotube array.
本実施例において、前記超配列カーボンナノチューブアレイの製造方法として、化学気相堆積法を採用し、次のステップ「（ａ）〜（ｄ）」を含む。ステップ（ａ）において、平らな成長基材を提供する。前記成長基材は、Ｐ型のシリコン基材、Ｎ型のシリコン基材又は酸化層が形成されたシリコン基材の中のいずれか一種である。本実施例において、４インチのシリコン基材を選択する。ステップ（ｂ）において、前記成長基材の表面に触媒層を均一に形成する。前記触媒層は、鉄、コバルト、ニッケル又はそのいずれの組合の合金の中のいずれか一種である。ステップ（ｃ）において、前記触媒層が形成された成長基材を７００℃〜９００℃の空気で３０分〜９０分間アニーリング（Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）する。ステップ（ｄ）において、アニーリングされた成長基材を反応炉に置き、保護ガスの雰囲気で５００℃〜７４０℃の温度で加熱した後、前記反応炉にカーボンを含むガスを導入して、５分〜３０分間反応を行って、超配列カーボンナノチューブアレイを生長させる。前記カーボンナノチューブアレイの高さは、５０μｍ〜５ｍｍである。前記超配列カーボンナノチューブアレイは、互いに平行し且つ前記成長基材に垂直に生長された複数の純粋なカーボンナノチューブからなる。即ち、生長条件を制御することによって、前記カーボンナノチューブアレイには、アモルファスカーボン及び残りの触媒とする金属粒子などのような不純物が含まれなくなる。前記カーボンナノチューブアレイにおけるカーボンナノチューブは、分子間力で緊密に接触する。前記カーボンナノチューブアレイの面積は、前記成長基材の面積と同じである。 In this example, a chemical vapor deposition method is adopted as a method for manufacturing the super-aligned carbon nanotube array, and the following steps “(a) to (d)” are included. In step (a), a flat growth substrate is provided. The growth substrate is any one of a P-type silicon substrate, an N-type silicon substrate, and a silicon substrate on which an oxide layer is formed. In this example, a 4 inch silicon substrate is selected. In step (b), a catalyst layer is uniformly formed on the surface of the growth substrate. The catalyst layer is one of iron, cobalt, nickel, or an alloy of any combination thereof. In step (c), the growth substrate on which the catalyst layer is formed is annealed with air at 700 ° C. to 900 ° C. for 30 minutes to 90 minutes. In step (d), the annealed growth substrate is placed in a reaction furnace, heated at a temperature of 500 ° C. to 740 ° C. in a protective gas atmosphere, and then a gas containing carbon is introduced into the reaction furnace for 5 minutes. The reaction is performed for ~ 30 minutes to grow the super aligned carbon nanotube array. The carbon nanotube array has a height of 50 μm to 5 mm. The super aligned carbon nanotube array is composed of a plurality of pure carbon nanotubes grown parallel to each other and perpendicular to the growth substrate. That is, by controlling the growth conditions, the carbon nanotube array does not include impurities such as amorphous carbon and remaining metal particles as a catalyst. The carbon nanotubes in the carbon nanotube array are in close contact with each other by intermolecular force. The area of the carbon nanotube array is the same as the area of the growth substrate.
前記カーボンを含むガスは、アセチレン、エチレン、メタンなどのような活性の炭化水素から選択され、前記保護ガスは、窒素ガス又は不活性ガスなどから選択される。本実施例において、前記カーボンを含むガスは、アセチレンを採用し、前記保護ガスは、アルゴンガスを採用する。 The gas containing carbon is selected from active hydrocarbons such as acetylene, ethylene, methane, etc., and the protective gas is selected from nitrogen gas or inert gas. In this embodiment, acetylene is used as the gas containing carbon, and argon gas is used as the protective gas.
本実施例から提供されるカーボンナノチューブアレイの製造方法は、上述した製造方法だけに限定されるものではない。 The manufacturing method of the carbon nanotube array provided from this example is not limited to the manufacturing method described above.
ステップ（２）：工具で前記カーボンナノチューブアレイから少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き出す。 Step (2): Pull out at least one carbon nanotube film from the carbon nanotube array with a tool.
前記カーボンナノチューブフィルムを引き出す方法は次のようなステップ「（ａ）〜（ｂ）」を含む。ステップ（ａ）において、工具で一定な幅のカーボンナノチューブを選択する。前記工具として一定な幅を持つテープを採用することが好ましい。ステップ（ｂ）において、前記工具によって選択されたカーボンナノチューブを所定の速度で、前記カーボンナノチューブアレイの成長方向に垂直する方向に沿って引き出して、連続的なカーボンナノチューブフィルムを形成する。 The method of pulling out the carbon nanotube film includes the following steps “(a) to (b)”. In step (a), carbon nanotubes of a certain width are selected with a tool. It is preferable to employ a tape having a certain width as the tool. In step (b), the carbon nanotubes selected by the tool are drawn at a predetermined speed along a direction perpendicular to the growth direction of the carbon nanotube array to form a continuous carbon nanotube film.
前記引き出す過程において、前記選択されたカーボンナノチューブは引き出す方向に沿って前記成長基材から段々に脱離されるとともに、分子間力によって、脱離されるカーボンナノチューブの端部は、カーボンナノチューブアレイの中の他のカーボンナノチューブの端部に接合されて、連続的なカーボンナノチューブフィルムを形成する。前記カーボンナノチューブフィルムの幅及び厚さは、カーボンナノチューブアレイの幅及び高さによって決定される。本実施例において、前記カーボンナノチューブフィルムの幅は、２０ｃｍであって、その厚さは、０．５ｎｍ〜１００μｍである。 In the pulling process, the selected carbon nanotubes are gradually detached from the growth substrate along the pulling direction, and the ends of the carbon nanotubes detached by the intermolecular force are in the carbon nanotube array. Bonded to the ends of other carbon nanotubes to form a continuous carbon nanotube film. The width and thickness of the carbon nanotube film are determined by the width and height of the carbon nanotube array. In this embodiment, the carbon nanotube film has a width of 20 cm and a thickness of 0.5 nm to 100 μm.
第三サブステップ：前記カーボンナノチューブフィルムに対してレーザー処理を実施する。 Third sub step: Laser treatment is performed on the carbon nanotube film.
前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの間に分子間力が存在するので、前記カーボンナノチューブフィルムの中のいくつかのカーボンナノチューブが集合されてカーボンナノチューブ束を容易に形成する。これらのカーボンナノチューブ束は、直径が大きいので、前記カーボンナノチューブフィルムの透光性に悪い影響を与える。前記カーボンナノチューブフィルムの透光性を向上させるために、パワー密度（Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ）が０．１×１０４Ｗ／ｍ２であるレーザーで前記カーボンナノチューブフィルムを照射して透光性が悪いカーボンナノチューブ束を除去する。前記カーボンナノチューブフィルムに対するレーザー処理は、酸素を含む雰囲気で実施することができ、空気雰囲気で実施することが好ましい。 Since an intermolecular force exists between the carbon nanotubes in the carbon nanotube film, several carbon nanotubes in the carbon nanotube film are aggregated to easily form a carbon nanotube bundle. Since these carbon nanotube bundles have a large diameter, they adversely affect the translucency of the carbon nanotube film. In order to improve the translucency of the carbon nanotube film, the carbon nanotube film is poor in translucency by irradiating the carbon nanotube film with a laser having a power density of 0.1 × 10 4 W / m 2. Remove the bundle. The laser treatment for the carbon nanotube film can be performed in an atmosphere containing oxygen, and is preferably performed in an air atmosphere.
前記カーボンナノチューブフィルムを固定してからレーザー装置（図示せず）を移動するか、又はレーザー装置を固定してから前記カーボンナノチューブフィルムを移動することにより、前記カーボンナノチューブフィルムにレーザーを照射することができる。 Moving the laser device (not shown) after fixing the carbon nanotube film, or moving the carbon nanotube film after fixing the laser device, irradiating the carbon nanotube film with laser it can.
レーザーで前記カーボンナノチューブフィルムを照射する過程において、カーボンナノチューブがレーザーに対して優れた吸収特性を有しているので、前記カーボンナノチューブフィルムが高いエネルギーのレーザーを吸収して一定の熱量を生じて、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブを昇温させる。前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、直径が大きいカーボンナノチューブ束が吸収する熱量がもっと多いので、前記カーボンナノチューブ束におけるカーボンナノチューブの温度がもっと高く、前記カーボンナノチューブの温度が十分な温度（一般的に６００℃以上）に達すれば、前記カーボンナノチューブ束が焼失される。図８に示されるレーザー処理後のカーボンナノチューブフィルムの透光性は、図７に示されるレーザー処理前のカーボンナノチューブフィルムの透光性より優れ、その透光率は少なくとも７０％である。 In the process of irradiating the carbon nanotube film with a laser, since the carbon nanotube has an excellent absorption characteristic for the laser, the carbon nanotube film absorbs a high energy laser and generates a certain amount of heat, The temperature of the carbon nanotubes in the carbon nanotube film is raised. In the carbon nanotube film, since the carbon nanotube bundle having a large diameter absorbs more heat, the temperature of the carbon nanotube in the carbon nanotube bundle is higher, and the temperature of the carbon nanotube is sufficient (typically 600 ° C. or more). ), The carbon nanotube bundle is burned out. The translucency of the carbon nanotube film after laser treatment shown in FIG. 8 is superior to the translucency of the carbon nanotube film before laser treatment shown in FIG. 7, and the translucency is at least 70%.
前記レーザー処理工程の目的は、前記カーボンナノチューブフィルムの透光性をさらに向上させるためであるため、該ステップを省略してもよい。 Since the purpose of the laser treatment process is to further improve the translucency of the carbon nanotube film, this step may be omitted.
第四サブステップ：少なくとも１枚のカーボンナノチューブフィルムを前記第一基材上の高分子材料の溶液層の表面に設置して、カーボンナノチューブ構造体を形成する。 Fourth sub-step: At least one carbon nanotube film is placed on the surface of the polymer material solution layer on the first substrate to form a carbon nanotube structure.
１枚のカーボンナノチューブフィルムならば、前記高分子材料の溶液層の表面に直接設置することができ、複数枚のカーボンナノチューブフィルムならば、前記高分子材料の溶液層の表面に平行的に隙間がないように設置するか又は積層状態に設置することができる。前記カーボンナノチューブ構造体が、積層された複数枚のカーボンナノチューブフィルムを含み、且つ該カーボンナノチューブフィルムが超配列カーボンナノチューブアレイから直接引き出して得たものである場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ０°〜９０°の角度で交差している。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが０°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体に複数の微孔が形成される。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、隙間なく並列されることもできる。本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体は、カーボンナノチューブアレイから直接引き出して得た１枚のカーボンナノチューブフィルムである。 If it is a single carbon nanotube film, it can be placed directly on the surface of the polymer material solution layer, and if it is a plurality of carbon nanotube films, there is a gap parallel to the surface of the polymer material solution layer. It can be installed so that it does not exist or it can be installed in a stacked state. When the carbon nanotube structure includes a plurality of laminated carbon nanotube films, and the carbon nanotube film is obtained by directly pulling out from a super aligned carbon nanotube array, the adjacent carbon nanotube films are molecules They are connected by force. The carbon nanotubes in the adjacent carbon nanotube films intersect each other at an angle of 0 ° to 90 °. When the carbon nanotubes in adjacent carbon nanotube films intersect at an angle of 0 ° or more, a plurality of micropores are formed in the carbon nanotube structure. Alternatively, the plurality of carbon nanotube films may be juxtaposed without gaps. In this embodiment, the carbon nanotube structure is a single carbon nanotube film obtained by directly pulling out from the carbon nanotube array.
前記カーボンナノチューブ構造体が前記高分子材料層の上に形成された後、前記第一基材、前記高分子材料層及び前記カーボンナノチューブ構造体によって、サンドイッチ構造を構成する。 After the carbon nanotube structure is formed on the polymer material layer, a sandwich structure is formed by the first base material, the polymer material layer, and the carbon nanotube structure.
第五サブステップ：前記高分子材料の溶液を前記カーボンナノチューブ構造体に浸入させた後、前記高分子材料と前記カーボンナノチューブ構造体を固化して、カーボンナノチューブ複合構造体を形成する。 Fifth sub-step: After the solution of the polymer material is infiltrated into the carbon nanotube structure, the polymer material and the carbon nanotube structure are solidified to form a carbon nanotube composite structure.
先ず、外力で前記高分子材料の溶液層の表面に形成された前記カーボンナノチューブ構造体に一定な圧力を印加して、例えば、エアナイフを採用して１０〜２０ｍ／ｓの風力で前記カーボンナノチューブ構造体にエアを噴出し、前記高分子材料の溶液を前記カーボンナノチューブ構造体の内に浸入させる。次に、前記高分子材料の溶液がカーボンナノチューブ構造体の内に浸入された構造体を直接加熱炉に配置するか又は紫外線を照射して一定の温度まで加熱して、前記高分子材料の溶液の中の有機溶剤を揮発させて、高分子材料とカーボンナノチューブ構造体との複合構造体を得る。このようにして、前記第一基材の表面にカーボンナノチューブ複合構造体を形成する。前記加熱温度は、高分子材料の溶液における有機溶剤の揮発温度より高い。本実施例において、前記加熱温度は、１００℃である。 First, a certain pressure is applied to the carbon nanotube structure formed on the surface of the solution layer of the polymer material by an external force, and the carbon nanotube structure is applied with a wind force of 10 to 20 m / s, for example, using an air knife. Air is blown into the body, and the solution of the polymer material is infiltrated into the carbon nanotube structure. Next, the structure in which the polymer material solution is infiltrated into the carbon nanotube structure is placed directly in a heating furnace, or is heated to a certain temperature by irradiating with ultraviolet rays, and the polymer material solution The organic solvent is volatilized to obtain a composite structure of the polymer material and the carbon nanotube structure. In this way, a carbon nanotube composite structure is formed on the surface of the first substrate. The heating temperature is higher than the volatilization temperature of the organic solvent in the polymer material solution. In this embodiment, the heating temperature is 100 ° C.
前記カーボンナノチューブ複合構造体における高分子材料は、カーボンナノチューブ構造体と柔軟性の基材との結合を最も緊密にする。且つ高分子材料がカーボンナノチューブ構造体に浸入しているので、前記カーボンナノチューブ構造体における複数のカーボンナノチューブの間の短絡現像を解消し、カーボンナノチューブ構造体における任意の両点の間の距離とそれに対応する抵抗値が良い線形関係になる。 The polymer material in the carbon nanotube composite structure provides the tightest bond between the carbon nanotube structure and the flexible substrate. In addition, since the polymer material penetrates into the carbon nanotube structure, the short-circuit development between the plurality of carbon nanotubes in the carbon nanotube structure is eliminated, and the distance between any two points in the carbon nanotube structure and The corresponding resistance value has a good linear relationship.
前記第一電極板の製造方法において、２つの第一電極を形成するステップをさらに備えることができる。即ち、前記カーボンナノチューブ複合構造体を形成した後、２つの第一電極を前記カーボンナノチューブ複合構造体の表面又は前記第一基材の両端に形成する。 The method for manufacturing the first electrode plate may further include a step of forming two first electrodes. That is, after forming the carbon nanotube composite structure, two first electrodes are formed on the surface of the carbon nanotube composite structure or on both ends of the first substrate.
前記第一電極は、金属層、導電性ポリマー又はカーボンナノチューブ構造体又は銀ペースト層のような導電材料からなる。本実施例において、前記第一電極は、銀ペースト層である。前記２つの第一電極は、シルクスクリーン印刷、パッド印刷、スプレー塗装のような方法によって形成される。本実施例において、銀ペーストを前記カーボンナノチューブ複合構造体の表面又は前記柔軟性の第一基材の両端に塗布した後、１００〜２００℃の温度で１０〜６０分間ベーキングして前記銀ペーストを固化させて、前記２つの第一電極を形成する。上述した製造方法によって形成された前記２つの第一電極は、前記カーボンナノチューブ複合構造体に電気接続される。 The first electrode is made of a conductive material such as a metal layer, a conductive polymer, a carbon nanotube structure, or a silver paste layer. In this embodiment, the first electrode is a silver paste layer. The two first electrodes are formed by a method such as silk screen printing, pad printing, or spray coating. In this example, the silver paste was applied to the surface of the carbon nanotube composite structure or both ends of the flexible first base material, and then baked at a temperature of 100 to 200 ° C. for 10 to 60 minutes. Solidify to form the two first electrodes. The two first electrodes formed by the manufacturing method described above are electrically connected to the carbon nanotube composite structure.
第三ステップ：上述した第一ステップ及び第二ステップを繰り返して、第二電極板を製造する。 Third step: The first and second steps described above are repeated to produce a second electrode plate.
前記第二電極板は、第二基材と、第二カーボンナノチューブ複合構造体と、２つの第二電極板と、を備える。 The second electrode plate includes a second substrate, a second carbon nanotube composite structure, and two second electrode plates.
第四ステップ：前記第一電極板と前記第二電極板をパッケージして、タッチパネルを形成する。 Fourth step: The first electrode plate and the second electrode plate are packaged to form a touch panel.
前記第一電極板と前記第二電極板をパッケージする方法は、次のようなステップ「（１）〜（３）」を含む。 The method of packaging the first electrode plate and the second electrode plate includes the following steps “(1) to (3)”.
ステップ（１）において、前記第二電極板における第二カーボンナノチューブ複合構造体の周縁に沿って絶縁層を形成する。 In step (1), an insulating layer is formed along the periphery of the second carbon nanotube composite structure in the second electrode plate.
前記絶縁層は、透明樹脂又は他の透明材料を前記第二電極板における第二カーボンナノチューブ複合構造体の周縁に沿って塗布することによって形成される。 The insulating layer is formed by applying a transparent resin or other transparent material along the periphery of the second carbon nanotube composite structure in the second electrode plate.
ステップ（２）において、前記第一電極板における第一カーボンナノチューブ複合構造体と前記第二電極板における第二カーボンナノチューブ複合構造体とが対向するように、前記絶縁層の上に前記第一電極板を被せる。前記第一電極板における２つの第一電極と前記第二電極板における２つの第二電極は、交差して設置される。 In step (2), the first electrode on the insulating layer so that the first carbon nanotube composite structure on the first electrode plate and the second carbon nanotube composite structure on the second electrode plate face each other. Cover the board. The two first electrodes on the first electrode plate and the two second electrodes on the second electrode plate are installed to cross each other.
ステップ（３）において、前記第一電極板、前記第二電極板及び前記絶縁層の周辺をシーラント（Ｓｅａｌａｎｔ）で密封して、タッチパネルを形成する。本実施例において、前記シーラントとして、７０６Ｂ型硫化シリコンゴムを採用する。 In step (3), the periphery of the first electrode plate, the second electrode plate, and the insulating layer is sealed with a sealant to form a touch panel. In this embodiment, 706B type silicon sulfide rubber is employed as the sealant.
また、前記第一電極板における２つの第一電極と前記第二電極板における２つの第二電極とを交差して設置させる必要がある。 Moreover, it is necessary to install two first electrodes in the first electrode plate and two second electrodes in the second electrode plate so as to cross each other.
また、前記タッチパネルの製造方法において、前記第一電極板と前記第二電極板との間に複数の透明なスペーサを形成するステップをさらに備えることができる。即ち複数の透明なスペーサを含むスラリー（Ｓｌｕｒｒｙ）を前記第二電極板又は第一電極板における前記絶縁層以外の区域に塗布してからベーキングすることによって、前記第一電極板と前記第二電極板との間に複数の透明なスペーサを形成する。前記絶縁部及び前記複数のスペーサは、全部透明な絶縁材料からなる。前記絶縁部及び前記スペーサは、前記第一電極板と前記第二電極板１４の盲目的な電気的接触を防止する。また、前記タッチパネルのサイズが小さい場合、前記第一電極板と前記第二電極板との電気絶縁を確保すれば、前記スペーサを省略しても良い。 The touch panel manufacturing method may further include a step of forming a plurality of transparent spacers between the first electrode plate and the second electrode plate. That is, the first electrode plate and the second electrode are formed by applying a slurry (Slurry) containing a plurality of transparent spacers to the second electrode plate or the first electrode plate in a region other than the insulating layer and then baking. A plurality of transparent spacers are formed between the plates. The insulating part and the plurality of spacers are all made of a transparent insulating material. The insulating part and the spacer prevent blind electrical contact between the first electrode plate and the second electrode plate 14. When the size of the touch panel is small, the spacer may be omitted as long as electrical insulation between the first electrode plate and the second electrode plate is ensured.
本実施例において、タッチパネルにおける電極板は、連続作業装置によって製造される。 In the present embodiment, the electrode plate in the touch panel is manufactured by a continuous working device.
図９に示したように、連続作業装置２００は、第一ロール２０２と、第二ロール２０４と、第三ロール２０６と、容器２０８と、ホルダ２１０と、チューブ状炉２１２と、牽引装置２１４と、エアナイフ２１６と、スクレーパー装置２３０と、レーザー発生器２３２と、電源（図示せず）と、を備える。 As shown in FIG. 9, the continuous work apparatus 200 includes a first roll 202, a second roll 204, a third roll 206, a container 208, a holder 210, a tubular furnace 212, and a traction device 214. , An air knife 216, a scraper device 230, a laser generator 232, and a power source (not shown).
前記第一ロール２０２、前記第二ロール２０４及び前記第三ロール２０６は、間隔があるように設置され、それらの軸方向は互いにに平行する。前記第三ロール２０６と前記牽引装置２１４は、前記チューブ状炉２１２の両端に設置されている。前記エアナイフ２１６は、前記第三ロール２０６と前記チューブ状炉２１２との間に設置されている。前記容器２０８は、前記第二ロール２０４の下方に設置され、前記第二ロール２０４の一部分が前記容器２０８の内部に位置する。前記スクレーパー装置２３０は、前記第二ロール２０４に近接するように設置され、その一端と前記第二ロール２０４とは所定の間隔を保持する。前記第一ロール２０２には、柔軟性の基材２１８が巻かれている。前記容器２０８には、高分子材料の溶液２２０が収容されている。 The first roll 202, the second roll 204, and the third roll 206 are installed so as to be spaced apart, and their axial directions are parallel to each other. The third roll 206 and the traction device 214 are installed at both ends of the tubular furnace 212. The air knife 216 is installed between the third roll 206 and the tubular furnace 212. The container 208 is installed below the second roll 204, and a part of the second roll 204 is located inside the container 208. The scraper device 230 is installed so as to be close to the second roll 204, and one end thereof and the second roll 204 maintain a predetermined distance. A flexible base material 218 is wound around the first roll 202. The container 208 contains a solution 220 of a polymer material.
前記連続作業装置２００で第一電極板又は第二電極板を製造する方法は、次のようなステップ「（１）〜（４）」を含む。 The method of manufacturing the first electrode plate or the second electrode plate with the continuous working apparatus 200 includes the following steps “(1) to (4)”.
ステップ（１）において、前記柔軟性の基材２１８を順に前記第二ロール２０４、前記第三ロール２０６に架け且つ前記チューブ状炉２１２を通過させた後前記牽引装置２１４に接続させて、前記柔軟性の基材２１８の表面に高分子材料の溶液層２２６を形成させる。 In step (1), the flexible base material 218 is placed on the second roll 204 and the third roll 206 in this order, and after passing through the tubular furnace 212, is connected to the traction device 214, thereby A polymer material solution layer 226 is formed on the surface of the conductive substrate 218.
前記第二ロール２０４の一部分が前記容器２０８の内部に位置するので、前記柔軟性の基材２１８の表面に、前記容器２０８の内の溶液２２０が付着されて、１層の高分子材料層２２６が形成される。前記高分子材料層２２６の厚さが、前記スクレーパー装置２３０の一端と前記第二ロール２０４との間の所定の間隔を超過すると、前記スクレーパー装置２３０が余分の高分子材料層２２６を除去するので、前記スクレーパー装置２３０を通過した前記高分子材料層２２６が均一な厚さを保持する。前記所定の間隔は、実際の要求によって設定される。 Since a part of the second roll 204 is located inside the container 208, the solution 220 in the container 208 is attached to the surface of the flexible substrate 218, so that one polymer material layer 226 is formed. Is formed. When the thickness of the polymer material layer 226 exceeds a predetermined distance between one end of the scraper device 230 and the second roll 204, the scraper device 230 removes the excess polymer material layer 226. The polymer material layer 226 that has passed through the scraper device 230 maintains a uniform thickness. The predetermined interval is set according to an actual request.
ステップ（２）において、前記ホルダ２１０に超配列カーボンナノチューブアレイ２２２を固定し、前記超配列カーボンナノチューブアレイ２２２からカーボンナノチューブフィルム２２４を引き出し、その一端を前記柔軟性の基材２１８の表面の高分子材料層２２６に接着させる。前記カーボンナノチューブフィルム２２４の一端を前記高分子材料層２２６に接着する前に、まず前記レーザー発生器２３２からのレーザーで前記カーボンナノチューブフィルム２２４を照射して、前記カーボンナノチューブフィルム２２４の透明度を向上させる。 In step (2), the super-aligned carbon nanotube array 222 is fixed to the holder 210, the carbon nanotube film 224 is pulled out from the super-aligned carbon nanotube array 222, and one end thereof is a polymer on the surface of the flexible substrate 218. Adhere to the material layer 226. Before adhering one end of the carbon nanotube film 224 to the polymer material layer 226, the carbon nanotube film 224 is first irradiated with a laser from the laser generator 232 to improve the transparency of the carbon nanotube film 224. .
ステップ（３）において、電源をオンにすれば、前記牽引装置２１４は前記柔軟性の基材２１８、前記高分子材料層２２６及び前記カーボンナノチューブフィルム２２４を前記チューブ状炉２１２の長手方向に沿って一定な速度で牽引する。前記カーボンナノチューブフィルム２２４が前記エアナイフ２１６の下方に到着する時、前記エアナイフ２１６からの風力が前記カーボンナノチューブフィルム２２４に一定の圧力を加えて、前記高分子材料層２２６を前記カーボンナノチューブフィルム２２４に浸入させた後、前記チューブ状炉２１２を通過する。前記カーボンナノチューブフィルム２２４に浸入された前記高分子材料層２２６は、前記チューブ状炉２１２の内部の高温により固化されて、前記柔軟性の基材２１８の表面にカーボンナノチューブ複合構造体２２８が形成される。 In step (3), when the power is turned on, the traction device 214 moves the flexible substrate 218, the polymer material layer 226, and the carbon nanotube film 224 along the longitudinal direction of the tube furnace 212. Tow at a constant speed. When the carbon nanotube film 224 arrives below the air knife 216, wind force from the air knife 216 applies a certain pressure to the carbon nanotube film 224, so that the polymer material layer 226 enters the carbon nanotube film 224. Then, it passes through the tubular furnace 212. The polymer material layer 226 infiltrated into the carbon nanotube film 224 is solidified by the high temperature inside the tube furnace 212, and a carbon nanotube composite structure 228 is formed on the surface of the flexible substrate 218. The
ステップ（４）において、前記カーボンナノチューブ複合構造体２２８が形成されている前記柔軟性の基材２１８をカットして、電極板を形成する。 In step (4), the flexible base material 218 on which the carbon nanotube composite structure 228 is formed is cut to form an electrode plate.
又、前記カーボンナノチューブ複合構造体２２８の表面に間隔を持つ２つの電極を設置する。上述したステップを繰り返して、複数の第一電極板又は複数の第二電極板を形成することができる。 In addition, two electrodes having a gap are provided on the surface of the carbon nanotube composite structure 228. By repeating the steps described above, a plurality of first electrode plates or a plurality of second electrode plates can be formed.
上述した電極板の製造方法は、連続的な生産を実現することができるので、生産効率を向上し、操作時間を節約し、コストを節約することができる。 Since the electrode plate manufacturing method described above can realize continuous production, production efficiency can be improved, operation time can be saved, and cost can be saved.
１０ タッチパネル
１２ 第一電極板
１２０ 第一基材
１２２ 第一導電構造体
１２４ 第一電極
１４ 第二電極板
１４０ 第二基材
１４２ 第二導電構造体
１４４ 第二電極
１６ スペーサ
１８ 絶縁層
２００ 連続作業装置
２０２ 第一ロール
２０４ 第二ロール
２０６ 第三ロール
２０８ 容器
２１０ ホルダ
２１２ チューブ状炉
２１４ 牽引装置
２１６ エアナイフ
２２０ 高分子材料の溶液
２２２ カーボンナノチューブアレイ
２２４ カーボンナノチューブフィルム
２２６ 高分子材料層
２２８ カーボンナノチューブ複合構造体
２３０ スクレーパー装置
２３２ レーザー発生器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Touch panel 12 1st electrode plate 120 1st base material 122 1st electroconductive structure 124 1st electrode 14 2nd electrode plate 140 2nd base material 142 2nd electroconductive structure 144 144 2nd electrode 16 Spacer 18 Insulating layer 200 Continuous work Device 202 First roll 204 Second roll 206 Third roll 208 Container 210 Holder 212 Tubular furnace 214 Pulling device 216 Air knife 220 Polymer material solution 222 Carbon nanotube array 224 Carbon nanotube film 226 Polymer material layer 228 Carbon nanotube composite structure Body 230 Scraper device 232 Laser generator
Claims (7)
前記基材の表面にカーボンナノチューブ複合構造体を形成して第一電極板を製造する第二ステップと、
上述した第一、第二ステップを繰り返して、第二電極板を製造する第三ステップと、
前記第一電極板と前記第二電極板をパッケージして、タッチパネルを形成する第四ステップと、
を備え、
前記第二ステップは、
前記基材の表面に高分子材料の溶液層を形成する第一サブステップと、
カーボンナノチューブフィルムを製造する第二サブステップと、
少なくとも１枚の前記カーボンナノチューブフィルムを前記基材上の高分子材料の溶液層の表面に設置して、カーボンナノチューブ構造体を形成する第三サブステップと、
前記高分子材料の溶液を前記カーボンナノチューブ構造体に浸入させた後、前記高分子材料と前記カーボンナノチューブ構造体を固化して、カーボンナノチューブ複合構造体を形成する第四サブステップと、
を備えることを特徴とするタッチパネルの製造方法。 A first step of providing a substrate;
A second step of producing a first electrode plate by forming a carbon nanotube composite structure on the surface of the substrate;
Repeating the first and second steps described above to produce a second electrode plate; and
Packaging the first electrode plate and the second electrode plate to form a touch panel; and
Equipped with a,
The second step includes
A first sub-step of forming a solution layer of a polymer material on the surface of the substrate;
A second sub-step of producing a carbon nanotube film;
A third sub-step of forming at least one carbon nanotube film on the surface of the polymer material solution layer on the substrate to form a carbon nanotube structure;
A fourth sub-step of forming a carbon nanotube composite structure by allowing the polymer material solution to enter the carbon nanotube structure and then solidifying the polymer material and the carbon nanotube structure;
A method for manufacturing a touch panel, comprising:
前記第二サブステップと第三サブステップとの間に、前記カーボンナノチューブフィルムに対してレーザー処理を実施するサブステップを備えることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルの製造方法。 The second step includes
Wherein the second sub-step and between the third sub-step method as set forth in claim 1, characterized in that it comprises the salicylate Busute' flop to implement the laser processing on the carbon nanotube film.
前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが同じ方向に沿って優先方位に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の製造方法。 In the second sub-step, the carbon nanotube film is obtained by directly pulling out from the carbon nanotube array,
3. The method of manufacturing a touch panel according to claim 2, wherein the carbon nanotubes in the carbon nanotube film are arranged in a preferential direction along the same direction.
前記柔軟性の基材を順次に前記第二ロール、前記第三ロールに架け、且つ前記スクレーパー装置によって余分な高分子材料の溶液層を除去し、前記柔軟性の基材の表面に厚さが均一な高分子材料の溶液層を形成して、前記チューブ状炉を通過させた後前記牽引装置に接続させる第一ステップと、
前記ホルダに超配列カーボンナノチューブアレイを固定し、前記超配列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し、その一端を前記柔軟性の基材の表面の高分子材料層に接着させる第二ステップと、
電源をオンにすれば、前記牽引装置が、前記柔軟性の基材、前記高分子材料層及び前記カーボンナノチューブフィルムを牽引し、前記エアナイフが、前記カーボンナノチューブフィルムに対して一定な圧力を加えて、前記高分子材料を前記カーボンナノチューブフィルムに浸入させ、前記チューブ状炉が、前記カーボンナノチューブフィルムに浸入した高分子材料を固化して、前記柔軟性の基材の表面にカーボンナノチューブ複合構造体を形成する第三ステップと、
前記カーボンナノチューブ複合構造体が形成されている前記柔軟性の基材をカットして、電極板を形成する第四ステップと、
を備えることを特徴とする請求項６に記載のタッチパネルの製造方法。 The method of manufacturing the first electrode plate or the second electrode plate with the continuous working device is as follows.
The flexible base material is sequentially placed on the second roll and the third roll, and the excess polymer material solution layer is removed by the scraper device, and the surface of the flexible base material has a thickness. Forming a uniform polymer material solution layer, passing through the tubular furnace and then connecting to the traction device;
A second step of fixing a super aligned carbon nanotube array to the holder, pulling out a carbon nanotube film from the super aligned carbon nanotube array, and bonding one end thereof to the polymer material layer on the surface of the flexible substrate;
When the power is turned on, the traction device pulls the flexible base material, the polymer material layer and the carbon nanotube film, and the air knife applies a constant pressure to the carbon nanotube film. The polymer material is infiltrated into the carbon nanotube film, and the tube-shaped furnace solidifies the polymer material infiltrated into the carbon nanotube film to form a carbon nanotube composite structure on the surface of the flexible substrate. A third step to form,
A fourth step of cutting the flexible substrate on which the carbon nanotube composite structure is formed to form an electrode plate;
The touch panel manufacturing method according to claim 6, further comprising:
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