KR101212372B1 - 터치패널 및 이 터치패널을 이용한 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제1전극판과, 이 제1전극판과 일정한 간격을 두고 설치된 제2전극판을 구비하는 터치패널을 제공한다. 상기 제1전극판은, 제1기판과 이 제1기판의 표면에 설치된 제1도전층을 구비한다. 상기 제2전극판은, 제2기판과, 이 제2기판의 표면에 설치된 제2도전층과, 적어도 2개의 제1전극 및 적어도 2개의 제2전극을 구비한다. 상기 제1전극 및 제2전극은 서로 간격을 두고 설치되어 상기 제2도전층에 전기적으로 접속된다. 상기 제1도전층과 상기 제2도전층 중에서 적어도 하나의 도전층은 탄소나노튜브 구조를 가진다. 그리고, 상기 터치패널을 이용한 표시장치를 제공한다.

Description

터치패널 및 이 터치패널을 이용한 표시장치 {TOUCH PANEL AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 터치패널 및 이 터치패널을 이용한 표시장치에 관한 것으로, 특히 탄소나노튜브에 의한 터치패널 및 이 터치패널을 이용한 표시장치에 관한 것이다.
근래, 핸드폰 및 네비게이션 시스템 등과 같은 여러 가지 전자장치의 고기능화 및 다양화의 진전에 따라, 액정등 표시장치의 앞면에 투광성 터치패널을 설치하는 전자장치들이 점점 많아지고 있다. 이러한 전자장치를 사용하는 사람들은, 터치패널의 이면의 표시장치에 표시된 내용을 시각적으로 확인하는 한편, 상기 터치패널을 손가락 혹은 펜으로 접촉하여 상기 전자장치를 제어한다. 즉, 상기 전자장치의 각종 기능을 원하는 대로 제어할 수 있다.
터치패널은, 그 작동원리 및 전송매질의 상위(相違)에 의해, 저항압력식 (Registive Overlay) 터치패널, 정전용량식(Capacitive Overlay) 터치패널, 적외선식(Infrared Beam) 터치패널 및 표면음파식(Surface Acoustic Wave) 터치패널로 나뉜다. 그 중, 저항압력식 터치패널이 가장 널리 사용된다("Production of Transparent Conductive Films with Inserted SiO2 Anchor Layer, and Application to a Resistive Touch Panel" Kazuhiro Noda, Kohtaro Tanimura, Electronics and Co㎜unications in Japan, Part 2, Vol.84, P39-45(2001) 참조).
종래의 저항압력식 터치패널은, 저항4선 터치패널, 저항5선 터치패널 및 저항8선 터치패널로 나뉜다. 종래의 저항5선 터치패널은, 일반적으로 상부 기판，하부 기판 및 복수개의 도트 스페이스(Dot Spacer)를 구비한다. 상기 상부 기판의 하부 표면에는 상부 투명도전층이 형성되어 있고, 상기 하부 기판의 상부 표면에는 하부 투명도전층 및 4개의 전극이 형성되어 있으며, 상기 상?하부 투명도전층 사이에는 상기 복수개의 도트 스페이스가 설치되어 있다. 상기 4개의 전극은 일반적으로 X방향 및 Y방향에 따라 상기 하부 기판의 상부 투명도전층의 양단에 설치되어 있다.
그 중, 상기 상부 기판은 일반적으로 일정한 유연성(柔軟性)을 갖는 박막(薄膜) 혹은 박판(薄板)을 채용하고, 상기 하부 기판은 일반적으로 유리, 석영, 금강석 및 플라스틱 등에 의해 형성된 경질기판을 채용한다. 상기 상?하부 투명도전층은, 일반적으로 도전특성을 갖는 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide: ITO)에 의해 형성된다.
상기 터치패널은, 표시유닛의 표면에 피복된다. 외접된 전기회로를 통해 상기 하부 투명도전층의 X방향 및 Y방향에 있어서의 2쌍의 전극에 전압이 교대로 인가된다. 상기 상부 기판을 손가락 혹은 펜으로 누르면, 상기 상부 기판이 변형되 어 접촉부위의 상기 상부 투명도전층과 상기 하부 투명도전층이 서로 접촉된다. 이 때, 상부 투명도전층은 감지전극으로서 X방향 및 Y방향에 있어서의 접촉부위의 전압의 변화를 감지한다. X방향에 있어서의 전압을 감지하는 경우, 하부 투명도전층의 X방향의 두 전극은 X방향에 따르는 전기장을 투명도전층에 형성한다. Y방향에 있어서의 전압을 감지하는 경우, 하부 투명도전층의 Y방향의 두 전극은 Y방향에 따르는 전기장을 투명도전층에 형성한다. 또, 터치패널의 제어장치는, 획득한 X방향 및 Y방향에 있어서의 접촉부위의 전압의 변화를 정확하게 계산하여 접촉부위의 좌표로 변환시킨다. 그 다음으로, 상기 터치패널의 제어장치는 디지털화된 접촉부위의 좌표를 중앙처리장치(CPU)로 전송한다. 상기 CPU는 상기 접촉부위의 좌표에 근거해서 상응한 지령(指令)을 전송하여 전자장치의 여러 가지 기능의 전환을 실현한다.
종래의 저항압력식 터치패널의 제조방법에 있어서는, 일반적으로 이온빔 스퍼터링(ion-Beam Sputtering) 혹은 증착방법으로 상?하부 기판의 표면에 ITO층을 침적하여 투명도전층을 형성한다. 상기 투명도전층의 제조공정에 있어서는, 진공환경이 필요할뿐만 아니라 200～300℃까지의 가열도 필요하여 ITO층의 제조비용이 비교적 높아진다. 또한, 상기 ITO층은 투명도전층으로서 기계적 성능이 떨어지고, 완곡이 어려우며, 저항치의 분포가 균일하지 않은 결점이 있다. 또한, ITO는 습한 공기중에서의 투명도가 저하된다. 이로 인해, 종래의 저항압력식 터치패널 및 이를 이용한 표시장치는, 내용성(耐用性)이 떨어지고, 민감도(敏感度)가 낮으며, 선형성(線形性: linearity) 및 정확도가 떨어진다.
본 발명의 주요 목적은, 내용성이 우수하고, 민감도가 높으며, 선형성 및 정확도가 우수한 터치패널 및 이 터치패널을 이용한 표시장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치패널은, 제1전극판과, 이 제1전극판과 일정한 간격을 두고 설치된 제2전극판을 구비한다. 상기 제1전극판은 제1기판과 이 제1기판의 표면에 설치된 제1도전층을 구비한다. 상기 제2전극판은, 제2기판과, 이 제2기판의 표면에 설치된 제2도전층과, 서로 간격을 두고 설치되어 상기 제2도전층에 전기적으로 접속된 적어도 2개의 제1전극 및 적어도 2개의 제2전극을 구비한다. 상기 제2전극판의 제2도전층은 상기 제1전극판의 제1도전층과 대향하여 설치된다. 상기 제1도전층과 상기 제2도전층 중에서 적어도 하나의 도전층은 탄소나노튜브 구조를 가진다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시장치는, 터치패널과 표시유닛을 구비한다. 상기 터치패널은, 제1전극판과, 이 제1전극판과 일정한 간격을 두고 설치된 제2전극판을 구비한다. 상기 제1전극판은, 제1기판과 이 제1기판의 표면에 설치된 제1도전층을 구비한다. 상기 제2전극판은, 제2기판과, 이 제2기판의 표면에 설치된 제2도전층과, 서로 간격을 두고 설치되어 상기 제2도전층에 전기적으로 접속된 적어도 2개의 제1전극 및 적어도 제2전극을 구비한다. 상기 제2전극판의 제2도전층은 상기 제1전극판의 제1도전층과 대향하여 설치된다. 상기 표시 유닛은, 상기 터치패널의 제2전극판과 대향하여 설치된다. 상기 제1도전층과 상기 제2도전층 중에서 적어도 하나의 도전층은 탄소나노튜브 구조를 가진다.
본 발명에 따른 터치패널 및 이 터치패널을 이용한 표시장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째로, 탄소나노튜브의 우수한 역학적 특성에 의해, 도전층이 우수한 인성과 기계적 강도를 가진다. 이 때문에, 터치패널의 내용성을 향상시킬 수 있고, 또 상기 터치패널을 이용한 표시장치의 내용성도 향상시킬 수 있다.
둘째로, 탄소나노튜브가 우수한 도전성을 가지고, 탄소나노튜브 구조 중의 탄소나노튜브가 균일하게 분포된다. 이 때문에, 상기 탄소나노튜브 구조를 도전층으로 함으로써 도전층의 저항치가 균일하게 분포된다. 이로써, 터치패널 및 이 터치패널을 이용한 표시장치의 해상도(Resolution) 및 정확도를 향상시킬 수 있다.
셋째로, 탄소나노튜브 구조의 제조방법에는 진공환경 및 가열과정이 필요없게 된다. 이것에 의해, 탄소나노튜브 구조를 도전층으로 하는 것은 터치패널 및 이 터치패널을 이용한 표시장치의 제조비용을 절감하고, 환경보호 및 에너지 절약을 실현할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 터치패널, 및 이 터치패널을 이용한 표시장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 터치패널(10)의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 터치패널(10)의 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치패널(10)은, 제1전극판(12)과, 제2전극판(14) 및, 상기 제1전극판(12)과 상기 제2전극판(14) 사이에 설치된 복수개의 도트 스페이스(16)를 구비한다.
상기 제1전극판(12)은, 제1기판(120)과 제1도전층(122)을 구비한다. 상기 제1기판(120)의 구조는 평면구조이다. 상기 제1도전층(122)은 상기 제1기판(120)의 표면에 설치된다.
상기 제2전극판(14)은, 제2기판(140)과, 제2도전층(142), 2개의 제1전극(144) 및, 2개의 제2전극(146)을 구비한다. 상기 제2기판(140)의 구조는 평면구조이다. 상기 제2도전층(142)과 2개의 제1전극(144) 및 2개의 제2전극(146)은 모두 상기 제2기판(140)의 표면에 설치된다. 상기 2개의 제1전극(144) 및 2개의 제2전극(146)은, 상기 제2도전층(142)의 네 각부(角部) 혹은 네 변에 설치되는 한편, 상기 제2도전층(142)에 전기적으로 접속된다. 다시 말해서, 상기 제1전극(144)은 상기 제2도전층(142)에 있어서 제1방향에 따른 양단에 각각 전기접속으로 설치되고, 상기 제2전극(146)은 상기 제2도전층(142)에 있어서 제2방향에 따른 양단에 각각 전기접속으로 설치된다. 그 중, 상기 제1방향과 상기 제2방향이 서로 수직으로 되어 있다.
상기 제1기판(120)은, 투명한 유연성 박막(薄膜) 혹은 박판(薄板)이고, 상기 제2기판(140)은 투명기판이다. 구체적으로는, 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)은, 모두 플라스틱 및 수지 등과 같은 유연성 재료에 의해 형성될 수 있다. 상기 유연성 재료로서는, 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 포리에스테르(Polyester)재료, 폴리에테르설폰(PES), 셀룰로오스 에스테르(Cellulose ester), 벤조사이클로부탄(BCB), 폴리염화 비닐(PVC), 아크릴수지(Acrylic resin) 등의 재료를 들 수 있다. 또한, 상기 제2기판(140)은, 유리, 석영, 금강석 및 플라스틱 등과 같은 경질재료에 의해 형성될 수도 있다. 상기 제2기판(140)은 주로 그 위에 설치되는 기타 부품을 지지하는 역할을 한다. 본 실시형태에 있어서는, 상기 제1기판(120)으로서 폴리에스테르막을 사용하고, 상기 제2기판(140)으로서 유리기판을 사용한다.
상기 제1전극(144)과 상기 제2전극(146)은, 금속재료에 의해 형성되는 금속도금층, 도전코팅층, 혹은 탄소나노튜브층에 의해 형성될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 제1전극(144) 및 제2전극(146)은 모두 도전성 은페이스트(Conductive Silver Paste)층에 의해 형성된다.
상기 제2전극판(14)의 상부 표면의 외연부에 절연층(18)이 추가로 설치될 수 있다. 상기 제1전극판(12)은 상기 절연층(18)의 위에 설치되어 있고, 상기 제1도전층(122)과 제2도전층(142)이 서로 대향한다.
상술한 복수개의 도트 스페이스(16)는, 상기 제2도전층(142) 위에 서로 간격을 두고 설치되고, 상기 제1전극판(12)과 상기 제2전극판(14) 사이의 간격은 2㎛～10㎛이다.
상기 절연층(18) 및 상기 복수개의 도트 스페이스(16)는 모두 절연성 수지 혹은 기타 절연재료에 의해 형성될 수 있고, 상기 복수개의 도트 스페이스(16)의 재료는 투명재료이다. 상기 절연층(18) 및 상기 도트 스페이스(16)를 설치하는 것은, 상기 제1전극판(12)과 상기 제2전극판(14)의 맹목적인 전기접촉을 방지하기 위함이다. 또한, 터치패널(10)의 사이즈가 작은 경우는, 상기 제1전극판(12)과 상기 제2전극판(14)의 절연을 확보할 수만 있다면 도트 스페이스(16)를 설치하지 않아도 좋다.
상기 제1도전층(122)과 상기 제2도전층(142) 중에서 적어도 하나의 도전층은 탄소나노튜브 구조를 가진다. 상기 탄소나노튜브 구조는, 균일하게 분포된 복수개의 탄소나노튜브를 함유한다. 상기 탄소나노튜브들은, 무질서하게 혹은 질서 있게 배열되어 있다. 여기서 말하는 무질서하다는 것은 탄소나노튜브의 배열방향이 고정되지 않고 각 방향에 따라 배열된 탄소나노튜브의 수량이 거의 같은 것을 가르키며, 질서 있다는 것은 다수의 탄소나노튜브의 배열방향이 적어도 일정한 규율을 가지는 것을 가르킨다. 예를 들면, 기본상 고정된 한 방향 혹은 고정된 몇 방향에 따라 우선방위(Preferred Orientation)로 배열되는 것이다. 상술한 무질서하게 배열된 탄소나노튜브들은, 반 데르 발스의 힘(Van der Waals forces)에 의해 흡인되어 서로 뒤 엉키고, 또 탄소나노튜브 구조의 표면에 평행으로 된다. 상술한 질서 있게 배열된 탄소나노튜브들은, 반 데르 발스의 힘에 의해 흡인되어 한 방향 혹은 몇 방향에 따라 우선방위로 배열되어 있다.
탄소나노튜브 구조는, 탄소나노튜브 면모구조(Wadding)막, 탄소나노튜브 프레스(Press)막, 탄소나노튜브 드로잉(Drawing)막 혹은 복수개의 탄소나노튜브선을 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 면모구조막의 전자현미경 사진이다. 상기 면모구조막은, 무질서하면서도 균일하게 분포된 복수개의 탄소나노튜브를 함유한다. 상기 탄소나노튜브들은 반 데르 발스의 힘에 의해 서로 흡인되어 서로 뒤 엉켜 있다. 이로 인해, 상기 면모구조막은 우수한 유연성을 가지며, 어떠한 형상으로 접어도 파열되지 않는다. 또한, 상기 면모구조막 자체가 자기 지지능력을 가지고 있기 때문에, 그를 지지하는 지지체를 생략할 수 있다. 상기 면모구조막의 두께는 0.5㎚～1㎜이다.
도 4는 본 발명에 따른 탄소나노튜브가 동일한 방향에 따라 배열된 프레스막의 전자현미경 사진이고, 도 5는 본 발명에 따른 탄소나노튜브가 동일하지 않은 방향에 따라 배열된 프레스막의 전자현미경 사진이다.
상기 프레스막은, 균일하게 분포된 복수개의 탄소나노튜브를 함유한다. 상기 탄소나노튜브들은, 등방적(Isotropic)으로 배열되거나, 동일한 방향 혹은 동일하지 않은 방향에 따라 우선방위로 배열될 수 있다. 상기 프레스막에 있어서, 탄소나노튜브들은 상기 프레스막의 표면과 일정한 각도(α)를 이룬다. 이 각도(α)의 범위는, 0도보다 크거나 같고 15도보다 작거나 같다. 즉, 0도≤α≤15도이다. 상기 탄소나노튜브들은 상기 프레스막의 표면에 평행으로 되는 것이 바람직하다.
프레스방식의 상위(相違)에 따라, 상기 프레스막의 탄소나노튜브들의 배열도 동일하지 않다. 다시 말해서, 탄소나노튜브들이 등방적으로 배열될 수 있거나, 고정된 방향 혹은 동일하지 않은 방향에 따라 우선방위로 배열될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 프레스막 중의 탄소나노튜브들이 고정된 방향에 따라 우선방 위로 배열되고, 도 5에 도시된 바와 같이 프레스막 중의 탄소나노튜브들이 동일하지 않은 방향에 따라 우선방위로 배열될 수 있다.
상기 프레스막 중의 탄소나노튜브들의 일부분이 서로 중첩되어 있다. 상기 탄소나노튜브들은 반 데르 발스의 힘에 의해 서로 흡인되어 긴밀히 연결된다. 이것에 의해, 상기 프레스막은 우수한 유연성을 가지며, 어떠한 형상으로 접어도 파열되지 않는다. 또한, 상기 프레스막 자체가 자기 지지능력을 가지고 있기 때문에, 그를 지지하는 지지체를 설치하지 않아도 좋다. 상기 면모구조막의 두께는 0.5㎚～1㎜이다.
도 6은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 드로잉막의 전자현미경 사진이다. 상기 드로잉막은, 끝과 끝이 연속적으로 연결되고, 드로잉 방향에 따라 우선방위로 배열된 복수개의 탄소나노튜브를 함유한다. 상기 탄소나노튜브들은 균일하게 분포되고 드로잉막의 표면에 평행으로 된다. 상기 탄소나노튜브들은 반 데르 발스의 힘에 의해 연결되어 있다. 상기 탄소나노튜브들의 끝과 끝이 반 데르 발스의 힘에 의해 연결되는 한편, 서로 평행되는 탄소나노튜브들의 사이도 반 데르 발스의 힘에 의해 연결되어 있다. 상기 드로잉막의 두께는 0.5㎚～100㎛이다.
탄소나노튜브 구조는, 서로 중첩되는 적어도 2개의 탄소나노튜브막을 포함할 수 있다. 또한, 탄소나노튜브 구조는, 중첩된 복수개의 탄소나노튜브막을 포함할 수 있기 때문에, 그 두께에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 실제 수요에 따라 임의의 두께로 할 수 있다. 탄소나노튜브 구조가 복수층의 드로잉막을 포함하는 경우는, 서로 인접하는 드로잉막 중의 탄소나노튜브들의 배열방향이 일정한 각도(α) 를 이룬다. 이 각도(α)의 범위는, 0도보다 크거나 같고 90도보다 작거나 같다. 즉, 0도≤α≤90도이다.
도 8은 본 발명에 따른 유기용제처리에 의해 얻은 탄소나노튜브선의 전자현미경 사진이고, 도 9는 본 발명에 따른 기계적 외력처리에 의해 얻은 탄소나노튜브선의 전자현미경 사진이다. 상기 유기용제처리에 의해 얻은 탄소나노튜브선은 묶음형태(束狀) 탄소나노튜브선이고, 상기 기계적 외력 처리에 의해 얻은 탄소나노튜브선은 나선형태(螺旋狀) 탄소나노튜브선이다.
상기 탄소나노튜브선은, 묶음형태 탄소나노튜브선 혹은 나선형태 탄소나노튜브선일 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 묶음형태 탄소나노튜브선은 탄소나노튜브 드로잉막을 유기용제로 처리하여 얻을 수 있다. 구체적으로는, 상기 탄소나노튜브 드로잉막의 표면에 유기용제를 전면적으로 침투(浸透)시킨다. 유기용제처리 후의 상기 드로잉막에 있어서는, 휘발성 유기용제의 표면장력(Surface Tension)에 의해, 상기 드로잉막 중의 서로 평행으로 되어 있는 복수개의 탄소나노튜브가 반 데르 발스의 힘에 긴밀히 연결된다. 이것에 의해, 상기 드로잉막이 수축되어 묶음형태의 탄소나노튜브선으로 된다. 상기 유기용제로서는 휘발성 유기용제를 사용한다. 상기 휘발성 유기용제는, 에탄올(Ethanol), 아세톤(Acetone), 이염화에탄(Dichloroethane) 및 클로로포름 (Chloroform) 등이다. 본 실시예에 있어서는, 유기용제로서 에탄올을 사용한다. 유기용제처리를 실시한 후의 묶음형태 탄소나노튜브선을 상기 유기용제처리를 실시하지 않은 드로잉막과 비교하면, 비표면적(Specific Surface Area)이 작고, 점착성이 저하된다. 상기 묶음형태 탄소나노 튜브선은, 서로 평행으로 끝단과 끝단이 연결된 복수개의 탄소나노튜브를 함유한다. 다시 말해서, 상기 묶음형태 탄소나노튜브선은 복수개의 탄소나노튜브 단편(Segment)을 함유하고, 상기 복수개의 탄소나노튜브 단편은 반 데르 발스의 힘에 의해 긴밀히 연결된다. 상기 탄소나노튜브 단편은 서로 평행이고 반 데르 발스의 힘에 의해 끝단과 끝단이 연결된 복수개의 탄소나노튜브를 함유한다. 상기 탄소나노튜브 단편에 있어서, 그 길이, 두께, 균일성 및 형상에 대해서는 한정되지 않는다. 즉, 상기 탄소나노튜브 단편은, 임의의 길이, 두께, 균일성 및 형상을 가질 수 있다. 상기 묶음형태 탄소나노튜브선의 길이에 대해서는 한정되지 않는다. 상기 묶음형태 탄소나노튜브선의 직경은 5㎚～100㎛다.
도 9에 도시된 나선형태 탄소나노튜브선은, 상기 묶음형태 탄소나노튜브선의 양단을 서로 대향하는 방향에 따라 기계적 외력에 의해 비틂으로써 얻을 수 있다. 상기 나선형태 탄소나노튜브선은, 상기 탄소나노튜브선의 축방향에 따라 나선형태로 배열된 복수개의 탄소나노튜브를 함유한다. 다시 말해서, 상기 나선형태 탄소나노튜브선은 복수개의 탄소나노튜브 단편을 함유하고, 상기 복수개의 탄소나노튜브 단편은 반 데르 발스의 힘에 의해 긴밀히 연결된다. 상기 탄소나노튜브 단편은 서로 평행하고 반 데르 발스의 힘에 의해 끝단과 끝단이 연결된 복수개의 탄소나노튜브를 함유한다. 상기 탄소나노튜브 단편에 있어서, 그 길이, 두께, 균일성 및 형상에 대해서는 한정되지 않는다. 즉, 상기 탄소나노튜브 단편은, 임의의 길이, 두께, 균일성 및 형상을 가질 수 있다. 상기 나선형태 탄소나노튜브선의 길이에 대해서는 한정되지 않는다. 상기 나선형태 탄소나노튜브선의 직경은 5㎚～100㎛이 다. 또한, 상기 나선형태 탄소나노튜브선에 대해 유기용제처리를 실시할 수 있다. 유기용제처리 후의 나선형태 탄소나노튜브선에 있어서는, 휘발성 유기용제의 표면장력에 의해, 서로 인접하는 탄소나노튜브가 반 데르 발스의 힘에 의해 긴밀히 연결된다. 이것에 의해, 상기 나선형태 탄소나노튜브선의 비표면적이 작아지고, 밀도 및 강도가 향상된다.
본 실시형태에 있어서, 제1도전층(122)과 제2도전층(142)은 모두 탄소나노튜브 구조를 가진다. 상기 탄소나노튜브 구조는 서로 중첩해서 설치된 복수층의 드로잉막으로 이루어져 있다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 드로잉막 중의 상기 탄소나노튜브(145)는 끝과 끝이 연속적으로 연결되고 드로잉방향에 따라 우선방위로 배열되어 있다. 상기 드로잉막은 복수개의 탄소나노튜브 단편(143)을 함유할 수 있다. 상기 탄소나노튜브 단편(143)은 길이가 비슷하고 서로 평행으로 되는 복수개의 탄소나노튜브(145)에 의해 구성된다. 상기 탄소나노튜브 단편(143)은 서로 반 데르 발스의 힘에 의해 연결된다. 상기 탄소나노튜브 구조에 있어서, 서로 인접하는 두 층의 드로잉막 중의 탄소나노튜브는 각각 제1방향 및 제2방향에 따라 배열된다. 즉, 탄소나노튜브 구조의 탄소나노튜브는 제1방향 혹은 제2방향에 따라 배열된다. 상기 제1방향과 제2방향은 서로 수직으로 되어 있다.
상기 드로잉막의 두께는 0.5㎚～100㎛이고, 폭은 0.01cm～10cm이다. 상기 탄소나노튜브는, 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 혹은 다중벽 탄소나노튜브이다. 상기 단일벽 탄소나노튜브의 직경은 0.5㎚～50㎚이고, 이중벽 탄소나노튜브의 직경은 1.0㎚～50㎚이며, 다중벽 탄소나노튜브의 직경은 1.5㎚～50㎚이다.
이하, 탄소나노튜브 드로잉막의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
(1) 우선, 탄소나노튜브 어레이를 제공한다. 상기 어레이는 초순배(超順排: Superaligned Array) 탄소나노튜브 어레이인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 탄소나노튜브 어레이는, 단일벽 탄소나노튜브 어레이, 이중벽 탄소나노튜브 어레이 혹은 다중벽 탄소나노튜브 어레이이다.
본 실시예에 있어서, 초순배 탄소나노튜브 어레이는, 화학기상증착법 (Chemical Vapor Deposition: CVD)에 의해 형성된다. 그 공정은 다음과 같다.
(a) 평탄한 성장(成長)기재를 제공한다. 이 성장기재로서는, P타입 혹은 N타입 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer), 혹은 표면에 산화층이 형성된 실리콘 웨이퍼를 사용할 수 있다. 본 실시예에 있어서는, 성장기재로서 4인치의 실리콘 웨이퍼를 사용한다.
(b) 상기 성장기재의 표면에 균일한 촉진제(Catalyst)층을 형성한다. 상기 촉진제층의 재료로서는, 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 혹은 상기 금속의 임의의 조합의 합금 중의 하나를 사용할 수 있다.
(c) 상기 촉진제층이 형성되어 있는 성장기재에 대해, 공기 중에서 약 30～90분동안 700～900℃의 어닐(Anneal)처리를 진행한다.
(d) 상기 어닐처리를 한 성장기재를 보호기체가 있는 반응로에 넣고, 500～740℃까지 가열한다. 그 후, 탄소소오스(Carbon Source)가스를 반응로에 주입한 후 약 5～30분동안 반응시킴으로써, 상술한 성장기재에 탄소나노튜브를 성장시킨다. 이와 같이 해서, 탄소나노튜브 어레이를 얻는다. 상기 탄소나노튜브 어레이 의 높이는 200㎛～400㎛이다. 상기 탄소나노튜브 어레이는, 서로 평행이고 상기 성장기재에 수직으로 성장한 복수개의 탄소나노튜브에 의해 형성된 순수한 탄소나노튜브 어레이이다. 즉, 상술한 성장조건의 제어에 의해, 성장한 탄소나노튜브 어레이 중에 잡질(雜質: 무정형탄소 혹은 촉진제의 금속과립)이 거의 존재하지 않는다. 상기 탄소나노튜브 어레이에 있어서는, 탄소나노튜브들이 서로 반 데르 발스의 힘에 의해 긴밀히 연결되어 어레이를 이룬다. 상기 탄소나노튜브 어레이와 상기 성장기재의 면적은 비슷하다.
상술한 탄소소오스가스로서는 화학적 성질이 비교적 활발한 에틸렌(C2H4), 메탄(CH4), 아세틸렌(C2H2) 등을 사용할 수 있고, 상술한 보호기체로서는 질소 혹은 비활성 기체를 사용할 수 있다. 본 실시예에 있어서는, 탄소소오스가스로서 아세틸렌을 사용하고, 보호기체로서 아르곤(Ar)가스를 사용한다.
상술한 탄소나노튜브 어레이의 성장방법은, 상기 화학기상증착법에만 한정되는 것은 아니고, 흑연전극 아크증착법(Arc Deposition), 레이저증착법(Laser Evaporation)에 의해서도 탄소나노튜브 어레이를 성장시킬 수 있다.
(2) 다음으로, 드로잉 공구로 상술한 탄소나노튜브 어레이에서 적어도 하나의 드로잉막을 취출(取出)한다.
상기 드로잉막의 구체적인 제조방법은 다음과 같다.
(a) 상술한 탄소나노튜브 어레이에서 일정한 폭의 복수개의 탄소나노튜브 단편을 선택한다. 본 실시예에서는, 일정한 폭을 갖는 도구를 상기 탄소나노튜브 어 레이에 접촉시켜 일정한 폭의 복수개의 탄소나노튜브 단편을 선택한다.
(b) 상기 탄소나노튜브 어레이의 성장방향과 거의 수직으로 되는 방향에 따라 일정한 속도로 상기 복수개의 탄소나노튜브 단편을 드로잉하여, 연속적인 탄소나노튜브의 드로잉막을 얻는다.
상술한 드로잉 과정에 있어서, 당기는 힘의 작용에 의해 상기 복수개의 탄소나노튜브 단편은 힘의 방향에 따라 상술한 성장기재로부터 차츰 탈리된다. 이 때, 탈리되는 탄소나노튜브 단편들의 끝단이 각각 반 데르 발스의 힘에 의해 기타 탄소나노튜브 단편들의 끝단과 연결되어 연속적인 막(Film), 즉 드로잉막이 형성된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 드로잉막은 복수개의 탄소나노튜브를 함유하고, 상기 탄소나노튜브들은 끝단과 끝단이 연속적으로 연결되고 당기는 방향에 따라 우선방위로 배열되어 형성된 일정한 폭을 갖는 막이다. 상기 드로잉막 중의 탄소나노튜브들의 배열방향은 드로잉방향과 거의 평행으로 된다. 상기 드로잉막은, 탄소나노튜브가 무질서하게 배열된 탄소나노튜브막보다 균일성이 좋다. 즉, 탄소나노튜브가 우선방위로 배열된 드로잉막의 두께와 도선성이 더욱 균일하게 된다. 또한, 드로잉막의 제조방법이 간단하고 신속하여 산업화 실현에 적용가능하다.
상기 드로잉막의 폭은, 상기 탄소나노튜브 어레이가 성장하는 성장기재의 사이즈와 관련이 있고, 상기 드로잉막의 길이에 대해서는 한정되지 않는다. 즉, 그 길이는 실제수요에 따라 결정한다. 본 실시예에 있어서, 4인치의 성장기재에 초순배 탄소나노튜브 어레이를 성장시킨다. 상기 드로잉막의 폭의 범위는 0.01cm～10cm이고, 두께의 범위는 0.5㎚～100㎛이다.
상술한 드로잉막의 제조방법을 ITO층의 제조방법과 비교하면, 본 발명에 있어서의 드로잉막의 제조방법은 도전층으로서의 드로잉막을 탄소나노튜브 어레이를 드로잉 공구로 직접 당겨 얻고 있기 때문에, 진공환경일 필요가 없고 가열과정이 필요하지도 않다. 이 때문에, 상기 도전층의 제조에 있어서는, 제조비용이 낮고, 환경보호 및 에너지 절약 등의 이점이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 터치패널의 제조에 있어서도, 제조비용이 낮고, 환경보호 및 에너지 절약 등의 이점이 있다.
본 발명에 따른 초순배 탄소나노튜브 어레이 중의 탄소나노튜브의 순도(Purity)가 상당이 높고, 탄소나노튜브 자신의 비표면적(Specific Surface Area)이 상당히 크기 때문에, 드로잉막 자신이 매우 우수한 점착성을 가진다. 이 때문에, 도전층(122, 142)으로서 상기 드로잉막을 직접 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 표면에 접착시킬 수 있다. 탄소나노튜브 구조가 복수개의 드로잉막을 포함하는 경우는, 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 표면에 상기 복수개의 드로잉막을 동일한 방향 혹은 동일하지 않은 방향에 따라 가지런히 배열하여 접착하거나 중첩하여 접착할 수 있다.
또한, 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 표면에 접착된 드로잉막을 유기용제로 처리할 수 있다. 상기 드로잉막을 유기용제로 처리하는 공정은, 적하관(Dropping tube)으로 상기 유기용제를 상기 드로잉막의 표면에 적하(滴下)시켜 상기 드로잉막을 전면적으로 침투(浸透)시킨다. 상기 유기용제로서는, 에탄올, 아세톤, 이염화에탄 및 클로로포름 등 휘발성 유기용제를 사용한다. 본 실시예에 있어서는, 유기용제로서 에탄올을 사용한다. 유기용제처리 후의 상기 드로잉막에 있 어서는, 휘발성 유기용제의 표면장력에 의해, 상기 드로잉막이 상기 기판(120, 140)의 표면에 견고하게 부착될 수 있다. 이로 인해, 드로잉막은 표면체적비(표면/체적)가 작아지고, 점착성이 저하되며, 또 우수한 기계적 강도와 인성(靭性: Toughness)을 가진다.
이하, 탄소나노튜브 면모구조막의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
(1) 탄소나노튜브 원료를 제공한다.
본 발명에 따른 탄소나노튜브 원료를 얻는 절차는 다음과 같다.
(a) 우선, 탄소나노튜브 어레이를 성장기재에 성장시킨다. 상기 탄소나노튜브 어레이는, 화학기상증착법, 흑연전극 아크증착법, 레이저증착법 등으로 성장시킬 수 있다. 상기 탄소나노튜브 어레이는, 비교적 길고 서로 뒤 엉킨 복수개의 탄소나노튜브를 함유한다.
(b) 다음으로, 기재로부터 탄소나노튜브를 나이프(Knife) 혹은 기타 도구로 긁어서 탄소나노튜브 원료를 얻는다. 상기 탄소나노튜브 원료에 있어서, 탄소나노튜브들은 일정한 정도로 서로 뒤 엉킨 상태를 유지하고 있다. 상기 탄소나노튜브 원료 중의 탄소나노튜브의 길이는 10㎛보다 크다.
(2) 상술한 탄소나노튜브 원료 면모화처리를 실시하여 본 실시예에서의 탄소나노튜브 구조인 면모구조막을 형성한다. 상기 탄소나노튜브 구조는 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 표면에 각각 설치한다.
탄소나노튜브 원료를 면모화처리하여 면모구조막을 얻고, 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 표면에 각각 설치하는 방법으로는, 다음과 같은 두가지 방식이 있다.
첫번째 방식: 탄소나노튜브 원료를 일종(一種) 용제 중에 넣고 면모화하여 면모상 탄소나노튜브를 얻는다. 다음으로, 상기 면모상 탄소나노튜브를 감압여과(흡인여과)하여 면모구조막, 즉 탄소나노튜브 구조를 얻는다. 최후로, 상기 탄소나노튜브 구조를 접착제를 이용해 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 표면에 각각 접착시킨다.
두번째 방식: 탄소나노튜브 원료를 일종 용제 중에 넣고 면모화하여 면모상 탄소나노튜브를 얻는다. 다음으로, 상기 면모상 탄소나노튜브를 용제로부터 분리한다. 상기 면모상 탄소나노튜브를 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 형상에 근거하여 그 표면에 고루 펼쳐 놓고, 상기 고루 펼쳐진 면모상 탄소나노튜브에 일정한 압력을 가한다. 최후로, 상기 면모상 탄소나노튜브 중에 잔류되어 있는 용제를 건조시켜 면모구조막, 즉 탄소나노튜브 구조를 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 표면에 형성한다. 상술한 건조에는, 가열에 의한 건조 혹은 용제의 자연적 휘발에 의한 건조가 포함된다.
상술한 용제로서는, 물 혹은 휘발성 유기용제를 사용할 수 있다. 면모화처리에는 초음파 분산처리 혹은 고강도 교반처리 등이 있다. 초음파 분산처리는 약 10분～30분동안 실시하는 것이 바람직하다. 상기 탄소나노튜브가 상당히 큰 비표면적을 가지고 있기 때문에, 상기 서로 뒤 엉킨 탄소나노튜브들 사이에 비교적 큰 반 데르 발스의 힘이 존재한다. 상술한 면모화처리에 있어서는, 상기 탄소나노튜브 원료 중의 탄소나노튜브들이 용제 중에서 완전히 분산되지 않고 반 데르 발스의 힘에 의해 흡인되어 뒤 엉켜 망상(網狀)구조를 이룬다.
상술한 감압여과방식으로 탄소나노튜브 구조를 얻는 구체적인 절차는 다음과 같다.
(a) 우선, 미세공 여과막 및 감압여과용 깔대기를 제공한다.
(b) 다음으로, 상술한 면모상 탄소나노튜브를 함유하는 용제를, 상기 미세공 여과막을 통하여 상기 감압여과용 깔대기 내에 부어 넣는다.
(c) 최후로, 감압하고 건조하여 탄소나노튜브 구조를 얻는다.
상기 미세공 여과막은, 한쪽 면이 매끈하고 공경(孔徑)이 0.22㎛인 여과막이다. 상술한 감압여과에 있어서는, 감압여과 자신이 비교적 큰 대기압을 제공한다. 여과 중에 있어서, 상기 비교적 큰 대기압이 면모상 탄소나노튜브에 작용하기 때문에, 탄소나노튜브의 분포가 균일한 탄소나노튜브 구조를 직접 얻을 수 있다. 상기 탄소나노튜브 구조를 필요한 형상으로 절단하고, 접착제를 이용해 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 표면에 접착시킨다.
본 발명에 있어서의 면모상 탄소나노튜브의 분리는 다음과 같이 실시한다.
면모상 탄소나노튜브를 함유하는 용제를 여과지를 갖는 깔대기(漏斗)에 부은 후, 일정시간 정치(靜置)하고 건조시켜 상기 용제로부터 면모상 탄소나노튜브를 분리한다.
또한, 분리된 면모상 탄소나노튜브를 어떤 기판에 균일하게 펼쳐 놓고, 상기 면모상 탄소나노튜브에 대해 일정한 압력을 가한다. 최후로, 상기 면모상 탄소나노튜브 중에 잔류되어 있는 용제를 건조시켜 탄소나노튜브 구조를 얻는다. 상기 탄소나노튜브 구조를 필요한 형상으로 절단한 후, 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 표면에 접착시킨다.
본 발명에 따른 탄소나노튜브 구조의 두께 및 면밀도는, 면모상 탄소나노튜브의 펼쳐진 면적에 의해 결정된다. 즉, 면모상 탄소나노튜브의 펼쳐진 면적이 크면 클수록 두께 및 면밀도는 작아진다. 상기 면모상 탄소나노튜브에 가하는 압력은, 상기 면모상 탄소나노튜브가 펼쳐지는 면적을 결정할 수 있다. 상기 탄소나노튜브 구조의 바람직한 두께는 0.5㎚～1㎜이다.
도 3를 참조하면, 본 실시형태에 있어서의 탄소나노튜브 구조인 면모구조막은, 서로 뒤 엉킨 복수개의 탄소나노튜브를 함유한다. 상기 탄소나노튜브들은 상기 탄소나노튜브 구조 중에서 등방적으로 배열되어 있다. 상기 탄소나노튜브들이 반 데르 발스의 힘에 의해 서로 흡인되어 뒤 엉켜 망상구조를 이루고 있기 때문에, 탄소나노튜브 구조는 우수한 인성을 가진다. 상기 망상구조는 대량의 미세공구조를 포함한다. 상기 미세공구조의 공경은 10㎛보다 작다.
이하, 탄소나노튜브 프레스막의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
(1) 우선, 탄소나노튜브 어레이가 형성되어 있는 성장기재를 제공한다. 상기 어레이는 초순배 탄소나노튜브 어레이인 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서의 초순배 탄소나노튜브 어레이의 성장방법으로서는 화학기상증착법을 이용한다. 상기 초순배 탄소나노튜브 어레이의 성장방법은 상술한 드로잉막의 제조방법에서의 초순배 탄소나노튜브 어레이의 성장방법과 같다. 또한, 본 발명에 따른 초순배 탄소나노튜브 어레이의 성장은 화학기상 증착법에만 한 정되는 것은 아니다. 즉, 흑연전극 아크증착법, 레이저 증착법에 의해서도 탄소나노튜브 어레이를 성장시킬 수 있다.
(2) 다음으로, 프레스(Press)장치로 상기 탄소나노튜브 어레이를 프레스하여 프레스막을 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 표면에 형성시킨다.
탄소나노튜브가 우수한 점착성을 가지고 있기 때문에, 상기 탄소나노튜브들로 이루어진 탄소나노튜브 어레이가 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 표면에 견고하게 접착될 수 있다. 다음으로, 상기 탄소나노튜브 어레이가 접착되어 있는 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)을 프레스하여, 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 표면에 탄소나노튜브 구조를 형성시킨다.
제1기판(120) 및 제2기판(140)의 표면에 탄소나노튜브 구조를 형성하는 방법으로는 다음과 같은 두가지 방식이 있다.
첫번째 방식: 프레스장치로 상기 탄소나노튜브 어레이에 일정한 압력을 가한다. 상기 압력을 가하는 과정에 있어서, 상기 탄소나노튜브 어레이는 상기 압력에 의해, 상기 탄소나노튜브 어레이가 성장기재로부터 분리되어 복수개의 탄소나노튜브로 이루어진 자기 지지구조를 가지는 탄소나노튜브막, 즉 프레스막을 형성한다. 다음으로, 은페이스트(Silver Paste)와 같은 도전성 접착제를 이용해 상기 탄소나노튜브 구조를 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 표면에 접착시킨다.
두번째 방식: 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 한쪽 표면에 탄소나노튜브 어레이를 직접 피복한 다음, 프레스장치로 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 다른쪽 표면에 일정한 압력을 가한다. 상기 압력을 가하는 과정에 있어서, 상기 탄 소나노튜브 어레이는 상기 압력에 의해, 상기 탄소나노튜브 어레이가 성장기재로부터 분리되어 복수개의 탄소나노튜브로 이루어진 자기 지지구조를 가지는 탄소나노튜브 구조가 상기 제1기재(120) 및 제2기재(140)의 한쪽 표면에 형성된다.
또한, 압력을 가하는 과정에 있어서, 상기 탄소나노튜브 어레이는 상기 압력에 의해, 상기 탄소나노튜브 어레이가 성장기재로부터 분리되어 복수개의 탄소나노튜브로 이루어진 자기 지지구조를 가지는 프레스막을 형성한다. 상기 프레스막에 있어서, 상기 복수개의 탄소나노튜브들은 상기 프레스막의 표면에 거의 평행으로 된다.
본 실시예에 있어서는, 상기 프레스장치로서 표면이 매끈한 압력헤드(Pressure Head)를 이용한다. 프레스막 중의 탄소나노튜브의 배열방식은, 상기 압력헤드의 형상 및 프레스방향에 의해 결정된다.
즉, 평면 압력헤드를 이용하여 탄소나노튜브 어레이가 성장되어 있는 기재에 수직한 방향으로 프레스하면, 복수개의 탄소나노튜브가 등방적으로 배열된 프레스막을 얻을 수 있다.
또, 롤러 압력헤드를 이용하여 어떤 고정된 방향에 따라 프레스하면, 복수개의 탄소나노튜브가 상술한 고정한 방향에 따라 배열된 프레스막(도 4 참조)을 얻을 수 있다.
또, 롤러 압력헤드를 이용하여 동일하지 않은 방향에 따라 프레스하면, 복수개의 탄소나노튜브가 상술한 동일하지 않은 방향에 따라 배열된 프레스막(도 5 참조)을 얻을 수 있다.
탄소나노튜브 어레이에 대해 상술한 동일하지 않은 방향에 따른 방식으로 프레스하면, 탄소나노튜브들이 압력의 작용에 의해 기울어지고 또 서로 인접하는 탄소나노튜브들이 반 데르 발스의 힘의 흡인에 의해 서로 연결된 프레스막을 얻을 수 있다. 상기 프레스막은, 상술한 복수개의 탄소나노튜브들에 의해 형성되는 자기 지지구조를 가진다. 상기 복수개의 탄소나노튜브들은, 상기 프레스막의 표면에 거의 평행으로 형성되고, 어떤 고정된 방향 혹은 동일하지 않은 방향에 따라 배열된다. 또한, 탄소나노튜브 어레이는 프레스하는 압력의 작용에 의해 상기 탄소나노튜브 어레이가 성장기재로부터 탈리되기 때문에, 상기 프레스막은 상기 기재로부터 용이하게 분리될 수 있다.
이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 탄소나노튜브 어레이의 기우는 정도(경사각)가 프레스하는 압력에 의해 결정된다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 압력이 크면 클수록 경사각은 커진다. 또, 프레스막의 두께는 탄소나노튜브 어레이의 높이 및 프레스하는 압력에 의해 결정된다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 탄소나노튜브 어레이의 높이가 높고 프레스하는 압력이 작을수록 프레스막의 두께가 두꺼워지고, 탄소나노튜브 어레이의 높이가 낮고 프레스하는 압력이 클수록 프레스막의 두께가 얇아진다.
또, 본 실시형태에 따른 프레스막에 있어서, 탄소나노튜브들은 상기 프레스막의 표면과 일정한 각도(α)를 이룰 수 있다. 그 각도(α)의 범위는 0도보다 크거나 같고 15도보다 작거나 같다. 즉, 0도≤α≤15도이다. 상기 이루는 각도(α)는 프레스막의 도전성과 관련이 있다. 즉, 상기 이루는 각(α)이 작으면 작을수록 프레스막의 도전성이 점점 우수해지고, 상기 이루는 각(α)이 크면 클수록 프레스막의 도전성이 점점 저하된다.
또한, 본 발명에 있어서의 탄소나노튜브 구조는, 공정 2에서 제조되는 하나의 탄소나노튜브막 혹은 적어도 두 층이 중첩해서 설치된 탄소나노튜브막일 수 있다. 다시 말해서, 탄소나노튜브막을 다른 탄소나노튜브 어레이에 피복하고, 공정 2에서의 프레스장치로 상기 탄소나노튜브막이 피복된 탄소나노튜브 어레이를 프레스하여 쌍층의 탄소나노튜브막을 얻을 수 있다. 상기 쌍층의 탄소나노튜브막 중의 탄소나노튜브막은 반 데르 발스의 힘에 의해 긴밀히 연결된다. 이러한 절차를 반복하면 다층의 탄소나노튜브막을 포함하는 탄소나노튜브 구조를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 터치패널(10)에 있어서, 상기 제1전극판(12)의 다른쪽 표면에 투명보호막(126)을 설치할 수 있다. 상기 투명보호막(126)은, 접착제에 의해 제1도전층(122)으로부터 멀리 떨어진 상기 제1전극판(12)의 표면에 직접 접착될 수 있고, 또 열압방법에 의해 상기 제1전극판(12)에 압착(壓着)될 수 있다. 상기 투명보호막(126)은, 표면이 경화(硬化)처리에 의해 반들반들해지고 울퉁불퉁해지는 것을 방지하는 플라스틱층 혹은 수지층이다. 상기 수지층은, 벤조사이클로부탄(BCB), 폴리에스테르 및 아크릴수지 등의 재료에 의해 형성된다. 본 실시형태에 있어서, 상기 투명보호막(126)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)에 의해 형성된다. 상기 투명보호막(126)은, 상기 제1전극판(12)을 보호하는 것으로, 터치패널의 내용성(durability)을 향상시킨다. 상기 투명보호막(126)은 특수기술의 처리에 의해 글레어(Glare)나 반사를 저감시키는 기능과 같은 부가기능을 가질 수도 있다.
또한, 본 발명의 터치패널(10)에 있어서, 상기 제2기판(140)의 하부 표면에 실드(Shield)층(도시하지 않음)을 설치할 수 있다. 이것에 의해, 표시유닛이 생성하는 전자파 간섭(Electromagnetic Interference)을 저감시켜 터치패널(10)이 잘못된 신호를 출력하는 것을 방지할 수 있다. 상기 실드층은, 인듐 주석 산화물(ITO)막, 안티몬주석산화물(Antimony Tin Oxide, ATO)막, 니켈막, 은막 혹은 탄소나노튜브막 등의 투명도전성 재료에 의해 형성될 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 실드층은 탄소나노튜브막에 의해 형성된다. 탄소나노튜브막 중의 탄소나노튜브들의 배열방식에 대해서는 한정되지 않는다. 즉, 탄소나노튜브들이 등방적으로 배열될 수 있고, 동일한 방향 혹은 동일하지 않은 방향에 따라 우선방위로 배열될 수 있으며, 또한 기타 배열방식으로 배열될 수도 있다. 본 실시예에 있어서, 실드층 중의 탄소나노튜브들은, 동일하지 않은 방향에 따라 우선방위로 배열된다. 상기 탄소나노튜브막은 접지(Earth)소자로서 실드작용을 하여 터치패널(10)이 전자파 간섭을 받지 않는 환경에서 동작하게 한다.
도 10은 본 발명에 따른 터치패널(10)을 사용한 표시장치(100)의 단면도이다. 상기 표시장치(100)는, 터치패널(10) 및 표시유닛(20)을 구비한다.
상기 표시유닛(20)은, 상기 터치패널(10)의 제2전극판(14)과 대향하여 설치된다. 상기 터치패널(10)은, 상기 표시유닛(20)과 일정한 간격을 두고 설치될 수 있고, 또 상기 표시유닛(20)에 직접 설치될 수도 있다. 상기 터치패널(10)이 상기 표시유닛(20)에 직접 설치되는 경우, 상기 터치패널(10)은 접착제에 의해 상기 표시유닛(20)의 표면에 부착된다.
상기 표시유닛(20)으로서는, 액정 표시유닛(LCD), 전계방출 표시유닛(FED), 플라즈마 표시유닛(PDP), 전계발광 표시유닛(ELD), 진공형광 표시유닛(VFD) 및 음극선관 표시유닛(CRT) 중의 1종류를 사용한다.
또한, 상기 터치패널(10)을 상기 표시유닛(20)에 일정한 간격으로 설치하는 경우, 상기 터치패널(10)의 제2기판(140)의 하부 표면에 실드층(22)을 추가로 설치할 수 있고, 상기 제2기판(14)으로부터 멀리 떨어진 상기 실드층(22)의 표면에 패시베이션(Passivation)층(24)을 추가로 설치할 수 있다. 상기 패시베이션층(24)은 질화규소, 산화규소 등의 재료에 의해 형성된다. 상기 패시베이션층(24)과 표시유닛(20) 사이에 일정한 간격의 격리부(26)가 존재한다. 상기 패시베이션층(24)은 유전체층(Dielectric Layer)으로 사용되는 한편 상기 표시유닛(20)이 외계의 과대(過大)한 힘에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 표시장치(100)는, 터치패널 제어수단(30)과, CPU(40) 및, 표시유닛 제어수단(50)을 추가로 구비할 수 있다. 이들 터치패널 제어수단(30), CPU(40) 및 표시유닛 제어수단(50)은 회로에 의해 서로 연결되어 있다. 또, 상기 터치패널 제어수단(30)은 터치패널(10)에 전기적으로 접속되고, 상기 표시유닛 제어수단(50)은 상기 표시유닛(20)에 전기적으로 접속된다. 상기 터치패널 제어수단(30)은, 손가락 등과 같은 접촉부재(60)에 의해 접촉되는 아이콘(Icon) 혹은 메뉴의 위치에 근거하여 입력되는 정보를 선택하는 한편, 상기 입력정보를 상기 CPU(40)로 전송한다. 상기 CPU(40)는 상기 표시유닛 제어수단(50)을 통해 상기 표시유닛(20)의 표시를 제어한다.
상기 표시장치(100)를 사용할 때, 제1전극판(12)의 제1방향에 있어서의 2개의 전극(144)과 제2전극판(14)의 제2방향에 있어서의 2개의 전극(146)에 교대로 각각 5볼트(V)의 전압을 인가한다. 사용자는, 터치패널(10)의 뒷면의 표시유닛(20)에 표시된 내용에 대해 시각적인 확인을 진행하는 한편, 상기 터치패널(10)의 제1전극판(12)을 손가락 혹은 펜과 같은 접촉부재(60)로 눌러서 상기 표시장치(100)를 조작한다. 이 때, 상기 제1전극판(12)의 제1기판(120)이 변형을 일으켜, 상기 접촉부위(70)의 제1전극판(12)의 제1도전층(122)과 제2전극판(14)의 제2도전층(142)이 전기적으로 접촉된다. 이 때, 상기 제1전극판(12)의 제1도전층(122)이 감지전극으로서 제1방향 및 제2방향에 따르는 접촉부위(70)의 전압변화를 각각 측정한다. 제1방향에 따르는 전압을 측정하는 경우에는, 제1방향에 있어서의 2개의 전극(144)이 상기 도전층(142)에 제1방향 전기장을 형성하고, 제2방향에 따르는 전압을 측정하는 경우에는, 제2방향에 있어서의 2개의 전극(146)이 상기 도전층(142)에 제2방향 전기장을 형성한다. 상기 터치패널 제어수단(30)은, 제1방향에 있어서의 전압변화와 제2방향에 있어서의 전압변화를 측정한 후, 상기 전압변화의 정보에 대해 정확히 계산하여 좌표로 변환시키고, 상기 디지털화 좌표를 CPU(40)로 전송한다. 상기 CPU(40)는, 상기 좌표에 근거하여 상응한 지령을 출력하여 전자장치의 각종 기능간의 전환을 실현한다. 전자장치의 기능전환은 상기 표시유닛 제어수단(50)의 제어에 의해 표시유닛(20)에 표시된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 근거해서 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어 야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 터치패널의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 터치패널의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 면모구조막의 전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 탄소나노튜브가 동일한 방향에 따라 배열된 프레스막의 전자현미경 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 탄소나노튜브가 동일하지 않은 방향에 따라 배열된 프레스막의 전자현미경 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 드로잉막의 전자현미경 사진이다.
도 7은 도 6의 드로잉막 중의 탄소나노튜브 단편의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 유기용제처리에 의해 얻은 탄소나노튜브선의 전자현미경 사진이다.
도 9는 본 발명에 따른 기계적 외력처리에 의해 얻은 탄소나노튜브선의 전자현미경 사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 터치패널을 이용한 표시장치의 단면도이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10 --- 터치패널, 12 --- 제1전극판,
120 --- 제1기판, 122 --- 제1도전층,
126 --- 투명보호막, 14 --- 제2전극판,
140 --- 제2기판, 142 --- 제2도전층,
144 --- 제1전극, 146 --- 제2전극,
16 --- 도트 스페이스, 18 --- 절연층,
20 --- 표시유닛, 22 --- 실드층,
24 --- 보호층, 26 --- 격리부,
30 --- 터치패널 제어수단, 40 --- CPU,
50 --- 표시유닛 제어수단, 60 --- 접촉부재,
70 --- 접촉부위.

Claims (15)

  1. 제1전극판과, 이 제1전극판과 일정한 간격을 두고 설치된 제2전극판을 구비하는 터치패널에 있어서,
    상기 제1전극판은, 제1기판과, 이 제1기판의 표면에 설치된 제1도전층을 구비하고,
    상기 제2전극판은, 제2기판과, 이 제2기판의 표면에 설치된 제2도전층과, 서로 간격을 두고 설치되어 상기 제2도전층에 전기적으로 접속된 적어도 2개의 제1전극 및 적어도 2개의 제2전극을 구비하며, 상기 제2전극판의 제2도전층이 상기 제1전극판의 제1도전층과 대향하여 설치되고,
    상기 제1도전층과 상기 제2도전층 중에서 적어도 하나의 도전층이 탄소나노튜브 구조를 구비하며,
    상기 탄소나노튜브 구조는, 균일하게 분포되고 질서 있게 배열된 복수개의 탄소나노튜브를 함유하고,
    상기 질서 있게 배열된 탄소나노튜브들은, 동일한 방향을 따라 배열되며,
    상기 제1전극 및 상기 제2전극 중의 적어도 한쪽이 상기 탄소나노튜브 구조에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 구조는, 적어도 하나의 탄소나노튜브막 혹은 복수개의 탄소나노튜브선을 함유하고,
    상기 탄소나노튜브막 혹은 복수개의 탄소나노튜브선이 탄소나노튜브 어레이으로부터 직접 드로잉하여 얻어지며,
    상기 탄소나노튜브막 혹은 탄소나노튜브선 중의 탄소나노튜브들은, 끝단과 끝단이 연속적으로 연결되고, 우선방위로 배열되며, 상기 서로 인접하는 탄소나노튜브들 사이가 반 데르 발스의 힘에 의해 긴밀히 연결되는 것을 특징으로 하는 터치패널.
  5. 제4항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 구조는, 적어도 두 층의 중첩된 탄소나노튜브막을 포함하고,
    상기 두 층의 탄소나노튜브막 중의 탄소나노튜브들의 배열방향이 일정한 각 도(α)를 이루며, 그 각도의 범위가 0도≤α≤90도인 것을 특징으로 하는 터치패널.
  6. 제4항에 있어서, 상기 탄소나노튜브막의 두께가 0.5㎚～100㎛인 것을 특징으로 하는 터치패널.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1기판 및 상기 제2기판의 재료가, 수지, 플라스틱, 유리, 석영 혹은 금강석인 것을 특징으로 하는 터치패널.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 2개의 제1전극은, 제1방향에 있어서의 제2도전층의 양단에 설치되고, 상기 2개의 제2전극은, 제2방향에 있어서의 제2도전층의 양단에 설치되며, 상기 제1방향과 제2방향이 서로 수직한 것을 특징으로 하는 터치패널.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2도전층의 탄소나노튜브 구조 중의 탄소나노튜브는 제1방향 혹은 제2방향에 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 터치패널.
  11. 제9항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 구조는, 적어도 두 층의 중첩된 탄소나노튜브막을 포함하고, 적어도 한 층의 탄소나노튜브막 중의 탄소나노튜브는 제1방향에 따라 배열되고, 다른 적어도 한 층의 탄소나노튜브막 중의 탄소나노튜브는 제2방향에 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 터치패널.
  12. 제9항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 구조는, 복수개의 탄소나노튜브선을 포함하고, 상기 복수개의 탄소나노튜브선이 제1방향 혹은 제2방향에 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 터치패널.
  13. 제1항에 있어서, 상기 터치패널은 절연층을 추가로 구비하고, 상기 절연층은 제1전극판 및 제2전극판 사이의 외연부에 설치되는 것을 특징으로 하는 터치패널.
  14. 표시유닛과, 이 표시유닛과 대향하여 설치된 터치패널을 구비하는 표시장치에 있어서,
    상기 터치패널은, 제1전극판과, 이 제1전극판과 일정한 간격을 두고 설치되는 제2전극판을 구비하고,
    상기 제1전극판은, 제1기판과, 이 제1기판의 표면에 설치된 제1도전층을 구비하며,
    상기 제2전극판은, 제2기판과, 이 제2기판의 표면에 설치된 제2도전층과, 서로 간격을 두고 설치되어 상기 제2도전층에 전기적으로 접속된 적어도 2개의 제1전극 및 적어도 2개의 제2전극을 구비하고,
    상기 제1도전층과 상기 제2도전층 중에서 적어도 하나의 도전층이 탄소나노튜구조를 구비하며,
    상기 탄소나노튜브 구조는, 균일하게 분포되고 질서 있게 배열된 복수개의 탄소나노튜브를 함유하고,
    상기 질서 있게 배열된 탄소나노튜브들은, 동일한 방향을 따라 배열되며,
    상기 제1전극 및 상기 제2전극 중의 적어도 한쪽이 상기 탄소나노튜브 구조에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 터치패널을 상기 표시유닛에 간격을 두고 혹은 통합해서 설치할 수 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
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