KR20120022733A - 정전 용량식 터치 부재 및 그 제조 방법과 정전 용량식 터치 검출 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지고, 광 투과성의 검출 전극을 가지는 정전{靜電} 용량식 터치 부재 및 그 제조 방법과, 그 정전 용량식 터치 부재를 갖춘 정전 용량식 터치 검출 장치를 제공하는 것.
[해결 수단]　절연성 재료로 이루어지고, 플렉시블 형상 또는 입체적 형상을 가지는, 필름모양 또는 판모양{板狀}의 지지체(1)와, 지지체(1)의 한쪽의 면의 적어도 일부에 배치된, 카본 나노튜브 등의 카본나노 선모양{線狀} 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 검출 전극(2)과, 검출 전극(2)으로부터 인출{引出}된 인출 배선(3)을 가지는 정전 용량식 터치 부재(10)를 제작한다. 이 터치 부재(10)와 인출 배선(3)을 거쳐서 검출 전극(2)에 전기적으로 접속되고, 터치면(4)에의 인체의 접근 또는 접촉에 의한 정전 용량의 변화를 검출하는 정전 용량 검출 회로(60)로, 정전 용량식 터치 검출 장치를 구성한다. 검출 전극(2)을 보호막으로 피복하고, 보호막의 표면을 터치면으로 해도 좋다.

Description

정전 용량식 터치 부재 및 그 제조 방법과 정전 용량식 터치 검출 장치{CAPACITANCE TYPE TOUCH MEMBER AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND CAPACITANCE TYPE TOUCH DETECTION DEVICE}

본 발명은, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는 정전{靜電} 용량식 터치 부재 및 그 제조 방법과, 그 정전 용량식 터치 부재를 갖춘 정전 용량식 터치 검출 장치에 관한 것이다.

전자 기기에의 입력 장치로서, 터치 패널이 다방면에서 이용되고 있다. 터치 패널은, 손가락 등의 인체의 일부나 펜 끝{先} 등의 접촉 물체를 접근 또는 접촉시키는 터치면을 가지는 터치 부재 및, 상기 접근 또는 접촉에 의해서 지시된 터치면 위의 터치 위치에 따른 전기 신호를 발생하는 제어 회로부 등에 의해서 구성된다. 대부분의 경우, 터치 패널은, 터치 부재가 화상 표시 장치의 앞면{前面}에 배치되고, 사용자는, 터치면을 투과해 온 표시 화상에 의거해서 터치 위치를 결정하도록 구성되어 있다. 이 경우, 터치 부재는, 화상 표시 장치의 표시 화상을 투과시키도록, 광 투과성인 것이 필요하다.

터치 패널에는 여러가지 방식이 개발되고 있다. 이 중, 정전 용량식 터치 패널은, 인체의 일부, 예를 들면 손가락 등의 접촉 물체가, 터치면에 접근 또는 접촉한 것을 감지하는 검출 전극을 갖춘 터치 부재 및, 상기 접근 또는 접촉에 의해서 생기는, 접촉 물체와 검출 전극과의 사이의 정전 용량의 변화를 검출하고, 터치 위치에 따른 전기 신호를 발생하는 검출 회로부 등에 의해서 구성된다. 상술한 바와 같이, 터치 부재를 화상 표시 장치의 앞면에 배치하는 경우에는, 검출 전극은 광 투과성인 것이 필요하다.

정전 용량식 터치 패널은, 터치 부재의 구성이 간소하기 때문에 경량화 및 광 투과성의 향상에 유리한 것, 운동 부분이 없기 때문에 내구성이 높은 것, 다점{多点} 입력이 가능한 것 등, 뛰어난 특징을 가진다. 따라서, 정전 용량식 터치 패널은, 앞으로{今後}, 더욱더 보급이 진행될 것으로 예상되고 있다.

현재 실용화되어 있는 터치 패널은, 터치면이 평면인 평판 패널에 거의 한정되어 있다. 그러나, 삼차원 화상 표시 장치나 차재용{車載用; on-vehicle} 전자 기기나 게임 기기 등에서는, 기기의 조작성을 높이기 위해서, 터치면이 곡면인 터치 패널(이하, 곡면 터치 패널이라 약칭{略稱}한다)이 요망되고 있다. 그래서, 후술하는 특허 문헌 1에는, 곡면모양의 터치면을 가지는 정전 용량식 터치 패널과 터치 패널의 배면{背面}에 화상을 투사하는 화상 투사부를 갖춘, 표시 장치가 제안되어 있다.

도 11의 (a)는, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 터치 패널이 장착된{付} 표시 장치(100)의 구성을 도시하는 사시도이다. 표시 장치(100)는, 발광 다이오드(LED)(101), 액정 패널(102) 및 곡면 터치 패널(103)을 갖추고 있다. 액정 패널(102)은, 투과형의 액정 패널이며, LED(101)로부터 출사{出射}된 광은, 액정 패널(102)을 투과해서, 곡면 터치 패널(103)에 도달한다. LED(101)와 액정 패널(102)과는, 도시 생략한 구동 회로로부터 공급된 영상 신호에 의거해서, 표시 화상을 곡면 터치 패널(103)의 배면에 투사하는 화상 투사부로서 구성되어 있다. 곡면 터치 패널(103)의 배면에는 광 산란층이 설치되어 있고, 광 산란층에 도달한 광은 산란되고, 곡면 터치 패널(103)의 배면에 표시 화상을 형성한다.

도 11의 (b)는, 곡면 터치 패널(103)의 정전 용량식 터치 부재(110)의 구조를 도시하는 단면도이다(단, 배면의 광 산란층은 도시 생략했다). 터치 부재(110)는, 볼록형{凸形}으로 형성된 곡면 기판(111)에, 투명 도전막(112)과 보호막(113)이 차례{順}로 적층된 것이다. 곡면 기판(111)은, 예를 들면 두께가 1?2㎜ 정도의 유리 기판이나 투명 수지 기판 등이다. 투명 도전막(112)은, 예를 들면 인듐 주석 산화물(ITO) 등으로 이루어지고. 스퍼터링법 등에 의해서 곡면 기판(111) 위에 성막{成膜}된다. 보호막(113)은, 예를 들면 산화 실리콘이나 질화 실리콘이나 투명 수지 등의 절연성 물질 등으로 이루어지고, 스퍼터링법이나 CVD법(화학 기상{氣相} 성장법)이나 도포법{塗布法} 등에 의해서, 투명 도전막(112) 위에 성막된다. 터치 부재(110)에서는, 투명 도전막(112)에 적층된 보호막(113)의 표면이 터치면(114)으로서 이용된다. 곡면 기판(111)의, 터치면(114)이 있는 측과는 반대측의 면(배면)(115)에, 도시 생략한 광 산란층이 배치되어 있다.

곡면 터치 패널(103)은 정전 용량식 터치 패널로서 구성되어 있고, 투명 도전막(112)이 검출 전극으로서 기능한다. 도시 생략했지만, 투명 도전막(112)은 복수의 리드선에 의해서 검출 회로부에 접속되어 있다. 손가락 등의 접촉 물체가, 터치 부재(110)의 터치면(114)에 접근 또는 접촉하면, 접촉 물체와 투명 도전막(112)과의 사이에 생기는 정전 용량에 의해서 리드선을 흐르는 전류가 변화한다. 이 전류에 의거해서 검출 회로부에서 터치면(114) 위에서의 이차원 터치 위치가 산출되고, 터치 위치에 따른 전기 신호가 출력된다. 이차원 터치 위치가 정확하게 산출되기 위해서는, 투명 도전막(112)의 외주부에 설치되는 리드선은 3개 이상이 필요하다.

특허 문헌 1에는, 터치 패널에는, 정전 용량 방식 이외에도, 저항막 방식, 전자{電磁} 유도 방식, 광학 방식, 초음파 방식 등의 방식이 있지만, 정전 용량 방식 이외의 방식은 곡면 터치 패널에는 적합하지 않다고 기술되어 있으며, 하기의 이유가 기재되어 있다.

저항막 방식에서는, 저항막을 형성한 2장{枚}의 기판을 근소한 간격을 띄고{空} 보존유지{保持}할 필요가 있다. 기판의 형상이 구면이나 임의의 곡면인 경우에는, 2장의 기판의 간격을 높은 정밀도{精度}로 목표값에 맞추는 것은 지극히 곤란하다. 전자 유도 방식에서는, 불투명한 센서 기판을 표시 소자의 배면에 배치할 필요가 있다. 센서 기판을 그와 같은 위치에 배치하면, 센서 감도가 저하한다. 이에 더하여, 펜이 어느 정도까지 접근했을 때에 터치했다고 판정할지를 결정하는 것이 곤란하다. 광학 방식에서는, 곡면을 따라 터치를 검출하는 것은, 광의 직진성에 의해서 원리적으로 불가능하다. 초음파 방식에서는, 곡면 위에 미세한 초음파 트랜스듀서(발신/수신 소자)를 형성하는 것이 제조상 곤란하다. 이들 4개의 방식과는 달리, 정전 용량 방식에서는, 곡면 기판(111)의 형상이 어떠한 곡면이더라도, 제조상의 곤란은 적다.

또, 후술하는 특허 문헌 2에는, 터치면이 곡면 형상인 것을 특징으로 하는, 저항막 방식의 터치 패널이 제안되어 있다. 이 터치 패널은, 상부 필름 기판과 하부 필름 기판으로 구성되고, 각 필름 기판은, 투명 도전 폴리머 막, 전극 및, 배선 패턴이 형성된 투명 플라스틱 필름으로 형성된다.

또, 후술하는 특허 문헌 3에는, 폴리티오펜 유도체 폴리머와, 수용성 유기 화합물(질소함유 유기 화합물을 제외한다)과, 도펀트와를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 도전성 폴리머 조성물, 이 조성물을 이용해서 형성된 투명 도전체, 및 이 투명 도전체를 갖춘 입력 장치가 제안되어 있다. 이 입력 장치는, 투명 도전체를 곡면모양으로 배치한 저항막식 터치 패널형 입력 장치로 할 수가 있다고 기술되어 있다.

그런데, 터치 패널을 구성하는 광 투과성 도전 재료로서, 상술한 ITO 등의 산화물계 투명 도전 재료나 도전성 고분자 이외에, 카본 나노튜브를 이용하는 제안도 이루어져 있다. 예를 들면, 후술하는 특허 문헌 4에는, 기판 표면에의 성장, 도금, 살포{散布}, 혹은 카본 나노튜브 분산액의 캐스팅에 의해서 카본 나노튜브를 분산 배설{配設}한 후, 이 위에 수지 필름을 성막하고, 그 다음에 성막된 수지 필름을 분리함으로써, 수지 필름의 표면부에만 카본 나노튜브가 분산 혹은 층으로서 포매{包埋; embded}된 도전성 필름을 제조하는 방법이 제안되고, 이 도전성 필름을 이용한 플렉시블한 저항막식 터치 패널이 제안되어 있다.

또, 후술하는 특허 문헌 5에는, 롤 코팅 등의 도포법에 의해서 카본 나노튜브 분산액을 도포하는 것에 의해, 투명 베이스재{基材; base material}의 적어도 한 면{片面}의 면적의 50% 이상이 카본 나노튜브로 피복되어 있고, 또한 투명성이, 550㎚의 파장의 광에 대해,

투명 도전성 필름의 광 투과율/투명 베이스재의 광 투과율＞0.85

의 조건을 만족{滿}시키는 투명 도전성 필름이 제안되어 있고, 이것은 터치 패널용 투명 도전 필름 등으로서 사용가능하다고 기술되어 있다.

한편, 터치 패널과는 다르지만, 후술하는 특허 문헌 6에는, 인체 등의 접촉 물체의 접근 또는 접촉을 감지하는, 정전 용량 방식의 터치 센서의 예가 나타내어져 있다. 도 12의 (a)는, 특허 문헌 6에 개시되어 있는 터치 센서(200)의 배치예를 도시하는 사시도, 도 12의 (b)는, 사시도 (a)에 (12b)-(12b)선으로 나타낸 위치에서의 단면도이다.

도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이, 터치 센서(200)는, 예를 들면 인형형 완구(210) 등의 전자 기기의 앞머리부{前頭部}로부터 머리꼭대기 뒷부{頭頂後部}에 걸쳐서, 그의 내부에 배치되어 있다. 도 12의 (b)에 도시하는 바와 같이, 터치 센서(200)는, 베이스재(201)와, 그의 전극부(201a)에 형성된 검출 전극(202)과, 그의 연장돌출부{延出部}(201b)에 형성된 배선(도시 생략)과, 검출 회로부(203)로 구성되어 있다.

베이스재(201)는, 가요성{可撓性}을 가지는 수지 재료로 이루어지는 절연 시트 등이다. 베이스재(201)는, 소정의 치수로 형성된 전극부(201a)와, 이 단부{端部}로부터 검출 회로부(203)를 향해서 연장{延}하는 연장돌출부(201b)로 이루어지며, 이들의 표면에는 각각 전극(202) 및 배선이 배치되어 있다. 검출 전극(202) 및 배선은, 예를 들면 구리{銅} 등의 도전성 재료로 이루어지고, 예를 들면 증착법이나 도금법 등의 공지의 방법에 의해서 형성된다. 혹은, 은{銀}페이스트 등의 도전성 도료를 인쇄하는 등의 공지의 방법에 의해서 형성해도 좋다. 검출 회로부(203)는, 접촉 물체와 검출 전극(202)과의 사이의 정전 용량의 변화를 검출하는 신호 처리 수단이다.

터치 센서(200)는, 인형형 완구(210)의 외형을 형성하고 있는 케이싱{筐體}(211)의 내측의 곡면에 고정되어 있다. 케이싱(211)은, 금속 이외의, 유전율이 큰 재료, 예를 들면 합성 수지로 형성된 것이 바람직하다. 터치 센서(200)를 내장하는 전자 기기는, 도시한 인형형 완구(210) 이외에, PDA(정보 휴대 단말), 휴대 전화기, 비디오 카메라 등이라고 기재되어 있다.

또한, 특허 문헌 2에는, 전극(202)은 외부로부터 볼{目視} 수가 없으므로, 케이싱(211)의, 전극(202)과 대향하는 위치에 오목부{凹部}(212)를 설치하고, 전극(202)의 위치를 명확하게 하면, 사용자의 인체나 다른{他} 접촉 물체에 의한 의도하지 않는 접촉을 억제하기 쉽고, 오작동을 감소시키는 것이 가능해져 바람직하다고 기재되어 있다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

특허문헌 1: 일본특개2007-279819호 공보(제4 및 5페이지, 도 1 및 도 3)

특허문헌 2: 일본특개2008-47026호 공보(제4 및 제5페이지, 도 1 및 도 2)

특허문헌 3: WO2004/106404호 공보(제6-11페이지, 도 1)

특허문헌 4: WO2006/030981호 공보(청구항 1, 2, 22 및 23, 제6-9 및 11페이지, 도 14)

특허문헌 5: 일본특개2008-177143호 공보(청구항 7 및 9-14, 제9, 11-13, 15, 및 16페이지, 도 1)

특허문헌 6: 일본특개2005-339856호 공보(제4-6 및 8페이지, 도 1 및 도 5)

이미 기술{旣述}한 바와 같이, 터치 부재를 화상 표시 장치의 앞면에 배치하는 경우를 고려하면, 정전 용량식 터치 패널을 구성하는 검출 전극은, 광 투과성인 것이 바람직하다.

현재, 널리 이용되고 있는 투명 도전 재료는 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 불소도프 주석 산화물(FTO) 등이다. 이들 산화물계 투명 도전 재료는, 일반적으로 진공 증착법이나 스퍼터링법 등의 물리적 증착법(PVD)에 의해서, 유리나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 광 투과성 지지체 위에 성막된다. PVD에서는, 평면 위에의 성막은 용이하지만, 곡면 등의 입체물 위에 얼룩없이 균일하게 성막하는 것은 극히 어렵다. 근래{近年}, 플라즈마 CVD법에 의해서, 투명 도전 재료를 곡면 기판 위에 성막할 수 있도록 되었지만(WO2006/033268 참조), 이 방법에서는, 플라즈마의 발생이나 조건 제어를 위해서 큰 규모의{大掛; large-scale} 장치가 필요하다. 또, ITO나 FTO 등의 산화물계 투명 도전 재료는 물러서{망가지기 쉬워서}, 응력을 가하면 미세한 균열이 생겨 도전성이 급격하게 저하한다(일본특개2008-36902 참조). 이 때문에, 성막 후에, 절곡{折曲; bending}하는 등의 성형 가공을 시행{施}할 수는 없다.

특허 문헌 2 및 3에서는, 도전성 고분자가 투명 도전 재료로서 이용되고 있다. 도전성 고분자는 성형성은 뛰어나지만, ITO 등에 비해, 도전성 및 투명성이 뒤떨어지고, 소정의 도전성이 얻어지지 않아, 터치 패널의 오동작의 원인으로 되는 일이 있다. 또, 내구성이 뒤떨어지고, 특히 차재용 등 고온 환경중에서의 동작 특성에는 문제가 있다. 또, 특허 문헌 2 및 3에서 의도되고 있는 터치 패널은, 저항막식 터치 패널이다. 이미 기술한 바와 같이, 저항막식 터치 패널에서는, 저항막을 형성한 2장의 베이스재를 근소한 간격을 띄고 보존유지할 필요가 있다. 기재의 형상이 구면이나 임의의 곡면인 경우에는, 2장의 베이스재의 간격을 높은 정밀도로 목표값에 맞추는 것은 지극히 곤란하다.

특허 문헌 4 및 5에서는, 카본 나노튜브가 투명 도전 재료로서 이용되고 있다. 그러나, 특허 문헌 2 및 3과 마찬가지로, 특허 문헌 4 및 5에서 의도되고 있는 터치 패널은, 저항막식 터치 패널이며, 베이스재의 형상이 구면이나 임의의 곡면인 경우에는, 2장의 베이스재의 간격을 높은 정밀도로 목표값에 맞추는 것은 지극히 곤란하다.

이상의 이유로, 현재 실용화되어 있는 터치 패널은, 터치면이 평면의 평판 패널에 거의 한정되어 있다.

한편, 특허 문헌 6에 제안되어 있는 터치 센서에서는, 검출 전극(202)은 케이싱(211)의 내벽에 설치되므로, 광 투과성일 필요는 없지만, 플렉시블한 것이 필요하다. 게다가, 검출 전극이 투명하면, 외관을 해치는 일없이, 검출 전극을 케이싱(211)의 외벽에 설치할 수가 있다. 이 경우, 케이싱(211)의 내부에 설치하는 경우에 비해, 훨씬 간이하게 검출 전극을 설치할 수가 있다. 또, 검출 전극(202)을 내장하는 것이 어려운 대부분의 물품에도, 검출 전극을 설치해서, 터치 센서 기능을 부여할 수가 있다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 실정을 감안하고, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지고, 광 투과성의 검출 전극을 가지는 정전 용량식 터치 부재 및 그 제조 방법과, 그 정전 용량식 터치 부재를 갖춘 정전 용량식 터치 검출 장치를 제공하는데에 있다.

즉, 본 발명은,

절연성 재료로 이루어지고, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는, 필름모양 또는 판모양{板狀}의 지지체와,

상기 지지체의 한쪽의 면의 적어도 일부에 배치된, 카본나노 선모양{線狀} 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 검출 전극과,

상기 검출 전극으로부터 인출{引出}된 인출 배선

을 가지고,

상기 지지체의, 상기 검출 전극이 배치된 면과는 반대측의 면을 터치면으로 하고, 이 터치면에의 접촉 물체의 접근 또는 접촉을, 상기 접촉 물체와 상기 검출 전극과의 사이의 정전 용량의 변화로서 감지하는, 제1 정전 용량식 터치 부재에 관계된다.

또,

절연성 재료로 이루어지고, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는, 필름모양 또는 판모양의 지지체와,

상기 지지체의 한쪽의 면의 적어도 일부에 배치된, 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 검출 전극과,

상기 검출 전극을 피복하는 보호막과,

상기 검출 전극으로부터 인출된 인출 배선

을 가지고,

상기 보호막의 표면을 터치면으로 하고, 이 터치면에의 접촉 물체의 접근 또는 접촉을, 상기 접촉 물체와 상기 검출 전극과의 사이의 정전 용량의 변화로서 감지하는, 제2 정전 용량식 터치 부재에 관계된다.

또,

절연성 재료로 이루어지고, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는, 필름모양 또는 판모양의 지지체와,

상기 지지체의 한쪽의 면의 적어도 일부에 배치된, 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 제1 검출 전극과,

상기 검출 전극을 피복하는 제1 보호막과,

상기 지지체의, 상기 한쪽의 면의 반대측의 면의 적어도 일부에 배치된, 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 제2 검출 전극과,

상기 검출 전극을 피복하는 제2 보호막과,

상기 제1 검출 전극 및 상기 제2 검출 전극으로부터 각각 인출된 인출 배선

을 가지고,

상기 제1 보호막 및/또는 상기 제2 보호막의 표면을 터치면으로 하고, 이 터치면에의 접촉 물체의 접촉 또는 접근을, 상기 접촉 물체와 상기 제1 검출 전극 및/또는 상기 제2 검출 전극과의 사이의 정전 용량의 변화로서 감지하는, 제3 정전 용량식 터치 부재에 관계된다.

또, 본 발명은,

물품의 표면의 적어도 일부에 배치된, 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 검출 전극과,

상기 검출 전극을 피복하는 보호막과,

상기 검출 전극으로부터 인출된 인출 배선

을 가지고,

상기 보호막의 표면을 터치면으로 하고, 이 터치면에의 접촉 물체의 접근 또는 접촉을, 상기 접촉 물체와 상기 검출 전극과의 사이의 정전 용량의 변화로서 감지하는, 제4 정전 용량식 터치 부재에 관계된다.

또, 본 발명은,

상기 제1 내지 제4 정전 용량식 터치 부재의 어느 것인가와,

상기 인출 배선을 거쳐서 상기 검출 전극에 전기적으로 접속되고, 상기 터치면에의 상기 접촉 물체의 접근 또는 접촉에 의한 상기 정전 용량의 변화를 검출하는 검출 회로부

를 가지는, 정전 용량식 터치 검출 장치에 관계된다.

또, 본 발명은,

카본나노 선모양 구조체가 분산제를 함유하는 분산용 용매중에 분산해 있는 분산액을 조제하는 공정을 가지고,

절연성 재료로 이루어지고, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는, 필름모양 또는 판모양의 지지체의 면, 혹은 터치 부재를 설치하는 물품의 표면에 상기 분산액을 피착{被着; adhere}시키는 공정과,

상기 분산용 용매를 증발시키고, 상기 카본나노 선모양 구조체를 상기 지지체의 면 또는 상기 물품의 표면에 고착{固着; firmly fixing}시키는 공정과,

상기 지지체의 면 또는 상기 물품의 표면을 세정용 용매에 의해서 세정하고, 상기 분산제를 제거하는 공정과,

상기 세정용 용매를 증발시키는 공정

으로 이루어지는 일련의 공정을 소정의 횟수{回數} 행하고, 상기 지지체의 면 또는 상기 물품의 표면에 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 검출 전극을 형성하는 공정을 가지고,

상기 검출 전극에 인출 배선을 설치하는 공정을 가지는, 정전 용량식 터치 부재의 제조 방법에 관계된다.

또한, 본 발명에 있어서, 카본나노 선모양 구조체란, 전형적으로는, 단층 카본 나노튜브, 또는 이층 이상의 다층 카본 나노튜브이지만, 카본 나노튜브만큼 높은 결정성{結晶性}(원자 배열의 규칙성)을 갖지 않는 재료도 포함하는 것으로 한다. 즉, 카본나노 선모양 구조체란, 통모양으로 둥그스름하게 된{丸; rolled} 그라펜 시트 구조의 전부 또는 일부를 도전 영역으로서 포함하고, 그라펜 시트 구조가 단면{斷面}의 크기가 수㎚로부터 수십㎚ 정도의 극세선의 외형 형상을 갖고, 단면 방향의 전자의 운동이 나노사이즈의 영역에 제한되고, 길이 방향(축 방향)의 전자의 운동만이 매크로한 스케일로 허용되고 있는 탄소계 재료이면 무엇이라도 좋다. 그의 외형 형상은, 직선모양 또는 곡선모양으로서, 분기{分岐}나 마디{節; jointt}를 포함하고 있어도 좋다. 구체적으로는, 통모양의 카본 나노튜브 외에, 컵 스택형의 카본 나노튜브, 카본 나노혼{nanohorn}, 카본 나노뱀부{nanobamboo}, 기상 성장 카본 나노파이버(예를 들면, 쇼와 덴코사{昭和電工社; SHOWA DENKO K.K.}제 VGCF), 또는 카본 나노와이어 등이더라도 좋다.

본 발명의 정전 용량식 터치 부재, 및 정전 용량식 터치 검출 장치의 특징은, 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층을 검출 전극으로서 이용하고, 정전 용량 방식의 터치 검출 방법과 조합하는 것에 의해서, 비로소, 실용적인, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는 터치 검출 장치를 실현한 것에 있다.

상기 카본나노 선모양 구조체는, 직경이 가시광의 파장보다 훨씬 작으므로, 가시광을 잘 투과시킨다. 게다가, 상기 카본나노 선모양 구조체에는, 금속성 카본 나노튜브와 같이 지극히 높은 전기 전도성을 가지는 것이 있고, 작은 면밀도로 충분한 전기 전도성을 나타낸다. 게다가, 카본 나노튜브는, ITO 등의 산화물계 투명 도전 재료와 달리, 유연하고{supple} 강인한 기계적 특성을 가진다. 또, 화학적으로도 안정하다. 이상과 같이, 상기 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층은, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는 터치 부재에 이용되는 검출 전극으로서 최량의 특성을 가진다.

도 11 및 도 12를 이용해서 설명한 바와 같이, 정전 용량 방식의 터치 검출 방법에서는, 1장의 검출 전극이 있으면 터치 부재로서 기능시킬 수가 있고, 터치 부재의 구조를 지극히 간소하게 할 수가 있다. 이것은, 저항막식 터치 패널에서는, 저항막을 형성한 2장의 베이스재를 근소한 간격을 띄고 보존유지할 필요가 있는 것과 비교하면, 지극히 큰 이점이다. 본 발명은, 정전 용량 방식의 터치 검출 방법은, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는, 실용적인 터치 검출 장치를 실현할 수 있는 유일한 방식이라고 하는 깊은 인식에 입각해서 완성했다.

본 발명의 정전 용량식 터치 부재의 제조 방법은,

절연성 재료로 이루어지고, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는, 필름모양 또는 판모양의 지지체의 면, 혹은, 터치 부재를 설치하는 물품의 표면에 상기 분산액을 피착시키는 공정과,

상기 분산용 용매를 증발시키고, 상기 카본나노 선모양 구조체를 상기 지지체의 면 또는 상기 물품의 표면에 고착시키는 공정과,

상기 지지체의 면 또는 상기 물품의 표면을 세정용 용매에 의해서 세정하고, 상기 분산제를 제거하는 공정과,

상기 세정용 용매를 증발시키는 공정

으로 이루어지는 일련의 공정을 소정의 횟수 행하고, 상기 지지체의 면 또는 상기 물품의 표면에 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 검출 전극을 형성하는 공정을 가진다.

이 제조 방법의 특징은, 상기 분산용 용매를 증발시키고, 상기 카본나노 선모양 구조체를 상기 지지체의 면 또는 상기 물품의 표면에 고착시킨 후에, 상기 지지체의 면 또는 상기 물품의 표면을 세정용 용매에 의해서 세정하고, 상기 분산제를 제거하며, 그 후, 상기 세정용 용매를 증발시키는데에 있다. 상기 세정용 용매에 의한 세정 공정에서, 상기 카본나노 선모양 구조체 사이에 개재하는 상기 분산제가 없애{取除}지므로, 상기 카본나노 선모양 구조체끼리의 밀착성이 향상하고, 도전성이 향상한다. 앞{先}의 분산용 용매를 증발시키는 공정에 의해서, 상기 카본나노 선모양 구조체의 대부분은 상기 지지체의 면 또는 상기 물품의 표면에 고착해 있으므로, 이들이 세정 공정에서 탈락{脫落; fall off}하는 일은 없다. 또, 고착 상태가 나쁜 소수의 상기 카본나노 선모양 구조체는 세정 공정에서 없애진다{제거된다}. 남은 상기 카본나노 선모양 구조체는, 세정용 용매를 증발시키는 공정에 의해서 더욱더 단단히 상기 지지체의 면 또는 상기 물품의 표면에 고착한다. 이상과 같이 해서, 상기 투명 도전층의 질이 향상한다.

또, 본 제조 방법에서는, 상기 카본나노 선모양 구조체의 퇴적층이 소정의 두께에 도달하며, 필요한 도전율이 얻어질 때까지, 상술한 분산액을 피착시키고나서 세정용 용매를 증발시킬 때까지의 일련의 퇴적 공정을 반복해서 행한다. 따라서, 1회의 퇴적 공정으로 소정의 두께의 퇴적층을 형성하는 방법에 비해, 분산액에서의 카본 나노튜브의 농도를 낮게 억제할 수가 있다. 이 결과, 균일성이 높은 퇴적층을 형성할 수가 있고, 균일한 도전성을 가지는 도전층을 얻을 수가 있다.

이상과 같이, 본 발명의 정전 용량식 터치 부재의 제조 방법에서는, 간편하고 스케일 업의 용이한 방법으로, 분산제나 불순물이 적고, 균일하게 카본나노 선모양 구조체가 분포한 평탄성이 높은 퇴적층을 형성할 수가 있고, 카본 나노튜브 등의 카본나노 선모양 구조체가 가지는 광 투과성, 전기 전도 특성 및 기계적 특성을 해치지 않고 발현시킬 수 있는 광 투과성 도전층을 제작할 수가 있다. 본 제조 방법에서는, 카본 나노튜브 분산액을 도포하는 것만으로 투명 도전층을 형성할 수 있고, 제조 공정에 고온이나 진공 등을 필요로 하지 않는다. 이 때문에, 열에 약한 지지체, 혹은 진공으로 파괴?변질해 버리는 지지체나, 너무 커서 진공 용기에 다 들어가지 못하는 지지체이더라도, 상기 지지체로서 이용하고 그의 표면에 투명 도전층을 형성할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 정전 용량식 터치 부재의 제조 방법을 이용하면, 자유로운 형상을 갖는 지지체의 표면에, 형상을 바꾸는 일없이, 정전 용량식 터치 부재를 설치할 수가 있다.

[도 1] 본 발명의 실시형태 1에 의거하는 정전 용량식 터치 검출 장치의 구조를 도시하는 사시도(a), 및 단면도(b)와 (c)이다.
[도 2] 본 발명의 실시형태 1에 의거하는{同}, 다른{別} 예에 의거하는 정전 용량식 터치 검출 장치의 구조를 도시하는 단면도이다.
[도 3] 본 발명의 실시형태 1에 의거하는, 또 다른 예에 의거하는 정전 용량식 터치 검출 장치의 구조를 도시하는 사시도(a) 및 단면도(b)이다.
[도 4] 본 발명의 실시형태 1에 의거하는, 광 투과성 지지체의 입체적인 형상의 예를 도시하는 사시도이다.
[도 5] 본 발명의 실시형태 2에 의거하는 정전 용량식 터치 검출 장치의 구조를 도시하는 단면도이다.
[도 6] 본 발명의 실시형태 3에 의거하는 정전 용량식 터치 검출 장치의 구조를 도시하는 단면도이다.
[도 7] 본 발명의 실시형태 4에 의거하는 정전 용량식 터치 검출 장치의 구조를 도시하는 단면도이다.
[도 8] 본 발명의 실시형태 4에 의거하는{同}, 정전 용량식 터치 부재의 분획{分畵; division} 패턴의 예를 도시하는 상면도(왼쪽도면{左圖}) 및 측면도(오른쪽도면{右圖})이다.
[도 9] 본 발명의 실시형태 4의 다른 예에 의거하는, 정전 용량식 터치 부재의 구조를 도시하는 사시도(a) 및 수평 방향에서의 단면도(b)이다.
[도 10] 본 발명의 실시형태 4에 의거하는, 정전 용량식 터치 부재의 사용 방법을 설명하는 사시도이다.
[도 11] 특허 문헌 1에 개시되어 있는 터치 패널이 장착된 표시 장치의 구성을 도시하는 사시도(a), 및 터치 부재의 구조를 도시하는 단면도(b)이다.
[도 12] 특허 문헌 6에 개시되어 있는 터치 센서의 배치예를 도시하는 사시도(a) 및 단면도(b)이다.

본 발명의 제1 정전 용량식 터치 부재에 있어서, 상기 검출 전극이 피복층에 의해서 피복되어 있는 것이 좋다.

본 발명의 제4 정전 용량식 터치 부재에 있어서, 상기 물품의 상기 표면과 상기 광 투과성 도전층과의 사이에 하지층{下地層; underlayer}이 설치되어 있는 것이 좋다.

본 발명의 제1?제4 정전 용량식 터치 부재에 있어서, 상기 터치면 위의 위치를 구획{區畵; partition}하도록 분획된 복수의 상기 검출 전극이, 전극마다 독립된 인출 배선과 함께 설치되어 있고, 상기 접촉 물체가 접근 또는 접촉하는 상기 터치면 위의 터치 위치의 차이{違}가, 상기 구획을 단위로 해서 식별가능한 것이 좋다.

본 발명의 제1?제4 정전 용량식 터치 부재에 있어서, 상기 광 투과성 도전층이, 상기 카본나노 선모양 구조체와 도전성 수지 재료와의 복합체로 이루어지는 것이 좋다. 상기 카본나노 선모양 구조체는 지극히 가늘고, 단위 질량 당{當}의 표면적(비{比}표면적)이 크므로, 보조적인 재료는 반드시 필요하지는 않지만, 이용하는 것이라면, 투명성이 높은 도전성 고분자인 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT; 상품명 바이트론{Baytron}) 등이 좋다. 또, 상기 카본나노 선모양 구조체가 카본 나노튜브인 것이 좋다. 단층 카본 나노튜브에는, 지극히 높은 전기 전도성을 나타내는 금속성 카본 나노튜브가 포함된다. 또, 이층 카본 나노튜브나 다층 카본 나노튜브 중에도, 지극히 높은 전기 전도성을 나타내는 것이 있다. 게다가, 카본 나노튜브는, ITO 등의 산화물계 투명 도전 재료와 달리, 유연하고 강인한 기계적 특성을 가진다.

본 발명의 제1?제3 정전 용량식 터치 부재에 있어서, 여러가지 용도를 생각하면, 상기 지지체가 광 투과성인 것이 좋은 경우가 있다. 마찬가지로, 상기 보호막이 광 투과성인 것이 좋은 경우가 있다. 예를 들면, 터치 부재를 화상 표시 장치의 앞면에 배치하는 터치 패널 등, 터치 부재가 광 투과성인 것이 요구되는 경우 등이다.

또, 상기 지지체의 상기 입체적인 형상이, 1개의 곡면, 곡면의 조합, 곡면과 평면의 조합, 또는 평면의 조합에 의해서 형성되어 있는 것이 좋다. 예를 들면, 상기 지지체의 상기 입체적인 형상이 만곡{彎曲}한 곡면모양이며, 외측의 볼록형{凸形}의 면 또는 내측의 오목형{凹形}의 면이 상기 터치면으로서 이용되는 것이 좋다. 또, 복수개의 터치면을 이어맞추어{繫合; connecting}, 입체적으로 닫힌 형상의 상기 터치면을 가지는 정전 용량식 터치 부재를 제작할 수도 있다.

본 발명의 정전 용량식 터치 검출 장치는, 다른 전자 기기와 함께 이용되고, 상기 터치면에의 상기 접촉 물체의 접근 또는 접촉에 따라 상기 다른 전자 기기에 전기 신호를 출력하는 터치 스위치로서 구성되어 있는 것이 좋다. 예를 들면, 상기 다른 전자 기기가 정보 처리 장치이며, 상기 접촉 물체가 접근 또는 접촉하는 상기 터치면 위의 터치 위치에 따른 입력 신호를 상기 정보 처리 장치에 출력하는, 터치 패널로서 구성되어 있는 것이 좋다.

본 발명의 정전 용량식 터치 부재의 제조 방법에 있어서, 상기 검출 전극을 피복하고, 표면이 터치면으로서 이용되는 보호막을 형성하는 공정을 가지는 것이 좋다.

또, 도포법, 침지법{浸漬法}, 또는 인쇄법에 의해서 상기 지지체에 상기 분산액을 피착시키는 것이 좋다.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시형태를 도면 참조 하에 구체적으로 설명한다.

[실시형태 1]

이하, 본 발명의 실시형태 1에 관계된 정전 용량식 터치 부재, 정전 용량식 터치 검출 장치, 및 정전 용량식 터치 부재의 제조 방법에 대해서 설명한다. 이 때, 상기 카본나노 선모양 구조체로서 카본 나노튜브를 이용하는 것으로 한다.

도 1의 (a)는, 실시형태 1에 의거하는 정전 용량식 터치 검출 장치의 구조를 도시하는 사시도이며, 도 1의 (b)는 그의 단면도이다. 이 정전 용량식 터치 검출 장치는, 본 발명의 제1 정전 용량식 터치 부재에 의거하는 정전 용량식 터치 부재(10)와, 정전 용량 변화 검출 회로(60)로 구성되어 있다.

정전 용량식 터치 부재(10)는, 절연성 재료로 이루어지고, 입체적인 형상을 가지는 필름모양 또는 판모양의 지지체(1)와, 지지체(1)의 한쪽의 면의 적어도 일부에 배치된, 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 검출 전극(2)과, 검출 전극(2)으로부터 인출된 인출 배선(3)으로 구성되어 있다.

정전 용량식 터치 부재(10)에서는, 지지체(1)의, 검출 전극(2)이 배치된 면과는 반대측의 면이 터치면(4)으로서 이용된다. 즉, 인체의 일부, 예를 들면 손가락 등의 접촉 물체가 터치면(4)에 접근 또는 접촉하면, 접촉 물체와 검출 전극(2)과의 사이의 정전 용량이 변화한다. 이 정전 용량의 변화는, 인출 배선(3)을 거쳐서 정전 용량 변화 검출 회로(60)에 전해지며, 전기 신호로 변환해서 감지된다. 정전 용량 변화 검출 회로(60)로서는, 시판되는 일반적인 정전 용량 측정 장치, 예를 들면 Cypress Semiconductor사의 CapSense 시리즈(상품명) 등을 이용할 수가 있다.

정전 용량 방식의 터치 검출 방법에서는, 검출 전극(2)과, 검출 전극(2)과 터치면(4)을 격리{隔; separate}하는 절연성(유전체) 재료가 있으면, 간이하게 정전 용량식 터치 부재를 구성할 수가 있다. 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 절연성 재료로 이루어지는 지지체(1)와, 그 위에 형성된 투명 도전층으로 이루어지는 검출 전극(2)과는 이 구성 조건을 만족시키고 있고, 정전 용량식 터치 부재(10)로서 이용할 수가 있다. 이 때, 터치 검출 방법이 정전 용량 방식인 것은 지극히 중요하다. 이미 기술한 바와 같이, 저항막식 터치 패널에서는, 저항막을 형성한 2장의 베이스재를 근소한 간격을 띄고 보존유지할 필요가 있고, 이렇게 간이하게 터치 부재를 형성할 수는 없다.

지지체(1)의 재료는, 절연성 재료인 것을 제외하면, 특히 한정되는 것은 아니다. 단, 터치 부재가 화상 표시 장치의 앞면에 배치되는 경우에는, 지지체(1)의 재료는 광 투과성인 것이 필요하다. 광 투과성 지지체(1)로서, 유리판 또는 광 투과성 고분자 수지판을 이용할 수가 있다. 광 투과성 고분자 수지판의 재료로서는, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리메타크릴산 메틸(PMMA) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리에틸렌(PE) 수지, 폴리에테르술폰(PES) 수지, 폴리이미드(PI) 수지, 및 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 투명도가 높고, 내열성 및 내약품성이 뛰어난 재료이면 좋고, 이와 같은 재료의 예로서 PET 등을 들 수 있다.

터치면(4)의 반대측의 면에 검출 전극(2)을 설치하고, 터치면(4)에 접근 또는 접촉하는 접촉 물체와 검출 전극(2)과의 사이에 정전 용량을 형성시키는 것을 생각하면, 지지체(1)의 두께는 너무 크지 않은 것이 중요하다. 따라서, 지지체(1)는, 예를 들면 두께가 0.01?3㎜, 통상 0.1?0.5㎜ 정도로서, 플렉시블한 테이프모양, 필름모양, 또는 시트모양인 것이 좋다. 이 경우, 임의의 입체적 형상을 가지는 물품에, 붙이{貼付}는 등의 형태로 이용할 수가 있다. 또, 도 1에 도시한 바와 같이, 이 필름모양, 시트모양, 또는 판모양의 지지체(1)가, 예를 들면 중공{中空} 반구모양{半球狀} 등의 입체적인 형상으로 성형되어 있는 것이 좋다. 그 형상은, 카본 나노튜브 분산액을 유입할 수 있을 정도로, 일부가 개구된 형상이 바람직하다. 이와 같이, 형상에 다소의 제한은 있지만, 입체적 형상을 가지는 지지체(1)에, 그의 형상을 바꾸는 일없이, 정전 용량식 터치 검출 부재를 설치할 수가 있다.

검출 전극(2)은, 카본 나노튜브를 함유하는 광 투과성 도전층으로 형성되어 있다. 카본 나노튜브의 종류는, 특히 한정되지 않는다. 바람직하게는, 단층이며, 불순물이 적고, 카본 나노튜브 자체의 결정성이 높고, 직경이 굵고, 길이가 가능한 한 긴 카본 나노튜브인 것이 좋다. 카본 나노튜브는, 직경이 가시광의 파장보다 훨씬 작으므로, 가시광을 잘 투과시킨다. 게다가, 카본 나노튜브에는, 금속성 카본 나노튜브와 같이 지극히 높은 전기 전도성을 가지는 것이 있고, 작은 면밀도로 충분한 전기 전도성을 나타낸다. 게다가, 카본 나노튜브는, ITO 등의 산화물계 투명 도전 재료와 달리, 유연하고 강인한 기계적 특성을 가진다. 또, 화학적으로도 안정하다. 이상과 같이, 카본 나노튜브를 함유하는 광 투과성 도전층은, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는 터치 부재에 이용되는 검출 전극으로서 최량의 특성을 가진다.

본 발명에 의거하는 정전 용량식 터치 부재, 및 정전 용량식 터치 검출 장치의 특징은, 카본 나노튜브를 함유하는 광 투과성 도전층을 검출 전극으로서 이용하고, 정전 용량 방식의 터치 검출 방법과 조합하는 것에 의해서, 비로소, 실용적인, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는 터치 검출 장치를 실현한데에 있다.

이 중, 실시형태 1에서는, 검출 전극(2)에 대향하는 지지체(1)의 면을 터치면(4)으로서 이용한다. 이와 같이 하면, 가장 간소하게 정전 용량식 터치 부재(10)를 구성할 수 있다. 따라서, 최소의 코스트로, 생산성 좋게, 정전 용량식 터치 부재(10)를 제작할 수 있다.

도 1의 (c)는, 검출 전극(2)이 피복층(5)에 의해서 피복되어 있는 정전 용량식 터치 부재의 예를 도시하는 단면도이다. 피복층(5)은, 카본 나노튜브의 부착성{付着性}을 향상시키고, 또 광 투과율을 향상시킨다. 피복층(5)을 구성하는 재료는, 광학 특성이 좋은 것(고투명성?저반사성?저글레어성{low glare}), 간단하게 형성할 수 있는 것, 전기 절연성이 있는 것이 필요하다. 또, 고분자계의 재료가 바람직하고, 술폰기-SO₃H를 가지는 고분자를 이용하면 카본 나노튜브의 도전성이 안정되는 것이 알려져 있다(일본특개2008-251271호 공보 참조). 이상으로부터, 피복층(5)을 구성하는 재료로서는, Nafion(듀퐁사 등록상표)이 특히 좋고, 이것 이외에는, 폴리스틸렌 수지, 폴리메타크릴산 메틸 수지, 폴리염화 비닐 수지, 폴리염화 비닐리덴 수지, 폴리카보네이트 수지, 실리콘 수지, 스틸렌-아크릴로니트릴 공중합체(AS) 수지, 및 TPX 수지(4-메틸펜텐-1을 주원료로 하는, 결정성의 올레핀계 폴리머) 등을 들 수 있다. 피복층(5)의 형성 방법으로서는, 구성 재료를 적당한 용매에 용해시킨 후, 침지법이나 분사법{吹付法; spraying method} 등에 의해서 용액을 도포하는 방법 등을 들 수 있다.

도 2의 (a)는, 실시형태 1의 다른 예에 의거하는 정전 용량식 터치 검출 장치의 구조를 도시하는 단면도이다. 도 1에 도시한 정전 용량식 터치 부재(10)에서는, 반구형{半球形}의 지지체(1)의 내측의 면(오목면)에 검출 전극(2)이 배치되고, 외측의 면(볼록면)이 터치면(4)으로서 이용되고 있는데 대해, 도 2의 (a)에 도시하는 정전 용량식 터치 부재(11)에서는, 반구형의 지지체(1)의 외측의 면(볼록면)에 검출 전극(6)이 배치되고, 내측의 면(오목면)이 터치면(8)으로서 이용된다. 이와 같이, 검출 전극이 배치되어 있는 면이 다르고, 그 결과, 터치면이 역{逆}으로 되므로, 사용상은 큰 차이를 일으킨다. 그러나, 터치 검출의 메카니즘{仕組}에 관해서는 양자에 중요한 차이는 없다. 도 2의 (b)는, 도 1의 (c)와 마찬가지로, 검출 전극(6)이 피복층(9)에 의해서 피복되어 있는 예를 도시하고 있다.

도 3은, 실시형태 1의 또 다른 예에 의거하는 정전 용량식 터치 검출 장치의 구조를 도시하는 사시도(a) 및 단면도(b)이다. 도 3에 도시하는 정전 용량식 터치 부재(12)는, 2개의 반구형의 정전 용량식 터치 부재(10), 즉 반구형의 지지체(1a), 검출 전극(2a), 및 인출 배선(3a)으로 이루어지는 정전 용량식 터치 부재(10a)와, 마찬가지로, 반구형의 지지체(1b), 검출 전극(2b), 및 인출 배선(3b)으로 이루어지는 정전 용량식 터치 부재(10b)를 접합해서 제작한, 터치면(4a)과 터치면(4b)으로 이루어지는, 닫힌 구형{球形}의 터치면을 가지는 정전 용량식 터치 부재의 예이다.

도 4는, 광 투과성 지지체의 입체적인 형상의 예를 도시하는 사시도이다. 이들은, 각종 기둥체{柱體}, 뿔체{錐體}, 구체{球體}, 및 타원구{楕圓球} 등이며, 이들 입체의 일부, 또는 이들을 조합해서 얻어지는 임의의 입체이더라도 좋다. 일반적으로는, 지지체의 입체적인 형상은, 1개의 곡면, 곡면의 조합, 곡면과 평면의 조합, 또는 평면의 조합에 의해서 형성되는 임의의 입체 형상이더라도 좋다. 본 실시형태에서는, 이들 지지체에, 그의 형상을 바꾸는 일없이, 정전 용량식 터치 검출 부재를 형성할 수가 있다.

플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는 정전 용량식 터치 검출 부재에서는, 자신의 형상이 변화함으로써, 형상이 변화하지 않는 부재에서는 생길 수 없는, 사용감이나 감촉을 낳{生出}을 수가 있다. 예를 들면, 유연성{柔軟性}이 풍부한 입체적 형상의 지지체를 이용해서 정전 용량식 터치 검출 부재를 제작하면, 손대면{터치하면} 움푹 들어가{dent}거나, 구부러지거나 하는 입력 장치로서 이용할 수가 있고, 종래에 없는 인터페이스로 할 수가 있다.

또, 입체적인 형상을 가지는 정전 용량식 터치 검출 부재에서는, 평면형보다도 터치 검출 감도를 향상시킬 수가 있다. 입체형의 검출 전극에서는, 검출 전극의 앞면 및 배면을 모두 공기층으로 할 수가 있으므로, 종래의 평면형의 정전 용량식 터치 검출 장치에서 문제로 되고 있는 배면 기판 유래{由來}의 노이즈, 혹은 접지면과의 사이의 기생 용량 등에 의한 오동작이나 감도 저하를 저감할 수가 있다. 이 때문에, 입체 형상의 정전 용량식 터치 검출 장치에서는, 터치 검출의 감도?정밀도가 현저하게 향상한다.

본 발명에 의거하는 정전 용량식 터치 검출 장치는, 지지체(1)가 갖는 모양{模樣}이나 질감을 유지한 채로, 정전 용량식 터치 검출 장치로 할 수가 있다. 또, 광 투과성의 지지체를 이용해서 정전 용량식 터치 검출 부재를 제작하고, 이것을 다른 물품에 덮어씌우{被}는 경우에는, 다른 물체의 외관이나 의장{意匠; 디자인}을 그대로 이용해서, 정전 용량식 터치 검출 부재로 할 수가 있다.

이 외에, 카본 나노튜브를 도전층으로 하는 입체 정전 용량식 터치 검출 장치는, 형상의 자유도가 높고, 또 광 투과성으로 할 수가 있으므로, 디스플레이?발광 소자?광전 변환 소자 등의 위에 설치해도 동작에 영향을 주는 일이 없기 때문에, 이들과 복합한 엘렉트로닉스 기기에 전개가 가능하다.

이하, 주로 정전 용량식 터치 부재(10)의 제조 방법에 대해서 설명하며, 정전 용량식 터치 부재(10)에 대한 설명을 보충{補足}한다.

우선, 분산제를 함유하는 분산용 용매중에 카본 나노튜브가 분산해 있는 분산액을 조제{調製}한다. 분산용 용매로서는 물이 바람직하고, 분산제로서는 계면 활성제가 바람직하다. 계면 활성제를 녹인 물에, 카본 나노튜브를 더하고, 초음파를 조사하면서 혼합해서, 균일하게 분산시킨다. 그 후, 원심 분리법에 의해서, 분산성이 낮은 침전물을 제거한다.

분산액에서의 카본 나노튜브의 농도는, 0.2㎎/mL를 중심으로, 0.1?0.5㎎/mL인 것이 좋다. 카본 나노튜브의 농도가 낮은 쪽이, 균일성이 높은 퇴적층을 형성할 수가 있고, 균일한 도전성을 갖는 도전층을 얻을 수가 있다. 그러나, 농도가 너무 낮으면, 충분한 도전성이 얻어질 때까지, 이하에 기술하는 카본 나노튜브의 퇴적 공정을 반복하는 횟수가 너무 많아진다. 카본 나노튜브의 농도가 너무 높으면, 퇴적 공정의 반복 횟수는 적어지지만, 도전성에 편차가 생기기 쉬워진다.

계면 활성제의 종류는, 예를 들면 알킬 황산{硫酸} 에스테르 나트륨, 직쇄{直鎖} 알킬 벤젠 술폰산 나트륨, 알파올레핀 술폰산 나트륨, 알킬 에테르 황산 에스테르 나트륨, 지방산 알칸올아미드, 알킬아민 옥시드 등을 이용할 수 있으며, 또 이들을 혼합해서 이용해도 좋다. 계면 활성제의 농도는, 0.4%를 중심으로, 0.1?4%의 범위에 있으면 좋다. 계면 활성제의 농도가 극단적으로 작으면, 카본 나노튜브의 분산성이 불충분하게 되고, 투명성 및 도전성의 저하를 초래한다. 계면 활성제의 농도가 너무 크면, 카본 나노튜브와 지지체(1)의 면(후술하는 실시형태 5에서는 물품의 표면)과의 밀착성이 저하하고, 수세{水洗}에 의해서, 퇴적시킨 카본 나노튜브의 대부분이 박리해 버리는 지장{不都合; inconvenience}이 생긴다.

다음에, PET 필름 등의 절연성 재료로 이루어지고, 미리 성형되어 입체적인 형상을 가지는 지지체(1)의 한쪽의 면(실시형태 5에서는 물품의 표면)에, 도포법, 침지법, 또는 인쇄법에 의해서 분산액을 피착시킨다. 예를 들면, 정전 용량식 터치 부재(10)의 경우, 반구형의 지지체(1)의 오목면 측에 분산액을 흘려넣고, 전면{全面}에 골고루 퍼치게{行渡}한다. 여분의 카본 나노튜브 분산액을 흘러나오게 하면, 지지체(1)의 오목면은, 전면이 카본 나노튜브 분산액으로 젖은 상태로 된다.

다음에, 분산용 용매를 증발시키고, 카본 나노튜브를 지지체(1)의 면(실시형태 5에서는 물품의 표면)에 고착시킨다. 이 때, 드라이어를 이용해서, 온풍으로 가열 건조시키는 것이 좋다. 증발은 전체가 충분히 건조될 때까지 행하는 것이 좋고, 증발이 완료할 때까지의 시간은 30초간 정도이다. 온풍의 온도는 높을 수록 건조에 요하는 시간이 단축되므로 바람직하지만, 지지체(1)가 플라스틱으로 이루어지는 경우에는, 너무 높으면 지지체(1)가 변형할 우려가 생기므로, 100℃ 전후가 바람직하다. 이 때, 분산액의 두께가 치우치고{균형을 잃고}, 카본 나노튜브가 일부에 응집해서 건고{乾固}하지 않도록, 항상 지지체(1)를 움직이게 하면서 건조시키는 것이 좋다.

다음에, 본 발명의 제조 방법의 특징으로서, 카본 나노튜브를 퇴적시킨 지지체(1)의 면(실시형태 5에서는 물품의 표면)을 세정용 용매에 의해서 세정하고, 분산제를 제거하며, 그 후, 세정용 용매를 증발시킨다. 예를 들면, 정전 용량식 터치 부재(10)의 경우, 지지체(1)를 수중에 담그고, 잔존해 있는 분산제를 씻어없앤다{씻어낸다}. 이것을 수회 반복한 후, 온풍으로 완전히 건조시킨다. 이 세정용 용매에 의한 세정 공정에서 카본 나노튜브 사이에 개재하는 분산제가 없애지므로{제거되므로}, 카본 나노튜브끼리의 밀착성이 향상하고, 도전성이 향상한다. 세정용 용매는 천천히 흐르는 유수{流水} 또는 저수{溜水; accumulation water}가 좋다. 물에 담그는 시간은 5초 정도로 좋고, 씻는 횟수는 3회 정도로 좋다. 앞의 분산용 용매를 증발시키는 공정에 의해서, 카본 나노튜브의 상당수는 지지체(1)의 면(실시형태 5에서는 물품의 표면)에 고착하고 있으므로, 이 공정에서 이들 카본 나노튜브가 탈락하는 일은 없다. 또, 고착 상태가 나쁜 소수의 카본 나노튜브는 세정 공정에서 제외된다. 남은 카본 나노튜브는, 세정용 용매를 증발시키는 공정에 의해서 더욱더 확실하게 지지체(1)의 면(실시형태 5에서는 물품의 표면)에 고착한다. 이상과 같이 해서, 카본 나노튜브 퇴적층의 질이 향상한다.

상술한 분산액을 피착시키고 나서 세정용 용매를 증발시킬 때까지의 일련의 공정을, 카본 나노튜브의 퇴적층이 소정의 두께에 도달하며, 필요한 도전성이 얻어질 때까지, 반복해서 행하고, 카본 나노튜브층을 적층한다. 이와 같이 해서, 지지체(1)의 면(실시형태 5에서는 물품의 표면)에 카본 나노튜브를 함유하는 광 투과성 도전층을 형성한다. 상술한 바와 같이, 이 방법에서는, 1회의 퇴적 공정으로 소정의 두께의 퇴적층을 형성하는 방법에 비해, 분산액에서의 카본 나노튜브의 농도를 낮게 억제할 수가 있다. 이 결과, 균일성이 높은 퇴적층을 형성할 수가 있고, 균일한 도전성을 갖는 도전층을 얻을 수가 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의거하는 정전 용량식 터치 부재의 제조 방법에서는, 간편하고 스케일 업이 용이한 방법으로, 분산제나 불순물이 적고, 균일하게 카본 나노튜브가 분포한 평탄성이 높은 퇴적층을 형성할 수가 있으며, 카본 나노튜브가 가지는 광 투과성, 전기 전도 특성 및 기계적 특성을 해치지 않고 발현시킬 수 있는 광 투과성 도전층을 제작할 수가 있다. 이 제조 방법에서는, 카본 나노튜브 분산액을 도포하는 것만으로 광 투과성 도전층을 형성할 수 있으며, 제조 공정에서 지지체를 고온이나 진공에 드러내는{曝; 노출시키는} 것을 필요로 하지 않는다. 이 때문에, 열에 약한 지지체(실시형태 5에서는 물품), 혹은 진공으로 파괴?변질해 버리는 지지체나, 너무 커서 진공 용기 중에 다 들어가지 못하는 지지체(실시형태 5에서는 물품)이더라도, 그의 표면에 광 투과성 도전층을 형성할 수 있다.

이 후, 필요에 따라, 검출 전극(2) 위에, 폴리머 분산액 등을 도포한 후, 용매를 증발시키고, 피복층(5)을 형성한다.

다음에, 검출 전극(2)에 인출 배선(3)을 설치한다. 예를 들면, 도전 접착제를 이용해서 검출 전극(2)에 인출 배선(3)을 접착한다.

이상 외에, 후술하는 실시형태 2, 3, 및 5에서는, 검출 전극 위에 보호막을 형성하는 공정을 행한다. 또, 후술하는 실시형태 4에서는, 광 투과성 도전층의 일부를 에칭 제거해서, 분획된 복수의 검출 전극(42a?42f)으로 패터닝하는 공정을 행한다. 또, 검출 전극(42a?42f)의 패터닝은, 미리, 검출 전극(42a?42f)을 형성하는 영역 이외의 지지체(1)의 면을 마스크층으로 덮어 두고, 지지체(1)의 전면에 광 투과성 도전층을 형성한 후, 검출 전극(42a?42f) 이외의 영역에 퇴적한 광 투과성 도전층을 마스크층마다 용해 제거하는 리프트 오프법에 의해서 행해도 좋다. 또, 검출 전극(42a?42f)의 패터닝은, 인쇄법에 의해서 검출 전극(42a?42f)을 형성하는 영역에만 카본 나노튜브 분산액을 피착시킴으로써 행해도 좋다.

본 실시형태의 정전 용량식 터치 부재의 제조 방법에서는, 일부가 열린 형상의 지지체이면, 어떠한 형상의 지지체의 표면에도 광 투과성 도전층으로 이루어지는 검출 전극을 형성할 수 있고, 정전 용량식 터치 부재를 제작할 수가 있다. 이와 같이 해서 제작되는 정전 용량식 터치 부재는, 터치 검출 장치를 설치하려고 하는 장치의 형상에 맞춘 입체적 형상으로 형성할 수 있으므로, 종래 터치 검출 장치를 설치할 수가 없었던 장치에도 설치할 수가 있고, 또 디자인성이나 패션성이 높은, 새로운 타입의 터치 패널 등의 터치 검출 장치로서 이용할 수가 있다. 또, 인쇄법에 의하면, 검출 전극을 형성하는 영역에만 카본 나노튜브 분산액을 피착시키므로, 에칭 공정없이 패터닝된 검출 전극을 얻을 수가 있고, 제조 공정이 대폭 간략화되며, 저코스트를 실현할 수 있다.

[실시형태 2]

이하, 본 발명의 실시형태 2에 관계된 정전 용량식 터치 부재에 대해서 설명한다.

도 5는, 실시형태 2에 의거하는 정전 용량식 터치 검출 장치의 구조를 도시하는 단면도이다. 이 정전 용량식 터치 검출 장치는, 본 발명의 제2 정전 용량식 터치 부재에 의거하는 정전 용량식 터치 부재(20)와, 정전 용량 변화 검출 회로(60)로 구성되어 있다.

도 5의 (a)에 도시한 정전 용량식 터치 부재(20)에서는, 반구형의 지지체(1)의 외측의 면(볼록면)에 검출 전극(6)이 배치되고, 또 검출 전극(6)을 피복하는 보호막(22)이 적층되고, 보호막(22)의 표면이 터치면(23)으로서 이용된다. 또, 도 5의 (b)에 도시한 정전 용량식 터치 부재(24)에서는, 반구형의 지지체(1)의 내측의 면(오목면)에 검출 전극(2)이 배치되고, 또 검출 전극(2)을 피복하는 보호막(25)가 적층되고, 보호막(25)의 표면이 터치면(26)으로서 이용된다.

상기와 같이, 실시형태 2에서는, 검출 전극(2)에 대향하는 지지체(1)의 면(4)을 터치면으로서 이용하는 것이 아니라, 검출 전극(6)(또는 (2))에 적층해서 배치되는 보호막(22)(또는 (25))의 표면을 터치면(23)(또는 (26))으로서 이용하는 점이, 실시형태 1과 달라 있다. 보호막(22)(또는 (25))은, 손가락 등의 접촉에 의해서 박리하지 않는 밀착성이나, 지문이나 더러움이 잘 묻지 않는 방오성{防汚性}이 요구된다. 따라서, 전술한 피복층(5)(또는 (9))에 요구되는 특성에 더하여, 기계적 및 화학적 내구성이 뛰어날 필요가 있다. 또, 두께는 가능한 한 얇은 것이, 터치 검출 감도가 올라가므로 바람직하다. 보호막(22)(또는 (25))의 구성 재료 및 제작 방법은, 상술한 피복층(5)(또는 (9))의 구성 재료 및 제작 방법에 준한다.

이와 같이 하면, 실시형태 1에 있던, 지지체(1)의 형상은, 두께가 너무 크지 않은, 테이프모양, 필름모양, 시트모양, 또는 판모양이라고 하는 제한이 없어지고, 실시형태 2에서 이용하는 지지체(1)는 임의의 형상이라도 좋다. 또, 본 발명에 의거하면, 어떠한 형상의 지지체의 표면에라도 검출 전극(6)(또는 (2))을 형성하고, 정전 용량식 터치 검출 장치를 설치할 수가 있다. 또, 보호막(22)(또는 (25))의 두께는, 지지체(1)의 두께에 비해 얇게 할 수 있으므로, 접촉 물체와 검출 전극(6)(또는 (2))과의 사이의 정전 용량이 커지고, 접촉 물체의 터치를 검출하는 감도가 향상한다. 상기의 상위점{相違点} 이외에 대해서는, 실시형태 2는 실시형태 1과 마찬가지이므로, 중복을 피하고, 설명을 생략한다.

[실시형태 3]

이하, 본 발명의 실시형태 3에 관계된 정전 용량식 터치 부재에 대해서 설명한다.

도 6은, 실시형태 3에 의거하는 정전 용량식 터치 검출 장치의 구조를 도시하는 단면도이다. 이 정전 용량식 터치 검출 장치는, 본 발명의 제3 정전 용량식 터치 부재에 의거하는 정전 용량식 터치 부재(30)와, 정전 용량 변화 검출 회로(60)로 구성되어 있다.

도 6에 도시한 정전 용량식 터치 부재(30)에서는, 반구형의 지지체(1)의 외측의 면(볼록면)에 검출 전극(6)이 배치되고, 또 검출 전극(6)을 피복하는 보호막(22)이 적층되고, 보호막(22)의 표면이 터치면(23)으로서 이용된다. 이에 더하여, 반구형의 지지체(1)의 내측의 면(오목면)에도 검출 전극(2)이 배치되고, 또 검출 전극(2)을 피복하는 보호막(25)이 적층되고, 보호막(25)의 표면이 터치면(26)으로서 이용된다. 여기서, 검출 전극(6) 및 검출 전극(2)이 상기 제1 검출 전극 및 상기 제2 검출 전극에 상당하고, 보호막(22) 및 보호막(25)이 상기 제1 보호막 및 상기 제2 보호막에 상당한다. 검출 전극(6 및 2)으로부터 인출된 각 인출 배선(7 및 3)은 각각, 정전 용량 변화 검출 회로(60)의 입력 단자에 접속된다.

정전 용량식 터치 부재(30)에서는, 검출 전극(6)과 검출 전극(2)과의 양쪽을 검출 전극으로서 이용하고, 터치면(23)과 터치면(26)과의 양쪽을 동시에 터치면으로 할 수가 있다. 혹은, 한쪽의 검출 전극, 예를 들면 검출 전극(6)만을 검출 전극으로서 이용하고, 검출 전극(2)은 접지해서, 내노이즈 특성을 향상시키도록 이용할 수도 있다. 검출 전극(6)과 검출 전극(2)과의 어느 쪽을 검출 전극으로 할지, 따라서 터치면(23)과 터치면(26)과의 어느 쪽을 터치면으로 할지는, 정전 용량 변화 검출 회로(60)에 의해서 간이하게 전환{切換}할 수가 있다. 상기의 상위점 이외에 대해서는, 실시형태 3은 실시형태 2와 마찬가지이므로, 중복을 피하고, 설명을 생략한다.

[실시형태 4]

이하, 본 발명의 실시형태 4에 관계된 정전 용량식 터치 부재, 및 정전 용량식 터치 검출 장치에 대해서 설명한다.

도 7은, 실시형태 4에 의거하는 정전 용량식 터치 검출 장치의 구조를 도시하는 단면도이다. 이 정전 용량식 터치 검출 장치는, 정전 용량식 터치 부재(40)와, 정전 용량 변화 검출 회로(60)로 구성되어 있다.

정전 용량식 터치 부재(40)는, 절연성 재료로 이루어지고, 입체적인 형상을 가지는 필름모양 또는 판모양의 지지체(1)와, 지지체(1)의 한쪽의 면의 적어도 일부에 배치된, 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 검출 전극(42)과, 검출 전극(42)으로부터 인출된 인출 배선(43)으로 구성되어 있다.

실시형태 1과 다른 점은, 터치면(4) 위의, 접촉 물체를 접근 또는 접촉시키는 터치 위치의 차이에 대응해서, 터치면(4) 위의 위치를 구획하도록 분획된 복수의 검출 전극(42a?42f)이, 전극마다 독립된 인출 배선(43a?43f)과 함께 설치되어 있고, 터치 위치의 차이가 구획을 단위로 해서 식별가능한 것이다. 검출 전극(42a?42f)은, 검출 전극 전환 회로(59)에 의해서 시분할적으로 반복해서 선택된다. 즉, 각 검출 전극(42a?42f)은, 1사이클 동안에 어떤 기간만, 순차 교대해서, 정전 용량 변화 검출 회로(60)에 접속되고, 이 사이클이 짧은 주기로 고속으로 반복된다.

예를 들면, 인체의 일부, 예를 들면 손가락 등의 접촉 물체가, 터치면(4)의, 검출 전극(42a)에 대향하는 위치에 접근 또는 접촉하면, 접촉 물체와 검출 전극(42a)과의 사이의 정전 용량이 변화한다. 이 정전 용량의 변화는, 인출 배선(43a)을 거쳐서 정전 용량 변화 검출 회로(60)에 전해지고, 전기 신호로 변환해서 감지된다.

정전 용량식 터치 부재(40)의 검출 전극(42a?42f)을 구성하는 카본 나노튜브층은, 실시형태 1에서 보충으로서 설명한 바와 같이, 성막 후에 에칭으로 불필요한 부분{不要部}을 제거하거나, 성막 전에 지지체(1)의 면의 일부에 마스킹을 시행함으로써, 패턴화할 수가 있다. 혹은, 인쇄법을 이용해도 좋다. 에칭은, 예를 들면 기계적인 절삭 제거, 혹은 레이저 에칭으로 시행할 수가 있다.

도 8은, 정전 용량식 터치 부재(40)의 분획 패턴을 도시하는 상면도(왼쪽도면) 및 측면도(오른쪽도면)이다. 도 8의 (a)에 도시하는 패턴은, 경선{經線}에 의해서 분획되어 있고, 반구면 위의 터치 위치의 차이를, 경도{經度}의 차이에 의거해서 판별할 수 있다. 도 8의 (b)에 도시하는 패턴은, 보다 복잡하게 분획되어 있고, 반구면 위의 터치 위치의 차이를, 위도{緯度}의 차이도 더해서 보다 자세하게 판별할 수 있다. 또, 도 4에 도시한 바와 같은, 임의의 입체 형상의 지지체에 형성된 투명 도전층도, 도 7 또는 도 8과 마찬가지로 패터닝할 수가 있다.

도 9의 (a)는, 실시형태 4의 다른 예에 의거하는 정전 용량식 터치 부재(50)의, 분획 패턴을 도시하는 사시도이다. 도 9의 (b)는, 도 9의 (a)에 (9b)-(9b)선으로 도시한, 수평 방향에서의 단면도이다. 정전 용량식 터치 부재(50)에서는, 원통 형상의 지지체(51)의 내벽에, 분획된 다수의 검출 전극(52)이 배치되어 있다. 도 9의 (b)는, 원통 형상의 표시 화면을 갖는 화상 표시 장치(70)를 내부에 수납한 상태를 도시하고 있다.

도 10은, 정전 용량식 터치 부재(50)의 사용 방법을 설명하는 사시도이다. 도 10의 (a)에 도시하는 예에서는, 원통 형상의 표시 화면을 갖는 화상 표시 장치(70)의 최표면{最表面} 측에, 정전 용량식 터치 부재(50)가 배치되고, 서로의 사이에 인출 배선(53)을 이용한 통신 수단이 설치되어 있다. 이 결과, 화상 표시 장치(70)의 원통 형상의 표시 화면이, 정전 용량식 터치 부재(50)의 터치면을 통해서 비쳐{透} 보이므로, 화상을 보면서 터치면에 손댐{터치함}으로써, 화상 표시 장치(70)를 직감적으로 조작할 수가 있다. 원통 형상의 표시 화면을 갖는 화상 표시 장치(70)의 예는, 소니 주식회사 프레스 릴리스 2007년 05월 24일, http://www.sony.co.jp/SonyInfo/News/Press/200705/07-053/index.html 등에 개시되어 있다.

도 10의 (b)에 도시하는 예에서는, 위쪽에 3차원 입체 화상(81)을 형성하는 화상 형성 장치(80)의 상측에, 정전 용량식 터치 부재(50)가 배치되고, 서로의 사이에 인출 배선(53)을 이용한 통신 수단이 설치되어 있다. 이 결과, 화상 형성 장치(80)가 형성하는 3차원 입체 화상(81)이, 정전 용량식 터치 부재(50)의 터치면을 통해서 비쳐 보이므로, 입체 화상(81)을 보면서 터치면에 손댐으로써, 화상 형성 장치(80)를 직감적으로 조작할 수가 있다. 3차원 입체 화상(81)을 형성하는 화상 형성 장치(80)의 예는, 히타치 제작소{日立製作所; Hitachim, LTD.} 뉴스 릴리스 2004년 2월 24일, http://www.hitachi.co.jp/New/cnews/040224a.html, 또는 산업 기술 종합 연구소 프레스 릴리스 2007년 7월 10일, http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2007/pr20070710/pr20070710.html 등에 개시되어 있다.

[실시형태 5]

이하, 본 발명의 실시형태 5에 관계된 제4 정전 용량식 터치 부재에 대해서 설명한다. 도시 생략하지만, 실시형태 5에 의거하는 정전 용량식 터치 검출 장치는, 터치 검출 기능을 부여하고 싶다고 바라는 물품의 표면의 적어도 일부에 배치된, 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 검출 전극과, 이 검출 전극을 피복하는 광 투과성 보호막과, 검출 전극으로부터 인출된 인출 배선을 가지는 제4 정전 용량식 터치 부재, 및 정전 용량 변화 검출 회로(60)로 구성된다. 이 정전 용량식 터치 부재에서는, 광 투과성 보호막의 표면이 터치면으로서 이용되고, 이 터치면에의, 인체의 일부, 예를 들면 손가락 등의 접촉 물체의 접근 또는 접촉을, 접촉 물체와 검출 전극과의 사이의 정전 용량의 변화로서 감지한다.

이 정전 용량식 터치 부재를 설치하는 물품은, 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층을 설치하는 것이 가능하면 좋고, 특히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 특허 문헌 2에 개시되어 있는 인형형 완구(210)와 같은 것이라도 좋고, PDA(정보 휴대 단말), 휴대 전화기, 노트북 퍼스널컴퓨터, 휴대 게임기, 및 비디오 카메라 등의 전자 기기의 케이칭으로, 곡면 형상을 가지는 것 등이 특히 좋다. 또, 문의 손잡이{knob}와 같은 가구나 일용품이라도 좋다. 정전 용량식 터치 부재는 얇고, 광 투과성이므로, 물품의 외관을 해치는 일없이 설치할 수가 있다.

이상, 본 발명을 실시형태에 의거해서 설명했지만, 본 발명은 이들 예에 전혀 한정되는 것은 아니고, 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 적당히 변경가능한 것은 말할 필요도 없다.

[산업상의 이용가능성]

본 발명에 의해서, 터치 패널 등의 정전 용량식 터치 검출 장치의 형상 자유도 및 생산성은 비약적으로 향상하고, 이용할 수 있는 제품 영역도 현격히 넓어지리라 예상된다.

1, 1a, 1b…지지체, 2, 2a, 2b, 6…검출 전극(카본 나노튜브를 함유하는 광 투과성 도전층), 3, 7…인출 배선, 4, 4a, 4b, 8…터치면, 5, 9…피복층, 10?12…정전 용량식 터치 부재, 20, 24…정전 용량식 터치 부재, 22, 25…보호막, 23, 26…터치면, 30…정전 용량식 터치 부재, 40…정전 용량식 터치 부재, 42a?42f…검출 전극, 43a?43f…인출 배선, 50…정전 용량식 터치 부재, 51…지지체, 52…분획된 검출 전극, 53…인출 배선, 59…검출 전극 전환 회로, 60…정전 용량 변화 검출 회로, 70…원통 형상의 표시 화면을 가지는 화상 표시 장치, 80…삼차원 입체 화상을 형성하는 화상 형성 장치, 81…삼차원 입체 화상, 100…터치 패널이 장착된 표시 장치, 101…발광 다이오드(LED), 102…액정 패널, 103…곡면 터치 패널, 110…터치 부재, 111…곡면 기판, 112…투명 도전막, 113…보호막, 114…터치면, 200…정전 용량 방식 터치 센서, 201…베이스재, 201a…전극부, 201b…연장돌출부, 202…검출 전극, 203…검출 회로부, 211…케이싱, 210…인형형 완구, 212: 오목부.

Claims (20)

1. 절연성 재료로 이루어지고, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는, 필름모양 또는 판모양{板狀}의 지지체와,
   상기 지지체의 한쪽의 면의 적어도 일부에 배치된, 카본나노 선모양{線狀} 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 검출 전극과,
   상기 검출 전극으로부터 인출{引出}된 인출 배선
   을 가지고,
   상기 지지체의, 상기 검출 전극이 배치된 면과는 반대측의 면을 터치면으로 하고, 이 터치면에의 접촉 물체의 접근 또는 접촉을, 상기 접촉 물체와 상기 검출 전극과의 사이의 정전{靜電} 용량의 변화로서 감지하는, 정전 용량식 터치 부재.
2. 제1항에 있어서,
   상기 검출 전극이 피복층에 의해서 피복되어 있는 정전 용량식 터치 부재.
3. 절연성 재료로 이루어지고, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는, 필름모양 또는 판모양의 지지체와,
   상기 지지체의 한쪽의 면의 적어도 일부에 배치된, 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 검출 전극과,
   상기 검출 전극을 피복하는 보호막과,
   상기 검출 전극으로부터 인출된 인출 배선
   을 가지고,
   상기 보호막의 표면을 터치면으로 하고, 이 터치면에의 접촉 물체의 접근 또는 접촉을, 상기 접촉 물체와 상기 검출 전극과의 사이의 정전 용량의 변화로서 감지하는, 정전 용량식 터치 부재.
4. 절연성 재료로 이루어지고, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는, 필름모양 또는 판모양의 지지체와,
   상기 지지체의 한쪽의 면의 적어도 일부에 배치된, 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 제1 검출 전극과,
   상기 검출 전극을 피복하는 제1 보호막과,
   상기 지지체의, 상기 한쪽의 면의 반대측의 면의 적어도 일부에 배치된, 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 제2 검출 전극과,
   상기 검출 전극을 피복하는 제2 보호막과,
   상기 제1 검출 전극 및 상기 제2 검출 전극으로부터 각각 인출된 인출 배선
   을 가지고,
   상기 제1 보호막 및/또는 상기 제2 보호막의 표면을 터치면으로 하고, 이 터치면에의 접촉 물체의 접촉 또는 접근을, 상기 접촉 물체와 상기 제1 검출 전극 및/또는 상기 제2 검출 전극과의 사이의 정전 용량의 변화로서 감지하는, 정전 용량식 터치 부재.
5. 물품의 표면의 적어도 일부에 배치된, 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 검출 전극과,
   상기 검출 전극을 피복하는 보호막과,
   상기 검출 전극으로부터 인출된 인출 배선
   을 가지고,
   상기 보호막의 표면을 터치면으로 하고, 이 터치면에의 접촉 물체의 접근 또는 접촉을, 상기 접촉 물체와 상기 검출 전극과의 사이의 정전 용량의 변화로서 감지하는, 정전 용량식 터치 부재.
6. 제5항에 있어서,
   상기 물품의 상기 표면과 상기 광 투과성 도전층과의 사이에 하지층{下地層}이 설치되어 있는 정전 용량식 터치 부재.
7. 제1항 내지 제6항중 어느 한항에 있어서,
   상기 터치면 위의 위치를 구획{區畵}하도록 분획{分畵}된 복수의 상기 검출 전극이, 전극마다 독립된 인출 배선과 함께 설치되어 있고, 상기 접촉 물체가 접근 또는 접촉하는 상기 터치면 위의 터치 위치의 차이{違}가, 상기 구획을 단위로 해서 식별가능한 정전 용량식 터치 부재.
8. 제1항 내지 제6항중 어느 한항에 있어서,
   상기 광 투과성 도전층이, 상기 카본나노 선모양 구조체와 도전성 수지 재료와의 복합체로 이루어지는 정전 용량식 터치 부재.
9. 제1항 내지 제6항중 어느 한항에 있어서,
   상기 카본나노 선모양 구조체가 카본 나노튜브인 정전 용량식 터치 부재.
10. 제1항 내지 제4항중 어느 한항에 있어서,
    상기 지지체가 광 투과성인 정전 용량식 터치 부재.
11. 제3항 내지 제6항중 어느 한항에 있어서,
    상기 보호막이 광 투과성인 정전 용량식 터치 부재.
12. 제1항 내지 제4항중 어느 한항에 있어서,
    상기 지지체의 상기 입체적인 형상이, 1개의 곡면, 곡면의 조합, 곡면과 평면의 조합, 또는 평면의 조합에 의해서 형성되어 있는 정전 용량식 터치 부재.
13. 제12항에 있어서,
    상기 지지체의 상기 입체적인 형상이 만곡한 곡면모양이며, 외측의 볼록형{凸形}의 면 또는 내측의 오목형{凹形}의 면이 상기 터치면으로서 이용되는 정전 용량식 터치 부재.
14. 제12항에 있어서,
    입체적으로 닫힌 형상의 상기 터치면을 가지는 정전 용량식 터치 부재.
15. 청구범위 제1항 내지 제14항중 어느 한항에 기재된 정전 용량식 터치 부재와,
    상기 인출 배선을 거쳐서 상기 검출 전극에 전기적으로 접속되고, 상기 터치면에의 상기 접촉 물체의 접근 또는 접촉에 의한 상기 정전 용량의 변화를 검출하는 검출 회로부
    를 가지는, 정전 용량식 터치 검출 장치.
16. 제15항에 있어서,
    다른{他} 전자 기기와 함께 이용되고, 상기 터치면에의 상기 접촉 물체의 접근 또는 접촉에 따라 상기 다른 전자 기기에 전기 신호를 출력하는 터치 스위치로서 구성되어 있는 정전 용량식 터치 검출 장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 다른 전자 기기가 정보 처리 장치이며, 상기 접촉 물체가 접근 또는 접촉하는 상기 터치면 위의 터치 위치에 따른 입력 신호를 상기 정보 처리 장치에 출력하는, 터치 패널로서 구성되어 있는 정전 용량식 터치 검출 장치.
18. 카본나노 선모양 구조체가 분산제를 함유하는 분산용 용매중에 분산해 있는 분산액을 조제하는 공정을 가지고,
    절연성 재료로 이루어지고, 플렉시블한 형상 또는 입체적인 형상을 가지는, 필름모양 또는 판모양의 지지체의 면, 혹은 터치 부재를 설치하는 물품의 표면에, 상기 분산액을 피착{被着}시키는 공정과,
    상기 분산용 용매를 증발시키고, 상기 카본나노 선모양 구조체를 상기 지지체의 면 또는 상기 물품의 표면에 고착{固着}시키는 공정과,
    상기 지지체의 면 또는 상기 물품의 표면을 세정용 용매에 의해서 세정하고, 상기 분산제를 제거하는 공정과,
    상기 세정용 용매를 증발시키는 공정
    으로 이루어지는 일련의 공정을 소정의 횟수{回數} 행하고, 상기 지지체의 면 또는 상기 물품의 표면에 카본나노 선모양 구조체를 함유하는 광 투과성 도전층으로 이루어지는 검출 전극을 형성하는 공정을 가지고,
    상기 검출 전극에 인출 배선을 설치하는 공정을 가지는, 정전 용량식 터치 부재의 제조 방법.
19. 제18항에 있어서,
    상기 검출 전극을 피복하고, 표면이 터치면으로서 이용되는 보호막을 형성하는 공정을 가지는 정전 용량식 터치 부재의 제조 방법.
20. 제18항에 있어서,
    도포법{塗布法}, 침지법{浸漬法}, 또는 인쇄법에 의해서 상기 지지체에 상기 분산액을 피착시키는 정전 용량식 터치 부재의 제조 방법.

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