TWI609837B - 保形元件之製造方法、保形元件及其用途 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關一種一種在構體上形成一至少部份電導性或半電導性元件之製造方法，其中該元件含有一或多層，該方法包括下述步驟：
a)　形成含有一或多層之可成形元件，此元件之至少一層含有高長寬比分子構體(HARM-構體)而此HARM-構體為導電性或半導電性；及
b)　利用壓製及/或真空密封法，將該可成形元件以保形方式配置於該構體之三維表面，在該構體之三維表面以形成一保形性且含有一或多層之至少部份電導性或半電導性元件，其中至少一層含有HARM-構體之網路；以及有關由該方法製造之保形元件及其用途。

Description

保形元件之製造方法、保形元件及其用途
本發明係關於一種在構體上具有至少部份導電性或半導電性元件之製造方法。進而言之，本發明係關於一種在構體上具有至少部分導電性或半導電性保形元件之製造方法，以及關於該保形元件之用途。
高長寬比構體(HARM-構體)因其獨特之有用物理及化學性質而引人注目。某些高導電性HARM-構體，例如金屬碳奈半管、碳奈米芽(NanoBuds)、奈米線及奈米帶，以及其高長寬比，使得該等構體即便以不規則方位表面澱積墊片或薄膜均具有效電滲透性。含有導電性HARM-構體之網路作為半導體導電頻道等極為有用。此種網路比起金屬、金屬氧化物、矽及本質上導電性聚合物等現有材料具有許多優點，因它們在被加熱、彎曲或反覆折曲時仍能保持其性質。
先前技術有揭露HARM-構體之網路的許多用途。例如抗電磁介面之保護元件用網路(WO 2009/000969)。電磁干擾(EMI，亦稱為射頻干擾RFI)為因來自外部之電磁傳導或電磁輻射影響電路之一種擾亂。此種干擾可加以阻斷、防止或減少或限制其對網路之有效操作。先前之護罩(shield)之缺點為不能在被保護的構體上形成保形護罩(conformal shield)，例如電磁輻射防止用護罩。傳統之法拉第罩(Faraday cages)等非保形EM-護罩會引起護罩性能之不均勻性。因此在設計護罩時難將其列入考慮。加之，金屬罩等傳統非保形護罩製造、組裝費高昂且佔據較大空間，同時又較剛硬(rigid)，因此在許多應用上難形成保形薄膜或元件。
再說，觸摸螢幕等觸摸裝置已成為與電子裝置共用之普遍裝置。觸摸螢幕可與陰極射線管(CRTs)、液晶螢幕(LCDs)、電漿螢幕、電發光螢幕等各種型之螢幕或電子紙用穩態螢幕機械的共用。典型的觸摸螢幕或其他觸摸感應裝置之功能係基於光學透明觸摸感應膜，此種膜包含一或數層作為一或數個感應器(sensors)之導電層。此類薄膜之操作原理為使用者例如用其手指或某些特定的尖具觸摸改變觸摸薄膜的特定部位之例如電容量或電阻等電性質。對應於觸摸部位之電信號可在控制器或信號處理單元上讀出，以控制例如連接於螢幕等之裝置之操作。先前技術有揭示多種可用於觸摸感應裝置之觸摸感應薄膜。但先前技術有不能製出真正具撓性或保形性觸摸感應薄膜之問題。
總而言之，先前技術無法在立體表面製出真正可撓性或保形性元件。
本發明之第一目的為提供在構體上生成至少部份電導性或半電導性元件之新方法減少上述先前技術之技術問題，其中該元件含有一或數層，其至少一層含有HARM-構體的網路。本發明之第二目的為在構體上提供一種新而至少部份電導性或半電導性元件。本發明之第三目的為提供保形元件之用途。
本發明之方法、元件及用途分別界定於申請專利範圍中。
在構體上形成一至少部份電導性或半電導性元件之製造方法的特徵在於該元件含有一或多層而該方法包括下述步驟：
a)　形成含有一或多層之可成形元件(formable element)，此元件之至少一層含有高長寬比分子構體(HARM-構體)而此HARM-構體為導電性或半導電性；及
b)　利用壓製及/或真空密封法，將該可成形元件以保形方式(conformal manner)配置於該構體之三維表面，以在該構體之三維表面形成一保形性且含有一或多層之至少部份電導性或半電導性元件，其中至少一層含有HARM-構體之網路。
在構體上形成之保形性及至少部份導電性或半導電性元件含有一或數層，其中至少一層含有高長寬比分子構體(HARM-構體)之網路，而該HARM-構體為導電性或半導電性且該元件係保形性(吻合)的配置於構體之三維表面。
在文中所謂元件係意指任何保形性的配置於構體上以及其形狀與構體表面吻合之任何元件。此種元件含有一或多個HARM-構體之網路，而該元件可進一步含有一或多種之其他材料。該元件亦可含一或多種之層，例如一或多種材料之一或多數層。
另外，網路一詞係例如意指稀疏、稠密、離散、定向、同質及/或圖案化網路及/或任何其他類似構造。
又，高長寬比分子構體(HARM-構體)的網路一詞為意指含有一或多數HARM-構體之上述任何構體，該網路最好含有HARM-構體組，同時該HARM-構體組為導電性或半導電性。依本發明，該HARM-構體組之一部份為導電性而另一部份為半導電性。
在文中，HARM-構體係指奈米管、碳奈米管、富勒烯功能化碳奈米管、奈米芽、硼氮化物奈米管、奈米桿或奈米線(例如碳、磷、硼、氮、銀及/或矽)、纖維及/或任何其他管、管狀、桿及/或絲帶及/或任何其他高長寬比分子構體。HARM-構體可為個別狀或束狀，同時該HARM-構體可為被定向(oriented)、被覆狀、功能化及/或在被澱積及/或配置於構體前及/或後被修飾(modified)。上述富勒烯功能化碳米管為奈米芽(CNB)，其為具有在管狀碳分子之一側共價結合有分子之分子。
HARM-構體，尤其碳奈米管及碳奈米芽可以機械撓性網路形式澱積在基板(substrate)上。最好是可以形成HARM-構體網路之薄層，因為此薄層具可撓性，可形成及調整吻合所要表面之形態。此外，因HARM-構體之性質，即使澱積成薄膜，形成之網路仍具導電性或半導電性。此種有利之特性可運用於例如觸敏性薄膜。
文中構體一詞係指任何可應用於本發明方法之構造體，即指可在其上以保形(吻合)方式配置含有一或多個HARM-構體之網路之可成形元件之任何構造體。
依本發明之一實施例，該構體為例如含有遮斷電磁輻射之構體。
另依本發明之一實施例，該構體含有一或多個電氣組件。
構體例如可包括電晶體、積體電路、天線、記憶元件或裝置、發射器、邏輯或記憶電路及/或其他類似構體。構體可包括植入印刷電路板、電子裝置內之撓性連接具。構體亦可包括例如行動電話或其組件、產品包、售貨台或其組件、家庭用器具、窗門、儀表板或方向盤、車體及/或安全帽及/或任何類以構體。又，任何其他適當構體亦可用。
本文中可成形元件一詞係指任何適用於本發明方法中之元件。適宜之可成形元件為以保形方式在裝配含有一或多個HARM-構體之網路及一或多個其他材料之可成形元件於構體上之步驟時，可以將其吻合的配置於構體上而與該構體保持吻合的形狀。
可成形元件可為原本撓性、剛性或可變形元件。可成形元件可包括一或多個原本撓性、剛性及/或可變形材料。上述剛性材料例如可為剛性聚合物基板、此種基板可含於可成形元件而應用於本發明之方法中，假如該剛性聚合物基板可藉加熱等發生彈性及/或塑性變形及/或濕成形(wet forming)變為可撓性而能吻合(保形的)配置於構體上面。
依本發明之一實施例，上述可成形元件含一或多個層(layers)。
該可成形元件可由任何適當方法形成，而此可成形元件之形成包括一或多個製程(製造步驟)。
依本發明之一實施例，步驟a)包括：形成含有一或多個HARM-構體之網路及一或多個額外(其他)材料之可成形元件。
依本發明之一實施例，步驟a)包括：形成含有一或多個HARM-構體之網路及一或多個下述：聚合物、紙、硝基纖維素、聚偏二氧乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)、聚對苯二甲酸乙酯(PET)、聚對苯萘甲酸乙酯(PEN)、聚碳酸酯、丙烯酸聚四氯乙烯(Teflon)之可成形元件。此可成形元件可進一步含一或多種其他材料。
在本發明之一實施例中，可成形元件可形成為含有一或多個澱積於一或多個基板上之HARM-構體網路。該可成形元件可含有例如設定數之澱積於設定數之基板上面之HARM-構體網路，換言之，形成多層構造。依本發明之一實施例，該一或多個基板含有一或多個聚合物基板，例如在一個基板之兩面分別配設至少一個HARM-構體網路，形成多層構造之可成形元件。又，依本發明之另一實施例，該基板為單層構造。
在本發明之一實施例中，該可成形元件為多層構體，同時係以保形(吻合)方式配設於構體上。假如該構體係用以遮蔽電磁輻射，則可含一保形多層構件，即防護元件(shielding element)，此多層構件更有效防護構體免受電磁輻射。
假如該構體為複合彎曲基板，在其上保形(吻合)的配設有一或多個HARM-構體網路，即太陽電池時，則此太陽電池可為一種保形性多層元件，其中該HARM-構體之一或多個網路可充當透明電極、電荷載體分離層及背部電極之全部或其中之一個，而這些均可吻合該複合彎曲基板之彎曲(curvature)。
上述含有一或多個HARM-構體網路之可成形元件可含有靜電分散層(ESD)，電池、超電容器、燃料電池、觸摸感應器、觸覺介面、顯示器或太陽電池等之電極、太陽電池之電荷載子分離層，顯示器之電荷載子重組層及觸摸螢幕之電荷載子(例如離子、電子或電洞)傳送層，電晶體或IC之觸覺介面、顯示器或太陽電池及/或電源、汲極或閘極及/或半導電層。
在本發明之一實施例中，HARM-構體之一或多個或多個網路係藉澱積形成。依另一實施例係藉氣體流澱積上述網路，而在又一實施例中係在基體材料(matrix material)中分散而形成。
在本發明之一實施例中，步驟a)包括：澱積HARM-構體於一或多個基板上，如此即可在一或多個基板上形成一或多個HARM-構體的網路。依本發明之另一實施例，步驟a)包括：藉從氣體流濾取HARM-構體而澱積該HARM-構體。
在本發明之一實施例中，步驟a)包括：形成一個含有一或多個HARM-構體之圖案狀網路之可成形元件(formable element)。
又，在本發明之一實施例中，步驟a)包括：澱積圖案狀HARM-構體。如此可形成一種圖案狀HARM-構體網路。
在本發明之又一實施例中，步驟a)包括：澱積HARM-構體於一或多個初始基板上及配置，例如從一或多個初始基板移送一或多個澱積的HARM-構體至待使用於成形元件之一或多個基板。該一或多個HARM-構體之網路可被移送而在一或多個基板上形成圖案。依本發明之一實施例，步驟a)包括：從氣體流濾取HARM-構體而使其澱積於濾材(filter material)，即初始基板上，及從該濾材移送該澱積之HARM-構體至該基板。
文中“初始基板”一詞為意指任何適宜之基板，即指可使用於本發明方法之基板。此初始基板可包括：可撓性、可成形性、剛性或可變形基板。此種初始基板可由例如聚合物、紙、硝基纖維素、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)、聚對苯二甲酸乙酯(PET)、聚對苯萘甲酸乙酯(PEN)、聚碳酸酯、丙烯及/或聚四氟乙烯(Teflon)等形成。
又，“基板”一詞為意指任何適用於本發明方法之基板。基板可包括原本可撓性、可成形性、剛性或可變形基板。此基板可由例如聚合物、紙、硝基纖維素、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)、聚對苯二甲酸乙酯(PET)、聚對苯萘甲酸乙酯(PEN)、聚碳酸酯、丙烯及/或聚四氟乙烯(Teflon)等形成。
在又一實施例中，收集濾器(collection filter)作為初始基板，而在另一實施例中，收集濾器作為基板。
在本發明之一實施例中，步驟a)包括HARM-構體之擴散式、磁力式、機械式、對流式、熱遷移式、光遷移式、電泳式、電力式、聲導式、粘著式及/或慣性移送。其他機構(mechanisms)亦可採用。這些機構可組合成為例如包括慣性撞擊、重力沉積及聲響聚焦。舉例而言，使HARM-構體澱積於基板上及/或初始基板上時，可例如利用擴散式、磁力式、機械式、對流式、熱遷移式、光遷移式、電泳式、電力式、聲導式、粘著式及/或慣性移送方式實行。進而言之，將澱積於一或多個初始基板上之一或多個HARM-構體之網路配置於一或多個基板上時可藉移送方式實行(利用表面黏著力的差異)或利用磁力式、機械式、對流式、熱遷移式、光遷移式、電泳式、電力式、聲導式、粘著式及/或慣性移送方式實行。
在本發明之一實施例中，步驟a)包括：以噴霧、旋轉塗覆、照相凹版塗敷、橡皮版印刷、膠印、噴墨或其他方式將HARM-構體印刷溶液配置於基板上。
依本發明，b)步驟係將可成形元件(formable element)以保形(即吻合)方式配置於構體(structure)上，該步驟包括：將可成形元件壓貼及/或真空封塞於構體上，即藉熱成形法將可成形元件配置於構體的表面。
依本發明之一實施例，上述壓貼步驟係為熱壓貼(hot pressing)。
上述壓貼步驟包括：熱壓(thermo compression)，而熱壓包括物理壓縮及加熱。此物理壓縮可用彈性及剛性衝壓實行。使用剛性壓縮時所用之衝具需大致上與構體之形狀吻合。若是使用真空封塞，則需在可成形元件及構體之保形表面造成真空，使該可成形元件變為吻合附著(配置)於該構體上。
依本發明之實施例，所述之方法進一步含有從可成形元件去除一或數種材料之一個步驟，例如可去除一或數個層。此種去除可在以保形方式配置可成形元件於構體上的步驟之前、期間及/或之後實行。最好是在配置可成形元件於構體上之後去除一或數個層，例如基板(substrates)。
在本發明之一實施例中，步驟a)~b)係以平行及/或依序反覆實行，亦可以批次、分段批次及/或連續方式實行。
在本發明之一實施例中，以保形(吻合)狀配設於構體上之元件(保形元件)係由一或數個至少部份的導電性或半導電性之HARM-構體網路構成。上述元件係用以遮蔽電磁輻射。
又，在本發明之一實施例中，步驟b)係將含有一或二個HARM-構體網路之可成形元件以保形方式配設於用以遮蔽電磁輻射之構體上。
在本發明之方法之一實施例為，包括形成由一或數個HARM-構體網路構成之可成形元件，而此元件作為顯示器、太陽電池、觸摸感應器、觸摸螢幕、觸感介面及/或熱擴音器之全部或一部份以供保形的配置於複合表面等構體上。
在另一實施例中，該可成形元件係作為顯示器、太陽電池、觸摸感應器、觸摸螢幕、觸感介面及/或熱擴音器之全部或一部份以供保形的配置於複合表面等構體上。
上述HARM-構體網路可接觸或連接於可成形元件及/或吻合的被覆之構體之全部或一部份。若為EM-遮蔽時，該吻合的被覆之構體的至少一部份亦可為EM-遮蔽或法拉第盒(Faraday cage)的一部份。
本發明之配設於構體上之保形及至少部份導電性或半導電性元件(element)係由一或多層構成，其中至少一層為HARM-構體網路。依本發明實施例，該元件係作為觸摸及/或近貼感應膜使用。
在此所謂“觸摸及/或近貼感應膜”係指可將其在觸摸及/或近貼感應裝置中作為觸摸及/或近貼感應元件使用之薄膜。在操作時，將觸摸及/或近貼感應膜作為觸摸及/或近貼感應器之電測定電路的一部份連接時，在操作時把物體(例如手指、電子筆、指點筆或其他物體)碰觸該膜上或將物體靠貼於該膜，則會引起相關電路之一或多項性質的改變，根據此可檢測出觸摸及/或近貼感應膜以及最好其在所測出之觸摸及/或近貼感應膜上或其附近位置。在實際上，此改變係藉供給激發信號至觸摸及/或近貼感應膜及接收來自該觸摸及/或近貼感應膜之回應信號以及檢測並監視後者(回應信號)之變化。
在本發明之一實施例中，用以作為觸摸及/或近貼感應膜之上述元件係光學透明。此“透明”一詞為表示透明可視光，最好可透過50%以上，更好為80%以上及最好為90%以上之可視光。但，精於此項技術之人應知可透過低於50%之可視光之“透明層”亦可在不背離本發明範圍下用於本發明。
依本發明之一實施例，該元件係由含有HARM-構體網路之至少一個層構成，其中該HARM-構體為導電性。即該元件含有至少一層之電導性層。以觸摸及/或近貼感應膜作為觸摸及/或近貼感應器之一部分使用時，可以將激發信號傳送至一或多個導電層及可測定來自該一或多個導電層之回應信號。
上述觸摸及/或近貼感應器含有一或多個感應區。在觸摸及/或近貼感應器內之“感應區”係指“活性”或該感應膜之作用部分(operating portion)，即實行觸摸及/或近貼感應作用之區域。上述觸摸及感應區亦可涵蓋觸摸及/或近貼感應膜的整個區域。
依本發明之一實施例，上述觸摸及/或近貼感應膜含有至少二個感應區，其中至少一個感應區可作為觸摸螢幕之一部份使用。依另一實施例，至少一個感應區可作為開關或按鈕使用。又，依再一實施例，至少一個感應區可作為觸摸螢幕之一部份使用而另一感應區可作為開關或按鈕使用。由此可知，感應區可用以替代例如先前技術之手機之機械按鈕或開關。
依本發明之一實施例，觸摸及/或近貼感應膜係用以提供觸覺回饋(haptic feedback)。在本發明之一實施例之觸摸及/或近貼感應膜，具體而言，含有HARM-構體之網路，即導電層係用以提供觸覺回饋。此種含有HARM-構體之網路之層(layer)具有導電性等電氣性質，適合用於觸摸感測(如電阻、電容及/或電感觸摸感應)及觸覺回饋(如電容性或電活性聚合物系觸覺回饋)。在本發明之一實施例中，導電性(導電率)為1ohm/sq~100M ohm/sq，較好為100 ohm/sq~1M ohm/sq，更好為1K ohm/sq~100K ohm/sq，最好為約10K ohm/sq。上述之層(layer)之功能在感測及觸覺回饋兩功能間，藉兩者間之多工化而改變，即首先監視物體(例如手指)碰觸時段，隨後監視該層驅動而提供回饋觸覺(haptic sensation)給該物體之時段。在本發明之一實施例中，上述先後二時段亦可為先時段先於或後於後時段。
文中觸覺“觸摸”一詞係指觸摸或觸覺感。為提昇使用者與觸感應器之互動，可將觸摸及/或近貼感應膜形成得能夠在表面之接觸位置提供回饋感觸以回應在該位置之使用者。上述回饋感觸可通過視覺、動覺及/或觸覺刺激(tactile cues)提供。如作用力及阻力回饋等動覺回饋(kinesthetic feedback)及振動、構造(texture)，熱或其他物理感觸(sensation)等觸覺回饋係總括的稱為觸覺回饋。依本發明之一實施例，觸覺回饋為電容觸覺回饋。依另一實施例，觸覺回饋為電活性聚合物系觸覺回饋。
在本發明之一實施例中，觸摸及/或近貼感應膜為電容性觸摸及/或近貼感應膜觸摸及/或近貼感應膜；而在另一實施例中則為電阻觸摸及/或近貼感應膜。
在本發明之一實施例中，構體(structure)係由殼體、顯示器、顯示器構件、電晶體、積體電路、天線、光電器、記憶元件、記憶裝置、發射器、總合印刷電路板、電子裝置中之撓性連接器、顯示器或光源、熱音揚聲器或其他揚聲器、行動電話機、電腦、產品包裝、家庭用器具、窗門、儀表板、方向盤、車體、安全帽、遮光板、其構件及其組合等群中選出。上述之顯示器構件可為背面板或前面板。
在本發明之一實施例中，保形元件係用以遮蔽電磁輻射。
本發明涉及保形性及至少部份導電性或半導電性元件之用途，上述元件含有本發明方法製造之構體，在其表面配設有一或更多HARM-構體網路。
本發明亦涉及使用上述之保形性及至少部份導電性或半導電性元件來遮斷電磁輻射之用途，以及作為電磁干擾護罩(EMI-護罩或EMS)或法拉第盒之用途。
本發明涉及使用至少部份導電性或半導電性保形元件作為觸摸及/或近貼感應膜以提供觸覺回饋。
本發明涉及有關將本發明之保形性及至少部分導電性或半導電性元件作為靜電分散層(ESD)，電瓶、超電容器、燃料電池、觸摸感應器、觸覺介面、熱音揚聲器、顯示器或太陽電池等之電極，太陽電池之電荷載子分離層，顯示器之電荷載子重組層，顯示器之電場發射層，觸摸螢幕之電荷載子(例如電子或電洞)輸送層，電晶體、信號板或積體電路(IC)之觸覺介面、顯示器(例如OLED顯示器)或太陽電池及/或源極及/或閘極及/或導電及/或半導電層。
又，本發明亦涉及單一之保形及至少部份導電性或半導電性元件作為觸摸感應器及觸覺介面兩者之元件使用。
本發明之方法對於工業及商業均極有益。本發明之方法可在複雜構體表面保形(吻合)的配設HARM-構體網路，例如下述之構體表面：顯示器元件(如後燈、背面板、光發射層、電場發射層、電荷載子輸送層及透明導體層)、太陽電池(如透明及不透明導電層、吸光層、電荷載子隔離層及電荷載子輸送層)、觸摸感應器之導電性及半導電性層及觸覺介面、電磁護罩、抗靜電層、熱音揚聲器、電阻層、感應層及積體電路膜層。適用上述之保形性薄膜的產品或裝置包括例如儀器板及車體之組合表面、如廚房器具等白色物品、醫療器具、資訊服務站(information kilosks)、印刷電路(包括晶片)、消費者電子裝置(例如行動電話機、數位板及個人電腦)。
概言之，本發明之方法可使顯示器、太陽電池、電瓶、燃料電池、EMS護罩、觸摸感應器、觸覺介面、法拉弟盒及超電容器等元件(elements)保形(吻合)的附著在複雜之幾何構體上。本發明之最大利點係提供製造保形性導電或半導電性元件之方法，用以製造遮斷電磁輻射之元件。此種護罩可有效控制由該護罩涵蓋之整個區域之防護效果。加之，如果該保形元件為含有HARM-構體網路，則即使其為極薄的網路仍可獲得高導電性，從而發揮有效之防護作用(shielding)。上述護罩之保形性亦使產品之處理及加工更為方便且容易。進而例如在EMS護罩之場合，可藉許容之機械靈活性消除設計上之限制。另外，可成形元件的圖案設計(patterning)可使在PCB等上面隔距分開之各個構件遮覆。本發明亦提供新型的一種至少部份導電性或半導電性元件，俾供用於觸摸及/或近貼感應器作為保形膜。
本發明之優點在於含有HARMS-網路之至少一層之可成形元件的性質。如上所述，HARMS-網路具有可撓性及可成形性，可使該可成形元件藉由例如熱成形法在三維(立體)表面保形(吻合)的配設該可形成元件。觸摸及/或近貼感應膜等之三維尺寸可擴大應用的範疇，俾利實現觸覺及/或近貼為基之多項功能。
爰參照附圖詳細說明本發明之實施例於下：圖1為本發明之用以在構體上形成遮斷電磁輻射之至少部份導電性元件之方法的示意圖。圖中，
步驟a)為從含有導電性HARM-構體1之例如氣溶膠氣流5中藉過濾使HARM-構體1澱積於可成形基板2上。該澱積之HARM-構體1在基板2上形成HARM-構體網路3。
步驟b)澱積於該可成形基板2上之上述HARM-基體網路3乃成可成形元件，並藉保形(吻合)方式(conformal manner)壓接於構體4上。若該可成形元件為電磁干擾護罩(EMS)，該構體可含電氣構件。該構體又可為單純之一種在其上可保形的附著含HARM-構體於基板之一可成形元件的構體。最後去除該基板2。經此處理即可在構體上形成含HARM-構體之一種保形元件。
另外，亦可在初始基板，例如在濾板上澱積HARM-構體網路，然後從該濾板移送該HARM-構體網路至含有例如PET之一可成形基板，最後保形的壓接該在PET基板上含有HARM-構體網路之可成形元件於構體上。
圖2為在基板上形成HARM-構體網路3之本發明方法的示意圖。使HARM-構體1通過濾板，於是在該濾板上形成HARM-構體網路3。
圖3顯示本發明一實施例之多層構體之可成形元件。在此實施例中，使2個HARM-構體網路3配置或夾置於3個可成形基板2之間。該等基板2可由聚合物構成而該HARM-構體網路3可由碳奈米管等構成。
圖4顯示一構體4，在其上以保形(吻合)方式配設有可成形元件6。該可成形元件6係例如藉熱壓接法配設於由電氣構體形成之構體4上而作為EM-護罩。圖4顯示使用連接銷7a、7b形造例如一個法拉第盒。
圖5顯示澱積於基板2上之HARM-構體網路3。圖中黑色方形代表該澱積之HARM-構體網路。此網路係配合使用功能澱積於基板上。該網路之圖案對應於待遮覆保護之構體之部位(區域)。可成形元件的圖案設計可使PCB等上面間距分開之各個構件遮覆。
圖6顯示在構體上形成保形及至少部份導電性或半導電性元件之一實施例。圖中步驟a)為形成一種多層構造型之可成形元件。此多層構造體可由上述之方法形成，使HARM-構體之圖案化或未圖案化網路形成於聚合物基板層上。該多層構造體含有至少一薄HARM-構體網路層。上述多層構造體及含有HARM-構體之薄膜的主要特徵為可撓性及可成形性。步驟b)為熱成形，例如使用熱壓縮法或真空封裝法，使可成形元件保形(吻合)的配置於構體的三維表面。依本發明亦可使用其他方法保形的被覆構體的表面。在此實施例中係將可成形元件保形的配置於顯示器及行動電話機(手機)之外殼。此種保形的配置於構體表面之可成形元件係作為觸摸感應膜使用。由於HARM-構體網路形成之層的性質，該觸摸感應膜亦能提供觸覺回饋。進而，由圖6步驟c)顯示，形成於構體表面之多層元件，例如形成於圖中之手機的至少一部分之多層元件亦可用以取代習知手機所使用之任何機械按鈕或開關之功能。除了上述之本發明所能達成之技術性改進功能外，使用本發明之新穎保形性導電元件於構體上亦可簡化及改善例如手機之外觀。
圖7顯示使用本發明實施例之真空封裝法以保形方式所配設之一個可成形元件。在此實施例中，將在1.5 mm厚PET-G基板上之HARM-構體之片材或膜體配置於框架(frame)上而在爐中加熱至150℃歷時3.5分鐘使該基板熱塑成形於該框架中。即，將框架及片材置於抽氣箱(如圖8所示之箱)中，及通過抽氣面抽氣而在該片材及封密元件(sealing element)之間形成一密封層，即形成真空部，將該可成形元件引拉展佈於模具(mold)上使其保形(吻合)於該模具表面。
實施例1
於可形成基板上，依本發明一實施例澱積HARM-構體網路以形成一可成形元件，其包括使用一氧化碳及二茂絡鐵分別作為碳源及觸媒先驅物在氣溶膠層流(漂流觸媒)反應器中合成單壁碳奈米管(SWCNTs)。然後在該反應器之氣相下流處，用2.45 cm直徑之硝基纖維素(或銀)盤形過濾器(美國Millipole公司製)直接收集SWCNTs。上述過濾器在此實施例中係充當可成形基板。在該過濾器表面之澱積度係調節於45℃，而形成於基板上之SWCNT網路之層厚度乃藉澱積時間控制，控制之時間視所要之網路厚度可在數秒至數小時之間改變。經測定結果顯示澱積物為隨機定向之SWCNTs網路。
繼之，使用物理壓縮及加熱(即熱壓縮)法，使上述形成之SWCNTs網路從基板以保形方式配置於該構體表面。上述之熱壓縮係首先在水中藉浸泡使基板軟化，然後施加壓力於夾置有基板及構體之二個平行加熱板。該等加熱壓縮板當然也會加熱該澱積基板、SWCNTs-網路以及待遮覆之構體。上述熱壓縮之後移除基板，解除其與SWCNTs-網路之接觸。
實施例2
依本發明之例如用以遮斷電磁輻射之構體(structure)係可由含有一種以保形方式配設於該構體表面之多層構體之元件構成。該多層構體可含夾置於例如數個聚合物基板之間之數個HARM-構體網路以增進較單一HARM-構體網路為佳之遮蔽性(shielding)。該多層構體可例如含有配置於第一聚合物基板之頂部之HARM-構體第二網路，而該第一聚合物基板之另一側配設有HARM-構體第一網路。即此種多層構體含有配設於第一聚合物基板之一側之HARM-構體第一網路以及配設於該第一聚合物基板之另一側之HARM-構體第二網路。在該HARM-構體第二網路上亦可有第二聚合物基板。在此場合，該第二網路係夾置在第一及第二聚合物基板之間。
使用熱壓法(thermo-compression)形成由含有一種在二或更多個聚合物基板間夾置有一或多個HARM-構體網路之多層構體構成之可成形元件。在形成多層構體後將該多層構體以保形方式熱壓接於待遮覆之構體上。此熱壓步驟係藉加壓力於二平行加熱板間(在此二板間配置有多層構體及待遮覆之構體)，使該多層構體夾置於一平行板及待遮覆的構體之間。上述加熱壓板當然也會對待遮覆之構體進行加熱。
實施例3
依本發明製造一種熱聲揚聲器(speaker)，其係藉熱壓法將PET基板表面之HARM-構體導電網路熱壓接於玻璃之複合彎曲面，然後裝上電極並將該揚聲器裝設於擴音器(amplifier)之輸出插孔以驅動該揚聲器。
實施例4
依本發明可依芬蘭專利FI 20075767所述方法製造例如太陽電池等構體，其中將HARM-構體之導電性網路，即PET基板上之HARM-膜，作為透明電極層及/或電荷載體隔離層及/或電載體組入。然後將該太陽電池，即可成形元件，熱壓接於複合彎曲玻璃表面。
實施例5
依本發明可依芬蘭專利FI 20095911所述方法製造例如備有積體觸摸螢幕之電泳螢幕，其中將PET基板上之導電性薄膜作為透明電極層之一或更多層及/或底板之閘門層及/或底板之半導電性層組入。然後將該電泳螢幕，即可成形元件，熱壓接於複合彎曲塑膠表面。
實施例6
依本發明製造一構體，例如備有積體組合觸摸感應面及觸覺介面或回饋表面之行動電話機(手機)。用以作為觸摸感應膜及觸覺介面或回饋表面兩者所用之元件(element)係藉在PET基板上形成導電性HARM-層，即形成一種可成形元件，及藉真空封密法保形的配置該可形元件於該構體表面。在此實施例中，對該可成形元件加熱及抽真空使其保形(吻合)的配置在手機外周。保形的被覆顯示區(display area)之該可成形元件之一個部份係作為組合觸摸螢幕及觸感介面使用，而保形的被覆殼體(機殼)之該可成形元件之另一個部份則作為組合觸摸表面及觸覺介面使用。上述成形元件之導電率係設計成能作為組合觸摸感應膜及觸覺介面膜使用之1 ohm/sq~100 M ohm/sq範圍，較佳為100 ohm/sq~1M ohm/sq，更佳為1K ohm/sq~100 K ohm/sq，最佳為大約10K ohm/sq。具有上述範圍之導電率之薄膜適合用於觸摸感應及近貼感應或觸覺回饋(例如電容觸覺回饋或電活性聚合物回饋)。然後使該薄膜連接於適當數之觸摸電路及/或觸覺電路。電路驅動及/或監視薄膜可藉該兩者間之多工化，在觸摸感應及觸覺回饋功能之間轉換，使在第一段時間時物體(例如手指)之碰觸可被監視而在不同之第二段時間時，該薄膜乃被用以提供一觸覺予該物體。
由於科技之進步，精於此項技術之人均知本發明之基本構想可以多種方式實現。為此，本發明及其實施例不侷限於所舉示之實施例而是可在申請專利範圍內作改變。
1．．．電導性HARM-構體
2．．．可成形基板
3．．．HARM-構體網路
5．．．構體(例如基板)
5．．．氣流
6．．．保形元件
7a、7b．．．連接銷
圖1顯示本發明方法之一實施例，該方法包括步驟a)及步驟b)；
圖2顯示本發明之一實施例之HARM-構體的澱積示意圖；圖3顯示本發明之一實施例之可成形元件，此可成形元件為一種多層構體；
圖4顯示本發明之一實施例之構體，在其上面配設有保形元件；
圖5顯示澱積於基板上之HARM-構體圖案化網路之示意圖；
圖6顯示本發明之一實施例之形成保形元件之方法示意圖，此保形元件作為觸摸感應膜，用於構體表面；
圖7顯示本發明一實施例之可成形元件之示意圖；及
圖8顯示真空封裝裝置之一實施例。
1．．．電導性HARM-構體
2．．．可成形基板
3．．．HARM-構體網路
4．．．構體(例如基板)
5．．．氣流

Claims (21)

  1. 一種在構體上形成一至少部份電導性或半電導性元件之製造方法，其中該元件含有一或多層並作為電容性觸摸及/或近貼感應膜使用，該方法包括下述步驟：a)形成含有一或多層之可成形元件，其中，至少一層含有高長寬比分子構體(HARM-構體)之網路，其中，該HARM-構體為導電性或半導電性；以及b)利用將該可成形元件壓製及/或真空密封於構體之三維表面上，以將該可成形元件以保形方式配置於該構體上，其中，該壓製步驟包括熱壓，以在該構體之該三維表面形成一保形性且含有一或多層之至少部份電導性或半電導性元件，其中至少一層含有HARM-構體之網路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中步驟a)包括：形成可成形元件，該可成形元件含有HARM-構體的一或多個網路及一或多個其他附加材料。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中步驟a)包括：形成可成形元件，該可成形元件含有HARM-構體之一或多個網路及一或多個下述材料：聚合物、紙、硝基纖維素、聚偏二氧乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)、聚對苯二甲酸乙酯(PET)、聚對苯萘甲酸乙酯(PEN)、聚碳酸酯、及丙烯酸聚四氯乙烯(Teflon)。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中，HARM-構體的一或多個網路係由氣體流澱積形成者。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中步驟a)包括：澱積HARM-構體於一或多個基板上。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中步驟a)包括：澱積HARM-構體於-或多個初始基板上及從該一或多個初始基板移送澱積HARM-構體的一或多個網路至一或多個基板上。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中步驟a)包括：HARM-構體之擴散式、磁力式、機械式、對流式、熱遷移式、光遷移式、電泳式、電力式、聲導式、粘著式及/或慣性移送。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中該構體包括一或多個電氣構件。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中該HARM-構體包括：奈米管、碳奈米管、富勒烯功能化碳奈米管、奈米芽、硼 氮化物奈米管、奈米桿或奈米線、纖維及/或任何其他管、管狀、桿及/或絲帶及/或任何其他高長寬比分子構體，HARM-構體可為個別狀或束狀，而該奈米管或該奈米線包含碳、磷、硼、氮、銀及/或矽。
  10. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中保形地配設於該構體上之該元件包括HARM-構體的一或多個至少部份導電性或半導電性網路以供遮蔽電磁輻射。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中步驟a)包括：將含有HARM-構體的一或多個網路之可成形元件以保形方式配設於待遮蔽電磁輻射之構體上。
  12. 一種配設於構體上之保形性及至少部份導電性或半導電性元件，其中，該元件含有一或更多層並作為電容性觸摸及/或近貼感應膜使用，其特徵在於至少一層含有高長寬比分子構體(HARM-構體)，其中，該HARM-構體為導電性或半導電性且該元件係保形地配設於該構體之三維表面上。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之元件，其中，該電容性觸摸及/或近貼感應膜含有至少二個感應區。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之元件，其中，至少一個 感應區係作為觸摸螢幕之一部份使用。
  15. 如申請專利範圍第12至14項中任一項所述之元件，其中，該電容性觸摸及/或近貼感應膜係用以提供觸覺回饋。
  16. 如申請專利範圍第12至14項中任一項所述之元件，其中，該構體係選自由殼體、顯示器、顯示器構件、電晶體、積體電路、天線、光電器、記憶元件、記憶裝置、發射器、總合印刷電路板、電子裝置中之撓性連接器、顯示器或光源、熱音揚聲器或其他揚聲器、行動電話機、電腦、產品包裝、家庭用器具、窗門、儀表板、方向盤、車體、安全帽、遮光板、其構件及其組合所組成的群組。
  17. 如申請專利範圍第12至14項中任一項所述之元件，其中，該HARM-構體包括：奈米管、碳奈米管、富勒烯功能化碳奈米管、奈米芽、硼氮化物奈米管、奈米桿或奈米線、纖維及/或任何其他管、管狀、桿及/或絲帶及/或任何其他高長寬比分子構體，該HARM-構體可為個別狀或束狀，而該奈米桿或該奈米線包含碳、磷、硼、氮、銀及/或矽。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之元件，其中，該元件係作為電磁輻射遮蔽罩使用。
  19. 一種如申請專利範圍第12至18項中任一項所述之保 形性及至少部份導電性或半導電性元件之用途，其係用以遮蔽電磁輻射者。
  20. 一種如申請專利範圍第12至18項中任一項所述之保形性及至少部分導電性或半導電性元件之用途，其係作為靜電分散層(ESD)，電瓶、超電容器、燃料電池、觸摸感應器、觸覺介面、熱音揚聲器、顯示器或太陽電池之電極，太陽電池之電荷載子分隔層，顯示器之電荷載子重組層，顯示器之電場發射層，觸摸螢幕之電荷載子輸送層，電晶體、信號板或積體電路(IC)之觸覺介面、顯示器或太陽電池及/或源極、汲極及/或閘極及/或半導電層使用。
  21. 一種如申請專利範圍第12至18項中任一項所述之保形性及至少部分導電性或半導電性元件之用途，其係作為觸摸感應器元件及觸覺介面元件兩者使用。
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