(57)【要約】【課題】本発明は、タッチパネルに関し、特にカーボンナノチューブフィルムを利用するタッチパネルに関する。【解決手段】本発明のタッチパネルは、基板と、前記基板に設置される透明な導電層と、別々に前記基板の隅に設置される少なくとも二つの電極と、を含む。前記透明な導電層は、カーボンナノチューブ層を含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板に設置される透明な導電層と、別々に前記基板の隅に設置される少なくとも二つの電極と、を含み、
前記透明な導電層は、カーボンナノチューブ層を含むことを特徴とするタッチパネル。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブ層は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含むことを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブフィルムは、整列されている複数のカーボンナノチューブからなることを特徴とする、請求項２に記載のタッチパネル。
【請求項４】
前記複数のカーボンナノチューブは同じ方向、又は異なる方向に沿って配列されることを特徴とする、請求項３に記載のタッチパネル。
【請求項５】
前記カーボンナノチューブ層は、同じ方向、又は異なる方向に沿って配列される複数のカーボンナノチューブフィルムからなることを特徴とする、請求項４に記載のタッチパネル。
【請求項６】
前記カーボンナノチューブフィルムは、長さが同じ複数のカーボンナノチューブ束が分子間力で接合されて成ることを特徴とする、請求項２に記載のタッチパネル。
【請求項７】
前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは０．０１〜１００μｍにされることを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項８】
前記電極が設置される前記基板の表面に対して、前記透明な導電層に封止層が設置されることを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項９】
前記基板の両方の表面に透明な導電層を設置することを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項１０】
前記電極は銀ペーストを介して前記透明な導電層に粘着させ、前記カーボンナノチューブ層を電気的に接続させることを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルに関し、特にカーボンナノチューブフィルムを利用するタッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルは、画面に指やペンなどで直接触れることで機械を操作する装置であり、ＬＣＤなど表示装置、ＰＤＡなど携帯装置、銀行のＡＴＭやＰＯＳなど多くの装置で用いられている。タッチパネルに対して、タッチした位置の検出を電気的に行うものとして、抵抗膜方式や静電容量方式などがあるが、電気を用いないものとして、超音波方式や赤外遮光方式、画像認識方式などがある。
【０００３】
静電容量方式は、指で触れることで表示パネルの表面電荷の変化を捕らえることによる位置検出方法である。現在の静電容量方式のタッチパネルは、図１のように示される。前記静電容量方式のタッチパネルは、ガラス基板１０と、前記ガラス基板１０に設置される透明な導電層１と、前記透明な導電層１の四隅に設置される金属電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、を含む。前記四つの金属電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにより、前記基板１０に等電位面が形成される。即ち、タッチパネル表面全体に低圧の電界を形成し、タッチした指によりその部分の電界を放電して、前記金属電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに微弱な電流が発生する。前記金属電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの電流の比率を計算することで触れた位置を検出することができる。
【０００４】
図２は前記タッチパネルの正面図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。前記ガラス基板１０はソーダ石灰ガラスからなる。前記透明な導電層１は、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）又はＡＴＯ（三酸化アンチモン）などの透明な材料からなる。前記金属電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、それぞれ低抵抗の金属（例えば、銀であり）を印刷することにより形成される。さらに、前記透明な導電性層１に封止膜を設置する。前記封止膜は、液体のガラスを硬化又は緻密化処理することにより形成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在主流の方式では、全面ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）と呼ばれる透明導電性薄膜で構成されるために、構造が単純となり、剥離や磨耗、断線などがおきにくいために、寿命が長く、透過率も高く改善された。しかし、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）はスパッタリング法、イオンプレーティング、塗布法などの方法により成膜されるので、製造方法が複雑である。また、ＩＴＯ薄膜は、機械的及び化学的性能が良好でなく、膜質の均一性が低いという欠点がある。また、ＩＴＯ薄膜の光透過性が低いので、明るい環境で表示パネルに表示される画面が見にくくなる。従って、現在のタッチパネルは、正確性や応答性が低下し、光透過性が低いという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、正確性や応答性が向上し、光透過性が高いタッチパネルを提供することは必要となる。
【０００７】
本発明のタッチパネルは、基板と、前記基板に設置される透明な導電層と、別々に前記基板の隅に設置される少なくとも二つの電極と、を含む。前記透明な導電層は、カーボンナノチューブ層を含む。
【０００８】
前記カーボンナノチューブ層は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。
【０００９】
前記カーボンナノチューブフィルムは、順序がある複数のカーボンナノチューブからなることが好ましい。
【００１０】
前記複数のカーボンナノチューブは同じ方向、又は異なる方向に沿って配列される。
【００１１】
前記カーボンナノチューブ層は、同じ方向、又は異なる方向に沿って配列される複数のカーボンナノチューブフィルムからなる。
【００１２】
前記カーボンナノチューブフィルムは、長さが同じ複数のカーボンナノチューブ束が分子間力で接合されて成る。
【００１３】
前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは０．０１〜１００μｍにされることが好ましい。
【００１４】
さらに、前記電極が設置される前記基板の表面に対して、前記透明な導電層に封止層を設置することもできる。
【００１５】
前記基板の両方の表面に透明な導電層を設置することもできる。
【００１６】
前記電極は銀ペーストを介して前記透明な導電層に粘着させ、前記カーボンナノチューブ層を電気的に接続させる。
【発明の効果】
【００１７】
従来技術と比べると、本発明のタッチパネルは、良好な機械的強度及び靱性を有し、また、コントラスト及び精確性が高い。本発明のタッチパネルの製造の工程は簡単であり、コストが低く、大規模の工業生産に応用することができる。また、前記タッチパネルを利用する表示装置は明るく表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来のタッチパネルの斜視図である。
【図２】従来のタッチパネルの正面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である
【図４】本発明の実施例のタッチパネルの正面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
図４及び図５を参照すると、本実施形態のタッチパネル１００は、基板２０と、透明な導電層４０と、封止層６０と、少なくとも二つの電極を含む。
【００２１】
前記基板２０は透明な材料からなり、曲面型又は平板型に形成される。前記透明な導電層４０はカーボンナノチューブ層（図示せず）を含む。前記電極は金又は銀などの低抵抗の金属材料からなる。本実施例において、前記基板２０はガラスからなる。四つの電極８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄを設置する。前記電極８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄはそれぞれ前記基板２０の四隅に分布するように前記透明な導電層４０の表面に設置される。前記電極８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄは、スパッタ、メッキング、化学蒸着などの方法により前記透明な導電層４０の表面に堆積される。また、銀ペーストを介して前記電極８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄを前記透明な導電層４０に電気的接続させるように、前記透明な導電層４０の表面に設置することができる。
【００２２】
代わりに、前記電極８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄは直接前記基板２０の表面に設置されることもできる。この場合、別に回路を設置し、この回路を介して前記電極８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄを前記透明な導電層４０に接続させる。勿論、上述の方法に限らず、前記電極８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ及び前記透明な導電層４０を電気的接続することができる方法は、全部本発明の保護範囲に含まれる。
【００２３】
前記透明な導電層４０の前記カーボンナノチューブ層は少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。前記カーボンナノチューブフィルムは、複数のカーボンナノチューブからなり、所定の厚さがある薄膜である。前記カーボンナノチューブフィルムは、順序がある複数のカーボンナノチューブからなり、前記複数のカーボンナノチューブは同じ方向、又は順序に異なる方向に沿って配列される。
【００２４】
本実施形態において、前記カーボンナノチューブ層は一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。さらに、前記カーボンナノチューブフィルムは、長さが同じ複数のカーボンナノチューブが、端と端で接続されて成るものである。
【００２５】
大寸法のタッチパネルを製造するために、カーボンナノチューブの粘着性を利用して、前記カーボンナノチューブフィルムを複数並列に配置して大寸法のカーボンナノチューブ層を形成することができる。
【００２６】
さらに、前記タッチパネル１００の使用寿命及び安定性を高めるために、前記透明な導電層４０の表面にポリエステルフィルム又は二酸化ケイ素からなる封止層６０を設置することができる。本実施形態において、前記封止層６０は二酸化ケイ素からなり、硬度が７Ｈに達する。前記封止層６０は粘着剤で前記透明な導電層４０に粘着され、又は前記透明な導電層４０の前記カーボンナノチューブ層の粘着性を介して前記透明な導電層４０に粘着される。
【００２７】
さらに、前記タッチパネルの基板２０において、前記透明な導電層４０が設置される表面に対向する表面に、もう一枚のカーボンナノチューブ層が設置されることができる。即ち、前記基板の両方の表面に、全部カーボンナノチューブ層を設置する。この両方のカーボンナノチューブ層は、同じように構成される。一方のカーボンナノチューブ層は、接地のためのものとして利用されることができる。これによれば、前記タッチパネル１００は安定に作動することができる。
【００２８】
次に、前記カーボンナノチューブフィルムは次の方法により製造される。
【００２９】
第一段階では、カーボンナノチューブアレイを提供する。超順序に（ｓｕｐｅｒ−ａｌｉｇｎｅｄ）配列するカーボンナノチューブアレイであることが好ましい。
【００３０】
本実施形態において、化学気相堆積法（ＣＶＤ）により前記カーボンナノチューブアレイを成長させる。まず、基材を提供する。該基材は、Ｐ型又はＮ型のシリコン基材、又は表面に酸化物が形成されるシリコン基材、が利用される。本実施形態において、厚さが４インチ（１０．１６ｃｍ）のシリコン基材を提供する。次に、前記基材の表面に触媒層を堆積させる。該触媒層としては、ＦＥ、Ｃｏ、Ｎｉ又はそれらの合金である。次に、前記触媒層が堆積された前記基材を、７００〜９００℃、空気の雰囲気において３０〜９０分間アニーリングする。最後に、前記基材を反応装置に置いて、保護ガスを導入すると同時に前記基材を５００〜７００℃に加熱して、５〜３０分間カーボンを含むガスを導入する。これにより、高さが２００〜４００μｍである超順序の（ｓｕｐｅｒ−ａｌｉｇｎｅｄ）カーボンナノチューブアレイが成長される。前記超順序の（ｓｕｐｅｒ−ａｌｉｇｎｅｄ）カーボンナノチューブアレイは、相互に平行し基材に垂直に成長する複数のカーボンナノチューブからなる。前記の方法により、前記超順序の（ｓｕｐｅｒ−ａｌｉｇｎｅｄ）カーボンナノチューブアレイに無定形炭素又は触媒剤である金属粒子などの不純物が残らず、純なカーボンナノチューブアレイが得られる。
【００３１】
本実施形態において、前記カーボンを含むガスはアセチレンなどの炭化水素であり、保護ガスは窒素やアンモニアなどの不活性ガスである。
【００３２】
第二段階では、前記カーボンナノチューブアレイからカーボンナノチューブフィルムを引き出す。
【００３３】
まず、ピンセットなどの工具を利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。本実施形態において、一定の幅を有するテープを利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。次に、所定の速度で前記複数のカーボンナノチューブを引き出し、複数のカーボンナノチューブ束からなる連続のカーボンナノチューブフィルムを形成する。
【００３４】
前記複数のカーボンナノチューブを引き出す工程において、前記複数のカーボンナノチューブがそれぞれ前記基材から脱離すると、原子間力で前記カーボンナノチューブ束が端と端で接合され、連続のカーボンナノチューブフィルムが形成される。前記カーボンナノチューブフィルムは、所定の方向に沿って配列し、端と端で接合される複数のカーボンナノチューブからなる一定の幅を有するフィルムである。前記カーボンナノチューブフィルムは、均一な導電性及び均一な厚さを有する。このカーボンナノチューブフィルムの製造方法は、高効率又は簡単であり、工業化に実用される。
【００３５】
前記カーボンナノチューブフィルムの幅は前記基材の幅により設定され、前記カーボンナノチューブフィルムの長さは基材の寸法に限定されず、必要により製造されることができる。本実施形態において、前記カーボンナノチューブフィルムの幅は１ｃｍ〜１０ｃｍに設けられ、厚さは０．０１〜１００μｍに設けられる。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブは単層カーボンナノチューブである場合、直径が５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブは多層カーボンナノチューブである場合、直径が０．５ｎｍ〜１０ｎｍに設定される。
【００３６】
カーボンナノチューブは長径比が高く、前記超順序の（ｓｕｐｅｒ−ａｌｉｇｎｅｄ）カーボンナノチューブアレイには不純物がないという特性があるので、前記カーボンナノチューブフィルムは強い粘着性がある。従って、前記カーボンナノチューブフィルムは、前記透明な導電層４０として、直接前記基板２０に粘着されることができる。さらに、複数の前記カーボンナノチューブフィルムを並列に配置させて大寸法のカーボンナノチューブフィルムを形成することができる。
【００３７】
使用条件により、有機溶剤を利用して前記カーボンナノチューブフィルムを浸漬して処理することができる。前記有機溶剤は、メタノール、アルコール、アセトンなどである。
【００３８】
なお、前記透明な導電層４０は多層のカーボンナノチューブフィルムを含む場合、上述の方法による複数のカーボンナノチューブフィルムを、異なる方向に向けて前記基板２０に積み重ねる。
【００３９】
実施形態１のタッチパネル１００を利用する場合、指又はペンで前記タッチパネル１００の表面を押すと、指／ペン及び前記透明な導電層４０の間に容量結合が形成され、電流が前記電極８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄから前記指又はペンで触れる場所までに集中され、前記タッチパネル１００の表面全体に低圧の電界を形成し、タッチした指によりその部分の電界を放電する。
【００４０】
本実施形態のタッチパネル１００は、次の優れた点がある。第一に、カーボンナノチューブは良好な機械性能を有するので、カーボンナノチューブフィルムを利用するタッチパネルは、良好な機械的強度及び靱性を有する。従って、前記タッチパネルの耐久性が高い。第二に、カーボンナノチューブは良好な導電性を有するので、カーボンナノチューブフィルムを利用するタッチパネルは、均一な導電性及び高導電性を有する。従って、前記タッチパネルのコントラスト及び精確性が高い。第三に、本実施形態のカーボンナノチューブフィルムは、カーボンナノチューブアレイから直接引き出して形成されるので、製造の工程が簡単であり、コストが低い。また、前記カーボンナノチューブフィルムは直接タッチパネルの基板に設置して透明な導電性薄膜として利用されるので、大規模の工業生産に応用することができる。第四に、前記カーボンナノチューブフィルムは良好な光透過性があるので、前記タッチパネルを利用する表示装置は明るく表示することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１                                透明な導電層
１０                              基板
１００                            タッチパネル
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ            金属電極
２０                              基板
４０                              透明な導電層
６０                              封止層
８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ    金属電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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