專利名稱：觸摸屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種觸摸屏，其涉及一種采用碳納米管透明導(dǎo)電層的觸摸屏。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨著移動電話與觸摸導(dǎo)航系統(tǒng)等各種電子設(shè)備的高性能化和多樣化的發(fā)展， 在液晶等顯示元件的前面安裝透光性的觸摸屏的電子設(shè)備逐步增加。這樣的電子設(shè)備的利用 者通過觸摸屏， 一邊對位于觸摸屏背面的顯示元件的顯示內(nèi)容進(jìn)行視覺確認(rèn)， 一邊利用手指 或筆等方式按壓觸摸屏來進(jìn)行操作。由此，可以操作電子設(shè)備的各種功能。
按照觸摸屏的工作原理和傳輸介質(zhì)的不同，現(xiàn)有的觸摸屏分為四種類型，分別為電阻式 、電容式、紅外線式以及表面聲波式。其中電容式觸摸屏因準(zhǔn)確度較高、抗干擾能力強(qiáng)應(yīng)用 較為廣泛。
如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的電容型觸摸屏為在一形成有透明導(dǎo)電層1的曲面或平面玻璃基 板(圖2中的10)的各個角處具有金屬電極2a、 2b、 2c和2d，以形成等電位面。即電壓通過 金屬電極2a、 2b、 2c和2d施加到透明導(dǎo)電層l，從而在其上形成等電位面。當(dāng)用裸指或?qū)щ?裝置觸摸到觸摸屏的表面時，觸摸物與施加到透明導(dǎo)電層l之間形成一耦合電容，金屬電極 2a、 2b、 2c和2d發(fā)出的電流向觸點(diǎn)，通過檢測并計算各電極的電流比例和強(qiáng)弱算出觸摸點(diǎn)的 位置。
圖2和圖3分別為現(xiàn)有技術(shù)的電容型觸摸屏的平面視圖和沿圖2的線III-III'的剖視圖。 該電容型觸摸屏中，玻璃基板的材料為納鈣玻璃。透明導(dǎo)電層為例如銦錫氧化物(ITO)或 銻錫氧化物(ATO)等透明材料。金屬電極2a、 2b、 2c和2d為通過印制具有低電阻的導(dǎo)電金 屬(例如銀)形成。此外，在金屬電極2a、 2b、 2c和2d周圍以線性模式形成該電阻網(wǎng)絡(luò)，從 而將控制信號均勻地發(fā)送到透明導(dǎo)電層l的整個表面。透明導(dǎo)電層1上涂覆有鈍化層3。該鈍 化層3由液體玻璃材料通過硬化或致密化工藝，并進(jìn)行熱處理后，硬化形成。
透明導(dǎo)電層l對于觸摸屏是一必需的部件，現(xiàn)有技術(shù)中透明導(dǎo)電層l通常采用ITO層，但 是ITO層作為透明導(dǎo)電層l具有機(jī)械和化學(xué)耐用性不夠好等缺點(diǎn)。進(jìn)一步地，采用ITO層作透 明導(dǎo)電層存在電阻阻值分布不均勻的現(xiàn)象，導(dǎo)致現(xiàn)有的電容式觸摸屏存在觸摸屏的分辨率低 、精確度不高等問題。
綜上所述，確有必要提供一種分辨率高、精確度高及耐用的觸摸屏。

發(fā)明內(nèi)容
一種該觸摸屏包括一基體； 一透明導(dǎo)電層，該透明導(dǎo)電層設(shè)置于上述基體的一表面；以 及至少兩個電極，該至少兩個電極間隔設(shè)置在透明導(dǎo)電層或基體表面并與該透明導(dǎo)電層電連 接。其中，所述透明導(dǎo)電層進(jìn)一步包括一碳納米管層。
與現(xiàn)有技術(shù)的觸摸屏相比較，本技術(shù)方案實(shí)施例提供的觸摸屏具有以下優(yōu)點(diǎn)其一，由 于本實(shí)施例提供的碳納米管層具有很好的韌性和機(jī)械強(qiáng)度，故，采用碳納米管層作透明導(dǎo)電 層，可以相應(yīng)的提高觸摸屏的耐用性。其二，由于碳納米管層具有較均勻的結(jié)構(gòu)，故，采用 碳納米管層作透明導(dǎo)電層，可使得透明導(dǎo)電層具有均勻的阻值分布，從而提高觸摸屏的分辨 率和精確度。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)的電容型觸摸屏及其操作原理的示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)的電容型觸摸屏的俯視圖。
圖3是沿圖2中線III-III'的剖視圖。
圖4是本技術(shù)方案實(shí)施例的觸摸屏的俯視圖。
圖5是沿圖4所示的線V-V'的剖視圖
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本技術(shù)方案的觸摸屏。
請參閱圖4及圖5，本技術(shù)方案實(shí)施例提供一種觸摸屏100，該觸摸屏100包括一基體20、 一透明導(dǎo)電層40、 一硬化處理層60及至少兩個電極。
所述基體20為一曲面型或平面型的透明基體。透明導(dǎo)電層40包括一碳納米管層，該碳納 米管層形成在基體20的上表面。所述至少兩個電極材料為金屬。本實(shí)施例中，基體20為玻璃 基板，所述至少兩個電極為由銀或銅等低電阻的導(dǎo)電金屬鍍層或者金屬箔片組成的電極80a 、80b、 80c和80d。該金屬電極80a、 80b、 80c和80d間隔設(shè)置在上述的透明導(dǎo)電層40表面的 四個角處。本實(shí)施例中，所述金屬電極設(shè)置在透明導(dǎo)電層40的上表面。所述金屬電極可以采 用濺射、電鍍、化學(xué)鍍等沉積方法直接沉積在碳納米管層40的四個角上。另外，也可用銀膠 等導(dǎo)電粘結(jié)劑將上述的四個金屬電極粘結(jié)在碳納米管層40上。所述的四個電極80a、 80b、 80c和80d與所述的碳納米管層透明導(dǎo)電層40電連接。
可以理解，所述的金屬電極亦可設(shè)置于基體20表面，通過電路與透明導(dǎo)電層電連接，不 僅僅限于本實(shí)施例所述的粘結(jié)方式與碳納米管層40之間形成電連接，只要能使上述的金屬電 極與碳納米管層40之間形成電連接的方式都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。進(jìn)一步地，所述透明導(dǎo)電層40包括一碳納米管層，該碳納米管層透明導(dǎo)電層40可為一層 碳納米管薄膜或重疊設(shè)置的多層碳納米管薄膜，多層碳納米管薄膜的重疊角度不限。該碳納 米管薄膜中碳納米管為有序排列，進(jìn)一步地，該碳納米管薄膜包括多個擇優(yōu)取向排列的碳納 米管束，該碳納米管束具有基本相等的長度且首尾相連地排列成連續(xù)的碳納米管薄膜。本實(shí) 施例中，碳納管層為一層的碳納米管薄膜。
在形成有金屬電極80a、 80b、 80c和80d的碳納米管薄膜40上設(shè)置一聚酯膜或一二氧化硅 層用作硬化處理層60。該硬化處理層60可以提高觸摸屏100的耐久性和觸摸感受。本實(shí)施例 中，硬化處理層60為一二氧化硅處理層，其硬度達(dá)到7H。其厚度可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。所 述硬化處理層60可以通過粘結(jié)劑直接粘結(jié)在碳納米管層40上，也將硬化處理層60直接粘附在 粘性較大的碳納米管層40上。
此外，上述觸摸屏100還可進(jìn)一步包括一形成在基體20的下表面上的另一碳納米管層， 即在基體20的兩個表面對稱地設(shè)置有碳納米管層。該設(shè)置在基體20兩個表面上的碳納米管層 結(jié)構(gòu)相同。但其中一碳納米管層可作為電接地點(diǎn)，起到屏蔽的作用，從而使得觸摸屏100能 在無干擾的環(huán)境中工作。
本技術(shù)方案實(shí)施例透明導(dǎo)電層40中的碳納米管薄膜的制備方法，主要包括以下步驟 步驟一提供一碳納米管陣列，優(yōu)選地，該陣列為超順排碳納米管陣列。 本實(shí)施例中，超順排碳納米管陣列的制備方法采用化學(xué)氣相沉積法，其具體步驟包括 (a)提供一平整基底，該基底可選用P型或N型硅基底，或選用形成有氧化層的硅基底，本
實(shí)施例優(yōu)選為采用4英寸的硅基底；(b)在基底表面均勻形成一催化劑層，該催化劑層材料
可選用鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)或其任意組合的合金之一；(c)將上述形成有催化 劑層的基底在70(T90(TC的空氣中退火約30分鐘 90分鐘；(d)將處理過的基底置于反應(yīng)爐 中，在保護(hù)氣體環(huán)境下加熱到50(T74(rC，然后通入碳源氣體反應(yīng)約5 30分鐘，生長得到超 順排碳納米管陣列，其高度為20(T400微米。該超順排碳納米管陣列為多個彼此平行且垂直 于基底生長的碳納米管形成的純碳納米管陣列。通過上述控制生長條件，該超順排碳納米管 陣列中基本不含有雜質(zhì)，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。該碳納米管陣列中的碳納 米管彼此通過范德華力緊密接觸形成陣列。
本實(shí)施例中碳源氣可選用乙炔等化學(xué)性質(zhì)較活潑的碳?xì)浠衔?，保護(hù)氣體可選用氮?dú)狻?氨氣或惰性氣體。
步驟二采用一拉伸工具從碳納米管陣列中拉取獲得一碳納米管薄膜。其具體包括以下 步驟(a)從上述碳納米管陣列中選定一定寬度的多個碳納米管片斷，本實(shí)施例優(yōu)選為采用具有一定寬度的膠帶接觸碳納米管陣列以選定一定寬度的多個碳納米管片斷；(b)以一 定速度沿基本垂直于碳納米管陣列生長方向拉伸該多個碳納米管片斷，以形成一連續(xù)的碳納 米管薄膜。
在上述拉伸過程中，該多個碳納米管片斷在拉力作用下沿拉伸方向逐漸脫離基底的同時 ，由于范德華力作用，該選定的多個碳納米管片斷分別與其他碳納米管片斷首尾相連地連續(xù) 地被拉出，從而形成一碳納米管薄膜。該碳納米管薄膜為定向排列的多個碳納米管束首尾相 連形成的具有一定寬度的碳納米管薄膜。該碳納米管薄膜中碳納米管的排列方向基本平行于 碳納米管薄膜的拉伸方向。
本實(shí)施例中，該碳納米管薄膜的寬度與碳納米管陣列所生長的基底的尺寸有關(guān)，該碳納 米管薄膜的長度不限，可根據(jù)實(shí)際需求制得。本實(shí)施例中采用4英寸的基底生長超順排碳納 米管陣列，該碳納米管薄膜的寬度可為lcnTlOcm，該碳納米管薄膜的厚度為O. 0ri00微米。
可以理解，由于本實(shí)施例超順排碳納米管陣列中的碳納米管非常純凈，且由于碳納米管 本身的比表面積非常大，所以該碳納米管薄膜本身具有較強(qiáng)的粘性。因此，該碳納米管薄膜 作為透明導(dǎo)電層40可直接粘附在基體20的上表面上。
另外，可使用有機(jī)溶劑處理上述粘附在基體20上的碳納米管薄膜。具體地，可通過試管 將有機(jī)溶劑滴落在碳納米管薄膜表面浸潤整個碳納米管薄膜。該有機(jī)溶劑為揮發(fā)性有機(jī)溶劑 ，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本實(shí)施例中采用乙醇。該多層碳納米管薄膜經(jīng)有 機(jī)溶劑浸潤處理后，在揮發(fā)性有機(jī)溶劑的表面張力的作用下，碳納米管薄膜中的平行的碳納 米管片斷會部分聚集成碳納米管束，因此，該碳納米管薄膜表面體積比小，無粘性，且具有 良好的機(jī)械強(qiáng)度及韌性。
另外，當(dāng)該透明導(dǎo)電層40為多層碳納米管薄膜時，可將依據(jù)上述方法制備的多個碳納米 管薄膜沿任意方向重疊地粘附于基體20上。
本實(shí)施例觸摸屏100在應(yīng)用時的原理如下。電壓通過金屬電極80a、 80b、 80c和80d施加 到碳納米管層40上，從而在該碳納米管層40上形成等電位面。當(dāng)使用諸如手指或輸入筆等輸 入裝置觸摸該觸摸屏100的表面時，觸摸物與施加到透明導(dǎo)電層l之間形成一耦合電容，金屬 電極80a、 80b、 80c和80d發(fā)出的電流向觸點(diǎn)，。之后，通過模-數(shù)轉(zhuǎn)換器將檢測的模擬信號 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由此檢測觸摸點(diǎn)的位置。
與現(xiàn)有技術(shù)的觸摸屏相比較，本技術(shù)方案實(shí)施例提供的觸摸屏100具有以下優(yōu)點(diǎn)其一 ，由于本實(shí)施例提供的碳納米管層40具有很好的韌性和機(jī)械強(qiáng)度，故，采用碳納米管層40作 透明導(dǎo)電層，可以相應(yīng)的提高觸摸屏100的耐用性。其二，由于碳納米管層40具有均勻的結(jié)構(gòu)，故，采用碳納米管層40作透明導(dǎo)電層，可使得透明導(dǎo)電層具有均勻的阻值分布，從而提 高觸摸屏100的分辨率和精確度。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所 做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種觸摸屏，包括一基體；一透明導(dǎo)電層，該透明導(dǎo)電層設(shè)置于上述基體的一表面；以及至少兩個電極，該至少兩個電極間隔設(shè)置在透明導(dǎo)電層或基體表面，并與該透明導(dǎo)電層電連接；其特征在于，所述透明導(dǎo)電層進(jìn)一步包括一碳納米管層。
2.如權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其特征在于，所述碳納米管層中的碳 納米管有序排列。
3.如權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其特征在于，所述碳納米管層包括至 少兩層碳納米管薄膜，該至少兩層碳納米管薄膜平行或交叉的重疊設(shè)置。
4.如權(quán)利要求3所述的觸摸屏，其特征在于，所述碳納米管薄膜包括 多個擇優(yōu)取向排列的碳納米管束。
5.如權(quán)利要求4所述的觸摸屏，其特征在于，所述多個碳納米管束具 有相等的長度且通過范德華力首尾相連形成連續(xù)的碳納米管束。
6.如權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其特征在于，所述碳納米管層的厚度 為O. 01 100微米。
7.如權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其特征在于，所述的至少兩金屬電極 是銅或銀的金屬鍍層或者金屬箔片。
8.如權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其特征在于，進(jìn)一步包括一硬化處理 層，該硬化處理層設(shè)置在包含有至少兩個金屬電極的碳納米管層的一表面。
9.如權(quán)利要求8所述的觸摸屏，其特征在于，所述硬化處理層為一二 氧化硅層或聚酯膜。
10.如權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其特征在于，所述的觸摸屏是平面 觸摸屏或者曲面觸摸屏。
11.如權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其特征在于，進(jìn)一步包括一設(shè)置于 上述基體的另一表面上的碳納米管層。
12.如權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其特征在于，進(jìn)一步包括將所述至 少兩個電極通過一導(dǎo)電粘結(jié)劑間隔地粘附在碳納米管層的一表面，并與碳納米管層表面形成 一電接觸。
13.如權(quán)利要求12所述的觸摸屏，其特征在于，所述導(dǎo)電粘結(jié)劑為銀膠。
14.如權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其特征在于，所述基體為玻璃基板
全文摘要
本發(fā)明涉及一種觸摸屏，該觸摸屏包括一基體；一透明導(dǎo)電層，該透明導(dǎo)電層設(shè)置于上述基體的一表面；以及至少兩個電極，該至少兩個電極間隔設(shè)置于透明導(dǎo)電層或基體表面并與該透明導(dǎo)電層電連接。其中，所述的透明導(dǎo)電層進(jìn)一步包括一碳納米管層。
文檔編號B82B1/00GK101419519SQ200710202228
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月23日
發(fā)明者姜開利, 范守善, 陳杰良 申請人:清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司