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，尤其涉及一種基于碳納米管的觸摸屏。
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)容進行視覺確認(rèn)， 一邊利用手指 或筆等方式按壓觸摸屏來進行操作。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)有的觸摸屏通常分為四種類型，分別為電 阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式。其中電阻式觸摸屏的應(yīng)用最為廣泛。
現(xiàn)有的電阻式觸摸屏一般包括一上基板，該上基板的下表面形成有一上透明導(dǎo)電層；一 下基板，該下基板的上表面形成有一下透明導(dǎo)電層；以及多個點狀隔離物(Dot Spacer)設(shè)置 在上透明導(dǎo)電層與下透明導(dǎo)電層之間。其中，該上透明導(dǎo)電層與下透明導(dǎo)電層通常采用具有 導(dǎo)電特性的銦錫氧化物(Indium Tin 0xide， IT0)層(下稱IT0層)。當(dāng)使用手指或筆按壓上基 板時，上基板發(fā)生扭曲，使得按壓處的上透明導(dǎo)電層與下透明導(dǎo)電層彼此接觸。通過外接的 電子電路分別向上透明導(dǎo)電層與下透明導(dǎo)電層依次施加電壓，電子電路能夠檢測出被按壓的 位置。進一步地，電子電路可根據(jù)檢測的按壓位置啟動電子設(shè)備的各種功能切換。然而， ITO層作為透明導(dǎo)電層通常采用離子束濺射等工藝制備，該工藝制備復(fù)雜。此外，IT0層作為 透明導(dǎo)電層具有機械和化學(xué)耐用性不夠好等缺點，且存在電阻不均勻且電阻值范圍較小的現(xiàn) 象。另外，ITO透光性相對較差，在外部環(huán)境光線較亮?xí)r，較難看清楚顯示屏上的圖標(biāo)等。 從而導(dǎo)致現(xiàn)有的電阻式觸摸屏存在靈敏度低、線性及準(zhǔn)確性較差、亮度低等缺點。
因此，確有必要提供一種耐用性好，且靈敏度高、線性及準(zhǔn)確性強且亮度高的觸摸屏。

發(fā)明內(nèi)容
一種觸摸屏，包括 一第一電極板，該第一電極板包括一第一基體及一第一導(dǎo)電層設(shè)置 在該第一基體的下表面；以及一第二電極板，該第二電極板與第一電極板間隔設(shè)置，該第二 電極板包括一第二基體及一第二導(dǎo)電層設(shè)置在該第二基體的上表面；其中，該第一導(dǎo)電層與 第二導(dǎo)電層包括一碳納米管層。
所述的采用碳納米管層作為導(dǎo)電層的觸摸屏具有以下優(yōu)點其一，碳納米管的優(yōu)異的力學(xué)特性使得碳納米管層具有很好的韌性和機械強度，故，采用碳納米管層作透明導(dǎo)電層，可 以相應(yīng)的提供觸摸屏的耐用性；其二，由于碳納米管具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，故，采用碳納米 管層作透明導(dǎo)電層具有均勻的導(dǎo)電性能，也可提高觸摸屏的導(dǎo)電性能，從而提高觸摸屏的分 辨率和精確度；其三，采用直接拉伸的方法制備得到碳納米管薄膜的工藝操作簡單、成本較 低，且可利用直接拉伸的碳納米管薄膜直接黏附在基體上，故，利于大規(guī)模生產(chǎn)采用碳納米 管薄膜結(jié)構(gòu)作導(dǎo)電層的觸摸屏；其四，碳納米管層具有良好的透光性，有利于改善觸摸屏的 亮度。


圖1是本技術(shù)方案實施例觸摸屏的立體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本技術(shù)方案實施例觸摸屏的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本技術(shù)方案實施例觸摸屏中碳納米管薄膜的掃描電鏡照片。 圖4是本技術(shù)方案實施例觸摸屏的應(yīng)用示意圖。
具體實施例方式
以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本技術(shù)方案實施例提供的觸摸屏。
請參閱圖1及圖2，本技術(shù)方案實施例提供一種觸摸屏IO，該觸摸屏10包括一第一電極板 12， 一第二電極板14以及多個設(shè)置在第一電極板12與第二電極板14之間的多個點狀隔離物 16。
該第一電極板12包括一第一基體120， 一第一導(dǎo)電層122以及兩個第一電極124。該第一 基體120為平面結(jié)構(gòu)，該第一導(dǎo)電層122與兩個第一電極124均設(shè)置在第一基體120的下表面。 兩個第一電極124分別設(shè)置在第一方向上的第一導(dǎo)電層122的兩端并與第一導(dǎo)電層122電性連 接。該第二電極板14包括一第二基體140， 一第二導(dǎo)電層142以及兩個第二電極144。該第二 基體140為平面結(jié)構(gòu)，該第二導(dǎo)電層142與兩個第二電極144均設(shè)置在第二基體140的上表面。 兩個第二電極144分別設(shè)置在第二方向上的第二導(dǎo)電層142的兩端并與第二導(dǎo)電層142電性連 接。該第一電極124設(shè)置的第一方向垂直于該第二電極144設(shè)置的第二方向，即兩個第一電極 124與兩個第二電極144正交設(shè)置。其中，該第一基體120為透明的且具有一定柔軟度的薄膜 或薄板，該第二基體140為透明基板。該第一電極124與第二電極144材料為金屬或其他導(dǎo)電 材料。本實施例中，該第一基體120為聚酯膜，該第二基體140為玻璃基板，該第一電極124 與第二電極144為導(dǎo)電的銀漿層。
進一步地，該第二電極板14上表面外圍設(shè)置有一絕緣層18。上述的第一電極板12設(shè)置在 該絕緣層18上，且該第一電極板12的第一導(dǎo)電層122正對第二電極板14的第二導(dǎo)電層142設(shè)置。上述多個點狀隔離物16設(shè)置在第二電極板14的第二導(dǎo)電層142上，且該多個點狀隔離物16 彼此間隔設(shè)置。第一電極板12與第二電極板14之間的距離為2 10微米。該絕緣層18與點狀隔 離物16均可采用絕緣樹脂或其他絕緣材料制成。設(shè)置絕緣層18與點狀隔離物16可使得第一電 極板14與第二電極板12電絕緣。可以理解，當(dāng)觸摸屏10尺寸較小時，點狀隔離物16為可選擇 的結(jié)構(gòu)，只需確保第一電極板14與第二電極板12電絕緣即可。
另外，該第一電極板12上表面可設(shè)置一透明保護膜126，透明保護膜126可采用一層表面 硬化處理、光滑防刮的塑料層，用于保護第一電極板12。
該第一導(dǎo)電層122與第二導(dǎo)電層142包括一透明的碳納米管層作為導(dǎo)電層。該碳納米管層 為由有序的或無序的碳納米管形成的具有均勻厚度的層狀結(jié)構(gòu)。具體地，該碳納米管層包括 無序的碳納米管薄膜或者有序的碳納米管薄膜。無序的碳納米管薄膜中，碳納米管為無序或 各向同性排列。有序的碳納米管薄膜中，碳納米管為沿同一方向擇優(yōu)取向排列或沿不同方向 擇優(yōu)取向排列。
本實施例中，該第一導(dǎo)電層122與第二導(dǎo)電層142采用碳納米管薄膜或重疊設(shè)置的多層碳 納米管薄膜，且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。優(yōu)選地，第一導(dǎo)電層122中碳納米管 沿上述第一方向擇優(yōu)取向排列，第二導(dǎo)電層142中碳納米管沿上述第二方向擇優(yōu)取向排列。
本實施例第一導(dǎo)電層122或第二導(dǎo)電層142中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?，保護氣體可選用氮氣、 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。請參閱圖3，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。該直接拉伸獲得的擇優(yōu)取向的碳納米管薄膜比無序
的碳納米管薄膜具有更好的均勻性，即具有更均勻的厚度以及具有均勻的導(dǎo)電性能。同時該 直接拉伸獲得碳納米管薄膜的方法簡單快速，適宜進行工業(yè)化應(yīng)用。
本實施例中，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)實際需求制得。本實施例中采用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的粘性。因此，該碳納米管薄膜 作為第一導(dǎo)電層122與第二導(dǎo)電層142時可直接黏附在第一基體120或第二基體140上。
另外，可使用有機溶劑處理上述黏附在第一基體120或第二基體140碳納米管薄膜。具體 地，可通過試管將有機溶劑滴落在碳納米管薄膜表面浸潤整個碳納米管薄膜。該有機溶劑為 揮發(fā)性有機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本實施例中采用乙醇。該多層碳 納米管薄膜經(jīng)有機溶劑浸潤處理后，在揮發(fā)性有機溶劑的表面張力的作用下，該碳納米管薄 膜表面體積比小，粘性降低，且具有良好的機械強度及韌性。
另外，當(dāng)該第一導(dǎo)電層122與第二導(dǎo)電層142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黏附于第一基體120或第二基體140上。
請參閱圖4，本實施例觸摸屏10在應(yīng)用時可直接設(shè)置在顯示元件20的顯示面上。該觸摸 屏10可通過外接電路與控制器30連接，并進一步連接到中央處理器40上。中央處理器40通過 顯示器控制器50控制顯示元件20顯示。使用時，第一電極板12與第二電極板14分別通入5V電壓。使用者一邊視覺確認(rèn)在觸摸屏10后面設(shè)置的顯示元件20的顯示， 一邊通過手指或筆按壓 觸摸屏10第一電極板12進行操作。第一電極板12中第一基體120發(fā)生彎曲，使得按壓處的第 一導(dǎo)電層122與第二電極板14的第二電極層142接觸形成導(dǎo)通?？刂破?0分別測量第一導(dǎo)電層 122第一方向上的電壓變化與第二導(dǎo)電層142第二方向上的電壓變化，并將電壓變化傳遞給中 央處理器40。中央處理器40根據(jù)電壓變化計算出接觸點位置。
所述的采用碳納米管層作為導(dǎo)電層的觸摸屏具有以下優(yōu)點其一，碳納米管的優(yōu)異的力 學(xué)特性使得碳納米管層具有很好的韌性和機械強度，故，采用碳納米管層作透明導(dǎo)電層，可 以相應(yīng)的提供觸摸屏的耐用性；其二，由于碳納米管具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，故，采用碳納米 管層作透明導(dǎo)電層具有均勻的導(dǎo)電性能，也可提高觸摸屏的導(dǎo)電性能，從而提高觸摸屏的分 辨率和精確度；其三，采用直接拉伸的方法制備得到碳納米管薄膜的工藝操作簡單、成本較 低，且可利用直接拉伸的碳納米管薄膜直接黏附在基體上，故，利于大規(guī)模生產(chǎn)采用碳納米 管薄膜結(jié)構(gòu)作導(dǎo)電層的觸摸屏；其四，碳納米管層具有良好的透光性，有利于改善觸摸屏的 亮度。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)作其它變化，當(dāng)然這些依據(jù)本發(fā)明精神所作 的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種觸摸屏，包括一第一電極板，該第一電極板包括一第一基體及一第一導(dǎo)電層設(shè)置在該第一基體的下表面；以及一第二電極板，該第二電極板與第一電極板間隔設(shè)置，該第二電極板包括一第二基體及一第二導(dǎo)電層設(shè)置在該第二基體的上表面；其特征在于該第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層包括一碳納米管層。
2.如權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其特征在于該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，其特征在于該碳納米管層中碳納米 管碳納米管為沿同一方向擇優(yōu)取向排列或沿不同方向擇優(yōu)取向排列。
4.如權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其特征在于該碳納米管層包括至少 一碳納米管薄膜。
5.如權(quán)利要求4所述的觸摸屏，其特征在于該碳納米管薄膜包括多 個擇優(yōu)取向排列的碳納米管束。
6.如權(quán)利要求5所述的觸摸屏，其特征在于該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。
7.如權(quán)利要求4所述的觸摸屏，其特征在于該碳納米管薄膜的厚度 為O. 01 100微米。
8.如權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其特征在于該第一電極板進一步包 括兩個第一 電極沿第一方向設(shè)置在第一導(dǎo)電層的兩端。
9.如權(quán)利要求8所述的觸摸屏，其特征在于該第一導(dǎo)電層中碳納米 管沿第一方向擇優(yōu)取向排列。
10.如權(quán)利要求9所述的觸摸屏，其特征在于該第二電極板進一步 包括兩個第二電極沿第二方向設(shè)置在第二導(dǎo)電層的兩端。
11. 如權(quán)利要求10所述的觸摸屏，其特征在于該第二導(dǎo)電層中中碳 納米管沿第二方向擇優(yōu)取向排列。
12. 如權(quán)利要求ll所述的觸摸屏，其特征在于該第二方向垂直于第一方向。
13. 如權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其特征在于進一步包括一絕緣層 設(shè)置在第二電極板上表面外圍，該第一電極板設(shè)置在該絕緣層上與第二電極板間隔。
14. 如權(quán)利要求13所述的觸摸屏，其特征在于進一步包括多個點狀 隔離物設(shè)置在第一電極板與第二電極板之間，該多個點狀隔離物設(shè)置在第二導(dǎo)電層上。
15. 如權(quán)利要求14所述的觸摸屏，其特征在于該點狀隔離物與該絕 緣層材料為絕緣樹脂。
16. 如權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其特征在于該第一基體為聚酯膜
17. 如權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其特征在于該第二基體為玻璃板
全文摘要
本發(fā)明涉及一種觸摸屏，包括一第一電極板，該第一電極板包括一第一基體及一第一導(dǎo)電層設(shè)置在該第一基體的下表面；以及一第二電極板，該第二電極板與第一電極板間隔設(shè)置，該第二電極板包括一第二基體及一第二導(dǎo)電層設(shè)置在該第二基體的上表面；其中，該第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層包括一碳納米管層。
文檔編號G06F3/044GK101419518SQ20071020222
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