專利名稱：電容式觸摸元件及其制造方法和電容式觸摸檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有柔性形狀或立體形狀的電容式觸摸元件及其制造方法，以及包括該電容式觸摸元件的電容式觸摸檢測裝置。
背景技術(shù)：
作為電子設(shè)備的輸入裝置，觸摸面板用于各種領(lǐng)域。觸摸面板由具有諸如人體的一部分(例如，手指)或筆尖的接觸物體接近或接觸的觸摸面的觸摸元件、產(chǎn)生對應(yīng)于觸摸面上由接近或接觸指定的觸摸位置的電信號的控制電路單元等構(gòu)成。在許多情況下，配置觸摸面板使得觸摸元件設(shè)置在圖像顯示裝置的前面，用戶基于觸摸面?zhèn)鬏數(shù)娘@示圖像確定觸摸位置。在這種情況下，觸摸元件必須透光，使得圖像顯示裝置的顯示圖像從其中透過。已經(jīng)為觸摸面板開發(fā)了各種系統(tǒng)。其中，電容式觸摸面板由包括感測諸如人體的一部分(例如，相對于觸摸面的手指)的接觸物體的接近或接觸的檢測電極的觸摸元件，檢測由接近或接觸導(dǎo)致的在接觸物體和檢測電極之間的電容變化并產(chǎn)生對應(yīng)于觸摸位置的電信號的檢測電路單元等構(gòu)成。如上所述，在觸摸元件設(shè)置在圖像顯示裝置的前面的情況下，檢測電極必須透光。電容式觸摸面板具有由于觸摸元件結(jié)構(gòu)簡單而有利于減輕重量并提高透光率，由于不存在移動(dòng)部件的高耐久性，多點(diǎn)輸入的能力等的優(yōu)良特性。因此，電容式觸摸面板有望今后變得越來越普遍。目前投入實(shí)際使用的觸摸面板基本限于具有平面觸摸面的平面面板。然而，在三維圖像顯示裝置、車載電子設(shè)備、游戲設(shè)備等中，需要具有曲面觸摸面的觸摸面板(下文中，稱為曲面觸摸面板)以提高設(shè)備的可操作性。在這方面，下述專利文獻(xiàn)1提出了包括具有曲面觸摸面的電容式觸摸面板和將圖像投射在觸摸面板的背面上的圖像投影單元的顯示裝置。圖11 (a)為示出配備有專利文獻(xiàn)1所示的觸摸面板的顯示裝置100的結(jié)構(gòu)的透視圖。顯示裝置100包括發(fā)光二極管(LED)lOl、液晶面板102和曲面觸摸面板103。液晶面板 102為透過型液晶面板，從LED 101發(fā)出的光通過液晶面板102以到達(dá)曲面觸摸面板103。 LED 101和液晶面板102構(gòu)成基于驅(qū)動(dòng)電路(未示出)提供的視頻信號將顯示圖像投射在曲面觸摸面板103的背面上的圖形投影單元。光散射層設(shè)置在曲面觸摸面板103的背面， 已到達(dá)光散射層的光被散射，使得顯示圖像形成在曲面觸摸面板103的背面。圖11(b)為示出曲面觸摸面板103的電容式觸摸元件110的結(jié)構(gòu)的截面圖(應(yīng)注意，沒有示出背面上的光散射層)。通過在形成為凸形的曲面基板111上按照所述順序?qū)盈B透明導(dǎo)電膜112和保護(hù)膜113來形成觸摸元件110。曲面基板111例如為厚度約為l_2mm 的玻璃基板或透明樹脂基板。透明導(dǎo)電膜112例如由銦錫氧化物(ITO)構(gòu)成，并采用濺射法等形成在曲面基板111上。保護(hù)膜113例如由諸如氧化硅、氮化硅或透明樹脂的絕緣材料構(gòu)成，并采用濺射法、CVD(化學(xué)氣相沉積)法、涂布法等形成在透明導(dǎo)電膜112上。在觸摸元件110中，層疊在透明導(dǎo)電膜112上的保護(hù)膜113的表面用作觸摸面114。在觸摸面114相對側(cè)的曲面基板111的表面(背面)115上，設(shè)置光散射層(未示出)。曲面觸摸面板103構(gòu)成電容式觸摸面板，透明導(dǎo)電膜112用作檢測電極。雖然圖中未示出，但透明導(dǎo)電膜112通過多根引出線連接至檢測電路。當(dāng)諸如手指的接觸物體接近或接觸觸摸元件110的觸摸面114時(shí)，引出線中流動(dòng)的電流根據(jù)接觸物體和透明導(dǎo)電膜 112之間產(chǎn)生的電容而發(fā)生變化。基于該電流，通過檢測電路單元計(jì)算觸摸面114上的二維觸摸位置，并輸出對應(yīng)于觸摸位置的電信號。為了精確計(jì)算二維觸摸位置，需要在透明導(dǎo)電膜112的外圓周部分設(shè)置三根或多根引出線。專利文獻(xiàn)1描述了除電容式系統(tǒng)外，觸摸面板還具有電阻系統(tǒng)、電磁感應(yīng)系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、超聲波系統(tǒng)等，但除電容式系統(tǒng)以外，這些系統(tǒng)不適用于曲面觸摸面板。這里描述了下列原因。在電阻系統(tǒng)中，需要保持兩個(gè)基板，在該基板上電阻膜之間形成有細(xì)微空隙。在基板的形狀為球面或任意曲面的情況下，將兩個(gè)基板之間的空隙高精度地調(diào)節(jié)至目標(biāo)值是極其困難的。在電磁感應(yīng)系統(tǒng)中，需要在顯示元件的背面設(shè)置不透明傳感器基板。當(dāng)傳感器基板設(shè)置在上述的位置時(shí)，傳感器靈敏度降低。此外，基于筆的接近程度確定何時(shí)判斷觸摸是很困難的。在光學(xué)系統(tǒng)中，由于光沿直線傳播，原則上不可沿曲面檢測觸摸。在超聲波系統(tǒng)中，在制造過程中難以在曲面上形成微型超聲波傳感器(傳輸/接收元件)。和其他四個(gè)系統(tǒng)不同，在電容式系統(tǒng)中，即使曲面基板111具有任意曲面形狀，但在制造中仍然存在少量問題。此外，下述專利文獻(xiàn)2提出了一種電阻觸摸面板，其特征在于觸摸面具有曲面形狀。觸摸面板由上膜基板和下膜基板構(gòu)成，膜基板分別由形成有透明導(dǎo)電高分子膜、電極和布線圖案的透明塑料膜構(gòu)成。此外，下述專利文獻(xiàn)3提出了有機(jī)導(dǎo)電高分子組合物，使用組合物形成的透明導(dǎo)體，以及包括透明導(dǎo)體的輸入裝置，有機(jī)導(dǎo)電高分子組合物的特征在于至少包括聚噻吩衍生聚合物，水溶性有機(jī)化合物(不包括含氮有機(jī)化合物)以及摻雜物。描述了輸入裝置可以是電阻觸摸面板式輸入裝置，其中透明導(dǎo)體設(shè)置為曲面形狀。目前，除基于氧化物的透明導(dǎo)電材料(諸如上述ITO或?qū)щ姼叻肿?之外，提出了碳納米管作為構(gòu)成觸摸面板的透光導(dǎo)電材料的用途。例如，下述專利文獻(xiàn)4提出了一種制造導(dǎo)電膜的方法，其中通過利用在基板表面上的生長來分散并排列碳納米管，電鍍、分散、 或鑄造碳納米管分散液，在其上形成樹脂膜，然后分離形成的樹脂膜，將碳納米管作為層分散在或嵌入樹脂膜的表面部分，還提出了一種使用導(dǎo)電膜的柔性電阻觸摸面板。此外，下述專利文獻(xiàn)5提出了一種透明導(dǎo)電膜，通過采用涂布法(諸如輥涂布法) 涂布碳納米管分散液，該透明導(dǎo)電膜在透明基材的至少一個(gè)表面的面積的50%以上涂布有碳納米管，并且該透明導(dǎo)電膜滿足下列對波長為550nm的光的透光性的條件透明導(dǎo)電膜的透光率/透明基材的透光率> 0. 85。描述了其可以用作觸摸面板等的透明導(dǎo)電膜。另一方面，與觸摸面板不同，下述專利文獻(xiàn)6示出了感測諸如人體的接觸物體的接近或接觸的電容式觸摸傳感器的實(shí)例。圖12(a)為示出專利文獻(xiàn)6所示的觸摸傳感器200 的配置實(shí)例的透視圖，圖12(b)為在透視圖(a)的線12b-12d指示的位置截取的截面圖。如圖12(a)所示，觸摸傳感器200設(shè)置在例如電子設(shè)備(諸如前頭部至頭頂后部的娃娃形玩具210)中。如圖12(b)所示，觸摸傳感器200由基材201、形成在其電極部201a 中的檢測電極202、形成在其延伸部201b中的電線(未示出)以及檢測電路單元203構(gòu)成?；?01為由具有柔性的樹脂材料構(gòu)成的絕緣板或其他材料?；?01由形成具有預(yù)定尺寸的電極部201a以及從電極部201a的端部延伸至檢測電路單元203的延伸部 201b構(gòu)成，在基材表面上設(shè)置電極202和電線。檢測電極202和電線由例如諸如銅的導(dǎo)電材料構(gòu)成，并采用例如諸如氣相沉積法或電鍍法的已知方法制造?？蛇x地，印刷導(dǎo)電涂層 (例如銀漿料)的已知方法可用于成形。檢測電路單元203為用于檢測接觸物體和檢測電極202之間電容變化的信號處理裝置。觸摸傳感器200固定在形成娃娃形玩具210的外形的外殼211的內(nèi)曲面上。外殼 211優(yōu)選由不是金屬的材料(例如，合成樹脂)構(gòu)成并具有較大的介電常數(shù)。描述了包括觸摸傳感器200的電子設(shè)備，例如，個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、手機(jī)或攝像機(jī)(除娃娃形玩具210 之外)。應(yīng)注意，專利文獻(xiàn)2描述了電極202從外面是看不見的，因此當(dāng)凹部212設(shè)置在與電極202相對的外殼211的位置以明確電極202的位置時(shí)，可輕松抑制用戶的人體或另一接觸物體的意外接觸并減少故障，這是優(yōu)選的。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本專利申請公開第2007-279819號(4頁和5頁，圖1和圖3)專利文獻(xiàn)2 日本專利申請公開第2008-470 號G頁和5頁，圖1和圖2)專利文獻(xiàn)3 :W02004/106404(6 至 11 頁，圖 1)專利文獻(xiàn)4 :W02006/030981(權(quán)利要求1、2、22和23，6至9以及11頁，圖14)專利文獻(xiàn)5 日本專利申請公開第2008-177143號(權(quán)利要求7以及9至14，9、11 至13,15和16頁，圖1)專利文獻(xiàn)6 日本專利申請公開第2005-339856號G至6頁和8頁，圖1和圖5)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題如上所述，考慮到觸摸元件設(shè)置在圖像顯示裝置的前面的情況，需要構(gòu)成電容式觸摸面板的檢測電極是透光的。目前廣泛使用的透明導(dǎo)電材料為銦錫氧化物(ITO)、摻雜氟的氧化錫(FTO)等。那些基于氧化物的透明導(dǎo)電材料通常通過諸如真空氣相沉積法或?yàn)R射法的物理氣相沉積法 (PVD)形成在由玻璃、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)等構(gòu)成的透光支撐件上。在PVD中，容易進(jìn)行平坦表面上的沉積，但難以均勻沉積在(例如曲面)立體物體上。近年來，透明導(dǎo)電材料已經(jīng)能夠采用等離子CVD法形成在曲面基板上(見W02006/033^8)。該方法需要生成等離子的大型裝置并需要控制條件。此外，基于氧化物的透明導(dǎo)電材料(諸如ITO或FT0)為易碎的，在向其施加應(yīng)力時(shí)會(huì)導(dǎo)致細(xì)裂縫，并且導(dǎo)電率突然降低(見日本專利申請公開第 2008-36902號)。因此，沉積后不能進(jìn)行例如彎曲的成形加工。在專利文獻(xiàn)2和3中，導(dǎo)電高分子材料用作透明導(dǎo)電材料。導(dǎo)電聚合物具有優(yōu)良的成形性，但導(dǎo)電率和透光率不如ITO等，因此不能獲得預(yù)定的導(dǎo)電率，這可能是觸摸面板故障的原因。此外，導(dǎo)電高分子材料的耐久性差，在高溫環(huán)境下，尤其在車輛中存在操作性的問題。此外，專利文獻(xiàn)2和3中所指的觸摸面板為電阻觸摸面板。如上所述，在電阻觸摸面板中，需要保持兩種基材，在該基材上電阻膜之間形成有細(xì)微空隙。在基材的形狀為球面或任意曲面的情況下，將兩個(gè)基材之間的空隙高精度地調(diào)節(jié)至目標(biāo)值是極其困難的。在專利文獻(xiàn)4和5中，碳納米管用作透明導(dǎo)電材料。然而，與專利文獻(xiàn)2和3相似， 專利文獻(xiàn)4和5中所指的觸摸面板為電阻觸摸面板，在基材的形狀為球面或任意曲面的情況下，將兩個(gè)基材之間的空隙高精度地調(diào)節(jié)至目標(biāo)值是極其困難的。由于上述原因，目前投入實(shí)際使用的觸摸面板基本限于具有平坦觸摸面的純平面板。另一方面，在專利文獻(xiàn)6提出的觸摸傳感器中，檢測電極202設(shè)置在外殼211的內(nèi)壁上。相應(yīng)地，檢測電極202不必透光，但必須是柔性電極。此外，如果檢測電極是透明電極，在不損害外觀的情況下，檢測電極可設(shè)置在外殼211的外壁上。在這種情況下，與設(shè)置在外殼211內(nèi)側(cè)的情況相比，檢測電極可更容易設(shè)置。此外，對于多種難以包括檢測電極 202的制品，還可以設(shè)置檢測電極以賦予觸摸傳感器的功能。鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種具有柔性形狀或立體形狀的電容式觸摸元件及其制造方法，以及包括該電容式觸摸元件的電容式觸摸檢測裝置。解決問題的手段換句話說，本發(fā)明涉及一種第一電容式觸摸元件，包括膜狀或板狀支撐件，由絕緣材料構(gòu)成，具有柔性形狀或立體形狀；檢測電極，設(shè)置在該支撐件的一個(gè)表面的至少一部分上，由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成；以及從該檢測電極引出的引出線，其中該支撐件的與設(shè)置有該檢測電極的表面相對的表面用作觸摸面，接觸物體對該觸摸面的接近或接觸被感測為該接觸物體與該檢測電極之間的電容變化。此外，本發(fā)明涉及一種第二電容式觸摸元件，包括膜狀或板狀支撐件，由絕緣材料構(gòu)成，具有柔性形狀或立體形狀；檢測電極，設(shè)置在該支撐件的一個(gè)表面的至少一部分上，由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成；涂布該檢測電極的保護(hù)膜；以及從該檢測電極引出的引出線，其中該保護(hù)膜的表面用作觸摸面，接觸物體對該觸摸面的接近或接觸被感測為該接觸物體與該檢測電極之間的電容變化。此外，本發(fā)明涉及一種第三電容式觸摸元件，包括膜狀或板狀支撐件，由絕緣材料構(gòu)成，具有柔性形狀或立體形狀；第一檢測電極，設(shè)置在該支撐件的一個(gè)表面的至少一部分上，由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成；涂布該檢測電極的第一保護(hù)膜；第二檢測電極，設(shè)置在與該支撐件的一個(gè)表面的相對面的至少一部分上，由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成；
涂布該檢測電極的第二保護(hù)膜；從該第一檢測電極和該第二檢測電極弓丨出的引出線，其中該第一保護(hù)膜和/或該第二保護(hù)膜的表面用作觸摸面，接觸物體對該觸摸面的接近或接觸被感測為該接觸物體與該第一檢測電極和/或該第二檢測電極之間的電容變化。此外，本發(fā)明涉及一種第四電容式觸摸元件，包括檢測電極，設(shè)置在制品表面的至少一部分上，由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成；涂布該檢測電極的保護(hù)膜；以及從該檢測電極引出的引出線，其中該保護(hù)膜的表面用作觸摸面，接觸物體對該觸摸面的接近或接觸被感測為該接觸物體與該檢測電極之間的電容變化。此外，本發(fā)明涉及一種電容式觸摸檢測裝置，包括第一至第四電容式觸摸元件中的任意一個(gè)；檢測電路單元，通過該引出線與該檢測電極電連接并檢測由該接觸物體對該觸摸面的接近或接觸而引起的電容變化。此外，本發(fā)明涉及一種制造電容式觸摸元件的方法，包括制備通過將碳納米線性結(jié)構(gòu)分散在包含分散劑的分散溶劑中而獲得的分散液；進(jìn)行規(guī)定次數(shù)的下列一系列步驟使該分散液粘附在由絕緣材料構(gòu)成、具有柔性形狀或立體形狀的膜狀或板狀支撐件的表面上，或粘附在設(shè)置有觸摸元件的制品表面上，蒸發(fā)該分散溶劑并將碳納米線性結(jié)構(gòu)牢牢固定在該支撐件的表面或該制品的表面上，用清洗溶劑清洗該支撐件的表面或該制品的表面并除去分散劑，以及蒸發(fā)清洗溶劑，并且在該支撐件的表面或該制品的表面上形成由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成的檢測電極；以及在該檢測電極上設(shè)置引出線。應(yīng)注意，在本發(fā)明中，碳納米線性結(jié)構(gòu)通常為單層碳納米管或具有兩層以上的多層碳納米管，但假定包括具有結(jié)晶性(原子排列的規(guī)律性)的材料，該結(jié)晶性沒有碳納米管的結(jié)晶性高。換句話說，只要由包括作為導(dǎo)電區(qū)的全部或部分圓柱形軋制石墨片材結(jié)構(gòu)構(gòu)成，碳納米線性結(jié)構(gòu)就可以是任意結(jié)構(gòu)，石墨片材結(jié)構(gòu)具有超細(xì)線的外形，其截面大小為幾 nm至幾十nm，截面方向上電子的移動(dòng)限制在納米級區(qū)域內(nèi)，只有電子在縱向方向(軸向) 上的移動(dòng)允許在宏觀范圍內(nèi)進(jìn)行。石墨片材結(jié)構(gòu)的外形可以為直線形或曲面形并包括分支或接頭。具體地，除圓筒形碳納米管除外，還可以是疊杯碳納米管、碳納米突、碳納米竹、氣相生長碳納米纖維(例如，SHOWA DENKO K. K.制造的VGCF)或碳納米線等。發(fā)明效果本發(fā)明的電容式觸摸元件和電容式觸摸檢測裝置的特征在于利用包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層作為檢測電極并結(jié)合透光導(dǎo)電層和電容式觸摸檢測方法首次實(shí)現(xiàn)了具有柔性形狀或立體形狀的實(shí)用觸摸檢測裝置。
碳納米線性結(jié)構(gòu)的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于可見光的波長，從而使可見光較好地通過該碳納米線性結(jié)構(gòu)。此外，某些碳納米線性結(jié)構(gòu)(例如，金屬碳納米管)具有極高的導(dǎo)電率，并以較小的表面密度示出足夠的導(dǎo)電率。此外，與基于氧化物的透明導(dǎo)電材料(諸如ΙΤ0)不同， 碳納米管具有靈活較強(qiáng)的機(jī)械特性。此外，碳納米管具有化學(xué)穩(wěn)定性。如上所述，包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層具有最佳特性，作為用于具有柔性形狀或立體形狀的觸摸元件的檢測電極。如參照圖11和12所述，在電容式觸摸檢測方法中，使一個(gè)檢測電極具有觸摸元件的功能，可大大簡化觸摸元件的結(jié)構(gòu)。與電阻觸摸面板相比具有極大的優(yōu)勢，在電阻觸摸面板中需要保持兩種基材，在該基材上電阻膜之間形成有細(xì)微空隙。本發(fā)明已完成，深刻意識到電容式觸摸檢測方法是獨(dú)特的系統(tǒng)，可利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)具有柔性形狀或立體形狀的實(shí)用觸摸檢測裝置。一種制造根據(jù)本發(fā)明的電容式觸摸元件的方法包括進(jìn)行規(guī)定次數(shù)的下列一系列步驟使分散液粘附在由絕緣材料構(gòu)成、具有柔性形狀或立體形狀的膜狀或板狀支撐件的表面上，或粘附在設(shè)置有觸摸元件的制品表面上，蒸發(fā)該分散溶劑并將碳納米線性結(jié)構(gòu)牢牢固定在該支撐件的表面或該制品的表面上，用清洗溶劑清洗該支撐件的表面或該制品的表面并除去分散劑，以及蒸發(fā)清洗溶劑，并且在該支撐件的表面或該制品的表面上形成由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成的檢測電極。該制造方法的特征在于，蒸發(fā)分散溶劑并將碳納米線性結(jié)構(gòu)牢牢固定在該支撐件的表面或該制品的表面上后，用清洗溶劑清洗該支撐件的表面或該制品的表面并除去分散劑，然后蒸發(fā)清洗溶劑。由于在清洗工藝中利用清洗溶劑除去了介于碳納米線性結(jié)構(gòu)之間的分散劑，因此提高了碳納米線性結(jié)構(gòu)之間的粘附性并提高了導(dǎo)電率。由于在蒸發(fā)分散溶劑的上道工藝中將多數(shù)碳納米線性結(jié)構(gòu)牢牢固定在該支撐件的表面或該制品的表面上，因此清洗工藝中不減少那些碳納米線性結(jié)構(gòu)的數(shù)量。此外，在清洗工藝中除去少數(shù)固定狀態(tài)不佳的碳納米線性結(jié)構(gòu)。在蒸發(fā)清洗溶劑的工藝中，將剩下的碳納米線性結(jié)構(gòu)更加牢靠地固定在該支撐件的表面或該制品的表面上。如上所述，提高了透明導(dǎo)電層的質(zhì)量。此外，在該制造方法中，重復(fù)進(jìn)行上述從粘附分散液至蒸發(fā)清洗溶劑的一系列沉積工藝直至碳納米線性結(jié)構(gòu)的沉積層達(dá)到預(yù)定厚度并獲得所需導(dǎo)電率。因此，與采用單一沉積工藝形成具有預(yù)定厚度的沉積層的方法相比，可將分散液中碳納米管的濃度抑制到較低水平。結(jié)果，可形成具有高度均勻性的沉積層并獲得具有均勻?qū)щ娐实膶?dǎo)電層。如上所述，在制造本發(fā)明的電容式觸摸元件的方法中，通過簡單易擴(kuò)大的方法可形成具有少量分散劑或雜質(zhì)、具有均勻分布的碳納米管、具有較高平整度的沉積層，還可制造在不損害碳納米線性結(jié)構(gòu)(諸如碳納米管)的透光率、導(dǎo)電特性以及機(jī)械特性的情況下能夠被表示的透光導(dǎo)電層。在該制造方法中，僅僅通過涂布碳納米管分散液來形成透明導(dǎo)電層，在該制造工藝中高溫或真空是不必要的。相應(yīng)地，即便是抗熱能力弱的支撐件，真空環(huán)境中破裂或變性的支撐件，或太大而不適用于真空容器的支撐件也可用作支撐件，透明導(dǎo)電層可形成在其表面上。如上所述，如果使用制造本發(fā)明的電容式觸摸元件的方法，那么可以在不改變形狀的條件下將電容式觸摸元件設(shè)置在具有自由形狀的支撐件的表面上。


圖1為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式1的電容式觸摸檢測裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖(a)和截面圖(b)和(C)。圖2為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式1的另一實(shí)例的電容式觸摸檢測裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖3為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式1的又一實(shí)例的電容式觸摸檢測裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖(a)和截面圖(b)。圖4為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式1的透光支撐件的立體形狀的實(shí)例的透視圖。圖5為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式2的電容式觸摸檢測裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖6為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式3的電容式觸摸檢測裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖7為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式4的電容式觸摸檢測裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖8為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式4的電容式觸摸元件的分離模式的實(shí)例的頂視圖 (左側(cè)視圖)和側(cè)視圖(右側(cè)視圖)。圖9為示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式4的另一實(shí)例的電容式觸摸元件的結(jié)構(gòu)的透視圖
(a)和水平方向上的截面圖(b)。圖10為用于說明使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式4的電容式觸摸元件的方法的透視圖。圖11為示出配備有專利文獻(xiàn)1所示的觸摸面板的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖(a) 和示出觸摸元件的結(jié)構(gòu)的截面圖(b)。圖12為示出專利文獻(xiàn)6所示的觸摸傳感器的配置實(shí)例的透視圖(a)和截面圖
(b)。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的第一電容式觸摸元件中，優(yōu)選利用涂層涂布檢測電極。在本發(fā)明的第四電容式觸摸元件中，優(yōu)選在制品的表面和透光導(dǎo)電層之間設(shè)置底層。在本發(fā)明的第一至第四電容式觸摸元件中，優(yōu)選與獨(dú)立于每個(gè)電極的引出線一起設(shè)置被劃分以區(qū)劃觸摸面上的位置的多個(gè)檢測電極，能以該區(qū)劃為單位來區(qū)分觸摸面上接觸物體所接近或接觸的觸摸位置的差異。在本發(fā)明的第一至第四電容式觸摸元件中，透光導(dǎo)電層優(yōu)選由碳納米線性結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電樹脂材料的復(fù)合體構(gòu)成。由于碳納米線性結(jié)構(gòu)極其薄且每單位質(zhì)量具有較大的表面積 (比表面積)，因此不需要輔助材料，但如果需要，作為具有高透光率的導(dǎo)電聚合物的聚(3， 4-亞乙二氧基噻吩)(PED0T ；商標(biāo)Baytron)等是優(yōu)選的。單層碳納米管包括示出極高導(dǎo)電率的金屬碳納米管。此外，某些雙層碳納米管或多層碳納米管也示出極高導(dǎo)電率。此外，與基于氧化物的透明導(dǎo)電材料(諸如ΙΤ0)不同，碳納米管具有靈活且較強(qiáng)的機(jī)械特性。在本發(fā)明的第一至第三電容式觸摸元件中，存在考慮到各種應(yīng)用，支撐件優(yōu)選為透光元件的情況。同樣地，存在保護(hù)膜優(yōu)選為透光膜的情況。這些情況的實(shí)例包括要求觸
11摸元件透光的情況，與觸摸面板一樣，觸摸元件設(shè)置在圖像顯示裝置的前面。此外，支撐件的立體形狀由曲面、曲面的組合、曲面和平面的組合，或平面的組合構(gòu)成。例如，支撐件的立體形狀優(yōu)選為曲面形狀、外側(cè)的凸形面或內(nèi)側(cè)的凹形面。此外，通過連接多個(gè)觸摸面可以制造具有立體封閉形狀的觸摸面的電容式觸摸元件。本發(fā)明的電容式觸摸檢測裝置優(yōu)選與另一電子設(shè)備一起使用并構(gòu)成觸摸開關(guān)，該觸摸開關(guān)根據(jù)接觸物體對觸摸面的接近或接觸將電信號輸出至另一電子設(shè)備。例如，另一電子設(shè)備優(yōu)選為信息處理裝置，并且電容式觸摸檢測裝置構(gòu)成觸摸面板，該觸摸面板將對應(yīng)于觸摸面上接觸物體所接近或接觸的觸摸位置的輸入信號輸出至信息處理裝置。制造電容式觸摸元件的方法優(yōu)選包括形成涂布檢測電極并具有用作觸摸面的保護(hù)膜。此外，優(yōu)選采用涂布法、浸漬法、或印刷法使分散液粘附在支撐件上。接下來，參照附圖具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。[實(shí)施方式1]下文將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式1的電容式觸摸元件、電容式觸摸檢測裝置以及制造該電容式觸摸元件的方法。在這種情況下，碳納米管用作碳納米線性結(jié)構(gòu)。圖1(a)為示出根據(jù)實(shí)施方式1的電容式觸摸檢測裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖，圖1(b) 為其截面圖。電容式觸摸檢測裝置由基于本發(fā)明的第一電容式觸摸元件的電容式觸摸元件 10和電容變化檢測電路60構(gòu)成。電容式觸摸元件10包括由絕緣材料構(gòu)成且具有立體形狀的膜狀或板狀支撐件1， 設(shè)置在支撐件1的一個(gè)表面的至少一部分上并由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成的檢測電極2以及從檢測電極2引出的引出線3。在電容式觸摸元件10中，與設(shè)置有檢測電極2的表面相對的支撐件的表面用作觸摸面4。換句話說，當(dāng)諸如人體的一部分的接觸物體(例如，手指)接近或接觸觸摸面4時(shí)， 接觸物體與檢測電極2之間的電容發(fā)生變化。將該電容變化通過引出線3傳輸至電容變化檢測電路60，轉(zhuǎn)化為電信號并感測該信號。可使用市場上出售的通用電容式測量裝置，例如Cypress Semiconductor Corporation的CapSense系列(商標(biāo))等作為電容變化檢測電路60。在電容式觸摸檢測方法中，利用檢測電極2和分離檢測電極2和觸摸面4的絕緣(介電)材料，可輕松配置電容式觸摸元件。如圖1(b)所示，由絕緣材料構(gòu)成的支撐件 1和由其上形成的透明導(dǎo)電層構(gòu)成的檢測電極2滿足配置條件，并可用作電容式觸摸元件 10。在這種情況下，觸摸檢測方法在電容式系統(tǒng)中是極其重要的。如上所述，在電阻觸摸面板中，需要保持兩種基材，在該基材上電阻膜之間形成有細(xì)微空隙，且不會(huì)輕易形成觸摸元件。除絕緣材料外，支撐件1的材料不特別限制。然而，在觸摸元件設(shè)置在圖像顯示裝置前面的情況下，支撐件1的材料必須透光?？墒褂貌ＡО寤蛲腹飧叻肿訕渲遄鳛橥腹庵渭?。例如，透光高分子樹脂板材料包括聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)樹脂、聚碳酸脂 (PC)樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)樹脂、聚丙烯(PP)樹脂、聚乙烯(PE)樹脂、聚醚砜 (PES)樹脂、聚酰亞胺(PI)樹脂以及環(huán)氧樹脂。優(yōu)選地，材料具有高的透光率高，良好的耐熱性和耐化學(xué)性。例如，這種材料包括PET。
鑒于檢測電極2設(shè)置在觸摸面4的相對面上并在接近或接觸觸摸面4的接觸物體和檢測電極2之間產(chǎn)生電容，支撐件1的厚度不會(huì)太大是很重要的。因此，支撐件1優(yōu)選為具有例如0. 01至3mm，通常約0. 1至0. 5mm的厚度，并為柔性帶狀、膜狀或片狀支撐件。在這種情況下，支撐件1可采用連接至具有任意立體形狀的制品的形式。此外，如圖1所示， 優(yōu)選地，膜狀、片狀或板狀支撐件1形成例如立體形狀(諸如空心半球形狀)。期望形狀部分地開口至碳納米管分散液可流入的程度。這樣，在不改變其形狀的情況下，可將電容式觸摸檢測元件設(shè)置到具有立體形狀的支撐件1上，而形狀存在一些限制。檢測電極2由包含碳納米管的透光導(dǎo)電層構(gòu)成。碳納米管的類型不特別限制。碳納米管優(yōu)選為單層，具有較少雜質(zhì)，碳納米管本身結(jié)晶性高、直徑厚、長度盡可能長。碳納米管的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于可見光的波長，從而使可見光較好地通過該碳納米管。此外，某些碳納米管(例如，金屬碳納米管)具有極高的導(dǎo)電率，并以較小表面密度示出足夠的導(dǎo)電率。此外， 與基于氧化物的透明導(dǎo)電材料(諸如ΙΤ0)不同，碳納米管具有靈活且較強(qiáng)的機(jī)械特性。此外，碳納米管具有化學(xué)穩(wěn)定性。如上所述，包含碳納米管的透光導(dǎo)電層具有最佳特性，作為用于具有柔性形狀或立體形狀的觸摸元件的檢測電極。根據(jù)本發(fā)明的電容式觸摸元件和電容式觸摸檢測裝置的特征在于利用包含碳納米管的透光導(dǎo)電層作為檢測電極并結(jié)合透光導(dǎo)電層和電容式觸摸檢測方法首次實(shí)現(xiàn)了具有柔性形狀或立體形狀的實(shí)用觸摸檢測裝置。其中，在實(shí)施方式1中，與檢測電極2相對的支撐件1的表面用作觸摸面4。這樣， 可利用最簡單的方式構(gòu)成電容式觸摸元件10。因此，以最低成本、較高生產(chǎn)率制造電容式觸摸元件10。圖1 (c)為示出檢測電極2涂布有涂層5的電容式觸摸元件的實(shí)例的截面圖。涂層 5提高了碳納米管的可粘附性和透光率。構(gòu)成涂層5的材料必須具有良好的光學(xué)特性(高透光率、低反射性、低眩光)，易成形性和電絕緣性。此外，聚合物材料是優(yōu)選的，已知利用具有砜基團(tuán)-SO3H的聚合物穩(wěn)定了碳納米管的導(dǎo)電率(見日本專利申請公開第2008-251271 號)。從上文可以看出，全氟磺酸樹脂(Du Pont的注冊商標(biāo))特別適合構(gòu)成涂層5的材料，除此之外，還可使用聚苯乙烯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚偏二氯乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、有機(jī)硅樹脂、苯乙烯-丙烯腈共聚物(AQ樹脂、TPX樹脂(主要由 4-甲基戊烯-1構(gòu)成的結(jié)晶烯烴聚合物)等。例如，形成涂層5的方法包括將組分材料溶解在合適的溶劑中，然后采用浸漬法、噴涂法等涂布溶液的方法。圖2(a)為示出根據(jù)實(shí)施方式1的另一實(shí)例的電容式觸摸檢測裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖1所示的電容式觸摸元件10中，檢測電極2設(shè)置在半球支撐件1的內(nèi)表面(凹面)，外表面(凸面)用作觸摸面4。另一方面，在圖2(a)所示的電容式觸摸元件11中，檢測電極6設(shè)置在半球支撐件1的外表面(凸面)，內(nèi)表面(凹面)用作觸摸面8。這樣，設(shè)置有檢測電極的表面不同，結(jié)果使觸摸面反向，導(dǎo)致在使用上存在較大差異。然而，在觸摸檢測機(jī)制中其間沒有重大差異。圖2(b)示出了檢測電極6涂布有涂層9的實(shí)例，與圖1(c) 相似。圖3為示出根據(jù)實(shí)施方式1的又一實(shí)例的電容式觸摸檢測裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖 (a)和截面圖(b)。圖3所示的電容式觸摸元件12是具有由觸摸面如和觸摸面4b構(gòu)成的球面封閉觸摸面的電容式觸摸元件的實(shí)例，通過將兩個(gè)半球電容式觸摸元件10連接在一起而制造電容式觸摸元件，即由半球支撐件la、檢測電極加和引出線3a構(gòu)成的電容式觸摸元件IOa以及類似由半球支撐件lb、檢測電極2b和引出線北構(gòu)成的電容式觸摸元件10b。圖4為示出透光支撐件的立體形狀的實(shí)例的透視圖。立體形狀為各種圓柱、圓錐體、球體、橢圓形球體等，支撐件可為這些立體圖形的一部分或通過組合它們而獲得的任意立體圖形。通常，支撐件的立體形狀可以是一個(gè)曲面、曲面的組合、曲面和平面的組合、或平面的組合構(gòu)成的任意立體形狀。在該實(shí)施方式中，在不改變其形狀的情況下，電容式觸摸檢測元件可以形成在這些支撐件的每個(gè)上。在具有柔性形狀或立體形狀的電容式觸摸檢測元件中，電容式觸摸檢測元件形狀的變化可產(chǎn)生形狀不發(fā)生變化的元件不會(huì)產(chǎn)生的用處或感覺。例如，當(dāng)利用具有柔性立體形狀的支撐件制造電容式觸摸檢測元件時(shí)，該元件可用作觸摸時(shí)會(huì)凹陷或彎曲的輸入裝置，該裝置可用作非傳統(tǒng)界面。此外，在具有立體形狀的電容式觸摸檢測元件中，與平面形狀的情況相比，可提高觸摸檢測靈敏度。在立體檢測電極中，由于檢測電極的正面和背面都為空氣層，因此可減少背面基板發(fā)出的噪音(在傳統(tǒng)的平面式電容式檢測裝置中存在的問題)，減少故障或利用地面降低寄生電容導(dǎo)致的靈敏度等。因此，在具有立體形狀的電容式觸摸檢測裝置中，顯著提高了觸摸檢測的靈敏度/準(zhǔn)確性。根據(jù)本發(fā)明的電容式觸摸檢測裝置可以是保持支撐件1圖案或質(zhì)地的電容式觸摸檢測裝置。此外，可利用透光支撐件制造電容式觸摸檢測元件，在用于涂布另一制品的情況下，采用制品的外觀或設(shè)計(jì)，從而獲得電容式觸摸檢測元件。除上述內(nèi)容外，具有碳納米管作為導(dǎo)電層的立體電容式觸摸檢測裝置在形狀上具有較高的自由度較高并具有透光性。因此，即使立體電容式觸摸檢測裝置設(shè)置在顯示器、發(fā)光元件或光電轉(zhuǎn)換元件等上，也不會(huì)對操作產(chǎn)生任何影響，所以立體電容式觸摸檢測裝置可開發(fā)為與該裝置結(jié)合的電子設(shè)備。下文將主要描述電容式觸摸元件10的制造方法，并增加對電容式觸摸元件10的描述。首先，制備通過將碳納米管分散在包含分散劑的分散溶劑而獲得的分散液。水優(yōu)選為分散溶劑，表面活性劑優(yōu)選為分散劑。將碳納米管加入溶解表面活性劑的水中，與涂布在其上的超聲波混合，并均勻分散。隨后，采用離心法除去分散性較低的沉淀。分散液中碳納米管的濃度優(yōu)選設(shè)定為0. 1-0. 5mg/mL,以0. ^iig/mL為中心。碳納米管的較低濃度允許形成具有高均勻性的沉積層，這使能夠獲得具有均勻?qū)щ娐实膶?dǎo)電層。 然而，如果濃度太低，碳納米管沉積工藝的重復(fù)次數(shù)增多直至獲得足夠的導(dǎo)電率，沉積工藝如后文所述。如果碳納米管濃度太高，沉積工藝的重復(fù)次數(shù)會(huì)減少，但導(dǎo)電率容易改變。關(guān)于表面活性劑的類型，可使用烷基硫酸鈉、直鏈烷基苯磺酸鈉、α -烯烴磺酸鈉、 烷基醚磺酸鈉、脂肪酸烷醇酰胺、氧化烷基胺等，或者可使用其組合。表面活性劑的濃度優(yōu)選在0. 1% -4%的范圍內(nèi)，以0.4%為中心。如果表面活性劑的濃度太低，碳納米管的分散性就不充足，這會(huì)導(dǎo)致透光率和導(dǎo)電率降低。如果表面活性劑的濃度太高，碳納米管和支撐件1的表面(稍后所述的實(shí)施方式5中的制品表面)之間的粘附性就會(huì)降低，這會(huì)造成水洗剝落幾乎所有的沉積碳納米管的不便。接下來，采用涂布法、浸漬法或印刷法使分散液粘附在提前形成的由絕緣材料(例如，PET膜)構(gòu)成并具有立體形狀的支撐件1的表面(實(shí)施方式5中的制品表面)上。 例如，在電容式觸摸元件10的情況中，將分散液倒入凹面?zhèn)鹊陌肭蛑渭?并覆蓋整個(gè)表面。當(dāng)排出多余碳納米管分散液時(shí)，利用碳納米管分散液將支撐件1的整個(gè)凹面弄濕。接下來，蒸發(fā)分散溶劑并將碳納米管牢牢固定在支撐件1的表面(實(shí)施方式5中的制品表面)上。在這種情況下，干燥裝置利用熱風(fēng)加熱優(yōu)選用于干燥。優(yōu)選地，進(jìn)行蒸發(fā)直至整個(gè)表面充分干燥。完成蒸發(fā)所需的時(shí)間大約為30秒。因?yàn)榭s短了干燥所需時(shí)間，所以較高溫度的熱風(fēng)是優(yōu)選的。然而，在支撐件1由塑料構(gòu)成的情況下，令人擔(dān)憂的是溫度太高時(shí)支撐件1會(huì)變形。因此，將溫度優(yōu)選設(shè)定為100°C左右。在這種情況下，優(yōu)選地，在不斷移動(dòng)支撐件1的同時(shí)進(jìn)行干燥以防止分散液的厚度不均勻并防止碳納米管聚集在一部分進(jìn)行干燥。接下來，用清洗溶劑清洗沉積有碳納米管的支撐件1的表面(實(shí)施方式5中的制品表面)、除去分散劑、然后蒸發(fā)清洗溶劑作為本發(fā)明中制造方法的特征、。例如，在電容式觸摸元件10的情況中，將支撐件1浸泡在水中，并洗掉剩余的分散劑。此工藝重復(fù)進(jìn)行幾次后，利用熱風(fēng)使支撐件1完全干燥。由于清洗工藝中利用清洗溶劑除去了介于碳納米管之間的分散劑，提高了碳納米管之間的粘附性并提高了導(dǎo)電率。緩緩流動(dòng)的水或積水優(yōu)選為清洗溶劑。浸泡在水中所需的時(shí)間優(yōu)選為約五秒，清洗次數(shù)優(yōu)選為約三次。由于在蒸發(fā)分散溶劑的上道工藝中將多數(shù)碳納米管牢牢固定在支撐件1的表面(實(shí)施方式5中的制品表面)上，因此清洗工藝中不減少這些碳納米管的數(shù)量。此外，在清洗工藝中除去少數(shù)固定狀態(tài)不佳的碳納米管。在蒸發(fā)清洗溶劑的工藝中，將剩下的碳納米管更牢靠地固定在支撐件1的表面(實(shí)施方式5中的制品表面)上。如上所述，提高了碳納米管沉積層的質(zhì)量。重復(fù)進(jìn)行上述從粘附分散液至蒸發(fā)清洗溶劑的一系列工藝直至碳納米管的沉積層達(dá)到預(yù)定厚度并獲得所需導(dǎo)電率，從而層疊碳納米管層。這樣，包含碳納米管的透光導(dǎo)電層形成在支撐件1的表面(實(shí)施方式5中的制品表面)上。如上所述，與采用單一沉積工藝形成具有預(yù)定厚度的沉積層的方法相比，可將分散液中碳納米管的濃度抑制到較低水平。結(jié)果，可形成具有高均勻性的沉積層并獲得具有均勻?qū)щ娐实膶?dǎo)電層。如上所述，在制造根據(jù)該實(shí)施方式的電容式觸摸元件的方法中，通過簡單且易擴(kuò)大方法可形成具有少量分散劑或雜質(zhì)，具有均勻分布的碳納米管，具有較高平整度的沉積層，還可制造在不損害碳納米管的透光率、導(dǎo)電特性以及機(jī)械特性的情況下能夠被表示的透光導(dǎo)電層。在該制造方法中，僅通過涂布碳納米管分散液來形成透明導(dǎo)電層，在該制造工藝中高溫或真空是不必要的。因此，透明導(dǎo)電層可形成在抗熱能力弱的支撐件(實(shí)施方式 5中的制品)的表面上，真空環(huán)境中破裂或變性的支撐件的表面上，或太大而不適用于真空容器的支撐件(實(shí)施方式5中的制品)的表面上。此后，如有必要，將聚合物分散液等涂布到檢測電極2上，然后蒸發(fā)溶劑，從而形成涂層5。接下來，將引出線3設(shè)置到檢測電極2上。例如，利用導(dǎo)電粘合劑將引出線3粘合到檢測電極2上。除上述工藝外，在后文所述的實(shí)施方式2、3和5中進(jìn)行在檢測電極上形成保護(hù)膜的工藝。此外，在后文所述的實(shí)施方式4中，進(jìn)行刻蝕透光導(dǎo)電層的一部分以除去該部分并將透光導(dǎo)電層圖案化到多個(gè)分離式檢測電極42a-42f的工藝。此外，采用提前利用掩模
15層涂布支撐件1的表面而不是涂布形成檢測電極42a-42f的區(qū)域的剝離法，在支撐件1的整個(gè)表面上形成透光導(dǎo)電層，然后將沉積的透光導(dǎo)電層溶解在該區(qū)域中而不是檢測電極 42a-42f中以便與掩模層一起去除，來進(jìn)行圖案化檢測電極42a-42f的工藝。此外，圖案化檢測電極42a-42f的工藝可采用使碳納米管分散液僅粘附到形成檢測電極42a-42f的區(qū)域的印刷法來進(jìn)行。在制造根據(jù)該實(shí)施方式的電容式觸摸元件的方法中，由透光導(dǎo)電層構(gòu)成的檢測電極還可以形成在具有任意形狀的支撐件的表面上，只要支撐件具有部分開口的形狀，因此可制造電容式觸摸元件。如上所述制造的電容式觸摸元件可形成為調(diào)整為設(shè)置有觸摸檢測裝置的裝置的形狀的立體形狀。因此，電容式觸摸元件還可設(shè)置在不能傳統(tǒng)地設(shè)置觸摸檢測裝置的裝置上，并且該裝置可用作具有設(shè)計(jì)新穎、時(shí)尚的新型觸摸面板的觸摸檢測裝置。 此外，根據(jù)印刷法，由于使碳納米管分散液僅粘附在形成檢測電極的區(qū)域，因此在不進(jìn)行刻蝕工藝的情況下可獲得圖案化檢測電極，很大程度上簡化了制造工藝，并且可實(shí)現(xiàn)低成本。[實(shí)施方式2]下文將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式2的電容式觸摸元件。圖5為示出根據(jù)實(shí)施方式2的電容式觸摸檢測裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。電容式觸摸檢測裝置由基于本發(fā)明的第二電容式觸摸元件的電容式觸摸元件20和電容變化檢測電路 60構(gòu)成。在圖5(a)所示的電容式觸摸元件20中，檢測電極6設(shè)置在半球支撐件1的外表面(凸面)上，涂布檢測電極6的保護(hù)膜22層疊在外表面上，使得保護(hù)膜22的表面用作觸摸面23。此外，在圖5 (b)所示的電容式觸摸元件M中，檢測電極2設(shè)置在支撐件1的內(nèi)表面(凹面)上，涂布檢測電極2的保護(hù)膜25層疊在內(nèi)表面上，使得保護(hù)膜25的表面用作觸摸面26。如上所述，在實(shí)施方式2中，與檢測電極2相對的支撐件1的表面4不用作觸摸面，通過層疊在檢測電極6(或幻上而設(shè)置的保護(hù)膜22 (或25)的表面用作觸摸面23(或沈)，這與實(shí)施方式1不同。保護(hù)膜22(或25)需要具有通過接觸手指等不會(huì)導(dǎo)致剝落的粘附性，或指紋或泥土難以粘附的防污性能。因此，除上述涂層5(或9)所需的特性外，保護(hù)膜22(或25)還必須具有良好的機(jī)械阻力和耐化學(xué)腐蝕性。此外，因?yàn)樘岣吡擞|摸檢測靈敏度，所以厚度優(yōu)選為盡可能薄。保護(hù)膜22(或2 的組分材料和制造方法與上述涂層5(或 9)的組分材料和制造方法一致。這樣，支撐件1的形狀具有不太大的厚度并具有實(shí)施方式1所述的帶狀、膜狀、片狀或板狀形狀的限制是無效的，實(shí)施方式2中使用的支撐件1可具有任意形狀。此外，根據(jù)本發(fā)明，可在任意形狀的支撐件的表面上形成檢測電極6(或2、，并可設(shè)置電容式觸摸檢測裝置。此外，由于與支撐件1的厚度相比，可減小保護(hù)膜22(或25)的厚度，增加了接觸物體和檢測電極6(或幻之間的電容，提高了接觸物體觸摸檢測的靈敏度。由于除上述不同之外，實(shí)施方式2與實(shí)施方式1相同，省略對其描述以避免重復(fù)。[實(shí)施方式3]下文將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式3的電容式觸摸元件。圖6是示出根據(jù)實(shí)施方式3的電容式觸摸檢測裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。電容式觸摸檢測裝置由基于本發(fā)明的第三電容式觸摸元件的電容式觸摸元件30和電容變化檢測電路60構(gòu)成。在圖6所示的電容式觸摸元件30中，檢測電極6設(shè)置在半球支撐件1的外表面 (凸面)上，涂布檢測電極6的保護(hù)膜22層疊在外表面上，使得保護(hù)膜22的表面用作觸摸面23。此外，檢測電極2設(shè)置在支撐件1的內(nèi)表面(凹面)上，涂布檢測電極2的保護(hù)膜 25層疊在內(nèi)表面上，使得保護(hù)膜25的表面用作觸摸面26。這里，檢測電極6和檢測電極2 分別對應(yīng)第一檢測電極和第二檢測電極，保護(hù)膜22和保護(hù)膜25分別對應(yīng)第一保護(hù)膜和第二保護(hù)膜。從檢測電極6和2引出的引出線7和3連接至電容變化檢測電路60的輸入端。在電容式觸摸元件30中，檢測電極6和檢測電極2都可用作檢測電極，觸摸面23 和觸摸面26都可同時(shí)用作觸摸面。可選地，一個(gè)檢測電極，例如，只有檢測電極6可用作檢測電極，檢測電極2可接地以改善抗擾特性。電容變化檢測電路60可在將用作檢測電極的檢測電極6和檢測電極2之間輕松切換，并相應(yīng)地在將用作觸摸面的觸摸面23和觸摸面沈之間輕松切換。由于除上述不同外，實(shí)施方式3與實(shí)施方式2相同，省略其描述以避免重復(fù)。[實(shí)施方式4]下文將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式4的電容式觸摸元件和電容式觸摸檢測裝置。圖7是示出根據(jù)實(shí)施方式4的電容式觸摸檢測裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。電容式觸摸檢測裝置由電容式觸摸元件40和電容變化檢測電路60構(gòu)成。電容式觸摸元件40包括由絕緣材料構(gòu)成且具有立體形狀的膜狀或板狀支撐件1， 設(shè)置在支撐件1的一個(gè)表面的至少一部分上并由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成的檢測電極42，以及從檢測電極42引出的引出線43。與實(shí)施方式1的區(qū)別在于根據(jù)接觸物體所接近或接觸的觸摸位置的不同，被劃分以區(qū)劃觸摸面上4上的位置的多個(gè)檢測電極42a至42f與獨(dú)立于每個(gè)電極的引出線 43a-43f—起設(shè)置，并且可以該區(qū)劃為單位來識別觸摸位置的不同。檢測電極切換電路59 采用分時(shí)方式重復(fù)選擇檢測電極42a-42f。換句話說，僅在一個(gè)循環(huán)過程的某個(gè)時(shí)期，檢測電極42a-42f交替連接到電容變化檢測電路60，在短時(shí)間內(nèi)高速重復(fù)該循環(huán)過程。例如，當(dāng)諸如人體的一部分的接觸物體(例如，手指)接近或接觸與檢測電極4 相對的觸摸面4的位置時(shí)，接觸物體和檢測電極4 之間的電容發(fā)生變化。將該電容變化通過引出線43a傳輸至電容變化檢測電路60，轉(zhuǎn)化為電信號并感測該信號。通過膜成形后刻蝕或膜成形前遮蔽支撐件1的表面的一部分除去不需要的部分， 使構(gòu)成電容式觸摸元件40的檢測電極42a-42f的碳納米管層圖案化，如實(shí)施方式1所述。 可選地，可采用印刷法。通過例如機(jī)械切割去除法或激光刻蝕法來進(jìn)行刻蝕。圖8為示出電容式觸摸元件40分離模式的頂視圖(左側(cè)視圖)和側(cè)視圖(右側(cè)視圖)。按經(jīng)度劃分圖8(a)所示的圖案，可根據(jù)經(jīng)度的不同確定半球表面上觸摸位置的差異。更錯(cuò)綜復(fù)雜地劃分圖8(b)所示的圖案，除經(jīng)度的差異外，還可更詳細(xì)地確定半球表面上觸摸位置的差異。此外，與圖7或圖8類似，也可圖案化形成在如圖4所示的具有任意立體形狀的支撐件上的透明導(dǎo)電層。圖9(a)為示出根據(jù)實(shí)施方式4的另一實(shí)例的電容式觸摸元件50的分離模式的結(jié)構(gòu)的透視圖。圖9(b)為在圖9(a)所示的線9b-9b指示的水平方向上的截面圖(b)。在電容式觸摸元件50中，多個(gè)分離式檢測電極52設(shè)置在圓柱狀支撐件51的內(nèi)壁上。圖9(b) 顯示了具有圓柱狀顯示屏的圖像顯示裝置70容納在內(nèi)側(cè)的狀態(tài)。
圖10為用于說明使用電容式觸摸元件50的方法的透視圖。在圖10(a)所示的實(shí)例中，電容式觸摸元件50設(shè)置在具有圓柱狀顯示屏的圖像顯示裝置70的最外層表面上，使用引出線53的通信裝置設(shè)置在電容式觸摸元件和圖像顯示裝置之間。因此，由于可通過電容式觸摸元件50的觸摸面看到圖像顯示裝置70的圓柱狀顯示屏，在看到圖像的同時(shí)可通過對觸摸面進(jìn)行觸摸來直觀操作圖像顯示裝置70。在2007年5月M日索尼公司的新聞發(fā)布會(huì)上(見 http //www, sony. co. ip/SonyInfo/News/Press/200705/07-Q53/index. html) 示出了具有圓柱狀顯示屏的圖像顯示裝置70的實(shí)例。在圖10(b)所示的實(shí)例中，電容式觸摸元件50設(shè)置在向上形成三維立體圖像81 的成像裝置80的頂部，使用引出線53的通信裝置設(shè)置在電容式觸摸元件和成像裝置之間。 因此，由于可通過電容式觸摸元件50的觸摸面看到成像裝置80形成的三維立體圖像81， 在看到立體圖像81的同時(shí)可通過對觸摸面進(jìn)行觸摸來直觀操作成像裝置80。在2004年2 月 24 日日立公司的新聞發(fā)布會(huì)上(見 http://www. hitachi. co. ip/New/cnews/040224a. html)，以及在2007年7月10日日本國立產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所的新聞發(fā)布會(huì)上(見httD:// www.aist.go. jp/aist i/press release/pr2007/pr20070710/pr20070710. html)示出了形成三維立體圖像81的成像裝置80的實(shí)例。[實(shí)施方式5]下文將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式5的第四電容式觸摸元件。雖然圖中未示出，但根據(jù)實(shí)施方式5的電容式觸摸檢測裝置由第四電容式觸摸元件和電容變化檢測電路60構(gòu)成，第四電容式觸摸元件包括由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成并設(shè)置在旨在賦予觸摸檢測功能的制品表面的至少一部分上的檢測電極，涂布檢測電極的透光保護(hù)膜以及從檢測電極引出的引出線。在電容式觸摸元件中，透光保護(hù)膜的表面用作觸摸面，并且諸如人體的一部分的接觸物體(例如，手指)對觸摸面的接近或接觸被感測為該接觸物體與該檢測電極之間的電容變化。設(shè)置電容式觸摸元件的制品優(yōu)選為能夠設(shè)置有包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層的制品，但特別限制。例如，可以為專利文獻(xiàn)2等所示的娃娃形玩具210，或可具體為諸如個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、手機(jī)、筆記本電腦，便攜式游戲裝置或攝像機(jī)的電子裝置外殼，具有曲面形狀的外殼。此外，還可能是諸如門把手或日用品的家具。由于電容式觸摸元件比較薄且透光，所以在不損害制品外觀的情況下，電容式觸摸元件可設(shè)置在制品上。迄今為止，已根據(jù)實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明不局限于這些實(shí)例，并且在不背離本發(fā)明主旨的情況下可適當(dāng)進(jìn)行修改。工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，期望大幅度提高諸如觸摸面板的電容式觸摸檢測裝置的形狀的自由度和生產(chǎn)率，并大幅度擴(kuò)大產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。符號說明l，la，lb 支撐件2，2a，2b，6檢測電極(包含碳納米管的透光導(dǎo)電層)3，7引出線4，4a，4b，8 觸摸面5，9 涂層
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10-12電容式觸摸元件20，M電容式觸摸元件22，25 保護(hù)膜23，洸觸摸面30電容式觸摸元件40電容式觸摸元件4^i_42f 檢測電極43a_43f 引出線50電容式觸摸元件51支撐件52分離式檢測電極53引出線59檢測電極切換電路60電容變化檢測電路70包括圓柱狀顯示屏的圖像顯示裝置80形成三維立體圖像的成像裝置81三維立體圖像100具有觸摸面板的顯示裝置101 發(fā)光二極管(LED)102液晶面板103曲面觸摸面板110觸摸元件111曲面基板112透明導(dǎo)電膜113保護(hù)膜114觸摸面200電容式觸摸傳感器201 基材201a 電極部201b 延伸部202檢測電極203檢測電路單元211夕卜殼210娃娃形玩具212 凹部
權(quán)利要求
1.一種電容式觸摸元件，包括膜狀或板狀支撐件，由絕緣材料構(gòu)成，具有柔性形狀或立體形狀； 檢測電極，設(shè)置在所述支撐件的一個(gè)表面的至少一部分上，由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成；以及從所述檢測電極引出的引出線，其中所述支撐件的與設(shè)置有所述檢測電極的表面相對的表面用作觸摸面，接觸物體對所述觸摸面的接近或接觸被感測為所述接觸物體與所述檢測電極之間的電容變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式觸摸元件，其中， 所述檢測電極涂布有涂層。
3.一種電容式觸摸元件，包括膜狀或板狀支撐件，由絕緣材料構(gòu)成，具有柔性形狀或立體形狀； 檢測電極，設(shè)置在所述支撐件的一個(gè)表面的至少一部分上，由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成；涂布所述檢測電極的保護(hù)膜；以及從所述檢測電極引出的引出線，其中所述保護(hù)膜的表面用作觸摸面，接觸物體對所述觸摸面的接近或接觸被感測為所述接觸物體與所述檢測電極之間的電容變化。
4.一種電容式觸摸元件，包括膜狀或板狀支撐件，由絕緣材料構(gòu)成，具有柔性形狀或立體形狀； 第一檢測電極，設(shè)置在所述支撐件的一個(gè)表面的至少一部分上，由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成；涂布所述檢測電極的第一保護(hù)膜；第二檢測電極，設(shè)置在所述支撐件的所述一個(gè)表面的相對面的至少一部分上，由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成；涂布所述檢測電極的第二保護(hù)膜；以及從所述第一檢測電極和所述第二檢測電極引出的引出線，其中所述第一保護(hù)膜和/或所述第二保護(hù)膜的表面用作觸摸面，接觸物體對所述觸摸面的接近或接觸被感測為所述接觸物體與所述第一檢測電極和/或所述第二檢測電極之間的電容變化。
5.一種電容式觸摸元件，包括檢測電極，設(shè)置在制品表面的至少一部分上，由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成；涂布所述檢測電極的保護(hù)膜；以及從所述檢測電極引出的引出線，其中所述保護(hù)膜的表面用作觸摸面，接觸物體對所述觸摸面的接近或接觸被感測為所述接觸物體與所述檢測電極之間的電容變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電容式觸摸元件，其中，在所述制品表面與所述透光導(dǎo)電層之間設(shè)置有底層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電容式觸摸元件，其中，被劃分以區(qū)劃所述觸摸面上的位置的多個(gè)所述檢測電極與獨(dú)立于每個(gè)所述電極的引出線一起設(shè)置，能以所述區(qū)劃為單位來識別所述觸摸面上所述接觸物體所接近或接觸的觸摸位置的差異。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電容式觸摸元件，其中，所述透光導(dǎo)電層由所述碳納米線性結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電樹脂材料的復(fù)合體構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電容式觸摸元件，其中， 所述碳納米線性結(jié)構(gòu)為碳納米管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電容式觸摸元件，其中， 所述支撐件是透光的。
11.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的電容式觸摸元件，其中， 所述保護(hù)膜是透光的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電容式觸摸元件，其中，所述支撐件的所述立體形狀由一個(gè)曲面、曲面的組合、曲面與平面的組合、或平面的組合構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電容式觸摸元件，其中，所述支撐件的所述立體形狀為曲面形狀，外側(cè)的凸形面或內(nèi)側(cè)的凹形面用作所述觸摸
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電容式觸摸元件，其中，其具有立體封閉形狀的所述觸摸
15.一種電容式觸摸檢測裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的電容式觸摸元件；檢測電路單元，通過所述引出線而電連接至所述檢測電極，并檢測由所述接觸物體對所述觸摸面的接近或接觸所引起的所述電容變化。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電容式觸摸檢測裝置，其與另一電子設(shè)備一起使用，并被構(gòu)成為觸摸開關(guān)，所述觸摸開關(guān)根據(jù)所述接觸物體對所述觸摸面的接近或接觸將電信號輸出至所述另一電子設(shè)備。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電容式觸摸檢測裝置，其中，所述另一電子設(shè)備為信息處理裝置，并且所述電容式觸摸檢測裝置被構(gòu)成為觸摸面板，所述觸摸面板將對應(yīng)于所述觸摸面上所述接觸物體所接近或接觸的觸摸位置的輸入信號輸出至所述信息處理裝置。
18.—種制造電容式觸摸元件的方法，包括制備通過將碳納米線性結(jié)構(gòu)分散在包含分散劑的分散溶劑中而獲得的分散液；進(jìn)行規(guī)定次數(shù)的下列一系列步驟使所述分散液粘附在由絕緣材料構(gòu)成、具有柔性形狀或立體形狀的膜狀或板狀支撐件的表面上，或粘附在設(shè)置有觸摸元件的制品的表面上，蒸發(fā)所述分散溶劑并將所述碳納米線性結(jié)構(gòu)牢牢固定在所述支撐件的表面或所述制品的表面上，用清洗溶劑清洗所述支撐件的表面或所述制品的表面并除去所述分散劑，以及蒸發(fā)所述清洗溶劑，并且在所述支撐件的表面或所述制品的表面上形成由包含碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成的檢測電極；以及在所述檢測電極上設(shè)置引出線。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造電容式觸摸元件的方法，包括形成涂布所述檢測電極并具有用作觸摸面的表面的保護(hù)膜。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造電容式觸摸元件的方法，其中， 采用涂布法、浸漬法或印刷法使所述分散液粘附在所述支撐件上。
全文摘要
提供了一種具有柔性或立體形狀并包括透光檢測電極的電容式觸摸元件及其制造方法，以及包括該電容式觸摸元件的電容式觸摸檢測裝置。制造一種電容式觸摸元件(10)，該電容式觸摸元件(10)包括膜狀或板狀支撐件(1)，由絕緣材料構(gòu)成且具有柔性或立體形狀，檢測電極(2)，設(shè)置在該支撐件(1)的一個(gè)表面的至少一部分上，由包含諸如碳納米管碳納米線性結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電層構(gòu)成，以及從該檢測電極(2)引出的引出線(3)。電容式觸摸檢測裝置由觸摸元件(10)以及通過該引出線(3)與該檢測電極(2)電連接并檢測人體對觸摸面(4)的接近或接觸所引起的電容變化的電容式檢測電路(60)。該檢測電極(2)可涂布有保護(hù)膜，該保護(hù)膜的表面可用作觸摸面。
文檔編號H01H36/00GK102365698SQ20108001473
公開日2012年2月29日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者榎修 申請人:索尼公司