Емкостный сенсорный элемент, способ его изготовления и емкостное устройство обнаружения прикосновения

Емкостный сенсорный элемент, способ его изготовления и емкостное устройство обнаружения прикосновения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к емкостному сенсорному элементу, который является гибким или имеет пространственную форму, к способу его изготовления и емкостному устройству обнаружения прикосновения, содержащему емкостной сенсорный элемент.

Уровень техники

Сенсорные панели используются в различных областях в качестве устройств ввода для электронного оборудования. Сенсорная панель состоит из сенсорного элемента, который содержит поверхность касания, к которой приближается или которой касается контактирующий объект, такой как часть человеческого тела, например, палец, или кончик ручки, схемы управления, которая генерирует электрический сигнал, соответствующий позиции прикосновения на поверхности касания, при этом указанная позиция определяется приближением или прикосновением, и подобных элементов. Во многих случаях сенсорная панель выполнена таким образом, чтобы сенсорный элемент был расположен перед устройством отображения изображения, и пользователь определяет позицию касания на основе визуального изображения, прошедшего через поверхность касания. В этом случае сенсорный элемент должен быть светопропускающим, так чтобы через него проходило визуальное изображение от устройства отображения изображений.

Были разработаны различные системы, применяемые в качестве сенсорных панелей. Одной из них является емкостная сенсорная панель, которая состоит из сенсорного элемента, содержащего электрод обнаружения, который обнаруживает приближение контактирующего объекта, такого как часть человеческого тела, например палец, к поверхности касания или контакт контактирующего объекта с поверхностью касания, схемы обнаружения, которая обнаруживает изменение емкости между контактирующим объектом и электродом обнаружения, вызванное указанным приближением или контактом, и генерирует электрический сигнал, соответствующий позиции касания, и подобных элементов. Как описано выше, в случае, когда сенсорный элемент расположен перед устройством воспроизведения изображений, электрод обнаружения должен пропускать свет.

Емкостная сенсорная панель обладает отличными свойствами: с точки зрения уменьшения веса и улучшения пропускания света (благодаря простой структуре сенсорного элемента), высокой долговечностью (благодаря отсутствию движущихся частей), способностью ввода нескольких точек и подобными свойствами. Поэтому считается, что в дальнейшем емкостная сенсорная панель получит более широкое распространение.

Используемые в настоящее время сенсорные панели по существу являются плоскими панелями с плоской поверхностью касания. Тем не менее, в устройстве воспроизведения трехмерных изображений, электронном оборудовании автомобиля, игровом оборудовании или в подобных устройствах для улучшения эксплуатационных характеристик оборудования требуются сенсорные панели с изогнутой поверхностью касания (далее называются изогнутыми сенсорными панелями). В этой связи в патентном документе 1, описанном ниже, предложено устройство воспроизведения, содержащее емкостную сенсорную панель с изогнутой поверхностью касания и блоком проецирования изображений, который проецирует изображение на заднюю поверхностью сенсорной панели.

На фиг.11(а) показан вид в изометрии, иллюстрирующий структуру устройства 100 воспроизведения, снабженного сенсорной панелью, описанной в патентном документе 1. Устройство 100 воспроизведения содержит светоизлучающий диод 101 (СИД), жидкокристаллическую панель 102 и изогнутую сенсорную панель 103. Жидкокристаллическая панель 102 является пропускающей жидкокристаллической панелью и свет, излученный из СИД 101, проходит через жидкокристаллическую панель 102 и достигает изогнутой сенсорной панели 103. СИД 101 и жидкокристаллическая панель 102 выполнены в виде блока проецирования изображений, который проецирует изображение на заднюю поверхность изогнутой сенсорной панели 103, исходя из видеосигнала, подаваемого от схемы формирователя (не показана). На задней поверхности изогнутой сенсорной панели 103 расположен слой рассеивания света и свет, который достиг слоя рассеивания света, рассеивается таким образом, что на задней поверхности изогнутой сенсорной панели 103 формируется изображение.

На фиг.11(b) показан поперечный разрез, иллюстрирующий структуру емкостного сенсорного элемента 110 изогнутой сенсорной панели 103 (ясно, что не показан слой рассеивания света, расположенный на задней поверхности). Сенсорный элемент 110 выполнен путем наслаивания на изогнутую подложку 111, которая имеет изогнутую форму, прозрачной проводящей пленки 112 и защитной пленки 113 в заданном порядке. Изогнутая подложка 111 является, например, стеклянной подложкой или прозрачной пластиковой подложкой, толщина которой составляет примерно от 1 до 2 мм. Прозрачная проводящая пленка 112 выполнена, например, из оксида индия и олова (ОИО) и сформирована на изогнутой подложке 111 с помощью напыления или подобного способа. Защитная пленка 113 выполнена, например, из изолирующего материала, такого как оксид кремния, нитрид кремния или прозрачного пластика, и сформирована на прозрачной проводящей пленке 112 с помощью напыления, способа ХПО (химического осаждения из паровой фазы), способа нанесения покрытий или подобного способа. В сенсорном элементе 110 поверхность защитной пленки 113, наслоенная на прозрачную проводящую пленку 112, используется в качестве поверхности 114 касания. Слой рассеивания света (не показан) расположен на поверхности 115 (задняя поверхность) изогнутой подложки 111, при этом поверхность 115 находится на противоположной стороне относительно поверхности 114 касания.

Изогнутая сенсорная панель 103 состоит из емкостной сенсорной панели и прозрачной проводящей пленки 112, функционирующей в качестве электрода обнаружения. Хотя это не показано на фиг., прозрачная проводящая пленка 112 соединена со схемой обнаружения с помощью нескольких выводных проводов. Когда контактирующий объект, такой как палец, приближается к поверхности 114 касания сенсорного элемента 110 или контактирует с указанной поверхностью, ток, текущий в выводных проводах, изменяется из-за емкости, создаваемой между контактирующим объектом и прозрачной проводящей пленкой 112. Исходя из этого тока, схема обнаружения вычисляет двухмерную позицию касания на поверхности 114 касания и подает на выход электрический сигнал, соответствующий позиции касания. Для точного вычисления двухмерной позиции касания нужно, чтобы на внешней части прозрачной проводящей пленки 112 были расположены три или больше выводных провода.

В патентном документе 1 описано, что помимо емкостной системы сенсорная панель может соответствовать резистивной системе, системе электромагнитной индукции, оптической системе, ультразвуковой системе и подобным системам, но системы, отличные от емкостной системы, не подходят для изогнутой сенсорной панели. Приводятся следующие причины.

В резистивной системе необходимо иметь две подложки, на которых сформированы резистивные пленки и которые расположены с небольшим зазором друг относительно друга. В случае, когда форма подложки представляет собой сферическую поверхность или произвольную изогнутую поверхность, чрезвычайно трудно с высокой точностью удерживать зазор между двумя подложками равным нужному значению. В системе электромагнитной индукции на задней поверхности элемента воспроизведения нужно расположить непрозрачную сенсорную подложку. Когда сенсорная подложка расположена в описанной выше позиции, чувствительность сенсора снижается. Кроме того, на основе степени приближения ручки трудно определить было ли касание. В оптической системе принципиально невозможно определить касание вдоль изогнутой поверхности, что объясняется тем, что свет распространяется по прямой линии. В ультразвуковой системе с точки зрения изготовления трудно сформировать маленький ультразвуковой преобразователь (передающий/приемный элемент) на изогнутой поверхности. В отличие от этих четырех систем в емкостной системе, даже в случае изогнутой формы подложки 111, возникает меньшее количество проблем с изготовлением.

Далее в описанном ниже патентном документе 2 предложена резистивная сенсорная панель, отличающаяся тем, что поверхность касания имеет изогнутую форму. Сенсорная панель состоит из верхней пленочной подложки и нижней пленочной подложки, при этом каждая пленочная подложка выполнена из прозрачной пластиковой пленки, на которой сформированы прозрачная полимерная проводящая пленка, электрод и шаблон проводов.

Далее в описанном ниже патентном документе 3 предложена органическая проводящая полимерная композиция, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, производный полимер политиофенов, растворимое в воде органическое соединение (за исключением органического соединения, содержащего азот) и добавку, прозрачный проводник, выполненный с использованием указанной композиции, и устройство ввода, содержащее прозрачный проводник. Описано, что устройство ввода может являться устройством ввода с резистивной сенсорной панелью, в котором прозрачный проводник имеет изогнутую форму.

Теперь в качестве светопропускающего проводящего материала, содержащегося в сенсорной панели, помимо прозрачного проводящего материала на основе оксида, такого как ОИО или описанного выше проводящего полимера предложено использовать углеродную нанотрубку. Например, в описанном ниже патентном документе 4 предложен способ изготовления проводящей пленки, в которой углеродные нанотрубки распределены или встроены в виде слоев только в поверхностной части пластиковой пленки, что делается путем роста углеродных нанотрубок на поверхности подложки, осаждения, распределения или литья дисперсионной жидкости с углеродными нанотрубками, формирования на подложке пластиковой пленки и последующего отделения сформированной пластиковой пленки и также предложена гибкая резистивная сенсорная панель, в которой использована проводящая пленка.

Далее в описанном ниже патентном документе 5 предложена прозрачная проводящая пленка, причем 50% или более площади, по меньшей мере, одной поверхности прозрачного материала основы покрыто углеродными нанотрубками, что сделано путем нанесения дисперсионной жидкости с углеродными нанотрубками, с помощью способа нанесения покрытий, такого как нанесение с помощью валков, при этом указанная пленка удовлетворяет следующему условию прозрачности по отношению к свету с длиной волны, равной 550 нанометров:

Светопропускание прозрачной проводящей пленки/светопропускание прозрачного материала основы >0,85.

Приведено описание того, как указанная пленка может быть использована в качестве прозрачной проводящей пленки для сенсорной панели или подобного устройства.

С другой стороны, в отличие от сенсорной панели, в описанном ниже патентном документе 6 показан пример емкостного датчика прикосновения, который обнаруживает приближение или контакт контактирующего объекта, такого как тело человека. На фиг.12(а) показан вид в изометрии, иллюстрирующий пример расположения датчика 200 прикосновения, описанного в патентном документе 6, а на фиг.12(b) показан разрез 12b-12b соответствующего вида (а).

Как показано на фиг.12(а), датчик 200 прикосновения расположен, например, в электронном оборудовании, таком как игрушка 210 в виде куклы, в передней части головы и доходит до задней части верха головы. Как показано на фиг.12(b) датчик 200 прикосновения состоит из материала 201 основы, электродов 202 обнаружения, сформированных в электродной части 201 а материала основы, проводов (не показаны), сформированных в расширенной части 201b материала основы, и схемы 203 обнаружения.

Материал 201 основы представляет собой изолирующий лист или подобный элемент, который выполнен из гибкого пластикового материала. Материал 201 основы состоит из электродной части 201 а материала основы, которая имеет заранее заданные размеры, и расширенной части 201b материала основы, расположенной от конечной части электродной части 210а до схемы 203 обнаружения, и на поверхностях материала основы расположены электроды 202 и провода. Электроды 202 обнаружения и провода сформированы, например, из проводящего материала, такого как медь, и сформированы, например, с помощью известного способа, такого как способ осаждения из паровой фазы или способа осаждения. В качестве альтернативы для формирования может быть использован известный способ напыления проводящего покрытия, такого как серебряная масса. Схема 203 обнаружения представляет собой средство обработки сигналов, предназначенное для обнаружения изменения емкости между контактирующим объектом и электродом 202 обнаружения.

Датчик 200 прикосновения прикреплен к внутренней изогнутой поверхности оболочки 211, образующей внешнюю форму игрушки 210 в виде куклы. Предпочтительно, чтобы оболочка 211 была выполнена из материала, который не является металлом и который обладает большой диэлектрической проницаемостью, например, из синтетического полимера. Описано, что помимо игрушки 210 в виде куклы электронное оборудование, содержащее датчик 200 прикосновения, может являться, например, ПЦП (персональным цифровым помощником), сотовым телефоном или видеокамерой.

Заметим, что в патентном документе 2 описано, что электрод 202 не виден снаружи и, следовательно, когда вогнутая часть 212 расположена в месте оболочки 211, которое находится на противоположной стороне относительно электрода 202, при этом вогнутая часть 212 предназначена для уточнения позиции электрода 202, может быть легко предотвращен нежелательный контакт тела пользователя или другого контактирующего объекта и может быть уменьшена вероятность неправильной работы, что является достоинством изобретения.

Патентный документ 1: открытая заявка на японский патент №2007-279819 (страницы 4 и 5, фиг.1 и 3).

Патентный документ 2: открытая заявка на японский патент №2008-47026 (страницы 4 и 5, фиг.1 и 2).

Патентный документ 3: WO 2004/106404 (страницы 6-11, фиг.1)

Патентный документ 4: WO 2006/030981 (пункты 1, 2, 22 и 23 формулы изобретения, страницы 6-9 и 11, фиг.14).

Патентный документ 5: открытая заявка на японский патент №2008-177143 (пункты 7 и 9-14 формулы изобретения, страницы 9, 11-13, 15 и 16, фиг.1).

Патентный документ 6: открытая заявка на японский патент №2005-339856 (страницы 4-6 и 8, фиг.1 и 5).

Раскрытие изобретения

Задача, решаемая в изобретении

Как описано выше, при рассмотрении случая, когда сенсорный элемент расположен перед устройством воспроизведения изображений, желательно, чтобы электрод обнаружения, из которого состоит емкостная сенсорная панель, пропускал свет.

В настоящее время широко используемым прозрачным проводящим материалом является оксид индия и олова (ОИО), оксид олова, легированный фтором (ООЛФ) или подобные вещества. Эти прозрачные проводящие материалы на основе оксида, в общем, сформированы на пропускающем свет основании, выполненном из стекла, полиэтилентерефталата (ПЭТ) или подобных веществ, с помощью способа физического осаждения из паровой фазы (ФОПФ), такого как способ вакуумного осаждения из паровой фазы или способ распыления. При ФОПФ осаждение на гладкую поверхность осуществить легко, но чрезвычайно тяжело добиться равномерного нанесения на пространственный объект, такой как изогнутая поверхность. В последнее время стало возможным формировать прозрачный проводящий материал на изогнутой подложке с помощью способа плазменного осаждения из паровой фазы (смотри документ WO 2006/033268). Этот способ требует громоздкого устройства, предназначенного для создания плазмы и управления условиями. Далее прозрачный проводящий материал на основе оксида, такой как ОИО или ООЛФ, является хрупким и при приложении напряжения формируются микротрещины и резко снижается проводимость (см. выложенная заявка на японский патент №2008-36902). Следовательно, после осаждения не может быть осуществлена обработка, направленная на придание формы, например, изгибание.

В патентных документах 2 и 3 в качестве прозрачного проводящего материала используют проводящий полимер. Проводящий полимер обладает отличной пригодностью к формованию, но не соответствует ОИО или подобным веществам с точки зрения проводимости и прозрачности и, следовательно, не может получиться заранее заданной проводимости, что может вызвать неправильную работу сенсорной панели. Далее проводящий полимер также обладает низким качеством с точки зрения прочности и имеет проблемы с эксплуатационными характеристиками в среде с высокой температурой, в частности в автомобиле. Кроме того, сенсорные панели, описанные в патентных документах 2 и 3, являются резистивными сенсорными панелями. Как описано выше, в резистивной сенсорной панели необходимо располагать два материала основы, на которых сформированы резистивные пленки, с небольшим зазором друг относительно друга. В случае, когда материал основы представляет собой сферическую поверхность или произвольную изогнутую поверхность, чрезвычайно трудно с высокой точностью поддерживать зазор между двумя материалами основы равным нужному значению.

В документах 4 и 5 в качестве прозрачного проводящего материала используют углеродную нанотрубку. Тем не менее, аналогично патентным документам 2 и 3 сенсорные панели, описанные в патентных документах 4 и 5, являются резистивными сенсорными панелями и в случае, когда материал основы представляет собой сферическую поверхность или произвольную изогнутую поверхность, чрезвычайно трудно с высокой точностью поддерживать зазор между двумя материалами основы равным нужному значению.

По описанным выше причинам используемые в настоящее время на практике сенсорные панели по существу являются исключительно плоскими панелями с плоской поверхностью касания.

С другой стороны, в датчике прикосновения, предложенном в патентном документе 6, электрод 202 обнаружения расположен на внутренней стенке оболочки 211. Соответственно, электрод 202 обнаружения не обязательно должен пропускать свет, но он должен быть гибким. Кроме того, если электрод обнаружения является прозрачным, то он может быть расположен на внешней стенке оболочки 211, не ухудшая внешний вид. В этом случае, по сравнению со случаем расположения внутри оболочки 211, электрод обнаружения гораздо легче расположить. Далее, для многих изделий, в которые трудно встроить электрод 202 обнаружения, электрод обнаружения также может быть предусмотрен с целью выполнения функции датчика прикосновения.

С точки зрения описанных выше обстоятельств, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить емкостной сенсорный элемент гибкой или пространственной формы, содержащий светопропускающий электрод обнаружения, способ изготовления указанного элемента и емкостное устройство обнаружения прикосновения, содержащее емкостной сенсорный элемент.

Средство решения задачи

Другими словами, настоящее изобретение касается первого емкостного сенсорного элемента, содержащего:

похожее на пленку или пластину основание, которое сформировано из изолирующего материала и которое обладает гибкой или пространственной формой;

электрод обнаружения, который расположен, по меньшей мере, на части одной поверхности основания и который сформирован из светопропускающего проводящего слоя, содержащего углеродную линейную наноструктуру; и

выводной провод, который ведет от электрода обнаружения, при этом

поверхность основания, которая находится на противоположной стороне относительно поверхности, на которой расположен электрод обнаружения, используют в качестве поверхности касания, и приближение контактирующего объекта к поверхности касания или контакт поверхности касания с контактирующим объектом обнаруживают как изменение емкости между контактирующим объектом и электродом обнаружения.

Далее настоящее изобретение касается второго емкостного сенсорного элемента, содержащего:

похожее на пленку или пластину основание, которое сформировано из изолирующего материала и которое обладает гибкой или пространственной формой;

электрод обнаружения, который расположен, по меньшей мере, на части одной поверхности основания и который сформирован из светопропускающего проводящего слоя, содержащего углеродную линейную наноструктуру;

защитную пленку, предназначенную для покрытия электрода обнаружения; и

выводной провод, который ведет от электрода обнаружения, при этом

поверхность защитной пленки используют в качестве поверхности касания, и приближение контактирующего объекта к поверхности касания или контакт поверхности касания с контактирующим объектом обнаруживают как изменение емкости между контактирующим объектом и электродом обнаружения.

Далее настоящее изобретение касается третьего емкостного сенсорного элемента, содержащего:

похожее на пленку или пластину основание, которое сформировано из изолирующего материала и которое обладает гибкой или пространственной формой;

первый электрод обнаружения, который расположен, по меньшей мере, на части одной поверхности основания и который сформирован из светопропускающего проводящего слоя, содержащего углеродную линейную наноструктуру;

первую защитную пленку, предназначенную для покрытия электрода обнаружения;

второй электрод обнаружения, который расположен, по меньшей мере, на части поверхности, находящейся на противоположной стороне относительно упомянутой поверхности основания, и который сформирован из светопропускающего проводящего слоя, содержащего углеродную линейную наноструктуру;

вторую защитную пленку, предназначенную для покрытия электрода обнаружения; и

выводные провода, которые ведут от первого электрода обнаружения и второго электрода обнаружения, при этом

поверхность первой защитной пленки и/или второй защитной пленки используют в качестве поверхности касания, и приближение контактирующего объекта к поверхности касания или контакт поверхности касания с контактирующим объектом обнаруживают как изменение емкости между контактирующим объектом и первым электродом обнаружения и/или вторым электродом обнаружения.

Далее настоящее изобретение касается четвертого емкостного сенсорного элемента, содержащего:

электрод обнаружения, который расположен, по меньшей мере, на части поверхности изделия и который сформирован из светопропускающего проводящего слоя, содержащего углеродную линейную наноструктуру;

защитную пленку, предназначенную для покрытия электрода обнаружения; и

выводной провод, который ведет от электрода обнаружения, при этом

поверхность защитной пленки используют в качестве поверхности касания, и приближение контактирующего объекта к поверхности касания или контакт поверхности касания с контактирующим объектом обнаруживают как изменение емкости между контактирующим объектом и электродом обнаружения.

Далее настоящее изобретение касается емкостного устройства обнаружения прикосновения, содержащего:

любой из емкостных сенсорных элементов с номерами от первого до четвертого;

схему обнаружения, которая электрически соединена с электродом обнаружения по выводному проводу и которая определяет изменение емкости, имеющее место из-за приближения контактирующего объекта к поверхности касания или касания контактирующего объекта поверхности касания.

Далее настоящее изобретение касается способа изготовления емкостного сенсорного элемента, который включает в себя следующее:

подготавливают дисперсионную жидкость, полученную путем распределения углеродных линейных наноструктур в дисперсионном растворителе, который содержит диспергирующее вещество;

осуществляют заранее заданное количество раз набор из следующих этапов:

делают так, чтобы дисперсионная жидкость прилипала к поверхности похожего на пленку или пластину основания, которое сформировано из изолирующего материала и которое обладает гибкой или пространственной формой, или к поверхности изделия, которое снабжают сенсорным элементом,

выпаривают дисперсионный растворитель и надежно прикрепляют углеродную линейную наноструктуру к поверхности основания или поверхности изделия,

промывают поверхность основания или поверхность изделия с помощью растворителя для промывки и удаляют диспергирующее вещество, и

выпаривают растворитель для промывки, и

формируют электрод обнаружения, выполненный из светопропускающего проводящего слоя, содержащего углеродные линейные, на поверхности основания или поверхности изделия; и

предусматривают выводной провод, ведущий к электроду обнаружения.

Заметим, что в настоящем изобретении углеродной линейной наноструктурой обычно является однослойная углеродная нанотрубка или многослойная углеродная нанотрубка с двумя или более слоями, но предполагается, что указанная наноструктура содержит материал, обладающей степенью кристаллизации (регулярность расположения атомов), которая не так высока, как у углеродной нанотрубки. Другими словами углеродной линейной наноструктурой может быть любая структура, которая сформирована из материала на основе углерода, содержащего в качестве проводящей области только свернутую в цилиндр структуру из листа графена или помимо прочего содержащего свернутую в цилиндр структуру из листа графена, внешняя форма структуры из листа графена представляет собой чрезвычайно тонкую линию, размер в поперечном сечении которой составляет от нескольких нанометров до десятков нанометров, в которой перемещение электронов в направлении поперечного сечения ограничено нанометровой областью и в которой в макромасштабе разрешено только перемещение электронов в продольном направлении (осевое направление). Внешняя форма наноструктуры может быть линейной или изогнутой и содержать ответвления или соединения. Более конкретно, помимо цилиндрической углеродной нанотрубки возможны углеродные нанотрубки в виде пачки чашек, углеродные нанорожки, углеродный нанотростник, выращенные из паровой фазы углеродные нановолокна (например нановолокна VGCF, изготавливаемые компанией SHOWA DENKO К.К.), углеродные нанопроволоки или подобные структуры.

Эффект от изобретения

Основное свойство емкостного сенсорного элемента и емкостного устройства обнаружения прикосновения, которые соответствуют настоящему изобретению, заключается в том, что впервые предложено реализуемое на практике устройство обнаружения прикосновения с гибкой или пространственной формой, что стало возможно благодаря использованию светопропускающего проводящего слоя, содержащего углеродную линейную наноструктуру в качестве электрода обнаружения, и благодаря совмещению светопропускающего проводящего слоя со способом емкостного обнаружения прикосновения.

Диаметр углеродной линейной наноструктуры гораздо меньше длины волны видимого света, благодаря чему видимый свет хорошо проходит через указанную наноструктуру. Кроме того, некоторые углеродные линейные наноструктуры обладают чрезвычайно высокой электропроводностью, например металлические углеродные нанотрубки, и отличаются достаточной электропроводностью при небольшой поверхностной плотности. Кроме того, в отличие от прозрачных проводящих материалов на основе оксида, таких как ОИО, углеродные нанотрубки обладают такими механическими характеристиками, как гибкость и прочность. Далее углеродные нанотрубки химически стабильны. Как описано выше светопропускающий проводящий слой, содержащий углеродную линейную наноструктуру, обладает наилучшими характеристиками в качестве электрода обнаружения, используемого в сенсорном элементе гибкой или пространственной формы.

Как описано со ссылками на фиг.11 и 12, в способе емкостного обнаружения прикосновения, в качестве сенсорного элемента может функционировать один электрод обнаружения, что чрезвычайно упрощает структуру сенсорного элемента. Это является чрезвычайно большим преимуществом по сравнению с резистивной сенсорной панелью, в которой необходимо иметь два материала основы, на которых сформированы резистивные пленки и которые расположены с небольшим зазором друг относительно друга. Настоящее изобретение основано на глубокой уверенности, что способ емкостного обнаружения прикосновения является единственной системой, при которой может быть получено применимое на практике устройство обнаружения прикосновения с гибкой или пространственной формой.

Способ изготовления емкостного сенсорного элемента, соответствующий настоящему изобретению, включает в себя следующее:

осуществляют заданное количество раз последовательность следующих этапов:

делают так, чтобы дисперсионная жидкость прилипала к поверхности похожего на пленку или пластину основания, которое сформировано из изолирующего материала и которое обладает гибкой или пространственной формой, или к поверхности изделия, которое снабжают сенсорным элементом,

выпаривают дисперсионный растворитель и прочно прикрепляют углеродную линейную наноструктуру к поверхности основания или поверхности изделия,

промывают поверхность основания или поверхность изделия с помощью растворителя для промывки и удаляют диспергирующее вещество, и

выпаривают растворитель для промывки, и

формируют электрод обнаружения, выполненный из светопропускающего проводящего слоя, содержащего углеродные линейные наноструктуры, на поверхности основания или поверхности изделия.

Основное свойство способа изготовления состоит в том, что после выпаривания дисперсионного растворителя и надежного прикрепления углеродных линейных наноструктур к поверхности основания или поверхности изделия, поверхность основания или поверхность изделия промывают растворителем для промывки, удаляют диспергирующее вещество и далее выпаривают растворитель для промывки. Так как в ходе процесса промывки с помощью растворителя для промывки удаляют диспергирующее вещество, расположенное между углеродными линейными наноструктурами, улучшается прилипание между углеродными линейными наноструктурами и улучшается проводимость. Так как большая часть углеродных линейных наноструктур надежно прикрепляется к поверхности основания или поверхности изделия в ходе предыдущего процесса выпаривания растворителя для промывки, эти углеродные линейные наноструктуры не удаляются в ходе процесса промывки. Далее небольшое количество плохо прикрепленных углеродных линейных наноструктур удаляются в ходе процесса промывки. Оставшиеся углеродные линейные наноструктуры надежнее прикрепляются к поверхности основания или поверхности изделия в процессе выпаривания растворителя для промывки. Как описано выше, улучшается качество прозрачного проводящего слоя.

Далее в этом способе изготовления, описанный выше набор процессов осаждения от прилипания дисперсионной жидкости до выпаривания растворителя для промывки осуществляют несколько раз до тех пор, пока осажденный слой углеродных линейных наноструктур не достигнет заранее заданной толщины и не будет получена нужная проводимость. Таким образом, концентрация углеродных нанотрубок в дисперсионной жидкости может быть уменьшена по сравнению со способом формирования осажденного слоя заранее заданной толщины в ходе однократного применения процесса осаждения. В результате может быть сформирован осажденный слой, отличающийся высокой равномерностью, и может быть получен проводящий слой равномерной проводимости.

Как описано выше, в способе изготовления емкостного сенсорного элемента, который соответствует настоящему изобретению, возможно сформировать осажденный слой, содержащий небольшое количество диспергирующего вещества или примесей, обладающий равномерным распределением углеродных линейных наноструктур и высокой гладкостью с помощью простого и легко масштабируемого способа, и изготовить светопропускающий проводящий слой, на который можно надавливать без ухудшения пропускания света, характеристик электропроводности и механических характеристик углеродных линейных наноструктур, таких как нанотрубки. В этом способе изготовления, светопропускающий проводящий слой может быть сформирован путем простого нанесения дисперсионной жидкости с углеродными нанотрубками и в процессе изготовления не нужно подвергать основание воздействию высоких температур или вакуума. Соответственно, может быть использовано основание, на которое высокая температура оказывает негативное воздействие, основание, которое разрушается или модифицируется в вакууме, или основание, которое слишком велико, чтобы поместиться в вакуумный контейнер, и на поверхности такого основания можно сформировать прозрачный проводящий слой. Как описано выше, если используется способ изготовления емкостного сенсорного элемента, соответствующий настоящему изобретению, возможно расположить емкостной сенсорный элемент на поверхности основание свободной формы без изменения этой формы.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид (а) в изометрии и разрезы (b) и (с), каждый из которых показывает структуру емкостного устройства обнаружения прикосновения, соответствующего варианту 1 осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 - поперечные разрезы, каждый из которых показывает структуру емкостного устройства обнаружения прикосновения, соответствующего другому примеру варианта 1 осуществления настоящего изобретения;

фиг.3 - вид (а) в изометрии и разрез (b), каждый из которых показывает структуру емкостного устройства обнаружения прикосновения, соответствующего еще одному примеру варианта 1 осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 - виды в изометрии, показывающие примеры пространственной формы светопропускающего основания, соответствующего варианту 1 осуществления настоящего изобретения;

фиг.5 - разрезы, каждый из которых показывает структуру емкостного устройства обнаружения прикосновения, соответствующего варианту 2 осуществления настоящего изобретения;

фиг.6 - разрез, который показывает структуру емкостного устройства обнаружения прикосновения, соответствующего варианту 3 осуществления настоящего изобретения;

фиг.7 - разрез, который показывает структуру емкостного устройства обнаружения прикосновения, соответствующего варианту 4 осуществления настоящего изобретения;

фиг.8 - виды сверху (слева) и виды сбоку (справа), показывающие примеры шаблона разделения на сегменты для емкостного устройства обнаружения прикосновения, соответствующего варианту 4 осуществления настоящего изобретения;

фиг.9 - вид (а) в изометрии, показывающий структуру емкостного сенсорного элемента, и разрез (b) в горизонтальном направлении, соответствующий другому примеру варианта 4 осуществления настоящего изобретения;

фиг.10 - виды в изометрии, предназначенные для пояснения способа использования емкостного сенсорного элемента, соответствующего варианту 4 осуществления настоящего изобретения;

фиг.11 - вид (а) в изометрии, показывающий структуру устройства воспроизведения, снабженного сенсорной панелью, показанной в патентном документе 1, и разрез (b), показывающий структуру сенсорного элемента;

фиг.12 - вид (а) и разрез (b), каждый из которых показывает пример расположения датчика прикосновения, описанного в патентном документе 6.

Варианты осуществления изобретения

В первом емкостном сенсорном элементе, который соответствует настоящему изобретению, предпочтительно покрывать электрод обнаружения покрывающим слоем.

В четвертом емкостном сенсорном элементе, который соответствует настоящему изобретению, предпочтительно предусмотреть подстилающий слой, расположенный между поверхностью изделия и пропускающим свет проводящим слоем.

В емкостных сенсорных элементах с номерами от первого до четвертого, соответствующих настоящему изобретению, предпочтительно предусмотреть несколько электродов обнаружения, отделенных с целью разбиения позиций на поверхности касания, причем указанные электроды обнаружения предусмотрены вместе с выводными проводами и каждый электрод снабжен своим выводным