專利名稱：一種多點觸控石墨烯電容觸摸屏及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容式觸摸屏及其制備方法，具體涉及一種基于石墨烯薄膜的可實現(xiàn)多點觸控功能的電容式觸摸屏及其制備方法，更涉及一種以石墨烯透明導(dǎo)電薄膜為電極材料的多點觸控電容式觸摸屏及其制備方法，屬于觸摸屏技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
觸摸屏是一種輸入設(shè)備，能夠方便實現(xiàn)人與計算機(jī)及其它便攜式移動設(shè)備的交互作用。而多點 觸摸技術(shù)，能構(gòu)成一個觸摸屏(屏幕，桌面，墻壁等)或觸控板，同時接受來自屏幕上多個點進(jìn)行計算機(jī)的人機(jī)交互操作。用戶可通過雙手進(jìn)行單點觸摸，也可以以單擊、雙擊、平移、按壓、滾動以及旋轉(zhuǎn)等不同手勢觸摸屏幕，實現(xiàn)隨心所欲地操控，從而更好更全面地了解對象的相關(guān)特征(文字、錄像、圖片、衛(wèi)片、三維模擬等信息)。在觸摸屏結(jié)構(gòu)中，透明導(dǎo)電薄膜是必不可少的觸摸感應(yīng)單元，其作用是生成觸控信號，并將觸控信號輸出到IC芯片;同時保證透光率，使使用者能夠看到畫面。因此，用作透明導(dǎo)電薄膜的材料必須同時滿足兩種條件:①對可見光(波長λ在380 760nm范圍內(nèi))的透射率高，可見光的平均透過率Tavg > 80% ;②電導(dǎo)率高，電阻率在10_3Ω.cm以下，才能使用在透明導(dǎo)電膜電極上。現(xiàn)有技術(shù)中，ITO用作電容式觸摸屏的透明導(dǎo)電薄膜具有較高的導(dǎo)電性和透明度，能基本滿足觸摸屏對導(dǎo)電性和透明度的要求，但是ITO透明導(dǎo)電薄膜仍然存在很多難以克服的困難=(I)ITO很脆易碎，應(yīng)用時容易被磨損或者在彎曲時出現(xiàn)裂紋、脫落而影響使用壽命，尤其是以塑膠基片為基材時，此問題更加突出；(2) ITO成膜后需要高溫處理才能達(dá)到高導(dǎo)電性，當(dāng)使用 塑膠基片時，由于受處理溫度限制，薄膜導(dǎo)電性和透明度均較低；(3)受原材料、生產(chǎn)設(shè)備和工藝的影響，ITO薄膜越來越昂貴；同時，ITO的主要成分一銦的儲量有限，將面臨資源枯竭；另外，ITO的成膜工藝必須使用高質(zhì)量的ITO靶材，而高質(zhì)量ITO靶材生產(chǎn)技術(shù)主要控制在日本、美國、歐洲等國家。因此，尋找合適的ITO替代材料成為當(dāng)前亟待解決的難題。石墨烯(Graphene)是一種有sp2雜化碳原子組成的六角型呈蜂巢狀的二維納米材料，具有高達(dá)97.4%的透射率，且在可見光波段與波長無關(guān)，透射光譜幾乎為平坦?fàn)顟B(tài)；而在透過率維持在95%范圍內(nèi)時，方塊電阻仍可達(dá)到125 Ω/ □，已經(jīng)達(dá)到了工業(yè)界透明電極的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(400 900 Ω/ □);同時，石墨烯的色調(diào)完全無色；能夠在觸摸屏上忠實地再現(xiàn)圖像顏色。但在實際應(yīng)用中，基于石墨烯薄膜的觸摸屏無法通過電極膜層圖案化后進(jìn)行金屬搭橋等操作的方式應(yīng)用如菱形圖案等復(fù)雜圖案，如果采用單層復(fù)雜圖案如毛毛蟲圖形，激光精細(xì)刻劃過程良率很低，耗時過長，因此只能采用簡單的三角形圖案進(jìn)行單點觸控，無法實現(xiàn)多點觸控功能，嚴(yán)重限制了石墨烯在觸摸屏領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，如何實現(xiàn)基于石墨烯導(dǎo)電薄膜的多點觸控電容式觸摸屏是限制石墨烯應(yīng)用于觸摸屏的一個技術(shù)壁壘，是本領(lǐng)域一個亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種石墨烯電容式觸摸屏及其制備方法，用以解決基于石墨烯薄膜的電容式觸摸屏無法實現(xiàn)多點觸控的問題。本發(fā)明的目的之一在于提供一種石墨烯電容式觸摸屏，所述觸摸屏的透明導(dǎo)電薄膜由兩層不同圖案方向的石墨烯薄膜貼合而成。本發(fā)明所述的電容式觸摸屏以石墨烯薄膜作為透明導(dǎo)電薄膜，能夠依托于石墨烯薄膜良好的電學(xué)和光學(xué)性能，獲得性能優(yōu)異的電容式觸摸屏；同時，通過設(shè)置兩層不同圖案方向的相互疊加的石墨烯薄膜作為透明導(dǎo)電薄膜，來實現(xiàn)多點觸控的目的。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種石墨烯電容式觸摸屏由下至上依次包括:(i)薄膜傳感器，用于感知觸摸位置；(ii)玻璃蓋板，貼合在薄膜傳感器上，用于保護(hù)薄膜傳感器；其中，所述觸摸屏的功能區(qū)域劃分包括:用于感知觸摸位置和觀察屏幕的視窗觸控區(qū)，和用于傳輸感知信號的引線電極區(qū)；所述觸摸屏的功能區(qū)域劃分如圖1所示(圖1為本發(fā)明所述觸摸屏的功能區(qū)域劃分示意圖)；其中，薄膜傳感器由第一感應(yīng)板和第二感應(yīng)板同向貼合而成；其中，感應(yīng)板由下至上依次包括基板、沉積在基板上的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜和沉積在引線電極區(qū)的金 屬薄膜；其中，第一感應(yīng)板的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜和金屬薄膜具有沿第一方向延伸的圖案；第二感應(yīng)板的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜和金屬薄膜具有沿第二方向延伸的圖案。本發(fā)明所述電容式觸摸屏是通過第一感應(yīng)板感應(yīng)第一方向的觸摸位置(例如水平方向的觸摸位置)，通過第二感應(yīng)板感應(yīng)第二方向的觸摸位置(例如垂直方向的觸摸位置)，并將兩個方向的觸摸信號結(jié)合，得到觸摸的具體位置和/或動作。本發(fā)明所述第一方向和第二方向的具體方向沒有限定，優(yōu)選為X方向(水平方向)和Y方向(豎直方向)。優(yōu)選地，所述石墨烯透明導(dǎo)電薄膜為原子層數(shù)為1-10層的石墨烯，所述石墨烯薄膜的可見光的光學(xué)透過率>85%。典型但非限制性的，本發(fā)明所述石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的石墨烯的原子層數(shù)為2層、3層、4層、5層、6層、7層、8層等；所述石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的可見光的光學(xué)透過率為86%、88%、90%、92%、93%等。優(yōu)選地，所述金屬薄膜的厚度為30_350nm,例如32nm、37nm、45nm、70nm、88nm、120nm、145nm、160 nm、195nm、220nm、248nm、260nm、290nm、305nm、345nm 等，優(yōu)選厚度為50_300nm。優(yōu)選地，所述第一感應(yīng)板、第二感應(yīng)板和玻璃蓋板之間的貼合采用OCA光學(xué)膠進(jìn)行。OCA (Optically Clear Adhesive)光學(xué)膠,是用于膠結(jié)透明光學(xué)元件(如鏡頭等)的特種粘膠劑，要求具有無色透明、光透過率在90%以上、膠結(jié)強(qiáng)度良好，可在室溫或中溫下固化，且有固化收縮小等特點。簡而言之，OCA光學(xué)膠就是具有光學(xué)透明的一層特種雙面膠，是本領(lǐng)域容易獲得的一種原料。
優(yōu)選地，所述第一感應(yīng)板和第二感應(yīng)板中，石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的圖案為菱形、六邊形和田字形中的任意I種。優(yōu)選地，所述基板選自玻璃基板或PET基板。PET 基板由 PET 塑料構(gòu)成；PET 塑料(Polyethylene terephthalate)是聚對苯二甲酸類塑料，主要包括聚對苯二甲酸乙二酯PET和聚對苯二甲酸丁二酯PBT。優(yōu)選地，第一感應(yīng)板和第二感應(yīng)板通過電連接，將接受的信號傳輸給IC芯片。本發(fā)明所述電連接的作用是將第一感應(yīng)板和第二感應(yīng)板所產(chǎn)生的觸摸信號共同傳輸給IC芯片，計算出觸摸的位置和相應(yīng)的操作，電連接的選擇形式本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)自己掌握的專業(yè)知識和實際情況進(jìn)行選擇。優(yōu)選地，本發(fā)明所述電連接為通過柔性電路板連接。柔性電路板簡稱軟板或FPC，是以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的一種具有高度可靠性，絕佳的可撓性印刷電路板，具有配線密度高、重量輕、厚度薄的特點。

IC芯片(Integrated Circuit集成電路)是將大量的微電子元器件(晶體管、電阻、電容、二極管等)形成的集成電路放在一塊塑基上，做成的一塊芯片。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述觸摸屏的結(jié)構(gòu)由下至上依次包括:第二感應(yīng)板的基板、第二感應(yīng)板的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜、第二感應(yīng)板引線電極區(qū)的金屬薄膜、OCA光學(xué)膠、第一感應(yīng)板的基板、第一感應(yīng)板的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜、第一感應(yīng)板引線電極區(qū)的金屬薄膜、OCA光學(xué)膠和玻璃蓋板；其中，第一感應(yīng)板和第二感應(yīng)板的引線電極區(qū)的引線通過柔性電路板與IC芯片連接。本發(fā)明的目的之二在于提供一種如目的之一所述的電容式觸摸屏的制備方法，包括如下步驟:(I)提供兩個基板；(2)分別在基板上整版覆蓋石墨烯透明導(dǎo)電薄膜；(3)再分別在步驟(2)得到的基板上的引線電極區(qū)沉積金屬薄膜；(4)將步驟(3)得到的兩個基板進(jìn)行整版圖案化，得到感應(yīng)板；其中，圖案沿第一方向延伸的是第一感應(yīng)板，圖案沿第二方向延伸的是第二感應(yīng)板；(5)將第一感應(yīng)板和第二感應(yīng)板通過OCA光學(xué)膠同向貼合在一起；并將第一感應(yīng)板和第二感應(yīng)板進(jìn)行電連接，得到薄膜傳感器；(6)將步驟(5)得到的薄膜傳感器貼合到玻璃蓋板上，得到基于石墨烯薄膜的多點觸控電容觸摸屏。所述“同向貼合”的意思是指第一感應(yīng)板和第二感應(yīng)板均是以結(jié)構(gòu)“金屬薄膜/石墨烯透明導(dǎo)電薄膜/基板”進(jìn)行疊合。優(yōu)選地，所述基板選自玻璃基板或PET基板。優(yōu)選地，所述石墨烯薄膜為原子層數(shù)為1-10層的石墨烯，所述石墨烯薄膜的可見光的光學(xué)透過率> 85%。關(guān)于石墨烯的制備、大尺寸石墨烯薄膜的制備以及大尺寸石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移等方面，本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)做了一定的研究。本發(fā)明所述“在基板上整版覆蓋石墨烯透明導(dǎo)電薄膜”的方法沒有特殊限定。典型但非限制性的“在基板上整版覆蓋石墨烯透明導(dǎo)電薄膜”的方法為:先制備石墨烯透明導(dǎo)電薄膜，然后將石墨烯透明導(dǎo)電薄膜轉(zhuǎn)移至基板上。典型但非限制性的石墨烯的制備方法包括化學(xué)氣相沉積法、化學(xué)分散法、加熱SiC法等，本發(fā)明優(yōu)選采用化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯透明導(dǎo)電薄膜，進(jìn)一步優(yōu)選采用CN102220566A公開的化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的方法。CN102220566A公開了一種化學(xué)氣相沉積制備單層和多層石墨烯的方法，其步驟是將金屬襯底置于真空管式爐或者真空氣氛爐中，在除去真空腔內(nèi)氧氣的情況下，將氫氣注入真空腔中，并升溫至800-1000°C，再將碳源氣體注入真空腔中，即得到沉積有石墨烯的金屬襯底。作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法為在1000°C左右高溫下，于管式爐中裂解甲烷、乙炔等碳源氣體，在銅箔表面生長形成石墨烯透明導(dǎo)電薄膜。銅箔表面生長的石墨烯薄膜，通過石墨烯的轉(zhuǎn)移覆蓋到基板表面形成視窗觸控區(qū)電極。對于石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的轉(zhuǎn)移方法，現(xiàn)有技術(shù)有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)轉(zhuǎn)移法、熱釋放膠帶轉(zhuǎn)移法、聚二甲基硅氧烷(PDMS)轉(zhuǎn)移法等，本發(fā)明優(yōu)選聚甲基丙烯酸甲酯轉(zhuǎn)移法?！案g基體法”是目前比較常用的轉(zhuǎn)移石墨烯的方法，此方法采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)，確保了石墨烯轉(zhuǎn)移的可靠性和穩(wěn)定性，較好地保存了石墨烯的完整性。典型但非限制性的實例為:使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)，lmol/L的NaOH作為腐蝕液，腐蝕溫度為90°C，在把粘附有石墨烯的PMMA薄膜從原始硅基底上分離后，室溫下將其粘貼到目標(biāo)基體上，最后利用丙酮清洗掉PMMA，實現(xiàn)了石墨烯的轉(zhuǎn)移；或者將帶有PDMS的生長有石墨烯的Ni基體放入腐蝕液中(FeCl3溶液或酸溶液)，腐蝕完成后，帶有石墨烯的PDMS片會漂浮在液面上，用水清洗PDMS片后，將其粘貼在目標(biāo)基體上，靜置去除氣泡后再揭下PDMS，即 可 將石墨烯轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基體上(石墨烯的化學(xué)氣相沉積法制備，任文才，2011，2，26 (1):71-79)。作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述石墨烯導(dǎo)電薄膜的轉(zhuǎn)移方法為聚甲基丙烯酸甲酯轉(zhuǎn)移法，包括如下步驟:(I)將表面生長了石墨烯的銅箔壓平；(II)在步驟(I)所述銅箔的石墨烯生長面旋涂PMMA溶液，自然晾干；所述PMMA溶液的溶劑優(yōu)選甲苯和/或苯甲醚；(III)刻蝕銅箔得到石墨烯/PMMA薄膜；所述刻蝕銅箔優(yōu)選在過硫酸銨或氯化鐵溶液中進(jìn)行；(IV)清洗石墨烯/PMMA薄膜；(V)將石墨烯/PMMA薄膜轉(zhuǎn)移至PET基板上，晾干；(VI)將轉(zhuǎn)移了石墨烯/PMMA薄膜的單片基板烘烤；所述烘烤溫度優(yōu)選為120 160°C，例如 122°C、129°C、136°C、145°C、152°C、158°C等，烘烤時間優(yōu)選為 15 30min，例如15.2min>16min>17.2min>18.6min、19min、19.7min 等；(VII)將烘烤后的單片基板冷卻至室溫后，置于丙酮或二氯甲烷等溶液中浸泡15 30min,例如 15.3min、16.8min、18.3min、18.8min、19.lmin、19.5min、19.8min 等,洗去PMMA,隨后用無水乙醇與去離子水清洗后烘干待用。
步驟(3)所述在基板上的引線電極區(qū)沉積金屬薄膜，其中金屬薄膜的金屬材料為能夠與石墨烯固溶的金屬中的任意I種或至少2種的組合。優(yōu)選地，所述能夠與石墨烯固溶的金屬選自金屬N1、金屬Cu、金屬T1、金屬Cr中的任意I種或至少2種的組合,優(yōu)選金屬Ni和/或金屬Cu,進(jìn)一步優(yōu)選金屬Ni和金屬Cu的優(yōu)選地，所述金屬附著層的厚度為30-350nm,優(yōu)選厚度為50_300nm。步驟(4)所述對石墨烯薄膜及引線電極區(qū)進(jìn)行整版圖案化的方法選自光刻或刻蝕，優(yōu)選自激光刻蝕或反應(yīng)離子刻蝕。本發(fā)明將石墨烯透明導(dǎo)電薄膜圖案化的方法優(yōu)選為:先將大面積的石墨烯轉(zhuǎn)移到單片基板上，然后通過光刻、刻蝕的方法，刻蝕出所需要的圖案化的石墨烯。所述激光刻蝕采用激光直寫式刻蝕。所謂激光直寫，就是利用強(qiáng)度可變的激光束對涂在基片表面的抗蝕材料變劑量曝光，顯影后在抗蝕層表面形成所要求的輪廓。激光直寫技術(shù)是本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)，如顏樹華等在綜述“二元光學(xué)器件直寫技術(shù)的研究進(jìn)展” 一文中，對于激光直寫技術(shù)原理、方法等做了綜述(二元光學(xué)器件直寫技術(shù)的研究進(jìn)展，顏樹華等，半導(dǎo)體光電，2002，23 (3 ): 159-162 )。本發(fā)明所述的激光刻蝕法對石墨烯薄膜進(jìn)行圖案化，不需要掩膜，可以直接獲得電極圖形。優(yōu)選地，所述反應(yīng)離子刻蝕為將金屬掩膜緊貼于轉(zhuǎn)移了石墨烯薄膜的單片基板上，然后將其置于氧氣環(huán)境中進(jìn)行刻蝕，被金屬掩膜遮蓋的區(qū)域，石墨烯得到保留，其余區(qū)域石墨烯將被氧等離子體刻蝕，從而獲得觸控區(qū)電極圖案。本發(fā)明所述視窗觸控區(qū)的電極與引線電極區(qū)的整版圖案化得到的圖案的選擇，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況和掌握的專業(yè)知識進(jìn)行獨立地選擇，典型但非限制性的實例為:所述視窗觸控區(qū)的電極與引線電極區(qū)的電極的圖案化得到的圖案為菱形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:(I)采用特定的觸摸屏層狀結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了石墨烯電容觸摸屏的多點觸控功能；(2)使用石墨烯薄膜替代了 ITO薄膜，顯著降低了觸摸屏的生產(chǎn)成本；(3)采用石墨烯導(dǎo)電薄膜作為觸控區(qū)電極，取代了傳統(tǒng)ITO薄膜，可以顯著提高視窗觸控區(qū)的光透過性和阻抗均勻性；(4)采用的石墨烯導(dǎo)電薄膜是柔性的，避免了在加工過程中，因PET基材彎曲而造成的損壞；(5)避免了復(fù)雜、高成本的黃光制程，在視窗區(qū)感測電極圖案形成過程中，只采用激光直寫刻蝕或金屬掩膜加反應(yīng)離子刻蝕，制作工藝方便快捷、高效。(6)規(guī)避了采用金屬搭橋的雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計以及采用復(fù)雜蝕刻圖案的單層圖案設(shè)計，易于石墨烯材料在觸摸屏結(jié)構(gòu)中的加工制作，提高了良率及生產(chǎn)效率。


圖1為本發(fā)明所述觸摸屏的功能區(qū)域劃分示意圖；圖2為本發(fā)明所述電容式觸摸屏的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明所述感應(yīng)板的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明所述電容式觸摸屏的正視結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明一種實施方式所述電容式觸摸屏的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明另一種實施方式所述電容式觸摸屏的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；其中，210-視窗觸控區(qū)；220-引線電極區(qū)；110-玻璃蓋板；120_薄膜傳感器；130_0CA光學(xué)膠；121_第一感應(yīng)板；122_第二感應(yīng)板；123-基板；124-石墨烯透明導(dǎo)電薄膜；125-金屬薄膜；140-1C芯片；150-柔性電路板；1223-第二感應(yīng)板的基板；1224-第二感應(yīng)板的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜；1225-第二感應(yīng)板引線電極區(qū)的金屬薄膜；1214_第一感應(yīng)板的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜；1215_第一感應(yīng)板引線電極區(qū)的金屬薄膜；1213_第一感應(yīng)板的基板。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)多點觸控的基于石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的電容式觸摸屏，由下至上依次包括第一感應(yīng)板121、0CA光學(xué)膠130、第二感應(yīng)板122、0CA光學(xué)膠130和玻璃蓋板110 ;圖2為本發(fā)明所述電容式觸摸屏的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；其中，感應(yīng)板(包括第一感應(yīng)板121和第二感應(yīng)板122)包括基板123，依次沉積于基板上的透明導(dǎo)電薄膜124和引線電極區(qū)220的金屬薄膜125 ;第一感應(yīng)板121和第二感應(yīng)板122分別具有沿第一方向和第二方向延伸的圖案；圖3為本發(fā)明所述感應(yīng)板的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。觸摸屏還包括將第一感應(yīng)板121和第二感應(yīng)板122電連接的柔性電路板150，以及接收處理信號的IC芯片140 ;圖4為本發(fā)明所述電容式觸摸屏的正視結(jié)構(gòu)示意圖。所述電容式觸摸·屏的工作原理為:第一感應(yīng)板121可以感知第一方向上的觸摸位置；第二感應(yīng)板122可以感知第二方向的觸摸位置；兩個感應(yīng)板將所感知到的觸摸位置的信號通過電連接裝置(柔性電路板150)傳輸給IC芯片140，得出觸摸位置的具體信息。另外，本發(fā)明還公開了一種所述電容式觸摸屏的制備方法，包括如下步驟:( I)提供兩個基板123 ；(2)制備石墨烯透明導(dǎo)電薄膜124，并將石墨烯透明導(dǎo)電薄膜124轉(zhuǎn)移至基板123上，使基板123上整版覆蓋石墨烯透明導(dǎo)電薄膜124 ；(3)分別在步驟(2)得到的基板上的引線電極區(qū)220沉積金屬薄膜125 ；(4)將步驟(3)得到的兩個依次沉積有石墨烯透明導(dǎo)電薄膜124和金屬薄膜125的基板進(jìn)行整版圖案化，得到感應(yīng)板(121，122);其中，圖案沿第一方向延伸的是第一感應(yīng)板121，圖案沿第二方向延伸的是第二感應(yīng)板122 ；(5)將第一感應(yīng)板121和第二感應(yīng)板122通過OCA光學(xué)膠130同向貼合在一起；并將第一感應(yīng)板121和第二感應(yīng)板122通過柔性電路板150進(jìn)行電連接，得到薄膜傳感器120 ；(6)將步驟(5)得到的薄膜傳感器120貼合到玻璃蓋板110上，得到基于石墨烯薄膜的多點觸控電容觸摸屏。為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實施例1—種基于石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的能夠?qū)崿F(xiàn)多點觸控操作的電容式觸摸屏，由下至上依次包括:第二感應(yīng)板122的基板1223、第二感應(yīng)板122的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜1224、第二感應(yīng)板122引線電極區(qū)的金屬薄膜1225 ；OCA 光學(xué)膠 130;第一感應(yīng)板121的基板1213、第一感應(yīng)板121的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜1214、第一感應(yīng)板121引線電極區(qū)的金屬薄膜1215 ；OCA 光學(xué)膠 130;和玻璃蓋板110;其中，第一感應(yīng)板121和第二感應(yīng)板122的引線電極區(qū)220的引線通過柔性電路板150與IC芯片140連接。圖5為實施例1所述電容式觸摸屏的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；本實施例中，所述電容式觸摸屏的制備方法，包括如下步驟:(I)提供兩個基板；(2)在1000°C左右高溫下，于管式爐中裂解甲烷、乙炔等碳源氣體，在銅箔表面生長形成石墨烯透明導(dǎo)電薄膜，所述石墨烯透明導(dǎo)電薄膜為I 10個原子層的石墨烯，可見光的光學(xué)透過率> 85% ;然后通過PMMA轉(zhuǎn)移法將石墨烯透明導(dǎo)電薄膜轉(zhuǎn)移至基板上，使基板上整版覆蓋石墨烯透明導(dǎo)電薄膜；(3)分別在步驟(2)得到的基板上的引線電極區(qū)沉積金屬薄膜，所述金屬薄膜的厚度為30 350nm ；(4)將步驟(3)得到的兩個依次沉積有石墨烯透明導(dǎo)電薄膜和金屬薄膜的基板進(jìn)行整版圖案化，得到感應(yīng)板；其中，圖案沿水平方向延伸的是第一感應(yīng)板，圖案沿豎直方向延伸的是第二感應(yīng)板；(5)將第一感應(yīng)板和第二感應(yīng)板通過OCA光學(xué)膠同向貼合在一起；并將第一感應(yīng)板和第二感應(yīng)板通過柔性電路板進(jìn)行電連接，得到薄膜傳感器；(6)將步驟(5)得到的薄膜傳感器貼合到玻璃蓋板上，得到基于石墨烯薄膜的多點觸控電容觸摸屏。實施例2一種基于石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的能夠?qū)崿F(xiàn)多點觸控操作的電容式觸摸屏，與實施例I的區(qū)別在于，第二感應(yīng)板和第一感應(yīng)板的上下順序顛倒，所述電容式觸摸屏由下至上依次包括:第一感應(yīng)板121的基板1213、第一感應(yīng)板121的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜1214、第一感應(yīng)板121引線電極區(qū)的金屬薄膜1215 ；OCA 光學(xué)膠 130;第二感應(yīng)板122的基板1223、第二感應(yīng)板122的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜1224、第二感應(yīng)板122引線電極區(qū)的金屬薄膜1225 ； OCA 光學(xué)膠 130;
和玻璃蓋板110;其中，第一感應(yīng)板121和第二感應(yīng)板122的引線電極區(qū)的引線通過柔性電路板150與IC芯片140連接。所述電容式觸摸屏的制備方法與實施例1相同；圖6為實施例2所述電容式觸摸屏的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種石墨烯電容式觸摸屏，其特征在于，所述觸摸屏的透明導(dǎo)電薄膜由兩層不同圖案方向的石墨烯薄膜貼合而成。
2.如權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其特征在于，所述觸摸屏由下至上依次包括: (i)薄膜傳感器(120)，用于感知觸摸位置； (i i )玻璃蓋板(110 )，貼合在薄膜傳感器(120 )上，用于保護(hù)薄膜傳感器(120); 其中，所述觸摸屏的功能區(qū)域劃分包括:用于感知觸摸位置和觀察屏幕的視窗觸控區(qū)(210),和用于傳輸感知信號的引線電極區(qū)(220)； 其中，薄膜傳感器(120)由第一感應(yīng)板(121)和第二感應(yīng)板(122)同向貼合而成； 其中，感應(yīng)板由下至上依次包括基板(123)、沉積在基板上的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜(124)和沉積在引線電極區(qū)的金屬薄膜(125)； 其中，第一感應(yīng)板(121)的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜(1214)和金屬薄膜(1215)具有沿第一方向延伸的圖案，第二感應(yīng)板(122)的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜(1224)和金屬薄膜(1225)具有沿第二方向延伸的圖案。
3.如權(quán)利要求1或2所述的觸摸屏， 其特征在于，所述石墨烯透明導(dǎo)電薄膜(124)為原子層數(shù)為1-10的石墨烯，所述石墨烯透明導(dǎo)電薄膜(124)的可見光的光學(xué)透過率彡85% ； 優(yōu)選地，所述金屬薄膜(125)的厚度為30-350nm，優(yōu)選厚度為50_300nm。
4.如權(quán)利要求2或3所述的觸摸屏，其特征在于，所述第一感應(yīng)板(121)、第二感應(yīng)板(122)和玻璃蓋板(I 10)之間的貼合采用OCA光學(xué)膠(130)進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求2 4之一所述的觸摸屏，其特征在于，所述第一感應(yīng)板(121)和第二感應(yīng)板(122)中，石墨烯透明導(dǎo)電薄膜(124)的圖案為菱形、六邊形和田字形中的任意I種； 優(yōu)選地，所述基板(123)選自玻璃基板或PET基板。
6.如權(quán)利要求2 5之一所述的觸摸屏,其特征在于,第一感應(yīng)板(121)和第二感應(yīng)板(122)通過電連接，將接受的信號傳輸給IC芯片(140)； 優(yōu)選地，所述電連接為通過柔性電路板(150)連接。
7.如權(quán)利要求1 6之一所述的觸摸屏，其特征在于，所述觸摸屏的結(jié)構(gòu)由下至上依次包括:第二感應(yīng)板(122)的基板(1223)、第二感應(yīng)板(122)的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜(1224)、第二感應(yīng)板(122)引線電極區(qū)的金屬薄膜(1225)、OCA光學(xué)膠(130)、第一感應(yīng)板(121)的基板(1213)、第一感應(yīng)板(121)的石墨烯透明導(dǎo)電薄膜(1214)、第一感應(yīng)板(121)引線電極區(qū)的金屬薄膜(1215)、0CA光學(xué)膠(130)和玻璃蓋板(110)； 其中，第一感應(yīng)板(121)和第二感應(yīng)板(122)的引線電極區(qū)的引線通過柔性電路板(150)與IC芯片(140)連接。
8.—種如權(quán)利要求1 8之一所述的石墨烯電容式觸摸屏的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1)提供兩個基板(1223，1213)； (2)分別在基板(1223，1213)上整版覆蓋石墨烯透明導(dǎo)電薄膜(1224，1214)； (3)再分別在步驟(2)得到的基板上的引線電極區(qū)沉積金屬薄膜(1225，1214)； (4)將步驟(3)得到的兩個基板進(jìn)行整版圖案化，得到感應(yīng)板(122，121);其中，圖案沿第一方向延伸的是第一感應(yīng)板(121),圖案沿第二方向延伸的是第二感應(yīng)板(122)； (5)將第一感應(yīng)板(121)和第二感應(yīng)板(122)通過OCA光學(xué)膠(130)同向貼合在一起；并將第一感應(yīng)板(121)和第二感應(yīng)板(122)進(jìn)行電連接，得到薄膜傳感器(120)； (6)將步驟(5)得到的薄膜傳感器(120)貼合到玻璃蓋板(110)上，得到基于石墨烯薄膜的多點觸控電容觸摸屏。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述“在基板上整版覆蓋石墨烯透明導(dǎo)電薄膜”的方法為:先制備石墨烯透明導(dǎo)電薄膜，然后將石墨烯透明導(dǎo)電薄膜轉(zhuǎn)移至基板上；優(yōu)選地，所述石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法為在1000°c左右高溫下，于管式爐中裂解甲烷、乙炔等碳源氣體，在銅箔表面生長形成石墨烯透明導(dǎo)電； 優(yōu)選地，所述石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的轉(zhuǎn)移方法為聚甲基丙烯酸甲酯轉(zhuǎn)移法； 優(yōu)選地，所述基板(123)選自玻璃基板或PET基板； 優(yōu)選地，所述石墨烯薄膜(124)為原子層數(shù)為1-10層的石墨烯，所述石墨烯薄膜(124)的可見光的光學(xué)透過率> 85% ； 優(yōu)選地，所述金屬薄膜(125)的厚度為30-350nm，優(yōu)選厚度為50_300nm ； 優(yōu)選地，步驟(4)所述圖案化的方法選自光刻或刻蝕，優(yōu)選自激光刻蝕或反應(yīng)離子刻 蝕。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石墨烯電容式觸摸屏，所述觸摸屏的透明導(dǎo)電薄膜由兩層不同圖案方向的石墨烯薄膜貼合而成。本發(fā)明實現(xiàn)了石墨烯電容觸摸屏的多點觸控功能；顯著降低了觸摸屏的生產(chǎn)成本；避免了在加工過程中，因PET基材彎曲而造成的損壞；避免了復(fù)雜、高成本的黃光制程，在視窗觸控區(qū)感測電極圖案形成過程中，只采用激光直寫刻蝕或金屬掩膜加反應(yīng)離子刻蝕，制作工藝方便快捷、高效。
文檔編號G06F3/044GK103235671SQ20131012245
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者劉志斌, 楊曉暉, 黃海東, 趙斌, 吳勇, 金曉 申請人:無錫力合光電石墨烯應(yīng)用研發(fā)中心有限公司, 無錫力合光電傳感技術(shù)有限公司