CN103064574A - 一种石墨烯电容式触摸屏金属电极的精细图案化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石墨烯电容式触摸屏金属电极的精细图案化方法，所述方法是以转移有石墨烯的基板为对象，在沉积金属膜层的过程中，用感光胶保护触摸屏的视窗触控区，最后去除感光胶进行触摸屏的整板图案化。本发明提供的方法有利于图案化金属电极膜层的工业化大规模生产加工；设备转化成本小；同时，提高了金属电极层与石墨烯层的蚀刻速度，规避黄光精细蚀刻过程，可以大幅度简化制程，节约成本，提高了产品良率。

Description

一种石墨烯电容式触摸屏金属电极的精细图案化方法

技术领域

本发明涉及一种石墨烯电容式触摸屏金属电极的精细图案化方法，具体涉及一种可应用在电容式触摸屏的石墨烯材料之上的，具有精细图案设计的金属电极膜层的制作方法。

背景技术

触摸屏是一种输入设备，能够方便实现人与计算机及其它便携式移动设备的交互作用。近年来，基于透明导电薄膜的电容触摸屏被广泛应用于移动互联设备，如智能手机，便携式平板电脑。触摸屏按照功能区域划分为视窗触控区2和引线电极区1，引线电极区1通过控制器连接外部结构（图1为电容式触摸屏的功能区域示意图）。

目前广为流行的电容式触摸屏结构包含（玻璃）基板3、透明导电电极层4、边缘电极引线层5组成（图2为单片电容式触摸屏的结构示意图）；其中透明导电电极4的膜层为TCO膜层，其作用是可以使光线透过，且本身可作为导电电极层使用。电极1所需要的透明导电层TCO需要具备10^-4Ω·cm数量级的电阻率。目前得到实际应用的是ITO（氧化铟锡）膜层。工业当中普遍采用PVD（物理气相沉积）方式镀制ITO（氧化铟锡）膜层。这里的PVD方式主要为溅射镀膜方式。边缘电极引线层2为金属引线层。

ITO(铟锡氧化物)薄膜是目前市场上最广泛使用的透明导电薄膜，它是氧化铟（90%In₂O₃）和氧化锡（10%SnO₂）的合成物，通常是用电子溅镀等方法在硬（玻璃）或软（塑胶）基板上生产的。虽然由现有的工艺生产的ITO薄膜具有高导电性和透明度，能基本满足部分电子产品对该两项技术指标的需要，但是仍存在很多难以克服的困难：

（1）ITO很脆易碎，因此应用时容易被磨损或者在弯曲时出现裂纹、脱落而影响使用寿命。

（2）ITO成膜后需要高温处理才能达到高导电性，当使用塑胶基板时，由于处理温度受限，薄膜导电性和透明度均较低。

（3）受原材料和生产设备、工艺的影响，ITO薄膜将会越来越昂贵。这是因为一方面，ITO的主要成分是铟，其储量非常有限，目前的全球年产约为500吨；另一方面，ITO的成膜工艺必须使用高质量的ITO靶材，成膜所需的高质量ITO靶材生产技术又主要控制在日本、美国、欧洲等国家。

以上技术缺陷和未来市场走向使发展新材料来取代ITO成为工业界急需解决的课题。对ITO的替代材料的可行性研究已经进行了很多年，潜在的候选材料包括导电聚合物、氧化锌或其他氧化物、碳纳米管以及最近的石墨烯等。

石墨烯具有作为透明导电材料的极佳性能，具备很高的透射率及电导率。石墨烯的透射率在可见光波段与波长无关，也就是说，可见光透射率因波长不同而引起的变化较少，透射光谱几乎为平坦状态。从色调的角度来说，石墨烯的色调完全无色，而导电薄膜越是无色就越容易在触摸显示屏上忠实地再现图像颜色。在透射率方面，石墨烯具有最好的透射率，高达97.4%。而在导电性方面，石墨烯在透射率维持在95%范围内时仍可达到125Ω/□的方块电阻指标，已经达到了工业界透明电极的质量标准（200~900Ω/□）。而需要指出的是，光线透射率与方块电阻值存在此消彼长的关系，为了降低方块电阻而增加石墨烯薄膜的厚度，透射率会随之下降。相反，为了提高光线透射率而减薄膜厚，方块电阻值就会上升。所以可以在保证透光率的前提下，通过适当增加石墨烯膜厚及掺杂等技术途径，将导电膜的方块电阻降至最低，这方面石墨烯具有很大的潜力。

在石墨烯电容式触摸屏的生产实践中，导电图形和引线电极制作过程还存在一些困难：

（1）由于石墨烯性质稳定，普通的化学刻蚀方法无法形成石墨烯导电图形；

（2）在实践中发现，在化学刻蚀中，金属层的去除过程会破坏金属层下石墨烯层的完整性，这是由于石墨烯层的厚度（小于2nm）远远小于金属层（200nm~1000nm）的缘故；

（3）在PVD过程中利用掩膜板直接形成引线电极区的方法并不适合规模化生产，其原因之一是掩膜板的对位精度和速度远远不能满足正常生产需要；原因之二，因为掩膜板只能水平放置，竖直放置则涉及夹片等动作，不利于安放小型基片，过程复杂，限制了镀膜样品的位置，严重降低了生产效率及产品良率。

因此，如何开发一种石墨烯电容式触摸屏金属电极的图案化方法是本领域一个亟待解决的问题。所述的图案化方法应当具有足够的精度，以便于精确图案化触摸屏的引线区电极。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种石墨烯电容式触摸屏金属电极的图案化方法，所述方法能够将触摸屏引线电极区进行精确的图案化。

本发明所述石墨烯电容式触摸屏金属电极的精细图案化方法，是以转移有石墨烯的基板为对象，在沉积金属膜层的过程中，用感光胶保护触摸屏的视窗触控区，最后去除感光胶进行触摸屏的整板图案化。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明所述石墨烯电容式触摸屏金属电极的精细图案化方法包括如下步骤：

（1）制备石墨烯薄膜，并转移石墨烯薄膜至基板上；

（2）在转移有石墨烯的基板上涂覆感光胶；

（3）利用掩膜板进行曝光，显影，暴露出触摸屏的引线电极区；

（4）在触摸屏整板沉积金属膜层；

（5）将触摸屏视窗触控区上覆盖的感光胶/金属膜层去除，暴露出触摸屏的视窗触控区；

（6）将触摸屏的整板进行激光刻蚀图案化。

步骤（1）：制备石墨烯薄膜，并转移石墨烯薄膜至基板上。该步骤的目的是形成整板的石墨烯/基板的层状结构，记为基板I。

优选地，本发明步骤（1）所述制备石墨烯薄膜的方法为化学气相沉积法、氧化还原法、火焰法或加热SiC法中的任意1种，优选化学气相沉积法。

关于石墨烯的制备、大尺寸石墨烯薄膜的制备以及大尺寸石墨烯薄膜的转移等方面，本领域技术人员已经做了一定的研究，例如杨永辉采用氧化还原法制备了石墨烯胶状悬浮液，通过真空抽滤获得了石墨烯薄膜（石墨烯薄膜的制备和结构表征，杨永辉等，物理化学学报，2011，27（3）：736-742）；褚颖等在“碳材料石墨烯及在电化学电容器中的应用”（碳材料石墨烯及在电化学电容器中的应用，褚颖等，电池，2009，8，39（4）：220-221）一文中概述了石墨烯及其制备方法：微机械剥离、石墨插层、氧化石墨还原和化学气相沉积，综述了石墨烯作为电极材料对电化学电容器性能，特别是比电容的影响；任文才在“石墨烯的化学气相沉积法制备”（石墨烯的化学气相沉积法制备，任文才，2011，2，26（1）：71-79）一文中评述了CVD法制备石墨烯及其转移技术的研究进展。本发明所述的石墨烯薄膜的制备方法没有特殊限定，能够制备得到石墨烯薄膜的任意一种方法均可用于本发明。

CN102220566A（公开日2011-10-19）公开了一种化学气相沉积制备单层和多层石墨烯的方法，其步骤是将金属衬底置于真空管式炉或者真空气氛炉中，在除去真空腔内氧气的情况下，将氢气注入真空腔中，并升温至800-1000℃，再将碳源气体注入真空腔中，即得到沉积有石墨烯的金属衬底。

优选地，步骤（1）所述石墨烯薄膜的制备方法为化学气相沉积法，可以采用如CN102220566A所述的方法制备，具体为在800-1000℃下裂解碳源性气体，在衬底表面生长石墨烯薄膜；所述衬底优选为铜箔。

本发明所述化学气相沉积法中，所述碳源性气体为只含有碳原子和氢原子的有机气体，优选C1-C4的烷烃、C2-C4的烯烃、C2-C3的炔烃中的任意1种或至少2种的组合，进一步优选甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、正丁烯、异丁烯、1,2-丁二烯、1,3-丁二烯、顺丁二烯、反二丁烯、正丁烷、异丁烷、丙烯、环丙烷中的任意1种或至少2种的组合，所述组合例如甲烷\乙烷的组合、乙烯\正丁烯的组合、乙炔\环丙烷\甲烷的组合等，特别优选甲烷和\或乙炔。

本发明所述化学气相沉积法中，所述衬底选自金属箔或附于基体上的金属薄膜，所述金属选自镍、铜、铷、钴、钯、铂、铱或钌中的任意1种或至少2种的组合；所述衬底优选铜箔、镍箔、铷箔、钌箔或涂覆有金属镍薄膜的基体中的任意1种或至少2种的组合，进一步优选铜箔。

优选地，步骤（1）所述石墨烯薄膜厚度为0.3-1.5nm，例如0.32nm、0.37nm、0.43nm、0.5nm、0.54nm、0.58nm、0.65nm、0.72nm、0.77nm、0.8nm、0.84nm、0.95nm、1.03nm、1.25nm、1.34nm、1.43nm、1.47nm等，优选0.3-1.0nm。

优选地，步骤（1）所述基板为玻璃基板或PET基板，所述基板的厚度为0.3-1.4mm，例如0.32mm、0.37mm、0.43mm、0.5mm、0.54mm、0.58mm、0.65mm、0.72mm、0.77mm、0.8mm、0.84mm、0.95mm、1.03mm、1.25mm、1.34mm等，优选0.3-1.1mm。由于本发明所述的过程没有高温步骤，所以可用于PET材质的基板。

优选地，步骤（1）所述转移石墨烯薄膜的方法选自聚甲基丙烯酸甲酯转移法、热释放胶带转移法或聚二甲基硅氧烷转移法中的任意1种，优选聚甲基丙烯酸甲酯转移法。

“腐蚀基体法”是目前比较常用的转移石墨烯的方法，此方法采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）等作为转移介质，确保了石墨烯转移的可靠性和稳定性，较好地保存了石墨烯的完整性。典型但非限制性的实例为：使用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为转移介质，1mol/L的NaOH作为腐蚀液，腐蚀温度为90℃，在把粘附有石墨烯的PMMA薄膜从原始硅基底上分离后，室温下将其粘贴到目标基体上，最后利用丙酮清洗掉PMMA，实现了石墨烯的转移；或者将带有PDMS的生长有石墨烯的Ni基体放入腐蚀液中（FeCl₃溶液或酸溶液），腐蚀完成后，带有石墨烯的PDMS片会漂浮在液面上，用水清洗PDMS片后，将其粘贴在目标基体上，静置去除气泡后再揭下PDMS，即可将石墨烯转移到目标基体上（石墨烯的化学气相沉积法制备，任文才，2011，2，26（1）：71-79）。

热释放胶带是一种适合转移大面积石墨烯的转移介质，其特点是常温下具有一定的粘合力，在特定温度以上，粘合力急剧下降甚至消失，表现出“热释放”特性，该方法可以实现30英寸石墨烯的转移（Bae S,et al.Roll-to-rollproduction of 30-inch grapheme films for transparent electrodes[J],NatureNanotechnology,2010,5(8):574-578）。

本领域技术人员应该明了，任何一种现有技术或新技术公开的能够转移石墨烯的方法均可用于本发明，此处不再赘述。

步骤（2）：在转移有石墨烯的基板上涂覆感光胶。该步骤的目的是形成整板的感光胶/石墨烯/基板的层状结构，记为基板II。

优选地，步骤（2）所述感光胶的涂覆方法选自旋涂法或刮涂法中的任意1种，优选旋涂法。

优选地，所述旋涂为将感光胶滴落在石墨烯层的旋转中心位置，依靠旋转中的胶体的向心力均匀的覆盖在石墨烯膜层表面。

本发明所述的旋涂涂覆感光胶的过程是本领域技术人员所熟知的操作，本发明不做具体限定。典型但非限制性的旋涂涂覆感光胶的操作条件为：2000-6000r/min，例如2200r/min、3200r/min、4100r/min、5700r/min等，优选4500-5500r/min，旋涂25-35s，感光胶涂覆厚度约0.8-1.2μm；例如5000r/min，旋涂30s，感光胶涂覆厚度约1.0μm；4600r/min，旋涂34s，感光胶涂覆厚度约1.03μm；4800r/min，旋涂29s，感光胶涂覆厚度约0.96μm；5200r/min，旋涂27s，感光胶涂覆厚度约1.16μm等。

感光胶根据曝光前后溶解度特性的变化分为正性感光胶和负性感光胶。

正性感光胶在曝光前对特定溶剂是不可溶的，而曝光后却变成了可溶的。在使用正性感光胶进行光刻时，在衬底表面将得到与光刻掩模板遮光图案相同的图形，故称为正性胶。

负性感光胶在曝光前对特定溶剂是可溶性的，而曝光后发生光聚合反应，不溶于所述的特定溶剂。在使用负性感光胶进行光刻时，在衬底表面将得到与光刻胶掩模板遮光图案完合相反的图形，故称之为负性胶。

所述的特定溶剂可以根据感光胶的特性进行选择，典型但非限制性的实例有丙酮、丁酮、环已酮、KOH溶液、NaOH溶液等。

优选地，本发明所述感光胶选自正性感光胶或负性感光胶。

优选地，所述正性感光胶选自PMMA或DQN。

DQN为紫外光刻正性I线（365nm）光刻胶，其中DQ表示感光化合物重氮醌（Diazonapthoquinine），N表示亲水基体材料酚醛树脂。DQN在显影剂为曝光区的溶解率极低，适合用于高精度图形的刻蚀；其能够形成的最小线宽大约为0.25μm。

PMMA是聚甲基丙烯酸酯。PMMA作为正性感光胶具有分辨率高、附着力强、工艺简单成熟的优点。

DQN和PMMA均可通过商购获得。

优选地，所述负性感光胶选自聚肉桂酸脂类、聚脂类、环化橡胶类，优选自聚乙烯醇肉桂酸脂、肉桂酸纤维素、b-橡胶阻抗剂、顺式聚异戊二烯中的任意1种或至少2种的组合，所述组合例如聚乙烯醇肉桂酸脂/肉桂酸纤维素的组合、b-橡胶阻抗剂/顺式聚异戊二烯的组合、顺式聚异戊二烯/b-橡胶阻抗剂/聚乙烯醇肉桂酸脂的组合等，优选聚乙烯醇肉桂酸脂。

步骤（3）：利用掩膜板进行曝光，显影，暴露出触摸屏的引线电极区。该步骤的目的是形成引线电极区结构为石墨烯/基板，视窗触控区结构为感光胶/石墨烯/基板的基板III。

优选地，步骤（3）所述掩膜板材质选自铬板、超微粒干板、氧化铁板中的任意1种；

优选地，当感光胶为正性感光胶时，覆盖触摸屏引线电极区的为掩膜板透光区；

优选地，当感光胶为负性感光胶时，覆盖触摸屏引线电极区的为掩膜板遮光区。

本发明所述的感光胶的选择、涂覆和曝光显影均是本领域技术人员有能力获知的技术，本发明不再赘述。

步骤（4）：在触摸屏整板沉积金属膜层。该步骤的目的是形成引线电极区结构为金属膜层/石墨烯/基板，视窗触控区结构为金属膜层/感光胶/石墨烯/基板的基板IV。

优选地，步骤（4）所述金属膜层的沉积方法选自PVD方法中的任意1种，优选自真空蒸发沉积镀膜、溅射沉积镀膜、离子镀沉积镀膜中的任意1种，进一步优选溅射沉积镀膜法，特别优选磁控溅射沉积镀膜法。

溅射沉积镀膜是利用高能离子冲击材料靶，从其表面溅射出粒子并沉积在工件表面上形成薄膜的方法。溅射沉积镀膜的机理为：在一定真空条件（大约10^-1Pa）下向溅射镀膜装置（如图9所示）中通入Ar气，给靶、真空室壁加上正负电，形成辉光放电；辉光放电时电子在电场作用下变成高能电子（电场电势越高，电子能量越高）；高能电子碰撞Ar原子，使Ar原子电离成正离子（即Ar⁺离子）以及二次电子；二次电子在电场作用下也变成高能电子，会继续碰撞Ar原子产生电离，从而继续产生更多的Ar⁺离子和二次电子；如此循环即形成“雪崩”；而Ar原子发生电离时其内部的电子发生跃迁，此时可观察到真空腔体内，在靶和基片之间形成的光芒，光芒越强处发生电离越多；此时空间形成等离子体；Ar⁺离子在电场作用下飞向靶面（由于靶为阴极，带负电位），并碰撞靶材表面，溅射出靶材粒子；靶材粒子飞向基片，并在基片上沉积形成一层薄膜。

溅射沉积镀膜是本领域公知的技术，此处不再赘述。图9为溅射沉积镀膜装置的结构示意图。溅射沉积镀膜装置（如图9所示）中包含了真空腔体12（也称为真空室）、靶10、基片11；真空腔体12提供一个真空环境，溅射镀膜方式中真空腔体接地，同时为阳极，靶10即为溅射镀膜方式中的阴极；基片11在溅射镀膜方式中可以有三种方式：接地、悬浮或单独接某一电位（即为偏压）。

本发明优选采用连续式直流磁控溅射镀膜生产线进行测控溅射沉积镀膜，进行金属膜层的沉积。所述的连续式直流磁控溅射镀膜生产线为现有的工艺设备，且可以通过商购获得。

优选地，步骤（4）所述金属膜层的金属元素选自Ag、Al、Mo、Cu、Ni、Fe、Se、Sn、Au中的任意1种或至少2种的组合，所述组合例如Ni/Mo组合、Ni/Al组合、Fe/Sn组合、Al/Mo/Cu组合等，优选Ag、Al、Mo、Cu、Ni中的任意1种或至少2种的组合。

优选地，步骤（4）所述金属膜层的厚度为200-1000nm，例如202nm、215nm、287nm、359nm、435nm、480nm、695nm、823nm、986nm等，优选200-900nm。

步骤（5）：将触摸屏视窗触控区上覆盖的感光胶/金属膜层去除，暴露出触摸屏的视窗触控区。该步骤的目的是形成引线电极区结构为金属膜层/石墨烯/基板，视窗触控区结构为石墨烯/基板的基板V。

优选地，步骤（5）所述去除感光胶的方法为本领域技术人员熟知的方法，本发明不做具体限定。

去除正性感光胶的方法典型但非限制性的操作条件为：采用在线式滚刷刷洗或人工擦拭方式，由乙醇胺、二甲基亚砜构成的正胶去除液去除感光胶层，温度控制：40℃~60℃，时间：10~20分钟。

步骤（6）：将触摸屏的整板进行激光刻蚀图案化。该步骤的目的是将基板V进行整板的图案化，得到能够接受触摸屏的接触信号，并将信号传输给处理器的触摸屏。

优选地，步骤（6）所述激光刻蚀为激光直写式刻蚀。

所述激光直写，就是利用强度可变的激光束直接在石墨烯和金属表面刻蚀成所要求的轮廓。激光直写技术是本领域的常规技术，如颜树华等在综述“二元光学器件直写技术的研究进展”一文中，对于激光直写技术原理、方法等做了综述（二元光学器件直写技术的研究进展，颜树华等，半导体光电，2002，23（3）：159-162）。本发明所述的激光刻蚀法对石墨烯和金属薄膜进行图案化，不需要掩膜，可以直接获得电极图形。

作为优选技术方案，本发明所述石墨烯电容式触摸屏金属电极的精细图案化方法包括如下步骤：

（1）将石墨烯材料通过高温化学气相沉积方法在铜箔基底上生长，形成0.3~1nm厚薄膜，然后经过化学转印的方法将石墨烯膜层转印到基板上，得到整板为石墨烯/基板的层状结构的基板I；

（2）将正性感光胶均匀涂覆在基板I的石墨烯层上，得到整板为感光胶/石墨烯/基板的层状结构的基板II；

（3）利用合适的掩膜板，经曝光，显影，暴露出引线电极区，得到基板III；基板III的引线电极区结构为石墨烯/基板，视窗触控区结构为感光胶/石墨烯/基板；

（4）采用磁控溅射方法在基板III的整板沉积金属膜层，得到基板IV；基板IV的引线电极区结构为金属膜层/石墨烯/基板，视窗触控区结构为金属膜层/感光胶/石墨烯/基板；

（5）选用正性感光胶去除液将基板IV的视窗触控区上的感光胶/金属膜层去除，暴露出视窗触控区的石墨烯层，得到基板V；基板V的引线电极区结构为金属膜层/石墨烯/基板，视窗触控区结构为石墨烯/基板；

（6）将基板V整板进行激光直写刻蚀，形成具有精细图案设计的电容式触摸屏的金属电极膜层。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）通过在石墨烯材料上采用工业惯用方式——感光胶涂覆和曝光显影，形成引线电极区，有利于图案化金属电极膜层的工业化大规模生产加工；

（2）采用平板显示器用玻璃镀膜装置中的连续式直流磁控溅射镀膜生产线，进行可应用于石墨烯基板的金属电极层的制备生产。本发明可以直接使用现有的工艺设备，设备转换成本很小，且技术可靠，简化了工艺流程，提高了整体产品良率；

（3）采用激光进行精细图案的设计加工，提高了金属电极层与石墨烯层的蚀刻速度，同时规避黄光精细蚀刻过程，可以大幅度简化制程，节约成本，提高了产品良率。

附图说明

图1为电容式触摸屏的功能区域示意图；

图2为单片电容式触摸屏的结构示意图；

图3是本发明一种实施方式所述基板I的结构示意图；

图4是本发明一种实施方式所述基板II的结构示意图；

图5是本发明一种实施方式所述基板III的结构示意图；

图6是本发明一种实施方式所述基板IV的结构示意图；

图7是本发明一种实施方式所述基板V的结构示意图；

图8是本发明一种实施方式所述石墨烯电容式触摸屏的结构示意图；

图9是溅射沉积镀膜装置的结构示意图；

其中，1-引线电极区；2-视窗触控区；

3-（玻璃）基板；4-透明导电电极层；5-边缘电极引线层；

6-石墨烯薄膜；7-正性感光胶；8-视窗触控区的金属膜层；9-引线电极区的金属膜层；10-靶；11-基片；12-真空腔体。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

一种石墨烯电容式触摸屏金属电极的精细图案化方法，包括如下步骤：

（1）在玻璃基板上用CVD转移法制备单层或2~3个原子层的石墨烯薄膜；CVD转移法是指通过高温化学气相沉积（CVD）的方法在铜箔等基底上形成0.3~1.5nm厚石墨烯薄膜，后经过化学转印的方法将石墨烯膜层转印到基板上；

（2）利用旋涂法将正性感光胶均匀覆盖在石墨烯层上，结合适合的掩膜板，经曝光、显影、暴露出引线电极区（1）和视窗触控区（2）；

（3）采用磁控溅射方法在石墨烯基板上沉积引线金属层，膜层厚度可为200~1000nm；

（4）采用在线式滚刷刷洗或人工擦拭方式，由乙醇胺、二甲基亚砜构成的正胶去除液去除感光胶/金属膜层，温度控制：40℃，时间：10分钟。暴露出视窗触控区的石墨烯层，得到基板V；基板V的引线电极区结构为金属膜层/石墨烯/基板，视窗触控区结构为石墨烯/基板；

（5）将石墨烯和金属引线电极的图形输入激光器，在沉积有玻璃/石墨烯/多层金属膜层结构的透明导电基板上进行激光直写，形成适用于触摸屏应用的透明导电电极基板。

实施例2

一种石墨烯电容式触摸屏金属电极的精细图案化方法，包括如下步骤：

（1）采用CN102220566A公开的方法制备石墨烯薄膜，具体为：将铜箔衬底置于真空管式炉中，在除去真空腔内氧气的情况下，将氢气注入真空腔中，并升温至1000℃，再将甲烷气体注入真空腔中，即得到沉积有石墨烯的金属衬底；所述石墨烯薄膜的厚度为0.3nm；

然后经过化学转印的方法，以PDMS为介质，将石墨烯膜层转印到基板上，得到整板为石墨烯/基板的层状结构的基板I；基板I的结构如图3所示（图3是本发明一种实施方式所述基板I的结构示意图）；

（2）将正性感光胶（DQN）均匀涂覆在基板I的石墨烯层上，得到整板为感光胶/石墨烯/基板的层状结构的基板II；基板II的结构如图4所示（图4是本发明一种实施方式所述基板II的结构示意图）

所述感光胶的涂覆过程为：将感光胶滴落在石墨烯层的旋转中心位置，在5000r/min的涂胶速率下，旋涂30s，得到厚度约1.0μm的感光胶；

（3）选用掩膜板，遮盖触摸屏的视窗触控区，保持引线电极区透光，经紫外曝光，5%的氢氧化钾水溶液进行显影，丙酮溶液清洗刻蚀，暴露出引线电极区，得到基板III；基板III的引线电极区结构为石墨烯/基板，视窗触控区结构为感光胶/石墨烯/基板；基板III的结构如图5所示（图5是本发明一种实施方式所述基板III的结构示意图）

（4）采用磁控溅射方法在基板III的整板沉积1000nm厚度的金属膜层，得到基板IV；基板IV的引线电极区结构为金属膜层/石墨烯/基板，视窗触控区结构为金属膜层/感光胶/石墨烯/基板；基板IV的结构如图6所示（图6是本发明一种实施方式所述基板IV的结构示意图）

（5）采用在线式滚刷刷洗或人工擦拭方式，由乙醇胺、二甲基亚砜构成的正胶去除液去除感光胶/金属膜层，温度控制：60℃，时间：20分钟。暴露出视窗触控区的石墨烯层，得到基板V；基板V的引线电极区结构为金属膜层/石墨烯/基板，视窗触控区结构为石墨烯/基板；基板V的结构如图7所示（图7是本发明一种实施方式所述基板V的结构示意图）

（6）将基板V整板进行激光直写刻蚀，形成具有精细图案设计的电容式触摸屏的金属电极膜层。电容式触摸屏的金属电极膜层的结构如图8所示（图8是本发明一种实施方式所述石墨烯电容式触摸屏的结构示意图）。

实施例3

一种石墨烯电容式触摸屏金属电极的精细图案化方法，包括如下步骤：

（1）采用CN102220566A公开的方法制备石墨烯薄膜，具体为：将铜箔衬底置于真空管式炉中，在除去真空腔内氧气的情况下，将氢气注入真空腔中，并升温至1000℃，再将甲烷气体注入真空腔中，即得到沉积有石墨烯的金属衬底；所述石墨烯薄膜的厚度为1nm；

然后经过化学转印的方法，以PMMA为介质，将石墨烯薄膜转印到玻璃基板上，将石墨烯膜层转印到基板上，得到整板为石墨烯/基板的层状结构的基板I；

（2）将正性感光胶均匀涂覆在基板I的石墨烯层上，得到整板为感光胶/石墨烯/基板的层状结构的基板II；

所述感光胶的涂覆过程为：将感光胶滴落在石墨烯层的旋转中心位置，在3000r/min的涂胶速率下，旋涂38s，得到厚度约0.8μm的感光胶；

（3）选用掩膜板，遮盖触摸屏的视窗触控区，保持引线电极区透光，经紫外曝光，5%的氢氧化钾水溶液进行显影，丙酮溶液清洗刻蚀，暴露出引线电极区，得到基板III；基板III的引线电极区结构为石墨烯/基板，视窗触控区结构为感光胶/石墨烯/基板；

（4）采用磁控溅射方法在基板III的整板沉积200nm厚度的Mo金属膜层，得到基板IV；基板IV的引线电极区结构为金属膜层/石墨烯/基板，视窗触控区结构为金属膜层/感光胶/石墨烯/基板；

（5）采用在线式滚刷刷洗或人工擦拭方式，由乙醇胺、二甲基亚砜构成的正胶去除液去除光刻胶层，温度控制：50℃，时间：15分钟。暴露出视窗触控区的石墨烯层，得到基板V；基板V的引线电极区结构为金属膜层/石墨烯/基板，视窗触控区结构为石墨烯/基板；

（6）将基板V整板进行激光直写刻蚀，形成具有精细图案设计的电容式触摸屏的金属电极膜层。

实施例4

一种石墨烯电容式触摸屏金属电极的精细图案化方法，具体操作与实施例2相同，仅石墨烯膜的厚度为0.8nm；金属膜层为Al金属膜层，厚度为800nm。

实施例5

一种石墨烯电容式触摸屏金属电极的精细图案化方法，具体操作与实施例3相同，仅石墨烯膜的厚度为0.6nm；金属膜层为NiCu金属膜层，厚度为900nm。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种石墨烯电容式触摸屏金属电极的精细图案化方法，其特征在于，所述方法是以转移有石墨烯的基板为对象，在沉积金属膜层的过程中，用感光胶保护触摸屏的视窗触控区，最后去除感光胶进行触摸屏的整板图案化。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）制备石墨烯薄膜，并转移石墨烯薄膜至基板上；

（2）在转移有石墨烯的基板上涂覆感光胶；

（3）利用掩膜板进行曝光，显影，暴露出触摸屏的引线电极区；

（4）在触摸屏整板沉积金属膜层；

（5）将触摸屏视窗触控区上覆盖的感光胶/金属膜层去除，暴露出触摸屏的视窗触控区；

（6）将触摸屏的整板进行激光刻蚀图案化。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述制备石墨烯薄膜的方法为化学气相沉积法、氧化还原法、火焰法或加热SiC法中的任意1种，优选化学气相沉积法；

优选地，步骤（1）所述石墨烯薄膜的制备方法为化学气相沉积法，具体为在800-1000℃下裂解碳源性气体，在衬底表面生长石墨烯薄膜；所述衬底优选为铜箔。

4.如权利要求1~3之一所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述石墨烯薄膜厚度为0.3-1.5nm，优选0.3-1.0nm；

优选地，步骤（1）所述基板为玻璃基板或PET基板，所述基板的厚度为0.3-1.4mm，优选0.3-1.1mm。

5.如权利要求1~4之一所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述转移石墨烯薄膜的方法选自聚甲基丙烯酸甲酯转移法、热释放胶带转移法或聚二甲基硅氧烷转移法中的任意1种，优选聚甲基丙烯酸甲酯转移法。

6.如权利要求1~5之一所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述感光胶的涂覆方法选自旋涂法或刮涂法中的任意1种，优选旋涂法；

优选地，所述旋涂为将感光胶滴落在石墨烯层的旋转中心位置，依靠旋转中的胶体的向心力均匀的覆盖在石墨烯膜层表面；

优选地，所述感光胶选自正性感光胶或负性感光胶；

优选地，所述正性感光胶选自PMMA或DQN；

优选地，所述负性感光胶选自聚肉桂酸脂类、聚脂类、环化橡胶类，优选自聚乙烯醇肉桂酸脂、肉桂酸纤维素、b-橡胶阻抗剂、顺式聚异戊二烯中的任意1种或至少2种的组合，优选聚乙烯醇肉桂酸脂。

7.如权利要求1~6之一所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述掩膜板材质选自铬板、超微粒干板、氧化铁板中的任意1种；

优选地，当感光胶为正性感光胶时，覆盖触摸屏引线电极区的为掩膜板透光区；

优选地，当感光胶为负性感光胶时，覆盖触摸屏引线电极区的为掩膜板不透光区。

8.如权利要求1~7之一所述的方法，其特征在于，步骤（4）所述金属膜层的沉积方法选自PVD方法中的任意1种，优选自真空蒸发沉积镀膜、溅射沉积镀膜、离子镀沉积镀膜中的任意1种，进一步优选溅射沉积镀膜法，特别优选磁控溅射沉积镀膜法；

优选地，步骤（4）所述金属膜层的金属元素选自Ag、Al、Mo、Cu、Ni、Fe、Se、Sn、Au中的任意1种或至少2种的组合，优选Ag、Al、Mo、Cu、Ni中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，步骤（4）所述金属膜层的厚度为200-1000nm，优选200-900nm；

优选地，步骤（6）所述激光刻蚀为激光直写式刻蚀。

9.如权利要求1~8之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）将石墨烯材料通过高温化学气相沉积方法在铜箔基底上生长，形成0.3~1nm厚薄膜，然后经过化学转印的方法将石墨烯膜层转印到基板上，得到整板为石墨烯/基板的层状结构的基板I；

（2）将正性感光胶均匀涂覆在基板I的石墨烯层上，得到整板为感光胶/石墨烯/基板的层状结构的基板II；

（3）将掩膜板的透光区覆盖触摸屏引线电极区；经曝光，显影，暴露出引线电极区，得到基板III；基板III的引线电极区结构为石墨烯/基板，视窗触控区结构为感光胶/石墨烯/基板；

（4）采用磁控溅射方法在基板III的整板沉积金属膜层，得到基板IV；基板IV的引线电极区结构为金属膜层/石墨烯/基板，视窗触控区结构为金属膜层/感光胶/石墨烯/基板；

（5）将基板IV的视窗触控区上的感光胶/金属膜层去除，暴露出视窗触控区的石墨烯层，得到基板V；基板V的引线电极区结构为金属膜层/石墨烯/基板，视窗触控区结构为石墨烯/基板；

（6）将基板V整板进行激光直写刻蚀，形成具有精细图案设计的电容式触摸屏的金属电极膜层。

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