CN103941918A - 一种石墨烯薄膜触控传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯薄膜触控传感器，主要包括基底、金属引线电极及石墨烯薄膜，还包括光学透明胶。金属引线电极布设于基底表面，石墨烯薄膜直接覆盖于金属引线电极之上，所述光学透明胶贴附在石墨烯薄膜的表面。其制造方法为，步骤为：（1）在基底上布设金属引线电极及对位靶标；（2）将石墨烯薄膜转移到已经布设了金属引线电极的基底上；（3）采用激光加工工艺对石墨烯薄膜表面进行图案化；（4）在图案化的石墨烯表面贴附光学透明胶，从而形成石墨烯触控传感器。该产品及方法使得传感器引线电极预埋于图案化的石墨烯导电薄膜下方，实现了良好的电性接触和满足触控传感器制造过程中石墨烯与金属电极附着力的要求。
Description
技术领域
本发明涉及触摸屏制造领域，具体涉及一种石墨烯薄膜触控传感器及其制造方法。
背景技术
石墨烯是由单层碳原子构成的六方蜂窝状二维晶体。由于石墨烯具有优异的电学、力学、热学和光学特性，因此其在材料领域有着广泛的应用，其作为透明电极可替代氧化铟锡（ITO）薄膜制造触摸屏、LCD显示屏、OLED器件、太阳能电池等器件和设备的核心部分，可应用在包括手机触摸屏、显示器，太阳能电池、超级电容等众多领域。
现有石墨烯薄膜作为触摸屏传感器用透明导电电极时，面临着如何实现与其它电极良好搭接的一个问题。在与其它金属电极进行搭接时，通常是在石墨烯薄膜表面采用丝印、真空溅镀等方法形成导电电极，然而这些电极在石墨烯薄膜上的附着力不够理想，容易与接触面石墨烯的下层材料如基底或下层石墨烯发生分离，从而难以满足后续触摸屏加工需求。
发明内容
为了解决如何实现石墨烯薄膜与其它金属引线电极良好搭接的一个问题，本发明提供一种石墨烯薄膜触控传感器，该传感器满足其制造过程中石墨烯与金属电极附着力的要求。
本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
一种石墨烯薄膜触控传感器，主要包括基底、金属引线电极及石墨烯薄膜，还包括光学透明胶，所述金属引线电极布设于基底表面，石墨烯薄膜直接覆盖于金属引线电极之上，所述光学透明胶贴附在石墨烯薄膜的表面。
进一步的，所述基底的材料为聚苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、石英或玻璃中的任一种。
进一步的，所述金属引线电极的材料为铜、银、钴、金、镍、铬、锌、铁、铂、钌、钼、铌、铱、钯、钛、镐、钨、钒、铝、铋中的至少一种。
进一步的，石墨烯薄膜至少为一层，石墨烯薄膜的厚度为0.3-30 nm，可见光段光学透过率大于等于0%。
本发明一种石墨烯薄膜触控传感器，该传感器的金属引线电极布设于透明基底表面，石墨烯薄膜直接覆盖于金属引线电极之上，即：将传感器金属引线电极预埋于图案化的石墨烯导电薄膜下方，使得石墨烯薄膜与金属引线电极不容易分离，实现了良好的电性接触。
为了解决如何实现石墨烯薄膜与其它金属引线电极良好搭接的一个问题，本发明提供一种石墨烯薄膜触控传感器的制造方法，该方法操作简单，且能够保证石墨烯薄膜与金属引线电极良好的电性接触并满足触控传感器制造过程中石墨烯与金属电极附着力的要求。
本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
一种石墨烯薄膜触控传感器的制造方法，主要包括以下步骤：
（1）在基底上布设金属引线电极及对位靶标；
（2）将石墨烯薄膜转移到已经布设了金属引线电极的基底上；
（3）采用激光加工工艺对石墨烯薄膜表面进行图案化；
（4）在图案化的石墨烯表面贴附光学透明胶，从而形成石墨烯触控传感器。
进一步的，所述金属引线电极的布设方法为丝网印刷法、凹版印刷法、打印法、真空蒸镀法、真空磁控溅射法、电镀法中的任一种，优选为丝网印刷法或真空磁控溅射法。
进一步的，在将石墨烯薄膜转移到基底上之前先采用化学气相沉积法将石墨烯薄膜沉积于一金属衬底表面。
进一步的，采用PMMA法或粘性膜热处理法将沉积于金属衬底表面的石墨烯薄膜转移到布设于透明衬底的金属引线之上，实现石墨烯与金属电极表面的良好电性连接。
进一步的，所述对位靶标的形状为圆点、圆环或十字形。
进一步的，在布设金属引线电极之前在基底的表面设置有掩膜版，用于确保传感器引线区不被掩膜版覆盖，掩膜版可以为光刻胶、水溶性胶或硬质掩膜版，在金属引线电极及靶标布设完成后将掩膜版去除。
本发明一种石墨烯薄膜触控传感器的制造方法，主要是在基材上布设金属引线电极，随后在金属引线电极表面转移石墨烯，通过黄光或激光工艺在石墨烯薄膜表面形成传感器图案，最终制造出传感器，操作简单，且能够保证石墨烯薄膜与金属引线电极良好的电性接触。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明一种石墨烯薄膜触控传感器电极区剖面结构示意图；
图中：1-石墨烯薄膜；2-金属引线电极；3-基底；4-光学透明胶。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明实施例所述的一种石墨烯薄膜触控传感器，主要包括基底3、金属引线电极2及石墨烯薄膜1，还包括光学透明胶4，金属引线电极2布设于基底表面，石墨烯薄膜1直接覆盖于金属引线电极2之上，光学透明胶4贴附在石墨烯薄膜1的表面。
一种优选的实施方式，基底3的材料为聚苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、石英或玻璃中的任一种均可。
金属引线电极2的材料为铜、银、钴、金、镍、铬、锌、铁、铂、钌、钼、铌、铱、钯、钛、镐、钨、钒、铝、铋中的至少一种，即可为上述金属材料中的任意一种，也可同时包括多种。
石墨烯薄膜1为1层，石墨烯薄膜1的厚度为0.3nm，可见光段光学透过率为98%。
一种石墨烯薄膜触控传感器的制造方法，主要包括以下步骤：
（1）在基底上布设金属引线电极及对位靶标；
a、将聚苯二甲酸乙二醇酯基底进行预缩处理，预缩条件为：烘箱，100摄氏度，90分钟；
b、在聚苯二甲酸乙二醇酯基底表面设置掩膜版，确保传感器引线区不被掩膜版覆盖，掩膜版可以为光刻胶、水溶性胶、硬质掩膜版等各种类型；此外，在引线区周围设置靶标点，同样确保靶标点不会被掩膜版覆盖，且靶标可以为圆点、圆环及十字等各种类型；
c、在聚苯二甲酸乙二醇酯基底表面溅镀金属，采用真空磁控溅射法，如依次为钼、铝和钼的三层金属叠层，金属厚度分别为10nm，200nm，50nm，金属引线电极的方阻为0.4Ω/□；金属引线电极的布设方法也可采用丝网印刷法、凹版印刷法、打印法、真空蒸镀法、电镀法中的任一种，优选为丝网印刷法或真空磁控溅射法。
d、去除PET表面掩膜版，获得引线区金属引线电极和周围的靶标点。
（2）将石墨烯薄膜转移到已经布设了金属引线电极的基底上；
在将石墨烯薄膜转移到基底上之前先采用化学气相沉积法将石墨烯薄膜沉积于一金属衬底表面，采用PMMA法或粘性膜热处理法将沉积于金属衬底表面的石墨烯薄膜转移到布设于透明衬底的金属引线电极之上，实现石墨烯与金属引线电极表面的良好电性连接。
（3）采用激光加工工艺对石墨烯薄膜表面进行图案化；一次将传感器视窗区石墨烯薄膜图案和引线区电极图案加工成型；在对石墨烯薄膜表面进行图案化时也可采用黄光工艺。
（4）在图案化的石墨烯表面贴附光学透明胶，从而形成石墨烯触控传感器。
利用光学透明胶贴合机将光学透明胶与获得的图案化的石墨烯薄膜及金属引线电极进行贴合，并作脱泡处理，获得的产品进行切割即可得到石墨烯薄膜触控传感器。
实施例2
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，不同之处在于，石墨烯薄膜1为100层，石墨烯薄膜1的厚度为30nm，可见光段光学透过率为0%；在聚苯二甲酸乙二醇酯基底表面溅镀金属，采用真空蒸镀法，依次为铜、铝和铜的三层金属叠层，金属厚度分别为10nm，200nm，50nm，金属引线电极的方阻为0.35Ω/□。
实施例3
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，不同之处在于，石墨烯薄膜1为2层，石墨烯薄膜1的厚度为0.7nm，可见光段光学透过率为95%；在聚苯二甲酸乙二醇酯基底表面溅镀金属，采用真空磁控溅射法，依次为铜、镍和铜的三层金属叠层，金属厚度分别为20nm，200nm，40nm，金属引线电极的方阻为0.3Ω/□。
实施例4
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，不同之处在于，石墨烯薄膜1为3层，石墨烯薄膜1的厚度为1nm，可见光段光学透过率为93%；在聚苯二甲酸乙二醇酯基底表面印刷金属，采用丝网印刷法，如印刷一层银金属层，金属厚度260nm，金属引线电极的方阻为0.17Ω/□。
本发明提供了一种石墨烯薄膜触控传感器及其制造方法，将传感器引线电极预埋于图案化的石墨烯导电薄膜下方，实现了良好的电性接触和满足触控传感器制造过程中石墨烯与金属电极附着力的要求。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行调节，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石墨烯薄膜触控传感器，主要包括基底、金属引线电极及石墨烯薄膜，其特征在于：还包括光学透明胶，所述金属引线电极布设于基底表面，石墨烯薄膜直接覆盖于金属引线电极之上，所述光学透明胶贴附在石墨烯薄膜的表面。
2. 根据权利要求1所述的一种石墨烯薄膜触控传感器，其特征在于：所述基底的材料为聚苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、石英或玻璃中的任一种。
3. 根据权利要求1一种石墨烯薄膜触控传感器，其特征在于：所述金属引线电极的材料为铜、银、钴、金、镍、铬、锌、铁、铂、钌、钼、铌、铱、钯、钛、镐、钨、钒、铝、铋中的至少一种。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种石墨烯薄膜触控传感器，其特征在于：石墨烯薄膜至少为一层，石墨烯薄膜的厚度为0.3-30 nm，可见光段光学透过率大于等于0%。
5.一种石墨烯薄膜触控传感器的制造方法，其特征在于主要包括以下步骤：
（1）在基底上布设金属引线电极及对位靶标；
（2）将石墨烯薄膜转移到已经布设了金属引线电极的基底上；
（3）采用激光加工工艺对石墨烯薄膜表面进行图案化；
（4）在图案化的石墨烯表面贴附光学透明胶，从而形成石墨烯触控传感器。
6.根据权利要求5所述的一种石墨烯薄膜触控传感器的制造方法，其特征在于：所述金属引线电极的布设方法为丝网印刷法、凹版印刷法、打印法、真空蒸镀法、真空磁控溅射法、电镀法中的任一种。
7. 根据权利要求5所述的一种石墨烯薄膜触控传感器的制造方法，其特征在于：将石墨烯薄膜转移到基底上之前先采用化学气相沉积法将石墨烯薄膜沉积于一金属衬底表面。
8.根据权利要求7所述的一种石墨烯薄膜触控传感器的制造方法，其特征在于：采用PMMA法或粘性膜热处理法将沉积于金属衬底表面的石墨烯薄膜转移到布设于透明衬底的金属引线之上，实现石墨烯与金属电极表面的良好电性连接。
9.根据权利要求5所述的一种石墨烯薄膜触控传感器的制造方法，其特征在于：所述对位靶标的形状为圆点、圆环或十字形。
10.根据权利要求5所述的一种石墨烯薄膜触控传感器的制造方法，其特征在于：在布设金属引线电极之前在基底的表面设置有掩膜版，用于确保传感器引线区不被掩膜版覆盖，掩膜版可以为光刻胶、水溶性胶或硬质掩膜版，在金属引线电极及靶标布设完成后将掩膜版去除。
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