CN104656996B - 触控单元、触控基板及其制作方法和柔性触控显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种触控单元、触控基板及其制作方法和柔性触控显示装置。触控单元包括复合石墨烯层，所述复合石墨烯层至少包括第一石墨烯层和第二石墨烯层，所述第一石墨烯层和第二石墨烯层之间设置有无机材料层，所述无机材料层使得所述第一石墨烯层和第二石墨烯层的阻抗降低。本发明提供的触控单元具有良好的机械特性和电特性，使得该触控单元可以很好地应用到柔性触控显示产品中。
Description
技术领域
本发明涉及新材料合成领域，具体涉及一种触控单元、触控基板及其制作方法和柔性触控显示装置。
背景技术
现有技术中的触控单元一般采用透明导电材料ITO(氧化铟锡)、metal mash(金属网格)等制作而成，但是这些材料的机械强度和柔韧性较差，这就决定了这些材料制成的触控单元不可能很好地应用到柔性显示产品中。
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，也是只有一个碳原子厚度的二维材料，厚度仅有0.335nm，是目前世上最薄却也是最坚硬的纳米材料。它几乎是完全透明的，对入射光的吸收率仅为2.3％。导热系数高达5300W/m·K。石墨烯的电子导电性良好，常温下其电子迁移率高于15000cm2/V·s，而电阻率仅为10-6Ω·cm，为目前世上电阻率最小的材料。总之石墨烯是一种高透光率、高导电性、高柔韧性、高机械强度、高导热性的优异的透明导电薄膜，在未来的柔性触摸显示领域具有很大的优势。
然而单独由石墨烯制成的触控单元，其机械特性和阻抗特性还不是很令人满意，因此需要设计一种新的触控单元结构，以充分利用石墨烯的性能并且在此基础上达到更好的机械性能及更低的阻抗特性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种触控单元及其制作方法、柔性触控显示装置，使所述触控单元具有优秀的机械性能和柔韧性，以及更低的阻抗特性，从而使得所述触控单元可以很好地应用到柔性触控显示产品中。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种触控单元，包括复合石墨烯层，所述复合石墨烯层至少包括第一石墨烯层和第二石墨烯层，所述第一石墨烯层和第二石墨烯层之间设置有无机材料层，所述无机材料层使得所述第一石墨烯层和第二石墨烯层的阻抗降低。
其中，所述复合石墨烯层包括多于两层的石墨烯层和至少一层无机材料层，每层无机材料层都设置在两层石墨烯层之间。
其中，所述无机材料层包括BaF2、MgF2和FeCl3中的一种或多种。
第二方面，本发明提供了一种触控基板，包括衬底，衬底上设置有如上述的触控单元。
其中，所述的触控基板，包括多层触控单元，每两层触控单元之间设置有绝缘层。
第三方面，本发明提供了一种触控显示装置，包括上述的触控基板。
其中，所述触控基板呈弯曲或弯折设置，所述触控基板上至少一个所述触控单元处于非显示区域。
第四方面，本发明提供了一种触控基板的制作方法，包括形成复合石墨烯层，所述形成复合石墨烯层包括：
在衬底上形成第一石墨烯层；
在所述第一石墨烯层上形成无机材料层；
在所述无机材料层上形成第二石墨烯层；其中所述无机材料层使得所述第一石墨烯层和第二石墨烯层的阻抗降低；
对所述复合石墨烯层进行构图工艺，以形成多个触控单元。
其中，通过贴附石墨烯薄膜的方式形成第一石墨烯层和第二石墨烯层。
其中，通过真空蒸镀的方式形成无机材料层。
其中，所述无机材料层包括BaF2、MgF2和FeCl3中的一种或多种。
其中，所述对所述复合石墨烯层进行构图工艺，以形成多个触控单元，包括：
在所述复合石墨烯层上形成聚甲基丙烯酸甲酯PMMA层；
利用预先设置的模具使PMMA层形成电极图案；
采用等离子处理工艺使所述复合石墨烯层形成电极图案；
去除PMMA层。
其中，利用预先设置的模具采用纳米压印工艺使PMMA层形成电极图案。
第五方面，本发明提供了另一种触控基板的制作方法，包括形成复合石墨烯层，所述形成复合石墨烯层包括：
在衬底上形成带有电极图案的第一石墨烯层；
在第一石墨烯层上形成无机材料层；
在所述无机材料层上形成带有电极图案的第二石墨烯层，其中所述无机材料层使得所述第一石墨烯层和第二石墨烯层的阻抗降低。
其中，通过贴附带有电极图案的石墨烯薄膜的方式形成带有电极图案的第一石墨烯层和第二石墨烯层。
由上述技术方案可知，本发明所述的触控单元由石墨烯层和无机材料层组成的复合石墨烯层形成，具有优秀的机械性能和柔韧性，包括抗弯曲、刮擦和敲击等性能，使得该触控单元可以很好地应用到柔性触控显示产品中。另外，由于该触控单元具有优秀的机械强度尤其是柔韧性，使得该触控单元可以设计在触控面板的几个相邻表面上(比如侧面和背面)，从而克服了现有技术中触控单元只能设置在主显示面板上的缺陷，即应用本发明所述的触控单元可以实现显示器件触控区域的扩大。此外，所述触控单元上下两层石墨烯层之间设有无机材料层，使得触控单元还具有高透过率和低阻抗的特性。
另外，本发明所述的触控单元由于可以设置在触控面板的侧面或背面，因此采用本发明的触控单元制成的显示器件，结合显示器件内部系统程序的配合，可实现无需点亮屏幕即可完成显示器件的某些指令操作，因此节省了能耗，使得显示器件的续航能力得以延长。
附图说明
为了更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实施例一提供的触控单元的结构示意图；
图2是本实施例二提供的触控单元的结构示意图；
图3是本实施例五提供的触控基板的制作方法流程图；
图4是本实施例五步骤101形成复合石墨烯层的工艺过程示意图；
图5是本实施例五步骤101形成复合石墨烯层的方法流程图；
图6是本实施例五步骤102对所述复合石墨烯层进行构图的工艺过程示意图；
图7是本实施例五步骤102对所述复合石墨烯层进行构图的方法流程图；
图8是本实施例六步骤201以另一种方式形成复合石墨烯层的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。注意本申请中的“第一”和“第二”仅为了区分两个实体，但不意指两个实体存在结构和组成上的区别，即第一石墨烯层和第二石墨烯层在结构和组成上可以没有任何差异，当然根据实际需要也可以存在一定差异。
实施例一
图1示出了本实施例一提供的触控单元的结构示意图，如图1所示，本实施例一提供的触控单元包括复合石墨烯层，所述复合石墨烯层包括第一石墨烯层1和第二石墨烯层3，所述第一石墨烯层1和第二石墨烯层3之间设置有无机材料层2，所述无机材料层2使得所述第一石墨烯层1和第二石墨烯层3的阻抗降低。
由于单层石墨烯本身理论上是单原子结构，因此在两层石墨烯之间设置合适的无机材料层后，无机材料会与相邻石墨烯层彼此之间通过键接结构相互连接，因此在电性能上表现出来的是，设置了合适的无机材料层之后，与无机材料层相邻的石墨烯材料阻抗降低。一般地，无机材料层包括BaF2、MgF2和FeCl3中的一种或多种。
因此，由石墨烯层和无机材料层组成的复合石墨烯层形成的触控单元，具有优秀的机械性能和柔韧性，包括抗弯曲、刮擦和敲击等性能，使得该触控单元可以很好地应用到柔性触控显示产品中。另外，由于该触控单元具有优秀的机械强度和柔韧性，使得该触控单元可以连续设计在触控面板的几个相邻表面上(比如侧面和背面)，从而克服了现有技术中触控单元只能设置在主显示面板上的缺陷，即应用本发明所述的触控单元可以实现显示器件触控区域的扩大。此外，所述触控单元上下两层石墨烯层之间设有无机材料层，使得触控单元还具有高透过率和低阻抗的特性。
另外，本实施例所述的触控单元由于可以设置在触控面板的侧面或背面，因此采用本实施例所述的触控单元制成的显示器件，结合显示器件内部系统程序的配合，可实现无需点亮屏幕即可完成显示器件的某些指令操作，因此节省了能耗，使得显示器件的续航能力得以延长。
实施例二
本实施例二提供的触控单元包括复合石墨烯层，所述复合石墨烯层包括多于两层石墨烯层和至少一层无机材料层，每层无机材料层都设置在两层石墨烯层之间，所述无机材料层使得设置在该无机材料层上面和下面的两层石墨烯层的阻抗降低。
参见图2，本实施例的一个实例提供的触控单元包括复合石墨烯层，所述复合石墨烯层包括五层石墨烯层11和三层无机材料层22，所述无机材料层22设置在两层石墨烯层11之间，所述无机材料层22使得设置在该无机材料层22上面和下面的两层石墨烯层11的阻抗降低。
其中，所述无机材料层包括BaF2、MgF2和FeCl3中的一种或多种。
本实施例所述的触控单元由石墨烯层和无机材料层组成的复合石墨烯层形成，具有优秀的机械性能和柔韧性，包括抗弯曲、刮擦和敲击等性能，使得该触控单元可以很好地应用到柔性触控显示产品中。另外，由于该触控单元具有优秀的机械强度和柔韧性，使得该触控单元可以连续设计在触控面板的几个相邻表面上(比如侧面和背面)，从而克服了现有技术中触控单元只能设置在主显示面板上的缺陷，即应用本发明所述的触控单元可以实现显示器件触控区域的扩大。此外，所述触控单元上下两层石墨烯层之间设有无机材料层，使得触控单元还具有高透过率和低阻抗的特性。
另外，本实施例所述的触控单元由于可以设置在触控面板的侧面或背面，因此采用本实施例所述的触控单元制成的显示器件，结合显示器件内部系统程序的配合，可实现无需点亮屏幕即可完成显示器件的某些指令操作，因此节省了能耗，使得显示器件的续航能力得以延长。
实施三
实施例三提供了一种触控基板，包括衬底，衬底上设置有实施例一或实施例二所述的触控单元。
优选地，当触控基板需要设置多层触控单元时，每两层触控单元之间需要设置绝缘层。
本实施例所述的触控基板，包括了上述实施例一和二所述的触控单元，因此本实施例所述的触控面板具有和上述实施例一和二所述的有益效果。
实施四
实施例四提供了一种触控显示装置，包括实施例三所述的触控基板。所述触控基板可以呈弯曲或弯折设置，所述触控基板上至少一个所述触控单元处于非显示区域，即触控单元可以设置在触控显示装置的侧面或背面或显示区域所述表面的非显示区域部分等区域。
本实施例所述的触控显示装置，包括了上述实施例三所述的触控基板，因此具有和实施例三具有一样的有益效果，另外本实施例所述的触控显示装置，可以包括一个或多个实施例三所述的触控基板，所述触控基板可以以弯曲或弯折的方式设置在所述触控显示装置的任何一个面上或连续几个面上。
实施例五
图3示出了实施例五提供的一种触控基板的制作方法流程图，该触控基板为上述实施例中的触控基板，该制作方法包括：
步骤101：形成复合石墨烯层。
步骤102：对所述复合石墨烯层进行构图工艺，以形成多个触控单元。
其中，所述步骤101形成复合石墨烯层工艺过程如图4所示，所述步骤101形成复合石墨烯层的方法流程如图5所示。参见图4和图5，所述步骤101包括：
步骤A：在衬底上形成第一石墨烯层。
在本步骤中，可以通过贴附石墨烯薄膜的方式在衬底上形成第一石墨烯层。这里，衬底可以为普通的钝化层，可以直接是触控面板。若是在钝化层上形成第一石墨烯层并继续完成后续步骤，那么形成的触控单元还需要转移到触控面板上；若是直接在触控面板上形成第一石墨烯层并继续完成后续步骤，那么形成的触控单元就不需要转移过程了。
步骤B：在所述第一石墨烯层上形成无机材料层。
在本步骤中，可以通过真空蒸镀的方式形成无机材料层。所述无机材料层包括BaF2、MgF2和FeCl3中的一种或多种。
步骤C：在所述无机材料层上形成第二石墨烯层，其中所述无机材料层使得所述第一石墨烯层和第二石墨烯层的阻抗降低。
在本步骤中，跟第一石墨烯层的形成方式相同，可以通过贴附石墨烯薄膜的方式形成第二石墨烯层。
上述步骤A、B、C可以用于制作如实施例一所述的触控单元。
优选地，上述复合石墨烯层还可以包括多于两层石墨烯层和至少一层无机材料层，每层无机材料层都设置在两层石墨烯层之间，此时步骤101形成复合石墨烯层的过程如下：
步骤A1：在衬底上形成石墨烯层。
步骤B1：在石墨烯层上形成无机材料层。
根据实际需要，依次重复若干次步骤A1和B1，并且最后一个步骤是A1，以使最上层为石墨烯层，同时根据需要可以不间隔步骤B1而进行多次步骤A1，即形成直接叠加的多层石墨烯层。
其中所述无机材料层使得设置在该无机材料层上面和下面的两层石墨烯层的阻抗降低。
上述方法可以用于制作如实施例二所述的触控单元。
其中，图6示出了步骤102对所述复合石墨烯层进行构图的工艺过程示意图，图7示出了步骤102对所述复合石墨烯层进行构图的方法流程图。参见图6和图7，所述步骤102对所述复合石墨烯层进行构图工艺，以形成多个触控单元，包括：
步骤a：在所述复合石墨烯层上形成聚甲基丙烯酸甲酯PMMA层。
在本步骤中，可以在所述复合石墨烯层上涂布液体PMMA、并固化液体PMMA的方式形成PMMA层。
步骤b：利用预先设置的模具使PMMA层形成电极图案。
在本步骤中，可以利用预先设置的模具采用纳米压印工艺使PMMA层形成电极图案。
步骤c：采用等离子plasma处理工艺使所述复合石墨烯层形成电极图案。
步骤d：去除PMMA层。
特别地，对于包含多个触控单元的触控基板，每两层触控单元之间需要设置绝缘层。
本实施例所述的触控基板的制作方法可以用于制作如实施例三所述的触控基板。
实施例六
实施例六提供了另外一种触控基板的制作方法，该方法不同于实施例五所述的制作方法，本实施例所述的触控基板的制作方法包括：
步骤201：形成复合石墨烯层。
其中，图8示出了步骤201以另一种方式形成复合石墨烯层的方法流程图，参见图8，所述步骤201形成复合石墨烯层包括：
D：在衬底上形成带有电极图案的第一石墨烯层。
在本步骤中，可以通过贴附带有电极图案的石墨烯薄膜的方式形成带有电极图案的第一石墨烯层。
E：在第一石墨烯层上形成无机材料层。
在本步骤中，跟实施例五形成无机材料层的方法相同，可以通过真空蒸镀的方式形成无机材料层。所述无机材料层包括BaF2、MgF2和FeCl3中的一种或多种。
F：在所述无机材料层上形成带有电极图案的第二石墨烯层，其中所述无机材料层使得所述第一石墨烯层和第二石墨烯层的阻抗降低。
在本步骤中，可以通过贴附带有电极图案的石墨烯薄膜的方式形成带有电极图案的第二石墨烯层。
本实施例相对于实施例五，由于采用了事先刻蚀形成的带有电极图案的石墨烯薄膜形成石墨烯层，因此省去了实施例五中对复合石墨烯层刻蚀电极图案的步骤。
优选地，上述复合石墨烯层还可以包括多于两层石墨烯层和至少一层无机材料层，该无机材料层设置在墨烯层之间，此时步骤201形成复合石墨烯层的过程包括：
步骤D1：在衬底上形成带有电极图案的石墨烯层。
步骤E1：在石墨烯层上形成无机材料层。
然后根据实际需要，依次重复若干次步骤D1和E1，其中最后一个步骤是D1，以使最上层为带有电极图案的石墨烯层，同时根据需要可以不间隔步骤E1而进行多次步骤D1，即形成直接叠加的多层石墨烯层。其中无机材料层使得设置在该无机材料层上面和下面的两层石墨烯层的阻抗降低。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (15)
1.一种触控单元，其特征在于，包括复合石墨烯层，所述复合石墨烯层至少包括第一石墨烯层和第二石墨烯层，所述第一石墨烯层和第二石墨烯层之间设置有无机材料层，无机材料层与相邻石墨烯层彼此之间通过键接结构相互连接，所述无机材料层使得所述第一石墨烯层和第二石墨烯层的阻抗降低；
其中，每层无机材料层都设置在两层石墨烯层之间。
2.根据权利要求1所述的触控单元，其特征在于，所述复合石墨烯层包括多于两层的石墨烯层和至少一层无机材料层，每层无机材料层都设置在两层石墨烯层之间。
3.根据权利要求1所述的触控单元，其特征在于，所述无机材料层包括BaF2、MgF2和FeCl3中的一种或多种。
4.一种触控基板，其特征在于，包括衬底，衬底上设置有如权利要求1-3任一项所述的触控单元。
5.根据权利要求4所述的触控基板，其特征在于，包括多层触控单元，每两层触控单元之间设置有绝缘层。
6.一种触控显示装置，其特征在于，包括如权利要求4或5所述的触控基板。
7.根据权利要求6所述的触控显示装置，其特征在于，所述触控基板呈弯曲或弯折设置，所述触控基板上至少一个所述触控单元处于非显示区域。
8.一种触控基板的制作方法，其特征在于，形成复合石墨烯层，所述形成复合石墨烯层包括：
在衬底上形成第一石墨烯层；
在所述第一石墨烯层上形成无机材料层；
在所述无机材料层上形成第二石墨烯层；其中，无机材料层与相邻石墨烯层彼此之间通过键接结构相互连接，所述无机材料层使得所述第一石墨烯层和第二石墨烯层的阻抗降低；
对所述复合石墨烯层进行构图工艺，以形成多个触控单元；
其中，无机材料层都设置在两层石墨烯层之间。
9.根据权利要求8所述的触控基板制作方法，其特征在于，通过贴附石墨烯薄膜的方式形成第一石墨烯层和第二石墨烯层。
10.根据权利要求8所述的触控基板制作方法，其特征在于，通过真空蒸镀的方式形成无机材料层。
11.根据权利要求8或10所述的触控基板制作方法，其特征在于，所述无机材料层包括BaF2、MgF2和FeCl3中的一种或多种。
12.根据权利要求8-10任一所述的触控基板制作方法，其特征在于，所述对所述复合石墨烯层进行构图工艺，以形成多个触控单元，包括：
在所述复合石墨烯层上形成聚甲基丙烯酸甲酯PMMA层；
利用预先设置的模具使PMMA层形成电极图案；
采用等离子处理工艺使所述复合石墨烯层形成电极图案；
去除PMMA层。
13.根据权利要求12所述的触控基板制作方法，其特征在于，利用预先设置的模具采用纳米压印工艺使PMMA层形成电极图案。
14.一种触控基板的制作方法，其特征在于，形成复合石墨烯层，所述形成复合石墨烯层包括：
在衬底上形成带有电极图案的第一石墨烯层；
在第一石墨烯层上形成无机材料层；
在所述无机材料层上形成带有电极图案的第二石墨烯层，其中，无机材料层与相邻石墨烯层彼此之间通过键接结构相互连接，所述无机材料层使得所述第一石墨烯层和第二石墨烯层的阻抗降低；
其中，无机材料层都设置在两层石墨烯层之间。
15.根据权利要求14所述的触控基板制作方法，其特征在于，通过贴附带有电极图案的石墨烯薄膜的方式形成带有电极图案的第一石墨烯层和第二石墨烯层。
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