CN204087184U - 石墨烯电容式触摸屏的层状结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种石墨烯电容式触摸屏的层状结构，其包括盖板层、OCA光学胶层以及石墨烯透明导电薄膜层，其中，该盖板层具有顶面以及底面，该石墨烯透明导电薄膜层具有顶面以及底面，该OCA光学胶层设置在该盖板层的底面与该石墨烯透明导电薄膜层的顶面之间，该盖板层由PC材料制成，在该石墨烯透明导电薄膜层上还设置有线路层，该线路层由石墨烯材料贴覆而成。

Description

石墨烯电容式触摸屏的层状结构

技术领域

本实用新型涉及一种电容式触摸屏的层状结构，特别是一种包含石墨烯层的电容式触摸屏的层状结构。

背景技术

众所周知，透明导电薄膜是一种重要的光电材料，其被广泛的应用于触摸屏、液晶显示、有机发光二极管显示（OLED）、太阳能电池等光电领域。石墨烯（graphene）是2004年由英国曼彻斯特大学的AK Geim教授等发现的一种新型炭材料，它是由单层碳原子构成的二维蜂窝状结构。自被发现以来，石墨烯便迅速引起了学术界和企业界的广泛关注，也是目前最受瞩目的新材料之一。石墨烯的载流子具有零有效质量，表现出类似于光子的行为，这些特性使石墨烯表现出不寻常的半整数量子霍尔效应、室温量子霍尔效应等，并为验证相对论量子力学现象提供了理想的平台。由于完美和高度有序的晶格结构，石墨烯还表现出异乎寻常的高晶体学质量。室温下石墨烯具有100倍于硅的载流子迁移率，表现出室温亚微米尺度的弹道传输特性。石墨烯具有优异的导电性，电导率是铜的1.6倍；石墨烯对近红外、可见光及紫外光均具有优异的透过性，单层石墨烯的透光性达97.7%；石墨烯的强度可达130 GPa，是钢的100多倍，并具有很好的柔韧性和伸展性；石墨烯的热导率可达5000 W/m·K，是室温下纯金刚石的3倍，并具有很好的热稳定和化学稳定性。这些优异的物理性质使石墨烯在射频晶体管、超灵敏传感器、透明导电薄膜、超强和高导复合材料、高性能锂离子电池和超级电容器等的应用方面表现出巨大的潜力。据Lux Research 2009年的预测，2015年石墨烯相关产品的市场将达到530亿美元，并广泛应用于航空航天、汽车、能源、电子、医疗、军事和电信等领域。正因为石墨烯丰富的物理性质、优异的性能和广阔的应用前景，石墨烯的发现者AK Geim教授和KS Novoselov教授荣获了2010年度的诺贝尔物理学奖，这进一步激发了全世界对石墨烯的研究和应用探索。

石墨烯作为透明导电膜可以充分发挥其结构与性能优势，是石墨烯最重要和最有前景的应用之一。相比于普遍使用的氧化物基透明导电薄膜材料（例如氧化铟锡（ITO）、氧化铝锌（AZO）等），石墨烯在柔韧性、热稳定性和化学稳定性方面具有突出的优势。

随着现代多媒体信息技术的不断向前发展，以及娱乐、查询设备的不断增加，触摸屏的应用越来越广泛。而电容式触摸屏只需要触摸，不需要压力就可以产生信号、在生产后只需要一次或者完全不需要屏幕校准、在光损失和系统功耗上较低、电容式技术耐磨损、寿命长，用户使用时维护成本低等诸多优点。而石墨烯作为新型材料中的一种，它在制作触摸屏方面具有无可替代的优势。对未来的石墨烯与现有的ITO导电材料进行比较，石墨烯具有优异的导电性、对近红外和可见光及紫外光均具有优异的透过性、石墨烯的强度可达130 GPa、并具有很好的柔韧性和伸展性、同时具有很好的热稳定和化学稳定性，这些优势都将表明石墨烯终将成为替代传统ITO导电材料中的一种新型材料。

目前普遍使用的透明导电薄膜材料的缺点在于，外层的薄膜容易刮花扎伤而导致触摸屏功能失常；ITO导电层容易受外界条件的变化而改变其特性，而石墨烯作为高稳定性及良好柔韧性的导电层物质，能克服传统材料的缺点，但是现在在具体实施的时候还没有出现能够将石墨烯层成功的制作在电容式触摸屏中的层状结构，而此是为现在技术的主要缺点。

实用新型内容

本实用新型提供了一种石墨烯电容式触摸屏的层状结构，其利用石墨烯材料制作成石墨烯电容式触摸屏，与传统材料相比，更易于观察及检验，采用触摸区用石墨烯加周边走线也用石墨烯作为导线，可以降低生产成本，简化生产工序及提高生产良率，而此是为本实用新型的主要目的。

本实用新型所采取的技术方案是：石墨烯电容式触摸屏的层状结构，其包括盖板层、 OCA光学胶层以及石墨烯透明导电薄膜层，其中，该盖板层具有顶面以及底面，该石墨烯透明导电薄膜层具有顶面以及底面，该OCA光学胶层设置在该盖板层的底面与该石墨烯透明导电薄膜层的顶面之间，该盖板层由PC材料制成，在该石墨烯透明导电薄膜层上还设置有线路层，该线路层由石墨烯材料贴覆而成，该石墨烯透明导电薄膜层包括基材层以及石墨烯层，该石墨烯层包括石墨烯导电部分以及蚀刻部分，该线路层环设在该石墨烯导电部分四周，且该线路层与该石墨烯导电部分电连接，该石墨烯导电部分由若干横向排列的石墨烯导电条组成，每一个该石墨烯导电条的两端都与该线路层电连接。

该线路层包括若干石墨烯导线，每一条该石墨烯导线都与对应的该石墨烯导电条相连接。该线路层还包括柔性线路板连接区，柔性线路板电连接在该柔性线路板连接区上，该柔性线路板连接区由银浆印刷而成，该柔性线路板连接区与若干该石墨烯导线电连接，在该柔性线路板与该柔性线路板连接区连接的位置设置有封胶层。该盖板层的底面上涂附有黑色油墨层，由该黑色油墨层在该盖板层的底面上围绕形成触摸显示区、按键图标以及摄像头视窗，在该黑色油墨层上还涂附有遮光油墨层。

该基材层由聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃，中的任何一种制成。该基材层的厚度为0.125mm、0.175mm、0.188mm；0.38mm、0.5mm、0.65mm；0.5mm、0.65mm；0.55mm、0.7mm、1.1mm中的任何一种厚度。

本实用新型的有益效果为：将带有石墨烯的透明导电薄膜通过激光蚀刻的方法加工出线路部分，通过绑定FPC将里面的线路连接到主板端，再在石墨烯表面贴覆一层OCA，最后将盖板贴覆在石墨烯材料上面，组合成一片电容式触摸屏。该触摸屏由触控IC及整机主板控制来实现触摸功能。石墨烯电容式触摸屏安装在显示屏上面，用于检测触摸的位置，当电容屏触摸到时，就由触控IC来解析触点的位置坐标，处理器获得触摸的原始数据，去除干扰，测算压力点，建立触摸区域，计算出精确坐标。

本实用新型采用了新型导电材质“石墨烯”。针对其热稳定性及化学稳定性强、在恶劣情况下成分不会发生改变，及高柔韧性和伸展性，采用激光蚀刻的方法同时周边银浆采用丝网印刷的工艺来制作线路部分。具有高透光率、稳定性高、制作环保、触摸精准、用户体验感强等特点。

本实用新型的技术主要面向触摸屏行业的新型材料及制作工艺的导入，其可以提供高稳定性的石墨烯电容式触摸屏，还可以体验到石墨烯电容式触摸屏优于现在常用的ITO触摸屏的一些方面：1、本实用新型的石墨烯电容式触摸屏采用了石墨烯作为主要构成材料，与传统的ITO触摸屏相比，成本明显降低，在铟锡越来越少的情况下，势必要有新型材料来替代传统的ITO。2、本实用新型的石墨烯电容式触摸屏采用了石墨烯作为主要构成材料，具有很高的透光率。这样通过触摸屏而显示出来的图像会更逼真，颜色也会更真实。3、本实用新型的石墨烯电容式触摸屏采用了石墨烯作为主要构成材料，因石墨烯具有很高的挠曲度，这样就大大减少了像ITO材料因弯折过度而造成功能不良的情况。

附图说明

图1 为本实用新型的盖板层、 OCA光学胶层以及石墨烯透明导电薄膜层的层状结构示意图。

图2为本实用新型连接有柔性线路板的层状结构示意图。

图3为本实用新型的线路层的结构示意图。

图4 为本实用新型的石墨烯导电部分以及蚀刻部分的位置示意图。

图5 为本实用新型的盖板层的示意图。

具体实施方式

如图1至5所示，石墨烯电容式触摸屏的层状结构，其包括盖板层10、 OCA光学胶层20以及石墨烯透明导电薄膜层30，其中，该盖板层10具有顶面以及底面，该石墨烯透明导电薄膜层30具有顶面以及底面，该OCA光学胶层20设置在该盖板层10的底面与该石墨烯透明导电薄膜层30的顶面之间。

该盖板层10由PC材料制成，在该石墨烯透明导电薄膜层30上还设置有线路层40，该线路层40由石墨烯材料贴覆而成。

工作时，在该石墨烯透明导电薄膜层30内形成一个低电压交流电场，当用户手指触摸该石墨烯电容式触摸屏表面时，手指与该石墨烯透明导电薄膜层30间会形成一个耦合电容，此刻会有一定量的电荷转移到人体，为了恢复电荷损失，电荷从该石墨烯电容式触摸屏的四角补充进来，各方向补充的电荷量和触摸点的距离成比例，由此能够推算出触摸点的位置。

在具体实施的时候，该线路层40由2.8V~3.3V的电压供电，并支持1.8V~3.3V接口电平。

该石墨烯透明导电薄膜层30包括基材层31以及石墨烯层32，其中，该基材层31由PET(聚对苯二甲酸乙二醇脂)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、玻璃中的任何一种制成。

该基材层31的厚度为0.125mm、0.175mm、0.188mm；0.38mm、0.5mm、0.65mm；0.5mm、0.65mm；0.55mm、0.7mm、1.1mm中的任何一种厚度。

该石墨烯透明导电薄膜层30的透光率为80~97.7%，方阻值为30~400Ω，在具体实施的时候该石墨烯透明导电薄膜层30的层数可以是单层也可以是多层。

在具体实施的时候，该石墨烯层32包括石墨烯导电部分321以及蚀刻部分322，该石墨烯导电部分321以及该蚀刻部分322是通过激光蚀刻该石墨烯层32而形成的，该线路层40环设在该石墨烯导电部分321四周，且该线路层40与该石墨烯导电部分321电连接。

在具体实施的时候，该石墨烯导电部分321由若干横向排列的石墨烯导电条组成，每一个该石墨烯导电条的两端都与该线路层40电连接。

在具体实施的时候，该线路层40包括若干石墨烯导线，每一条该石墨烯导线都与对应的该石墨烯导电条相连接。

该线路层40还包括柔性线路板连接区41，柔性线路板42电连接在该柔性线路板连接区41上，该柔性线路板连接区41由银浆印刷而成，该柔性线路板连接区41与若干该石墨烯导线电连接。

在该柔性线路板42与该柔性线路板连接区41连接的位置设置有封胶层，从而固定该柔性线路板42与该柔性线路板连接区41的相对位置。

该盖板层10的底面上涂附有黑色油墨层11，由该黑色油墨层11在该盖板层10的底面上围绕形成触摸显示区111、按键图标112以及摄像头视窗113。

在该黑色油墨层11上还涂附有遮光油墨层，该遮光油墨层能够增加油墨的遮光性同时能够填补一些小针孔。

Claims (6)

1.石墨烯电容式触摸屏的层状结构，其特征在于：包括盖板层、 OCA光学胶层以及石墨烯透明导电薄膜层，其中，该盖板层具有顶面以及底面，该石墨烯透明导电薄膜层具有顶面以及底面，该OCA光学胶层设置在该盖板层的底面与该石墨烯透明导电薄膜层的顶面之间，该盖板层由PC材料制成，在该石墨烯透明导电薄膜层上还设置有线路层，该线路层由石墨烯材料贴覆而成，

该石墨烯透明导电薄膜层包括基材层以及石墨烯层，该石墨烯层包括石墨烯导电部分以及蚀刻部分，该线路层环设在该石墨烯导电部分四周，且该线路层与该石墨烯导电部分电连接，该石墨烯导电部分由若干横向排列的石墨烯导电条组成，每一个该石墨烯导电条的两端都与该线路层电连接。

2.如权利要求1所述的石墨烯电容式触摸屏的层状结构，其特征在于： 该线路层包括若干石墨烯导线，每一条该石墨烯导线都与对应的该石墨烯导电条相连接。

3.如权利要求2所述的石墨烯电容式触摸屏的层状结构，其特征在于： 该线路层还包括柔性线路板连接区，柔性线路板电连接在该柔性线路板连接区上，该柔性线路板连接区由银浆印刷而成，该柔性线路板连接区与若干该石墨烯导线电连接，在该柔性线路板与该柔性线路板连接区连接的位置设置有封胶层。

4.如权利要求1所述的石墨烯电容式触摸屏的层状结构，其特征在于： 该盖板层的底面上涂附有黑色油墨层，由该黑色油墨层在该盖板层的底面上围绕形成触摸显示区、按键图标以及摄像头视窗，在该黑色油墨层上还涂附有遮光油墨层。

5.如权利要求1所述的石墨烯电容式触摸屏的层状结构，其特征在于： 该基材层由聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃，中的任何一种制成。

6.如权利要求1所述的石墨烯电容式触摸屏的层状结构，其特征在于：该基材层的厚度为0.125mm、0.175mm、0.188mm；0.38mm、0.5mm、0.65mm；0.5mm、0.65mm；0.55mm、0.7mm、1.1mm中的任何一种厚度。