一種用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構的製作方法

2023-04-26 03:08:11

專利名稱：一種用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構，具體涉及一種基於石墨烯電容式觸控螢幕製備過程的中間結構。
背景技術：
觸控螢幕是一種輸入設備，能夠方便實現人與計算機及其它可攜式行動裝置的交互作用。近年來，基於透明導電薄膜的電容觸控螢幕被廣泛應用於移動互聯設備，如智慧型手機，可攜式平板電腦。觸控螢幕按照功能區域劃分為視窗觸控區2和引線電極區1，引線電極區I通過控制器連接外部結構(圖1為電容式觸控螢幕的功能區域示意圖)。目前廣為流行的電容式觸控螢幕結構包含(玻璃)基板3、透明導電電極層4、邊緣電極引線層5組成(圖2為單片電容式觸控螢幕的結構示意圖)；其中透明導電電極4的膜層為TCO膜層，其作用是可以使光線透過，且本身可作為導電電極層使用。電極I所需要的透明導電層TCO需要具備10_4Ω._數量級的電阻率。目前得到實際應用的是ITO (氧化銦錫)膜層。工業當中普遍採用PVD (物理氣相沉積)方式鍍制ITO (氧化銦錫)膜層。這裡的PVD方式主要為濺射鍍膜方式。邊緣電極引線層2為金屬引線層。ITO(銦錫氧化物)薄膜是目前市場上最廣泛使用的透明導電薄膜，它是氧化銦(90%Ιη203)和氧化錫(10%Sn02)的合成物，通常是用電子濺鍍等方法在硬(玻璃)或軟(塑膠)基板上生產的。雖然由現有的工藝生產的ITO薄膜具有高導電性和透明度，能基本滿足部分電子產品對該兩項技術指標的需要，但是仍存在很多難以克服的困難:(I) ITO很脆易碎，因此應用時容易被磨損或者在彎曲時出現裂紋、脫落而影響使用壽命。(2) ITO成膜後需要高溫處理才能達到高導電性，當使用塑膠基板時，由於處理溫度受限，薄膜導電性和透明度均較低。(3)受原材料和生產設備、工藝的影響，ITO薄膜將會越來越昂貴。這是因為一方面，ITO的主要成分是銦，其儲量非常有限，目前的全球年產約為500噸；另一方面，ITO的成膜工藝必須使用高質量的ITO靶材，成膜所需的高質量ITO靶材生產技術又主要控制在日本、美國、歐洲等國家。以上技術缺陷和未來市場走向使發展新材料來取代ITO成為工業界急需解決的課題。對ITO的替代材料的可行性研究已經進行了很多年，潛在的候選材料包括導電聚合物、氧化鋅或其他氧化物、碳納米管以及最近的石墨烯等。石墨烯具有作為透明導電材料的極佳性能，具備很高的透射率及電導率。石墨烯的透射率在可見光波段與波長無關，也就是說，可見光透射率因波長不同而引起的變化較少，透射光譜幾乎為平坦狀態。從色調的角度來說，石墨烯的色調完全無色，而導電薄膜越是無色就越容易在觸摸顯示屏上忠實地再現圖像顏色。在透射率方面，石墨烯具有最好的透射率，高達97.4%。而在導電性方面，石墨烯在透射率維持在95%範圍內時仍可達到125 Ω/ □的方塊電阻指標，已經達到了工業界透明電極的質量標準(200 900Ω/ 口)。而需要指出的是，光線透射率與方塊電阻值存在此消彼長的關係，為了降低方塊電阻而增加石墨烯薄膜的厚度，透射率會隨之下降。相反，為了提高光線透射率而減薄膜厚，方塊電阻值就會上升。所以可以在保證透光率的前提下，通過適當增加石墨烯膜厚及摻雜等技術途徑，將導電膜的方塊電阻降至最低，這方面石墨烯具有很大的潛力。在石墨烯電容式觸控螢幕的生產實踐中，導電圖形和引線電極製作過程還存在一些困難:(I)由於石墨烯性質穩定，普通的化學刻蝕方法無法形成石墨烯導電圖形；(2)在實踐中發現，在化學刻蝕中，金屬層的去除過程會破壞金屬層下石墨烯層的完整性，這是由於石墨烯層的厚度(小於2nm)遠遠小於金屬層(200nm IOOOnm)的緣故；(3)在PVD過程中利用掩膜板直接形成引線電極區的方法並不適合規模化生產，其原因之一是掩膜板的對位精度和速度遠遠不能滿足正常生產需要；原因之二，因為掩膜板只能水平放置，豎直放置則涉及夾片等動作，不利於安放小型基片，過程複雜，限制了鍍膜樣品的位置，嚴重降低了生產效率及產品良率。因此，如何開發一種石墨烯電容式觸控螢幕金屬電極的圖案化方法是本領域一個亟待解決的問題。所述的圖案化方法應當具有足夠的精度，以便於精確圖案化觸控螢幕的引線區電極。
發明內容針對現有技術的不足，本實用新型的目的在於提供一種用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構。所述中間結構後續僅需要將視窗觸控區的感光膠剝離即可得到未圖案化的基於石墨烯的電容式觸控螢幕。本發明是通過如下技術方案實現的:一種用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構，所述中間結構包括視窗觸控區和引線電極區；所述視窗觸控區由下自上依次包括基板、石墨烯層、感光膠層和第一金屬膜層；所述弓I線電極區由下自上依次包括基板、石墨烯層和第二金屬膜層。優選地，所述基板的厚度為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，優選 0.3-1.1mm。進一步優選地，所述基板的厚度為0.3-1.1mm。優選地，所述石墨烯層厚度為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。進一步優選地，所述石墨烯層厚度為0.3-1.0nm。優選地，所述第一金屬膜層和第二金屬膜層的厚度相同，且為200-1000nm,例如202nm、215nm、287nm、359nm、435nm、480nm、695nm、823nm、986nm 等。進一步優選地，所述第一金屬膜層和第二金屬膜層的厚度相同，且為200_900nm。感光膠的塗覆是本領域技術人員所熟知的技術，並且感光膠在後續的步驟中會被剝離去除，不會影響最終產品——觸控螢幕的結構，因此本實用新型對於感光膠的厚度不做具體限定 ，典型但非限制性的實例有0.8-1.2μπι、0.82μπι、0.87μπι、0.95μπι、1.Ομπκ1.05 μ m> 1.12 μ m> 1.16 μ m> 1.19μηι 等。作為優選技術方案，所述中間結構包括視窗觸控區和引線電極區；所述視窗觸控區由下自上依次包括玻璃基板、石墨烯層、正性感光膠層和第一金屬銀層；所述引線電極區由下自上依次包括玻璃基板、石墨烯層和第二金屬銀層。作為可選技術方案，所述中間結構包括視窗觸控區和引線電極區；所述視窗觸控區由下自上依次包括PET基板、石墨烯層、正性感光膠層和第一金屬銀層；所述引線電極區由下自上依次包括PET基板、石墨烯層和第二金屬銀層。本實用新型提供的用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構，能夠用於石墨烯電容式觸控螢幕金屬電極的圖案化。所述石墨烯電容式觸控螢幕金屬電極的精細圖案化方法，是以轉移有石墨烯的基板為對象，在沉積金屬膜層的過程中，用感光膠保護觸控螢幕的視窗觸控區，最後去除感光膠進行觸控螢幕的整板圖案化。具體地，所述石墨烯電容式觸控螢幕金屬電極的精細圖案化方法包括如下步驟:( I)製備石墨烯薄膜，並轉移石墨烯薄膜至基板上；(2)在轉移有石墨稀的基板上塗覆感光月父；(3)利用掩膜板進行曝光，顯影，暴露出觸控螢幕的引線電極區；(4)在觸控螢幕整板沉積金屬膜層；(5)將觸控螢幕視窗觸控區上覆蓋的感光膠/金屬膜層去除，暴露出觸控螢幕的視窗觸控區；(6)將觸控螢幕的整板進行雷射刻蝕圖案化。步驟(1):製備石墨烯薄膜，並轉移石墨烯薄膜至基板上。該步驟的目的是形成整板的石墨稀/基板的層狀結構，記為基板I。優選地，步驟(1)所述製備石墨烯薄膜的方法為化學氣相沉積法、氧化還原法、火焰法或加熱SiC法中的任意I種，優選化學氣相沉積法。關於石墨烯的製備、大尺寸石墨烯薄膜的製備以及大尺寸石墨烯薄膜的轉移等方面，本領域技術人員已經做了一定的研究，例如楊永輝採用氧化還原法製備了石墨烯膠狀懸浮液，通過真空抽濾獲得了石墨烯薄膜(石墨烯薄膜的製備和結構表徵，楊永輝等，物理化學學報，2011，27 (3) =736-742);褚穎等在「碳材料石墨烯及在電化學電容器中的應用」(碳材料石墨烯及在電化學電容器中的應用，褚穎等，電池，2009，8，39 (4):220-221)—文中概述了石墨烯及其製備方法:微機械剝離、石墨插層、氧化石墨還原和化學氣相沉積，綜述了石墨烯作為電極材料對電化學電容器性能，特別是比電容的影響；任文才在「石墨烯的化學氣相沉積法製備」(石墨烯的化學氣相沉積法製備，任文才，2011，2，26 (I):71-79) —文中評述了 CVD法製備石墨烯及其轉移技術的研究進展。所述的石墨烯薄膜的製備方法沒有特殊限定。CN102220566A (
公開日2011_10_19)公開了一種化學氣相沉積製備單層和多層石
墨烯的方法，其步驟是將金屬襯底置於真空管式爐或者真空氣氛爐中，在除去真空腔內氧氣的情況下，將氫氣注入真空腔中，並升溫至800-1000℃，再將碳源氣體注入真空腔中，SP得到沉積有石墨烯的金屬襯底。優選地，步驟(1)所述石墨烯薄膜的製備方法為化學氣相沉積法，可以採用如CN102220566A所述的方法製備，具體為在800-1000°C下裂解碳源性氣體，在襯底表面生長石墨烯薄膜；所述襯底優選為銅箔。所述化學氣相沉積法中，所述碳源性氣體為只含有碳原子和氫原子的有機氣體，優選C1-C4的烷烴、C2-C4的烯烴、C2-C3的炔烴中的任意I種或至少2種的組合，進一步優選甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、正丁烯、異丁烯、1，2-丁二烯、1，3-丁二烯、順丁二烯、反二丁烯、正丁烷、異丁烷、丙烯、環丙烷中的任意I種或至少2種的組合，所述組合例如甲烷\乙烷的組合、乙烯\正丁烯的組合、乙炔\環丙烷\甲烷的組合等，特別優選甲烷和\或乙炔。所述化學氣相沉積法中，所述襯底選自金屬箔或附於基體上的金屬薄膜，所述金屬選自鎳、銅、銣、鈷、鈀、鉬、銥或釕中的任意I種或至少2種的組合；所述襯底優選銅箔、鎳箔、銣箔、釕箔或塗覆有金屬鎳薄膜的基體中的任意I種或至少2種的組合，進一步優選銅箔。優選地，步驟(I)所述石墨烯薄膜厚度為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，優選 0.3-1.0nm。優選地，步驟(I)所述基板為玻璃基板或PET基板，所述基板的厚度為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，優選0.3-1.1mm。由於所述方法的操作過程沒
有高溫步驟，所以可用於PET材質的基板。優選地，步驟(I)所述轉移石墨烯薄膜的方法選自聚甲基丙烯酸甲酯轉移法、熱釋放膠帶轉移法或聚二甲基矽氧烷轉移法中的任意I種，優選聚甲基丙烯酸甲酯轉移法。「腐蝕基體法」是目前比較常用的轉移石墨烯的方法，此方法採用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基矽氧烷(PDMS)等作為轉移介質，確保了石墨烯轉移的可靠性和穩定性，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)作為轉移介質，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薄膜從原始矽基底上分離後，室溫下將其粘貼到目標基體上，最後利用丙酮清洗掉PMMA，實現了石墨烯的轉移；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)，腐蝕完成後，帶有石墨烯的PDMS片會漂浮在液面上，用水清洗PDMS片後，將其粘貼在目標基體上，靜置去除氣泡後再揭下PDMS，即可將石墨烯轉移到目標基體上(石墨烯的化學氣相沉積法製備，任文才，2011，2，26 (I):71-79)。熱釋放膠帶是一種適合轉移大面積石墨烯的轉移介質，其特點是常溫下具有一定的粘合力，在特定溫度以上，粘合力急劇下降甚至消失，表現出「熱釋放」特性，該方法可以實現 30 英寸石墨烯的轉移(Bae S，et al.Roll-to-roll production of30_inchgrapheme films for transparent electrodes[J], Nature Nanotechnology, 2010, 5(8):574-578)。步驟(2):在轉移有石墨烯的基板上塗覆感光膠。該步驟的目的是形成整板的感光膠/石墨烯/基板的層狀結構，記為基板II。優選地，步驟(2)所述感光膠的塗覆方法選自旋塗法或刮塗法中的任意I種，優選旋塗法。[0050]優選地，所述旋塗為將感光膠滴落在石墨烯層的旋轉中心位置，依靠旋轉中的膠體的向心力均勻的覆蓋在石墨烯膜層表面。所述的旋塗塗覆感光膠的過程是本領域技術人員所熟知的操作，典型但非限制性的旋塗塗覆感光膠的操作條件為:2000-6000r/min，例如2200r/min、3200r/min、4100r/min、5700r/min 等,優選 4500-5500r/min,旋塗 25_35s,感光膠塗覆厚度約 0.8-1.2 μ m ;例如5000r/min，旋塗30s，感光膠塗覆厚度約l.0ym ；4600r/min,旋塗34s，感光膠塗覆厚度約1.03 μ m ；4800r/min,旋塗29s,感光膠塗覆厚度約0.96 μ m ；5200r/min,旋塗27s,感光膠塗覆厚度約1.16 μ m等。感光膠根據曝光前後溶解度特性的變化分為正性感光膠和負性感光膠。正性感光膠在曝光前對特定溶劑是不可溶的，而曝光後卻變成了可溶的。在使用正性感光膠進行光刻時，在襯底表面將得到與光刻掩模板遮光圖案相同的圖形，故稱為正性膠。負性感光膠在曝光前對特定溶劑是可溶性的，而曝光後發生光聚合反應，不溶於所述的特定溶劑。在使用負性感光膠進行光刻時，在襯底表面將得到與光刻膠掩模板遮光圖案完合相反的圖形，故稱之為負性膠。所述的特定溶劑可以根據 感光膠的特性進行選擇，典型但非限制性的實例有丙酮、丁酮、環已酮、KOH溶液、NaOH溶液等。優選地，所述感光膠選自正性感光膠或負性感光膠。優選地，所述正性感光膠選自PMMA或DQN。DQN為紫外光刻正性I線(365nm)光刻膠，其中DQ表示感光化合物重氮醌(Diazonapthoquinine),N表示親水基體材料酹醒樹脂。DQN在顯影劑為曝光區的溶解率極低，適合用於高精度圖形的刻蝕；其能夠形成的最小線寬大約為0.25 μ m。PMMA是聚甲基丙烯酸酯。PMMA作為正性感光膠具有解析度高、附著力強、工藝簡單成熟的優點。DQN和PMMA均可通過商購獲得。優選地，所述負性感光膠選自聚肉桂酸脂類、聚脂類、環化橡膠類，優選自聚乙烯醇肉桂酸脂、肉桂酸纖維素、b-橡膠阻抗劑、順式聚異戊二烯中的任意I種或至少2種的組合，所述組合例如聚乙烯醇肉桂酸脂/肉桂酸纖維素的組合、b-橡膠阻抗劑/順式聚異戊二烯的組合、順式聚異戊二烯/b-橡膠阻抗劑/聚乙烯醇肉桂酸脂的組合等，優選聚乙烯醇肉桂酸脂。步驟(3):利用掩膜板進行曝光，顯影，暴露出觸控螢幕的引線電極區。該步驟的目的是形成引線電極區結構為石墨烯/基板，視窗觸控區結構為感光膠/石墨烯/基板的基板III。優選地，步驟(3)所述掩膜板材質選自鉻板、超微粒幹板、氧化鐵板中的任意I種；優選地，當感光膠為正性感光膠時，覆蓋觸控螢幕引線電極區的為掩膜板透光區；優選地，當感光膠為負性感光膠時，覆蓋觸控螢幕引線電極區的為掩膜板遮光區。所述的感光膠的選擇、塗覆和曝光顯影均是本領域技術人員有能力獲知的技術。步驟(4):在觸控螢幕整板沉積金屬膜層。該步驟的目的是形成引線電極區結構為金屬膜層/石墨烯/基板，視窗觸控區結構為金屬膜層/感光膠/石墨烯/基板的基板IV。[0068]步驟(4)所得到的基板IV的結構即為本實用新型提供的一種用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構，即:一種用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構，所述中間結構包括視窗觸控區和引線電極區；所述視窗觸控區由下自上依次包括基板、石墨烯層、感光膠層和第一金屬膜層；所述引線電極區由下自上依次包括基板、石墨烯層和第二金屬膜層。優選地，步驟(4)所述金屬膜層的沉積方法選自PVD方法中的任意I種，優選自真空蒸發沉積鍍膜、濺射沉積鍍膜、離子鍍沉積鍍膜中的任意I種，進一步優選濺射沉積鍍膜法，特別優選磁控濺射沉積鍍膜法。濺射沉積鍍膜是利用高能離子衝擊材料靶，從其表面濺射出粒子並沉積在工件表面上形成薄膜的方法。濺射沉積鍍膜的機理為:在一定真空條件(大約I(T1Pa)下向濺射鍍膜裝置(如圖9所示)中通入Ar氣，給靶、真空室壁加上正負電，形成輝光放電；輝光放電時電子在電場作用下變成高能電子(電場電勢越高，電子能量越高);高能電子碰撞Ar原子，使Ar原子電離成正離子(即Ar+離子)以及二次電子；二次電子在電場作用下也變成高能電子，會繼續碰撞Ar原子產生電離，從而繼續產生更多的Ar+離子和二次電子；如此循環即形成「雪崩」;而Ar原子發生電離時其內部的電子發生躍遷，此時可觀察到真空腔體內，在靶和基片之間形成的光芒，光芒越強處發生電離越多；此時空間形成等離子體;Ar+離子在電場作用下飛向靶面(由於靶為陰極，帶負電位)，並碰撞靶材表面，濺射出靶材粒子；靶材粒子飛向基片，並在基片上沉積形成一層薄膜。濺射沉積鍍膜是本領域公知的技術，此處不再贅述。圖9為濺射沉積鍍膜裝置的結構示意圖。濺射沉積鍍膜裝置(如圖9所示)中包含了真空腔體12 (也稱為真空室)、靶
10、基片11 ;真空腔體12提供一個真空環境，濺射鍍膜方式中真空腔體接地，同時為陽極，靶10即為濺射鍍膜方式中的陰極；基片11在濺射鍍膜方式中可以有三種方式:接地、懸浮或單獨接某一電位(即為偏壓)。所述濺射鍍膜優選採用連續式直流磁控濺射鍍膜生產線進行測控濺射沉積鍍膜，進行金屬膜層的沉積。所述的連續式直流磁控濺射鍍膜生產線為現有的工藝設備，且可以通過商購獲得。優選地,步驟(4)所述金屬膜層的金屬元素選自Ag、Al、Mo、Cu、N1、Fe、Se、Sn、Au中的任意I種或至少2種的組合,所述組合例如Ni/Mo組合、Ni/Al組合、Fe/Sn組合、Al/Mo/Cu組合等,優選Ag、Al、Mo、Cu、Ni中的任意I種或至少2種的組合。優選地，步驟(4)所述金屬膜層的厚度為200-1000nm，例如202nm、215nm、287nm、359nm、435nm、480nm、695nm、823nm、986nm 等，優選 200-900nm。步驟(5):將觸控螢幕視窗觸控區上覆蓋的感光膠/金屬膜層去除，暴露出觸控螢幕的視窗觸控區。該步驟的目的是形成引線電極區結構為金屬膜層/石墨烯/基板，視窗觸控區結構為石墨稀/基板的基板V。優選地，步驟(5)所述去除感光膠的方法為本領域技術人員熟知的方法。去除正性感光膠的方法典型但非限制性的操作條件為:採用在線式滾刷刷洗或人工擦拭方式，由乙醇胺、二甲基亞碸構成的正膠去除液去除感光膠層，溫度控制:40°C 60°C，時間:10 20分鐘。步驟(6):將觸控螢幕的整板進行雷射刻蝕圖案化。該步驟的目的是將基板V進行整板的圖案化，得到能夠接受觸控螢幕的接觸信號，並將信號傳輸給處理器的觸控螢幕。[0079]優選地，步驟(6)所述雷射刻蝕為雷射直寫式刻蝕。所述雷射直寫，就是利用強度可變的雷射束直接在石墨烯和金屬表面刻蝕成所要求的輪廓。雷射直寫技術是本領域的常規技術，如顏樹華等在綜述「二元光學器件直寫技術的研究進展」 一文中，對於雷射直寫技術原理、方法等做了綜述(二元光學器件直寫技術的研究進展，顏樹華等，半導體光電，2002，23 (3):159-162)。所述的雷射刻蝕法對石墨烯和金屬薄膜進行圖案化，不需要掩膜，可以直接獲得電極圖形。作為優選技術方案，所述石墨烯電容式觸控螢幕金屬電極的精細圖案化方法包括如下步驟:(I)將石墨烯材料通過高溫化學氣相沉積方法在銅箔基底上生長，形成0.3 Inm厚薄膜，然後經過化學轉印的方法將石墨烯膜層轉印到PET基板上，得到整板為石墨烯/基板的層狀結構的基板I ;(2)將正性感光膠均勻塗覆在基板I的石墨烯層上，得到整板為感光膠/石墨烯/基板的層狀結構的基板II;(3)利用合適的掩膜板，經曝光，顯影，暴露出引線電極區，得到基板III ;基板III的引線電極區結構為石墨烯/基板，視窗觸控區結構為感光膠/石墨烯/基板；(4)採用磁控濺射方法在基板III的整板沉積金屬膜層，得到基板IV ;基板IV的引線電極區結構為金屬膜層/石墨烯/基板，視窗觸控區結構為金屬膜層/感光膠/石墨稀/基板；步驟(4)所得到的基板IV的結構即為本實用新型提供的一種用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構的一種實施方式:所述中間結構包括視窗觸控區和引線電極區；所述視窗觸控區由下自上依次包括PET基板、石墨烯層、正性感光膠層和第一金屬銀層；所述引線電極區由下自上依次包括PET基板、石墨烯層和第二金屬銀層。(5)選用正性感光膠去除液將基板IV的視窗觸控區上的感光膠/金屬膜層去除，暴露出視窗觸控區的石墨烯層，得到基板V;基板V的引線電極區結構為金屬膜層/石墨烯/基板，視窗觸控區結構為石墨稀/基板；(6)將基板V整板進行雷射直寫刻蝕，形成具有精細圖案設計的電容式觸控螢幕的金屬電極膜層。與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果:(I)通過在石墨烯材料上採用工業慣用方式一感光膠塗覆和曝光顯影，形成引線電極區，有利於圖案化金屬電極膜層的工業化大規模生產加工；(2)採用平板顯示器用玻璃鍍膜裝置中的連續式直流磁控濺射鍍膜生產線，進行可應用於石墨烯基板的金屬電極層的製備生產；(3)採用雷射進行精細圖案的設計加工，提高了金屬電極層與石墨烯層的蝕刻速度，同時規避黃光精細蝕刻過程，可以大幅度簡化製程，節約成本，提高了產品良率。本實用新型提供的中間結構可用於圖案化金屬電極膜層的工業化大規模生產；應用本實用新型提供的中間結構製備電容式觸控螢幕，設備轉化成本小；同時，提高了金屬電極層與石墨烯層的蝕刻速度，規避黃光精細蝕刻過程，可以大幅度簡化製程，節約成本，提高了廣品良率。
圖1為電容式觸控螢幕的功能區域示意圖；圖2為單片電容式觸控螢幕的結構示意圖；圖3是本實用新型一種實施方式所述用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構示意圖；圖4是實施例4所述基板I的結構示意圖；圖5是實施例4所述基板II的結構示意圖；圖6是實施例4所述基板III的結構示意圖；圖7是實施例4所述基板V的結構示意圖；圖8是實施例4所述石墨烯電容式觸控螢幕的結構示意圖；圖9是濺射沉積鍍膜裝置的結構示意圖；其中，1-引線電極區；2_視窗觸控區；3-(玻璃)基板；4-透明導電電極層；5_邊緣電極引線層；6-石墨烯薄膜；7_正性感光膠；8_第一金屬膜層；9_第二金屬膜層；10_革巴；11-基片；12-真空腔體。
具體實施方式為便於理解本實用新型，本實用新型列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本實用新型，不應視為對本實用新型的具體限制。實施例1一種用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構，包括視窗觸控區和引線電極區；所述視窗觸控區由下自上依次包括玻璃基板3、石墨烯層6、正性感光膠層7和第一金屬膜層8 ;所述引線電極區由下自上依次包括基板3、石墨烯層4和第二金屬膜層9 ;其中，PET基板的厚度為0.3mm ;石墨烯層的厚度為1.5nm ;第一金屬膜層和第二金屬膜層的厚度相同，且為200nm，正性感光膠層的厚度1.2 μ m。所述用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構如圖3所示(圖3是本實施例所述用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構示意圖)。實施例2一種用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構，包括視窗觸控區和引線電極區；所述視窗觸控區由下自上依次包括PET基板、石墨烯層、正性感光膠層和第一金屬膜層；所述弓I線電極區由下自上依次包括基板、石墨烯層和第二金屬膜層；其中，基板的厚度為1.4mm ;石墨烯層的厚度為0.3nm ;第一金屬膜層和第二金屬膜層的厚度相同，且為lOOOnm，感光膠層的厚度0.8 μ m。實施例3一種用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構，包括視窗觸控區和引線電極區；所述視窗觸控區由下自上依次包括PET基板、石墨烯層、正性感光膠層和第一金屬膜層；所述弓I線電極區由下自上依次包括基板、石墨烯層和第二金屬膜層；其中，基板的厚度為Imm;石墨烯層的厚度為1.2nm ;第一金屬膜層和第二金屬膜層的厚度相同，且為500nm，感光膠層的厚度Ιμπι。[0116]實施例4一種石墨烯電容式觸控螢幕金屬電極的精細圖案化方法，包括如下步驟:(I)採用CN102220566A公開的方法製備石墨烯薄膜，具體為:將銅箔襯底置於真空管式爐中，在除去真空腔內氧氣的情況下，將氫氣注入真空腔中，並升溫至1000°c，再將甲烷氣體注入真空腔中，即得到沉積有石墨烯的金屬襯底；所述石墨烯薄膜的厚度為0.3nm ；然後經過化學轉印的方法，以PDMS為介質，將石墨烯膜層轉印到基板上，得到整板為石墨烯/基板的層狀結構的基板I ;基板I的結構如圖4所示(圖4是本實施例所述基板I的結構示意圖)；(2)將正性感光膠(DQN)均勻塗覆在基板I的石墨烯層上，得到整板為感光膠/石墨烯/基板的層狀結構的基板II ;基板II的結構如圖5所示(圖5是本實施例所述基板II的結構示意圖)所述感光膠的塗覆過程為:將感光膠滴落在石墨烯層的旋轉中心位置，在5000r/min的塗膠速率下，旋塗30s，得到厚度約l.0ym的感光膠；(3)選用掩膜板，遮蓋觸控螢幕的視窗觸控區，保持引線電極區透光，經紫外曝光，5%的氫氧化鉀水溶液進行顯影，丙酮溶液清洗刻蝕，暴露出引線電極區，得到基板III;基板III的引線電極區結構為石墨烯/基板，視窗觸控區結構為感光膠/石墨烯/基板；基板III的結構如圖6所示(圖6是本實施例所述基板III的結構示意圖)(4)採用磁控濺射方法在基板III的整板沉積IOOOnm厚度的金屬膜層，得到基板IV;基板IV的引線電極區結構為金屬膜層/石墨烯/基板，視窗觸控區結構為金屬膜層/感光膠/石墨烯/基板；所得結構如實施例1所述，即如圖3所示；(5)採用在線式滾刷刷洗或人工擦拭方式，由乙醇胺、二甲基亞碸構成的正膠去除液去除感光膠/金屬膜層，溫度控制:60°C，時間:20分鐘。暴露出視窗觸控區的石墨烯層，得到基板V ;基板V的引線電極區結構為金屬膜層/石墨烯/基板，視窗觸控區結構為石墨烯/基板；基板V的結構如圖7所示(圖7是本實施例所述基板V的結構示意圖)(6)將基板V整板進行雷射直寫刻蝕，形成具有精細圖案設計的電容式觸控螢幕的金屬電極膜層。電容式觸控螢幕的金屬電極膜層的結構如圖8所示(圖8是本實施例所述石墨烯電容式觸控螢幕的結構示意圖)。以上結合具體實施例描述了本實用新型的技術原理和使用方法。這些描述只是為了解釋本實用新型的原理和使用方法，而不能以任何方式解釋為對本實用新型保護範圍的限制。基於此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到本實用新型的其它具體實施方式
，這些方式都將落入本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構，其特徵在於，所述中間結構包括視窗觸控區和引線電極區；所述視窗觸控區由下自上依次包括基板(3)、石墨烯層(6)、感光膠層(7)和第一金屬膜層(8);所述引線電極區由下自上依次包括基板(3)、石墨烯層(6)和第二金屬膜層(9)。
2.如權利要求1所述的中間結構，其特徵在於，所述基板的厚度為0.3-1.4mm。
3.如權利要求1所述的中間結構，其特徵在於，所述基板的厚度為0.3-1.1mm。
4.如權利要求1所述的中間結構，其特徵在於，所述石墨烯層厚度為0.3-1.5nm。
5.如權利要求1所述的中間結構，其特徵在於，所述石墨烯層厚度為0.3-1.0nm。
6.如權利要求1所述的中間結構，其特徵在於，所述第一金屬膜層和第二金屬膜層的厚度相同，且為200-1000nm。
7.如權利要求1所述的中間結構，其特徵在於，所述第一金屬膜層和第二金屬膜層的厚度相同，且為200-900nm。
8.如權利要求1 7之一所述的中間結構，其特徵在於，所述中間結構包括視窗觸控區和引線電極區；所述視窗觸控區由下自上依次包括玻璃基板、石墨烯層、正性感光膠層和第一金屬銀層；所述弓I線電極區由下自上依次包括玻璃基板、石墨烯層和第二金屬銀層。
9.如權利要求1 7之一所述的中間結構，其特徵在於，所述中間結構包括視窗觸控區和引線電極區；所述視窗觸控區由下自上依次包括PET基板、石墨烯層、正性感光膠層和第一金屬銀層 ；所述引線電極區由下自上依次包括PET基板、石墨烯層和第二金屬銀層。
專利摘要本實用新型涉及一種用於電容式觸控螢幕製備過程的中間結構，所述中間結構包括視窗觸控區和引線電極區；所述視窗觸控區由下自上依次包括基板、石墨烯層、感光膠層和第一金屬膜層；所述引線電極區由下自上依次包括基板、石墨烯層和第二金屬膜層。本實用新型提供的中間結構可用於圖案化金屬電極膜層的工業化大規模生產；應用本實用新型提供的中間結構製備電容式觸控螢幕，設備轉化成本小；同時，提高了金屬電極層與石墨烯層的蝕刻速度，規避黃光精細蝕刻過程，可以大幅度簡化製程，節約成本，提高了產品良率。
文檔編號G06F3/044GK203084697SQ20132001781
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月14日 優先權日2013年1月14日
發明者劉志斌, 趙斌, 黃海東, 陳凱 申請人:無錫力合光電石墨烯應用研發中心有限公司, 無錫力合光電傳感技術有限公司