一种复合膜触控传感器及其制备方法技术

技术编号:14053917 阅读:111 留言:0更新日期:2016-11-26 10:26
本发明专利技术公开了一种复合膜触控传感器,包括基底、IT0(氧化铟锡)导电膜、石墨烯层和金属电极,所述基底、ITO导电膜和石墨烯层依次紧密贴合,其中,所述金属电极与ITO导电膜连接。本发明专利技术着眼于解决石墨烯薄膜在触控传感器制造过程中的附着力问题点,以提高石墨烯触控传感器生产良率和产品稳定性为最终目的,摒弃了传统单一膜的特点,利用石墨烯/ITO复合导电膜,在ITO表面设置触控传感器金属电极,彻底解决了石墨烯薄膜在传感器生产过程中的附着力问题,对于推动石墨烯薄膜在传感器件中的应用具有重要意义,同时也可解决纯ITO薄膜耐高温高湿效果差,耐弯折性差的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种触控传感器,用于手机触摸屏等,属于触摸屏研究领域。
技术介绍
触控屏(Touch panel)又称为触控面板,是个可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置,当接触了屏幕上的图形按钮时,屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置,可用以取代机械式的按钮面板,并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。Samuel Hurst博士在1971年专利技术了一个触摸传感器,这个传感器就是触控屏的雏形。三年后,他设计了第一款透明的触控屏。1977年,触控屏技术得到了很大的改善,一直到今天仍在被广泛使用并且飞速发展。手机触摸屏分为两种:电阻屏和电容屏,目前流行的触摸屏多数都为lens屏,就是纯平电阻和镜面电容屏,诺基亚多数都为电阻屏的,电容屏的代表为iphone。电阻触屏俗称“软屏”,多用于Windows Mobile系统的手机;电容触屏俗称“硬屏”,如iPhone和G1等机器采用这种屏质。触控传感器是触膜屏的核心部件,目前主要利用透明ITO导电膜上设置金属引线,ITO导电膜用于触摸感应,金属引线用于传导电信号,从而实现触控传感。触控传感器分为可视区和金属引线区,可视区作为手机屏幕等触摸屏上显示光影的位置,金属引线区设置在ITO导电膜的周边,应用时,一般被不透明材料遮挡,则呈现在手机屏周边无感应位置。但是,ITO导电薄膜耐高温高湿效果差,耐弯折性差,因此,很多科学家都在寻求一种更好的材料。石墨烯透明导电薄膜的导电性和灵敏度极高,随着石墨烯透明导电薄技术的突飞猛进的发展,生产线的愈加成熟、生产成本较之前降低。石墨烯导电薄膜触控传感器随之诞生,但应用起来存在很多问题,导致未能使石墨烯导电薄膜的优越性发挥出来。现有石墨烯透明导电薄膜应用在触控传感器领域具有如下几点不足:1.为满足附着力要求,通常采用胶粘剂方法转移石墨烯(Applied Physics Letters,2013,102(2):023112.),难以采用双层石墨烯薄膜(电性能优良),即使采用双层石墨烯薄膜(Nature nanotechnology,2010,5(8):574-578.),在制造石墨烯触控传感器或触摸屏时也是采用了较为复杂的制造方法(中国专利技术专利申请号:201510983770.7与201510998462.1),且因为TRT或静电转移法转移的石墨烯薄膜附着力较差,影响触控传感器或触摸屏的生产良率和可靠性;2.采用胶粘剂方法转移的石墨烯薄膜,在制造石墨烯触控传感器或触摸屏时,传感器表面金属电极,如银浆在其表面附着力也没有竞争材料(比如:ITO导电薄膜,纳米银线导电薄膜)的附着力好,影响生产良率和可靠性;3.采用胶粘剂方法转移的石墨烯薄膜,在制造石墨烯触控传感器或触摸屏时,为确保具有良好的附着力,通常采用单层石墨烯,导致电性能较差(方阻一般在170ohm/sq以上,方阻不均匀性在±10%以上),难以应用在高性能、大尺寸触控传感器和触摸屏中,且方阻均匀性差容易导致电容式触控传感器通道容值不良,影响产品生产良率和产品长期使用的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足,提供了一种新类型的复合膜触控传感器,其灵敏度高、耐高温耐湿且透明导电层方阻均匀、稳定性强;本专利技术的另一目的是提供上述复合膜触控传感器的制备方法,方法简单易行,成本低,适于工业化的大规模生产。本专利技术的目的通过以下技术方案来具体实现:一种复合膜触控传感器,包括基底、IT0导电膜、石墨烯层和金属电极,所述基底、ITO导电膜和石墨烯层依次紧密贴合,其中,所述金属电极与ITO导电膜连接。优选的,所述石墨烯层为一层或多层石墨烯薄膜,优选一层石墨烯。将ITO导电膜与石墨烯导电膜结合起来,一层石墨烯即可实现超常的导电性能,方阻为70-80ohm/sq,远低于一般商用ITO透明导电薄膜。优选的,所述透明基底和ITO层的总厚度为1-500μm,例如:1μm、5μm、10μm、20μm、50μm、100μm、200μm、250μm、300μm、500μm,等;优选125μm;进一步优选的,所述ITO的厚度为1-500nm,例如:1nm、2nm、5nm、10nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm,等;优选35nm。优选的,所述ITO层在与石墨烯层贴合的一面带有一层图案化的金属电极。比如,采用市场上的带有预镀膜的ITO。预镀膜进行图案化之后,作为金属电极。优选为镀铜膜。优选的,所述金属电极采用银浆电极或者铜电极。本专利技术复合膜触控传感器,有三种制备方法,具体详见下面的说明。制备方法一:包括如下步骤:1)在带有基底的ITO导电薄膜上转移一层或多层石墨烯薄膜;2)对石墨烯薄膜进行图案化,使作为触控传感器金属引线区域的石墨烯薄膜被清除,暴露出ITO导电薄膜表面;3)在暴露出金属引线区的ITO表面制作金属电极;4)对金属电极和其它石墨烯覆盖区域施行激光图案化工艺,优选激光直写图案化,形成触控传感器图案和周围金属引线;5)贴合光学胶,即形成具有完整结构和功能的触控传感器。带有基底的ITO导电薄膜为现有市场上销售的ITO膜,包括基底层(一般为PET)和ITO导电薄膜层。优选的,所述步骤1)中,石墨烯的转移方法采用热释放胶带转移法或者静电转移法,优选静电转移法;优选转移一层石墨烯薄膜。热释放胶带转移法,参见Nature nanotechnology,2010,5(8):574-578.,利用胶膜将CVD法生长的石墨烯由生长衬底上转移至目标基底。静电转移法,参见中国专利技术专利申请号:201210269206.5、201410238058.X。本专利技术优选采用静电转移法转移石墨烯,经本专利技术人研究发现,石墨烯薄膜界面与ITO接触时,界面洁净度对转移后复合导电膜的方阻影响很大。因此,一般的胶粘剂转移方法无法适用于本专利技术提出的复合膜工艺,对于热释放胶带(TRT)转移法或PMMA转移法等,因其表面有大量的残留物,影响石墨烯薄膜与ITO薄膜的接触特性,只有优选采用静电转移法这种大尺寸/洁净转移技术,才能实现本专利技术的最佳效果。此外,由于ITO表面覆盖了石墨烯薄膜,因此即使ITO薄膜出现少量裂纹等缺陷,石墨烯薄膜也可实现桥接作用,极大提升了ITO薄膜的耐弯折特性。采用静电转移法实现ITO膜与石墨烯膜结合后,复合导电膜方阻可达70-80ohm/sq,比单独的ITO膜的导电率提高近一倍,因此,只需转移一层石墨烯,即可实现足够强大的灵敏度,摆脱了现有石墨烯触控传感器一层石墨烯触控灵敏度较差的问题。优选的,所述步骤2)中,所述图案化工艺采用直写式激光刻蚀法、黄光法、牺牲层法,优选激光刻蚀法。优选的,所述直写式激光刻蚀法采用功率3W的激光(1064nm波长)扫描两次。采用小功率多次扫除方法,确保扫除石墨烯,但不损伤ITO;从而获得可区分的整个视窗区和金属引线区。直写式激光刻蚀法:采用直写式激光刻蚀的方案,调整激光参数,使得激光烧蚀/剥离掉石墨烯薄膜,但不损伤图案化区域(金属引线区)的ITO,此方案为优选方案。黄光法:采用黄光工艺方案,在石墨烯薄膜表面涂布光刻胶或压合感光干膜,随后采用微细加工技术中的标准黄光工艺,形成图案化的光刻胶/干膜,最后采用氧等离子体刻蚀的本文档来自技高网
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一种<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/55/201610535127.html" title="一种复合膜触控传感器及其制备方法原文来自X技术">复合膜触控传感器及其制备方法</a>

【技术保护点】
一种复合膜触控传感器,其特征在于:包括基底、IT0导电膜、石墨烯层和金属电极,所述基底、ITO导电膜和石墨烯层依次紧密贴合,其中,所述金属电极与ITO导电膜连接。

【技术特征摘要】
1.一种复合膜触控传感器,其特征在于:包括基底、IT0导电膜、石墨烯层和金属电极,所述基底、ITO导电膜和石墨烯层依次紧密贴合,其中,所述金属电极与ITO导电膜连接。2.根据权利要求1所述的复合膜触控传感器,其特征在于:所述石墨烯层为一层或多层石墨烯薄膜,优选一层石墨烯;优选的,所述金属电极采用银浆电极或者铜电极。3.根据权利要求1所述的复合膜触控传感器,其特征在于:所述透明基底和ITO层的总厚度为1-500μm,优选125μm;进一步优选的,所述ITO的厚度为1-500nm,优选35nm。4.根据权利要求1所述的复合膜触控传感器,其特征在于:所述ITO层在与石墨烯层贴合的一面带有一层图案化的金属电极。5.根据权利要求1-4任一项所述的复合膜触控传感器的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:1)在带有基底的ITO导电薄膜上转移一层或多层石墨烯薄膜;2)对石墨烯薄膜进行图案化,使作为触控传感器金属引线区域的石墨烯薄膜被清除,暴露出ITO导电薄膜表面;3)在暴露出金属引线区的ITO表面制作金属电极;4)对金属电极和其它石墨烯覆盖区域施行图案化,优选激光直写图案化,形成触控传感器图案和周围金属引线;5)贴合光学胶,即形成具有完整结构和功能的触控传感器。6.根据权利要求5所述的复合膜触控传感器的制备方法,其特征在于:所述步骤1)中,石墨烯的转移方法采用热释放胶带转移法或者静电转移法,优选静电转移法;优选转移一层石墨烯薄膜。7.根据权利要求5所述的复合膜触控传感器的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员:谭化兵杨军袁凯
申请(专利权)人:无锡格菲电子薄膜科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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