本發(fā)明涉及一種互電容觸摸屏功能片及其制備方法，用于手機(jī)觸摸屏等，屬于觸摸屏研究領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電容觸摸屏利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作，當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí)，由于人體電場(chǎng)，用戶(hù)和觸摸屏表面形成以一個(gè)耦合電容，對(duì)于高頻電流來(lái)說(shuō)，電容是直接導(dǎo)體，會(huì)影響電路整體電容特性。電容屏的種類(lèi)按感應(yīng)電容的方式分類(lèi)，可分為表面電容式和投射電容式，投射式電容觸摸屏根據(jù)掃描的方式可分為自電容和互電容。自電容掃描X/Y電極與地構(gòu)成的電容，互電容掃描X/Y電極之間的電容。

現(xiàn)有的投射式電容屏需要一個(gè)或多個(gè)被蝕刻的ITO層，ITO層通過(guò)蝕刻形成多個(gè)水平和垂直電極，由一個(gè)電容式感應(yīng)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)。該芯片即能將數(shù)據(jù)傳送到主處理器，也能自己處理觸點(diǎn)的XY軸位置。當(dāng)水平和垂直電極都通過(guò)單端感應(yīng)方法來(lái)驅(qū)動(dòng)，即一行和一列的驅(qū)動(dòng)電路相同，稱(chēng)為“單端”感應(yīng)，即為自電容。當(dāng)一根軸通過(guò)一套AC信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)，而穿過(guò)觸摸屏的響應(yīng)則通過(guò)其它軸上的電極感測(cè)出。這種方式稱(chēng)為“橫穿式”感應(yīng)，因?yàn)殡妶?chǎng)足以橫穿的方式通過(guò)上層面板的電介層從一個(gè)電級(jí)組(如行)傳遞到另一個(gè)電極組(如列)，則為互電容。互電容觸摸屏相對(duì)于自電容觸膜屏無(wú)需校準(zhǔn)，且避免了“鬼點(diǎn)”效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)觸摸。同時(shí)，互電容觸摸屏不受溫度、濕度、手指濕潤(rùn)程度、人體體重、地面干燥程度影響，不會(huì)產(chǎn)生“漂移”現(xiàn)象。

互電容觸摸屏功能片的橫向電極和縱向電極均由ITO制作而成，一般最優(yōu)質(zhì)和常見(jiàn)的有三種：1、單層雙面ITO結(jié)構(gòu)的PET膜，即PET作為基底膜，兩面各設(shè)有一層ITO，兩面的ITO分別制作成橫向電極(X電極)和縱向電極(Y電極)；2、單層單面ITO結(jié)構(gòu)的PET膜，一般將ITO蝕刻為菱形或三角形，通過(guò)特殊的結(jié)構(gòu)把X和Y電極在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上分隔開(kāi)，如用MEMS技術(shù)將節(jié)點(diǎn)處類(lèi)似立交橋架起來(lái)；3、使用雙層單面ITO結(jié)構(gòu)的PET，PET與PET之間需用OCA粘連。這樣，互電容觸摸屏功能片掃摸的就是節(jié)點(diǎn)電容，而不是電極電容了。

互電容觸摸屏功能片主要有三種制作方案:

一、采用單層雙面ITO結(jié)構(gòu)的PET膜，正反兩面ITO都需加工；

由于ITO的不耐彎折性，以及PET膜材很薄，且正反面ITO需要經(jīng)過(guò)兩次單獨(dú)的加工，工序繁雜，因而ITO折傷不良很高，良品率低；同時(shí)由于有兩層ITO，成品使用過(guò)程中很容易由于彎折導(dǎo)致功能不良。

二、單層單面ITO結(jié)構(gòu)的PET加金屬搭橋；

由于金屬搭橋工藝精度要求高，在PET上制作困難且不耐彎折，同時(shí)金屬搭橋結(jié)構(gòu)劃線(xiàn)體驗(yàn)效果差，做成成品時(shí)可看到里面的金屬亮點(diǎn)

三、使用雙層單面ITO結(jié)構(gòu)的PET，PET與PET之間需用OCA粘連；

由于使用雙層PET，整體厚度偏厚，以目前最薄的50μm厚度的單面ITO結(jié)構(gòu)PET為例，使用雙層PET，中間貼合一層50μm OCA，整體厚度達(dá)到150μm，是前兩種方案厚度的3倍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種加工容易且厚度更薄的互電容觸摸屏功能片，進(jìn)一步地，該互電容觸摸屏功能片較現(xiàn)有互電容觸摸屏功能片耐彎折性更強(qiáng)；

本發(fā)明的另一目的是提供上述互電容觸摸屏功能片的制備方法，該方法制作工藝簡(jiǎn)單，工藝流程少，成品劃線(xiàn)效果與雙層單面ITO結(jié)構(gòu)效果相當(dāng)?shù)那闆r下，但厚度只有其1/3。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)具體實(shí)現(xiàn)：

一種互電容觸摸屏功能片，包括基底膜，設(shè)置于基底膜上的IT0驅(qū)動(dòng)層，設(shè)置于ITO驅(qū)動(dòng)層上的隔離層，設(shè)置于ITO驅(qū)動(dòng)層上的石墨烯感應(yīng)層，以及設(shè)置于石墨烯感應(yīng)層上的保護(hù)膠層；所述ITO驅(qū)動(dòng)層為圖案化的ITO膜，所述石墨烯感應(yīng)層為圖案化的石墨烯膜；所述IT0驅(qū)動(dòng)層與石墨烯感應(yīng)層分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與電容感應(yīng)芯片連接。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)線(xiàn)位于IT0驅(qū)動(dòng)層的邊緣，部分導(dǎo)線(xiàn)與IT0驅(qū)動(dòng)層貼合并引出與電容感應(yīng)芯片直接連接，部分導(dǎo)線(xiàn)與ITO分離，穿過(guò)隔離層與石墨烯感應(yīng)層搭接在一起。

優(yōu)選地，所述石墨烯感應(yīng)層的厚度為0.34nm。

優(yōu)選地，所述ITO驅(qū)動(dòng)層的厚度為50-200nm，例如：50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm，等。進(jìn)一步優(yōu)選150nm。

優(yōu)選地，所述隔離層的厚度為30-100nm，例如：30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm，等。優(yōu)選50nm。

所述基底膜的厚度以及所述保護(hù)膠層的厚度，根據(jù)互電容觸摸屏功能片的需求進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明根據(jù)石墨烯驅(qū)動(dòng)層特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)保護(hù)膠層的厚度50μm以下。50μm的保護(hù)膠層的厚度不但不會(huì)影響石墨烯膜作為感應(yīng)層的功能，還實(shí)現(xiàn)了比現(xiàn)有互電容觸摸屏功能片足夠高的靈敏度。

優(yōu)選地，所述感應(yīng)線(xiàn)采用金屬線(xiàn)，進(jìn)一步優(yōu)選為AlMoAl、Cu線(xiàn)，最佳為Cu線(xiàn)。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)線(xiàn)的厚度為300-400nm。

優(yōu)選地，所述ITO驅(qū)動(dòng)層采用單層的ITO。由于ITO必須依托于基底膜存在，基底膜優(yōu)選采用PET膜，故，在制作時(shí)，通常采用帶有ITO結(jié)構(gòu)的PET膜直接引用過(guò)來(lái)進(jìn)行觸摸屏的制作。

優(yōu)選地，所述石墨烯感應(yīng)層采用單層或雙層的石墨烯，優(yōu)選單層石墨烯。

優(yōu)選地，所述隔離層采用OC、SiO2、SiN等透明絕緣膠，進(jìn)一步優(yōu)選采用SiO₂。

優(yōu)選地，所述保護(hù)膠層采用OCA透明光學(xué)膠。

上述的互電容觸摸屏功能片的制備方法，包括如下步驟：

1)在附有ITO的基底膜的ITO面濺鍍一層導(dǎo)電材料層，再圖案化ITO膜制作出互容式觸摸屏的ITO驅(qū)動(dòng)層及圖案化導(dǎo)電材料層形成導(dǎo)線(xiàn)；

2)在ITO驅(qū)動(dòng)層上整面涂布隔離層，涂布時(shí)，將導(dǎo)線(xiàn)與石墨烯感應(yīng)層搭接位置以及金手指端避空；

3)在隔離層上用光刻膠制作感應(yīng)層的光阻圖案；

4)將石墨烯轉(zhuǎn)移到光阻圖案上，且確保石墨烯與導(dǎo)線(xiàn)搭接；

5)蝕刻去除掉步驟3)中形成的光阻圖案，保留的石墨烯形成圖案化的石墨烯感應(yīng)層；

6)在石墨烯感應(yīng)層上整面貼合一層保護(hù)膠，裁切成小片形成互電容觸摸屏功能片。

優(yōu)選地，所述步驟1)中，在附有ITO的基底膜的ITO面濺鍍一層Cu作為導(dǎo)電材料層。所述步驟1)中，圖案化導(dǎo)電材料層所形成的與石墨烯感應(yīng)層搭接的導(dǎo)線(xiàn)寬度是與ITO連接的導(dǎo)線(xiàn)寬度的3-5倍，最佳為2.5倍。

優(yōu)選地，所述步驟3)中，通過(guò)曝光工藝制作感應(yīng)通道的光阻圖案。

本發(fā)明原理：

按照本發(fā)明的制備方法，可以將由ITO膜蝕刻圖案化為縱向電極(Y電極)作為ITO驅(qū)動(dòng)層，石墨烯膜通過(guò)光刻膠圖案化為橫向電極(X電極)作為石墨烯感應(yīng)層，每個(gè)橫向電極即為感應(yīng)通道，感應(yīng)通道邊緣與ITO邊緣通過(guò)金屬線(xiàn)(優(yōu)選Cu)搭接，ITO膜形成的Y電極與石墨烯構(gòu)成的感應(yīng)通道(X電極)被絕緣的隔離層隔開(kāi)，石墨烯感應(yīng)層上用OCA膠保護(hù)起來(lái)，形成了完整的互電容觸摸屏功能片。

本發(fā)明有益效果：現(xiàn)有的單層雙面ITO結(jié)構(gòu)的PET膜，在隔離層(絕緣層)上濺鍍ITO成功率低導(dǎo)致成品率低，且濺鍍出來(lái)的ITO層方阻和透過(guò)率無(wú)法達(dá)到要求，本發(fā)明用石墨烯膜代替一層ITO，只需按照現(xiàn)有石墨烯膜轉(zhuǎn)移方法輕松轉(zhuǎn)移到隔離層上即可實(shí)現(xiàn)，且方阻和透過(guò)率得到了保證。具體說(shuō)明如下：

1、本發(fā)明方法在保證劃線(xiàn)效果的前提下，可極大降低互電容觸摸屏功能片整體厚度，成品劃線(xiàn)效果與雙層單面ITO結(jié)構(gòu)效果相當(dāng)?shù)那闆r下，但厚度只有其1/3。

2、本發(fā)明方法相對(duì)于傳統(tǒng)方案一和二，使用工藝均為現(xiàn)有成熟工藝，生產(chǎn)成品率高，使用壽命長(zhǎng)，不會(huì)像方案一在制作和使用過(guò)程中容易出現(xiàn)反向彎折ITO，產(chǎn)生ITO斷裂，從而形成功能不良，而方案二搭橋工藝，由于PET為塑料，即使做成成品也存在一定的伸縮性，搭橋結(jié)構(gòu)精度要求高，而且金屬橋細(xì)小容易斷裂，很容易在制作和使用過(guò)程中損壞而出現(xiàn)功能不良，同時(shí)外觀上存在一定缺項(xiàng)。

3、本發(fā)明產(chǎn)品互電容觸摸屏的耐彎折性更佳，厚度相對(duì)于雙層單面ITO結(jié)構(gòu)的電容觸摸屏減少了三分之二，擴(kuò)展互電容觸摸屏的應(yīng)用。ITO不耐彎折和拉伸，而石墨烯的彈性應(yīng)變?yōu)?.6％，拉伸應(yīng)變?yōu)?％，單層石墨烯拉伸強(qiáng)度為150-180GPa，楊氏模量為1TPa，本發(fā)明使用石墨烯層代替ITO層，提升了整個(gè)觸摸屏的耐彎折性，擴(kuò)展了互電容觸摸屏的應(yīng)用。

說(shuō)明書(shū)附圖

圖1為本發(fā)明互電容觸摸屏功能片成本示意圖；

圖2為圖1沿A-A方向的截面示意圖；

圖3為本發(fā)明ITO驅(qū)動(dòng)層示意圖；

圖4為本發(fā)明隔離層示意圖；

圖5為本發(fā)明工藝中光阻圖案示意圖；

圖6為本發(fā)明石墨烯感應(yīng)層示意圖。

其中，1-基底，2-ITO驅(qū)動(dòng)層，21-縱向電極(也稱(chēng)Y電極)，3-隔離層，4-石墨烯感應(yīng)層，41-感應(yīng)通道(也稱(chēng)X電極、橫向電極)，42-光阻圖案，5-保護(hù)膠層，6-金屬導(dǎo)線(xiàn)，7-金手指端。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1：

一種互電容觸摸屏功能片，參見(jiàn)圖1、2所示，整個(gè)互電容觸摸屏功能片為透明的，各層均為透明材料構(gòu)成，圖中的黑色和白色只是用于清楚的區(qū)別顯示產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征。互電容觸摸屏功能片包括基底膜1、IT0驅(qū)動(dòng)層2、隔離層3、石墨烯感應(yīng)層4和保護(hù)膠層5，所述基底膜1、IT0驅(qū)動(dòng)層2、隔離層3、石墨烯感應(yīng)層4和保護(hù)膠層5依次緊密貼合。所述ITO驅(qū)動(dòng)層2為圖案化的ITO膜。參見(jiàn)圖3所示，圖案化的ITO膜形成縱向電極21，也稱(chēng)Y電極，圖中用黑色部位表示。所述石墨烯感應(yīng)層4為圖案化的石墨烯膜，參見(jiàn)圖6所示，圖案化的石墨烯膜形成橫向電極41，也稱(chēng)感應(yīng)通道、X電極。所述金屬導(dǎo)線(xiàn)6用于ITO驅(qū)動(dòng)層2與電容感應(yīng)芯片的連接傳導(dǎo)，以及石墨烯感應(yīng)層4與電容感應(yīng)芯片的連接傳導(dǎo)。所述金屬導(dǎo)線(xiàn)6位于IT0驅(qū)動(dòng)層2的邊緣。其中，部分導(dǎo)線(xiàn)與IT0驅(qū)動(dòng)層貼合并引出與電容感應(yīng)芯片直接連接，另一部分導(dǎo)線(xiàn)的一端穿過(guò)隔離層與石墨烯感應(yīng)層搭接在一起，另一端與ITO驅(qū)動(dòng)層邊緣分離，沿著ITO邊緣外與ITO存在一定的距離處引出與電容感應(yīng)芯片連接。

本實(shí)施例采用石墨烯感應(yīng)層的設(shè)置，即可巧妙的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明互電容觸摸屏功能片耐折彎性的提高，可以有效減輕制備工藝的流程等技術(shù)目的。

作為本實(shí)施例進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案，本實(shí)施例對(duì)各層的材料和厚度進(jìn)行了細(xì)化的優(yōu)選方案。所述石墨烯感應(yīng)層4的厚度優(yōu)選0.34nm。所述ITO驅(qū)動(dòng)層2的厚度為50-200nm，例如：50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm，等。進(jìn)一步優(yōu)選150nm。。所述隔離層3的厚度為30-100nm，例如：30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm，等。優(yōu)選50nm。所述基底膜的厚度以及所述保護(hù)膠層的厚度，根據(jù)互電容觸摸屏功能片的需求進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明根據(jù)石墨烯驅(qū)動(dòng)層特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)保護(hù)膠層的厚度50μm以下。50μm的保護(hù)膠層的厚度不但不會(huì)影響石墨烯膜作為感應(yīng)層的功能，還實(shí)現(xiàn)了比現(xiàn)有互電容觸摸屏功能片足夠高的靈敏度。所述金屬線(xiàn)，優(yōu)選為AIMoAI、Cu線(xiàn)，最佳為Cu線(xiàn)。所述感應(yīng)線(xiàn)的厚度為300-400nm。所述ITO驅(qū)動(dòng)層為單層的ITO。由于ITO必須依托于基底膜存在，基底膜優(yōu)選采用PET膜，故，在制作時(shí)，通常采用帶有ITO結(jié)構(gòu)的PET膜直接引用過(guò)來(lái)進(jìn)行觸摸屏的制作。所述石墨烯感應(yīng)層為圖案化的單層或雙層的石墨烯，優(yōu)選單層石墨烯。所述隔離層采用OC、SiO₂、SiN等透明絕緣膠，優(yōu)選采用SiO₂。所述保護(hù)膠層優(yōu)選采用OCA透明光學(xué)膠?；啄?優(yōu)選采用PET)的厚度和保護(hù)膠層(優(yōu)選采用OCA)可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要自由選擇不同厚度，對(duì)本發(fā)明互電容觸摸屏功能片的功能性無(wú)影響。

實(shí)施例2：

互電容觸摸屏功能片的制備方法，包括如下步驟：

1.將單層ITO(厚度為250μm)結(jié)構(gòu)PET濺鍍一層Cu，Cu厚度控制在300-400nm內(nèi)；然后制作互容式觸摸屏ITO驅(qū)動(dòng)層2及其相應(yīng)的金屬線(xiàn)6，如圖3所示，ITO圖案化制作后構(gòu)成互容式觸摸屏的Y電極21；

2.參見(jiàn)圖4所示，在ITO驅(qū)動(dòng)層2上整面涂布SiO₂，SiO₂厚度50±10nm，構(gòu)成隔離層3，涂布時(shí)，需將石墨烯感應(yīng)層與金屬線(xiàn)6搭接位置以及金手指端7避空；

3.在隔離層上，通過(guò)曝光工藝制作光刻膠的光阻圖案42，如圖5所示，空白處表示有光刻膠，黑色條形表示無(wú)光刻膠，光刻膠圖案厚度約1000nm；

4.將CVD法生長(zhǎng)石墨烯膜4轉(zhuǎn)移到光阻圖案上，且確保石墨烯膜4與金屬線(xiàn)6搭接；

5.蝕刻去光阻膜，去除第3步中形成的光阻圖案42，形成圖案化石墨烯膜構(gòu)成的石墨烯感應(yīng)層4，保留的石墨烯膜即為感應(yīng)通道41，即X電極，如圖4所示，白色條形表示感應(yīng)通道41，為一層石墨烯膜，黑色部分表示無(wú)石墨烯膜；

6.在貼合一層50μm的OCA，裁切成小片即成為本發(fā)明互電容觸摸屏功能片，如圖1所示；

實(shí)施例3：

互電容觸摸屏功能片的制備方法，工藝步驟同實(shí)施例1，不同之處在于：

1、步驟1中，濺鍍一層AIMoAI用于制作感應(yīng)線(xiàn)；

2、隔離層采用OC。

實(shí)施例4：

互電容觸摸屏功能片的制備方法，工藝步驟同實(shí)施例1，不同之處在于：

步驟4中，轉(zhuǎn)移兩層石墨烯膜。

實(shí)施例5：

互電容觸摸屏功能片的制備方法，工藝步驟同實(shí)施例1，不同之處在于：ITO的厚度單層ITO厚度為50μm。

實(shí)施例6：

互電容觸摸屏功能片的制備方法，工藝步驟同實(shí)施例1，不同之處在于：ITO的厚度單層ITO厚度為200μm。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。