[發明專利]一種石墨烯電容式觸摸屏及其制作方法

在審

• 申請號: 201410294608.X
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104020918A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 凌樺光;孟磊;馬來鵬;任文才;成會明
• 申請（專利權）人: 深圳市航泰光電有限公司;凌樺光
• 主分類號: G06F3/044
• 分類號: G06F3/044
• 代理公司: 深圳市嘉宏博知識產權代理事務所 44273
• 代理人: 孫強

1.一種石墨烯電容式觸摸屏，其特征在于，包括蓋板層、?OCA光學膠層以及石墨烯透明導電薄膜層，其中，該OCA光學膠層設置在該蓋板層與該石墨烯透明導電薄膜層之間，該蓋板層由PC材料制成，

在該石墨烯透明導電薄膜層下表面上還設置有線路層，在該線路層四周設置有電極層，該電極層由銀漿材料印刷而成，該電極層用以將該線路層引出，

工作時，在該石墨烯透明導電薄膜層內形成一個低電壓交流電場，當用戶手指觸摸該石墨烯電容式觸摸屏表面時，手指與該石墨烯透明導電薄膜層間會形成一個耦合電容，此刻會有一定量的電荷轉移到人體，為了恢復電荷損失，電荷從該石墨烯電容式觸摸屏的四角補充進來，各方向補充的電荷量和觸摸點的距離成比例，由此能夠推算出觸摸點的位置。

2.如權利要求1所述的一種石墨烯電容式觸摸屏，其特征在于：該石墨烯透明導電薄膜層的基材由PET、PC、PMMA、玻璃中的任何一種制成。

3.如權利要求1所述的一種石墨烯電容式觸摸屏，其特征在于：該石墨烯透明導電薄膜層的基材厚度為0.125mm、0.175mm、0.188mm；0.38mm、0.5mm、0.65mm；0.5mm、0.65mm；0.55mm、0.7mm、1.1mm中的任何一種厚度。

4.如權利要求1所述的一種石墨烯電容式觸摸屏，其特征在：該石墨烯透明導電薄膜層的透光率為80~97.7%，方阻值為30~400Ω。

5.一種石墨烯電容式觸摸屏的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步：對石墨烯透明導電薄膜進行分切下料，將石墨烯透明導電薄膜分切成排版所需的尺寸，

第二步：對第一步中已分切好的石墨烯透明導電薄膜進行縮水老化，

將經過分切后的石墨烯透明導電薄膜用耐高溫膠帶固定在玻璃上，待烘烤箱中的溫度達到80度時，將石墨烯透明導電薄膜推進烘烤箱進行高溫縮水老化，烘烤溫度控制在135度，烘烤時間控制在50分鐘，

烘烤完畢后,?石墨烯透明導電薄膜在烤箱內降溫5~10分鐘后，當石墨烯透明導電薄膜表面溫度低于80度后，才將石墨烯透明導電薄膜從烤箱中取出，

在完成對石墨烯透明導電薄膜的縮水老化之后，對每一塊石墨烯透明導電薄膜進行測量方阻的工作，測量每一塊石墨烯透明導電薄膜的四個角及中間位置的五點方阻值，阻值波動范圍在正負50Ω以內為合格品，

第三步：用風槍對第二步中完成了縮水老化的石墨烯透明導電薄膜進行清潔，再印刷黑色油墨靶標，印刷烘烤溫度在70度的情況下持續10分鐘，

在印刷烘烤完成后，石墨烯透明導電薄膜在烤箱內降溫5~10分鐘后，當石墨烯透明導電薄膜表面溫度低于50度后，才將石墨烯透明導電薄膜從烤箱中取出，

第四步：采用激光蝕刻的原理去除不需要的石墨烯導電部分，

將第三步中已印好黑色靶標的石墨烯透明導電薄膜放到激光蝕刻平臺上，打開吸風，以吸平材料，導入已編制好加工程序后，激光蝕刻機先捕捉每模的靶標來定位，然后對每模的石墨烯進行蝕刻，激光蝕刻掉不需要的導電部分，同時將觸摸屏動作區的圖形蝕刻出來，

激光蝕刻完成后利用萬用表打到200MΩ測量蝕刻區域是否有阻抗，無阻值說明已蝕刻干凈，再用萬用表測量二個相鄰的半三角形圖形有無阻抗，無阻值說明通道間沒有短路，功能正常，

第五步：對第四步中完成了激光蝕刻后的石墨烯透明導電薄膜進行印刷銀漿，銀漿印刷在石墨烯透明導電薄膜的兩側以及上側，

在進行印刷銀漿的過程中，烘烤溫度控制在130度烘烤40分鐘，

待烘烤箱溫度達到80度時，將印刷有銀漿的石墨烯透明導電薄膜推進烘烤箱進行烘烤，

在烘烤完成后，石墨烯透明導電薄膜在烤箱內降溫5~10分鐘后，當石墨烯透明導電薄膜表面溫度低于80度后，才將石墨烯透明導電薄膜從烤箱中取出，

本步驟的印刷銀漿是為了將觸摸屏動作區里面的線路通過銀漿引出來，降低通道阻抗，后續工序再與FPC綁定在一起，

銀漿烘烤完成后進行百格測試，用刀片在銀漿上面劃多道45度角的斜線，組合成45度的線條網格，再用測試膠條粘在網格上面，用力推平后，再以45度角勻速撕起測試膠帶，格中的銀漿未脫落，即說明銀漿在石墨烯基材上的附著力是合格的，

用萬用表打到20KΩ，測量單個線路通道的阻抗，當通道阻抗≤20KΩ，環地電阻≤200Ω的時候為合格品，

第六步：將第五步中已印好銀漿的石墨烯透明導電薄膜進行激光鐳射線路外形的工作，

先在激光機平臺上放置玻璃紙并用雙面膠固定好，先用3.8~5.0W低功率鐳射對位線及線路外形，而后，打開吸風，再將石墨烯透明導電薄膜放置上去，對準對位線再進行激光鐳射外形的工作，

第七步：將第六步中鐳射好所需線路外形的石墨烯透明導電薄膜與FPC進行綁定，

首先，將ACF貼覆在FPC壓合金手指處，ACF須居中貼覆在FPC銅箔的開窗處，

而后將FPC預壓在線路的出頭位置，再做好定位治具，調整熱壓頭的平整度及位置，最后通過脈沖熱壓機進行壓合，

熱壓完成后，在FPC與線路的交接處點上封膠，用來固定FPC，

第八步：將第七步中綁定好FPC的石墨烯透明導電薄膜，通過SIU開發板連接到電腦，再通過開發軟件進入工程調試模式去檢測每個通道的數據是否正常，

再進行劃線測試，看線條是否顯示正常，

第九步：制作PC蓋板材料，首先，撕掉PC印刷面的保護膜，在其印刷面印刷黑色油墨，制作出所需要的觸摸顯示區及按鍵圖標，烘烤溫度70度持續時間10分鐘，

第十步：在第九步上的PC蓋板上印刷多一層黑色油墨，其目的是為了增加油墨遮光性及填補一些小針孔，烘烤溫度70度持續時間30分鐘，

烘烤完后按第五步的百格測試進行測試油墨附著力，以確保所印刷的油墨附著力合格，

第十一步：制作光學透明膠層，

依排版設計用下料機開好尺寸，下料機氣壓達到額定工作壓強5bar±1的情況下方可進行工作，張力控制在0.7~0.85N范圍內，

將OCA層用激光鐳射的方法開槽挖孔，將FPC的綁定位置及攝像頭孔位置空出來，以減少高度差及增加透光率，

在進行OCA鐳射的時候，其易離型面朝下，打開吸風，將OCA放至在機臺中間位置，鐳射完后排除廢料，并進行清潔，

第十二步：將第十一步鐳射好的OCA層與第十步印刷好的PC蓋板進行大張貼合，人工對好位后用覆膜機進行貼合，

在貼合的過程中控制貼合速度20~25m/min、壓力0.1~0.2kg，貼合過程要控制好潔凈度，以免造成外觀損壞，

第十三步：對第十二步中大張貼合好的PC蓋板進行切外形及挖聽筒孔的工作，

第十四步：將第十三步切好外形的PC蓋板與第八步經測試合格的石墨烯透明導電薄膜用貼片機進行小片貼合，

貼合前先鐳射好定位治具，確保對位精度，貼片機上一吸風臺上先放好第八步經測試合格的石墨烯透明導電薄膜，另一吸風臺上放好第十三步的PC蓋板，撕掉OCA層上的離型膜，而后進行貼合，

貼合參數設定氣壓值0.45Bar、前進速度1000mm/s、返回速度200mm/s、翻轉時間10*100ms，

第十五步：將第十四步貼合好的產品進行脫泡，

將每片產品插放在靜電盒中，送至脫泡機中除泡，

設置脫泡機溫度40度、氣壓5kg、時間40分鐘，

除泡后檢查汽泡有沒有完全去除及石墨烯導電層有沒有分層，

第十六步：對第十五步中除好泡的石墨烯產品進行外觀擦拭及檢驗，擦拭臟污及污點，檢查外觀有無刮花、扎傷、油墨滲透劇齒、汽泡、雜物、黑點、白點等不良，外觀良品再進行功能檢測，按第八步的測試方法，通過SIU開發板連接到電腦，再通過開發軟件去檢測每個通道的數據是否正常，并進行劃線測試，看線條顯示是否正常，

第十七步：完成第十六步之后再將石墨烯電容式觸摸屏裝到手機整機上看實際使用效果，并進行IC配置參數的優化，重新調試一版適合石墨烯的IC配置參數，使整機的效果更加完美，當用戶手指觸摸帶有石墨烯的觸摸屏表面時，手指與石墨烯導體層間會形成一個耦合電容，就會有一定量的電荷轉移到人體，為了恢復這些電荷損失，電荷從屏幕的四角補充進來，各方向補充的電荷量和觸摸點的距離成比例，由此觸控IC可以推算出觸摸點的位置，石墨烯電容式觸摸屏觸摸靈敏度高、劃線更流暢、用戶體驗感更強。