北京時間03月24日消息，中國觸摸屏網(wǎng)訊，石墨烯柔性觸摸屏 開啟電子消費領(lǐng)域新時代

21世紀以來，隨著科技的發(fā)展，我們的生活無時不刻發(fā)生著巨大的變化。從電腦、手機的普及再到各類電子產(chǎn)品的迭代更新，人們的需求也在發(fā)生著變化。觸摸屏技術(shù)的出現(xiàn)使得生活、學習、娛樂變得更快捷、方便。

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現(xiàn)代觸摸屏的分類有很多種:電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外線技術(shù)觸摸屏、表面聲波技術(shù)觸摸屏等，其中占主流技術(shù)的主要是電容式觸摸屏和電阻式觸摸屏。然而無論是電容式觸摸屏還是電阻式觸摸屏，其不可或缺的一種最核心的部件就是中間的ITO導(dǎo)電層。

石墨烯憑借其高導(dǎo)電性、高韌度、高強度、高透明度等優(yōu)勢成為新興產(chǎn)業(yè)中的新興材料，技術(shù)含量高，應(yīng)用前景廣，由石墨烯代替ITO制作而成的柔性觸摸屏能夠?qū)崿F(xiàn)手機與電腦的完美統(tǒng)一，將帶來消費電子領(lǐng)域新時代的變革。


ITO導(dǎo)電層
石墨烯材料在觸摸屏中的應(yīng)用優(yōu)勢

柔性屏腕機
石墨烯是僅有一層原子厚度的新型二維材料，在力學、熱學、光學、電學等方面具有十分優(yōu)異的性質(zhì)。石墨烯在觸控屏中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，其主要優(yōu)點包括：

（1）石墨烯幾乎是完全透明的，單層石墨烯薄膜從紫外、可見到紅外波段的透光率均高達97.7%，因而不會偏色；

（2）電導(dǎo)率與透光率的矛盾在石墨烯透明電極中可得到很好的解決，石墨烯材料僅一個碳原子層厚，其載流子遷移率極高，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的電導(dǎo)率最高的材料；

（3）石墨烯具有極高的力學強度，并且非常柔軟（甚至可以在一定程度上折疊）；

（4）石墨烯的化學性質(zhì)穩(wěn)定，性能受環(huán)境的影響較小；

（5）石墨烯是單原子層的碳材料，不存在毒性，對環(huán)境也無污染，符合綠色環(huán)保的要求；

（6）自然界碳元素含量非常豐富，因此采用石墨烯作為電極，原材料的限制較小。

石墨烯觸摸屏中的關(guān)鍵技術(shù)

大面積石墨烯薄膜一般高溫生長于銅箔等金屬襯底表面。對于石墨烯的應(yīng)用而言，需要將石墨烯從生長襯底轉(zhuǎn)移到所需基底表面。石墨烯觸摸屏的工藝分為石墨烯的轉(zhuǎn)移、改性、圖形化及其電容屏模組制備四個過程，而現(xiàn)階段的研發(fā)重點也是針對這四個過程進行改進。


01石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)

石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法很多，目前使用最多的有兩類：基于PMMA犧牲層的轉(zhuǎn)移方法和熱釋膠帶轉(zhuǎn)移方法。前一種方法：在石墨烯表面旋涂上聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），用酸液刻蝕銅，然后將石墨烯轉(zhuǎn)移至目標基底上，最后用丙酮去除PMMA，該方法操作簡單，在實驗室大量使用；后一種方法：將熱釋膠帶與石墨烯/銅箔貼合，用酸液刻蝕銅，然后將石墨烯/熱釋膠帶與目標基底貼合，最后熱釋膠帶通過加熱轉(zhuǎn)移釋放石墨烯。熱釋膠帶轉(zhuǎn)移方法方便大面積使用，同時通過膠帶的裁剪也方便控制轉(zhuǎn)移石墨烯的形狀，因而對于石墨烯觸控屏而言，熱釋膠帶轉(zhuǎn)移石墨烯方法更為實用。

02石墨烯薄膜改性關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)不同的應(yīng)用需求，石墨烯薄膜還需要進行改性增強。對于石墨烯觸控屏而言，石墨烯薄膜需要在保持高透光率的條件下進一步增強薄膜的導(dǎo)電性。在載流子遷移率一定的情況下，通過摻雜改性提高石墨烯載流子濃度是增強石墨烯導(dǎo)電性的重要途徑。本征石墨烯的價帶和導(dǎo)帶在布里淵區(qū)中心呈錐形接觸，因此是零帶隙的半導(dǎo)體或半金屬；通過表面吸附、晶格空位、晶格替換摻雜等途徑可改變其能帶能級結(jié)構(gòu)，形成與半導(dǎo)體類似的摻雜效應(yīng)。目前，石墨烯摻雜改性劑種類很多，主要有硝酸、氯金酸、導(dǎo)電高分子等，采用的改性方式包括浸泡、熏蒸、原位復(fù)合以及旋涂的方式。

03石墨烯薄膜圖形化關(guān)鍵技術(shù)

石墨烯是一種由碳原子組成二維材料，具有很好的化學穩(wěn)定性。一般采用酸和堿很難對石墨烯實現(xiàn)腐蝕，因此用石墨烯實現(xiàn)電容式觸摸屏過程中，會遇到一個很大的難題：在現(xiàn)有的觸控工藝線條件下實現(xiàn)對石墨烯的刻蝕。要實現(xiàn)對石墨烯的刻蝕，一般的方法包括兩個方面：（1）由于石墨烯是一種很薄的材料，只有一個原子層厚度，因此可以采用高能量轟擊的方式去掉不需要的石墨烯；（2）石墨烯是由碳原子構(gòu)成，所以可以考慮在特殊條件下與氧氣等物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)，從而去除石墨烯。基于此，石墨烯的刻蝕方法有三種：激光刻蝕、氧等離子刻蝕、氧紫外線刻蝕。其中，石墨烯激光刻蝕法，處理方法較為簡單，同時現(xiàn)有工業(yè)化設(shè)備可以實現(xiàn)10微米量級的石墨烯圖形，滿足在工廠規(guī)模化制備的需求。

04石墨烯觸控模組關(guān)鍵技術(shù)

石墨烯觸控模組制程可分為前段sensor工藝和后段的貼合工藝，前段工藝的目的是實現(xiàn)電容式觸摸屏的sensor，而后段工藝則是將sensor于觸控芯片貼合組成石墨烯電容式觸摸屏成品。其中主要的工藝步驟包括：銀漿的絲印與刻蝕、石墨烯sensor與觸控芯片的貼合、蓋板貼合與除泡。其中，石墨烯sensor與觸控芯片通過柔性印刷電路板（FPC）進行電氣連接，需要經(jīng)過綁定及其通過一定的壓力和高溫條件與ACF膠粘接綁定。

總結(jié)與展望

石墨烯材料由于其本身具有的特性使得其在觸摸屏領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，國內(nèi)外的龍頭企業(yè)早已開始在相關(guān)領(lǐng)域進行專利布局，但是由于石墨烯觸摸屏在產(chǎn)品量產(chǎn)方面還有很多問題需要解決。因此，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)仍要加大研發(fā)投入，才有機會突破巨頭們的專利封鎖，同時加強與高校或科研機構(gòu)的合作，積極推進產(chǎn)學研相結(jié)合，著重在石墨烯的轉(zhuǎn)移、改性、圖形化及其電容屏模組制備等制備工藝中尋求有意義的改進，從而加快我國石墨烯在觸摸屏領(lǐng)域應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化進程。

參考文獻：

焦天棟 譚玉靖，從專利申請看石墨烯在觸摸屏領(lǐng)域的最新進展

文章來源：石墨烯研究院

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