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

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

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現代觸摸屏的分類有很多種:電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外線技術觸摸屏、表面聲波技術觸摸屏等，其中占主流技術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導電層。

石墨烯憑借其高導電性、高韌度、高強度、高透明度等優勢成為新興產業中的新興材料，技術含量高，應用前景廣，由石墨烯代替ITO制作而成的柔性觸摸屏能夠實現手機與電腦的完美統一，將帶來消費電子領域新時代的變革。


ITO導電層
石墨烯材料在觸摸屏中的應用優勢

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異的性質。石墨烯在觸控屏中具有明顯的應用優勢，其主要優點包括：

（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，是迄今為止發現的電導率最高的材料；

（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）石墨烯的化學性質穩定，性能受環境的影響較小；

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

（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鍵技術

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


01石墨烯薄膜轉移關鍵技術

石墨烯薄膜的轉移方法很多，目前使用最多的有兩類：基于PMMA犧牲層的轉移方法和熱釋膠帶轉移方法。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移釋放石墨烯。熱釋膠帶轉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移石墨烯的形狀，因而對于石墨烯觸控屏而言，熱釋膠帶轉移石墨烯方法更為實用。

02石墨烯薄膜改性關鍵技術

根據不同的應用需求，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電性的重要途徑。本征石墨烯的價帶和導帶在布里淵區中心呈錐形接觸，因此是零帶隙的半導體或半金屬；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構，形成與半導體類似的摻雜效應。目前，石墨烯摻雜改性劑種類很多，主要有硝酸、氯金酸、導電高分子等，采用的改性方式包括浸泡、熏蒸、原位復合以及旋涂的方式。

03石墨烯薄膜圖形化關鍵技術

石墨烯是一種由碳原子組成二維材料，具有很好的化學穩定性。一般采用酸和堿很難對石墨烯實現腐蝕，因此用石墨烯實現電容式觸摸屏過程中，會遇到一個很大的難題：在現有的觸控工藝線條件下實現對石墨烯的刻蝕。要實現對石墨烯的刻蝕，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成，所以可以考慮在特殊條件下與氧氣等物質發生化學反應，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，同時現有工業化設備可以實現10微米量級的石墨烯圖形，滿足在工廠規模化制備的需求。

04石墨烯觸控模組關鍵技術

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域具有廣闊的應用前景，國內外的龍頭企業早已開始在相關領域進行專利布局，但是由于石墨烯觸摸屏在產品量產方面還有很多問題需要解決。因此，國內相關企業仍要加大研發投入，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的合作，積極推進產學研相結合，著重在石墨烯的轉移、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域應用的產業化進程。

參考文獻：

焦天棟 譚玉靖，從專利申請看石墨烯在觸摸屏領域的最新進展

文章來源：石墨烯研究院

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