專利名稱：一種用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)及其制備方法，具體涉及一種由多層金屬構(gòu)成的基于石墨烯電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)及其制備方法，屬于石墨烯材料應(yīng)用領(lǐng)域及電容式觸摸屏制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
觸摸屏是一種輸入設(shè)備，能夠方便實現(xiàn)人與計算機及其它便攜式移動設(shè)備的交互作用。近年來，基于氧化銦錫(IT0)透明導電薄膜的電容觸摸屏被廣泛應(yīng)用于移動互聯(lián)設(shè)備，如智能手機，便攜式平板電腦。目前廣為流行的電容式觸摸屏結(jié)構(gòu)包含(玻璃)基板100、透明導電電極層101、邊緣電極引線層102等組成(圖1為現(xiàn)有技術(shù)中單片電容式觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖)。其中，透明導電電極層101為透明導電氧化物(Transparent ConductiveOxide,簡稱TC0)膜層,其作用是可以使光線透過，且本身可作為導電電極層使用；邊緣電極引線層102為金屬引線層。所述透明導電電極層101所需要的透明導電層需要具備10_4Q 數(shù)量級的電阻率。目前得到實際應(yīng)用的是ITO (氧化銦錫)膜層，工業(yè)當中采用PVD (物理氣相沉積)法鍍制ITO膜層，所述PVD法主要為濺射鍍膜方式。ITO (Indium Tin Oxides)是氧化銦(90%In203)和氧化錫(10%Sn02)的合成物鍛制在硬(玻璃)或軟(塑膠)基板上生產(chǎn)的。工業(yè)當中采用物理氣相沉積(Physical VaporDeposition,簡稱PVD)方式鍍制ITO (氧化銦錫)膜層。所述的PVD的基本方法有真空蒸發(fā)、濺射、離子鍍等，所述離子鍍包括空心陰極離子鍍、熱陰極離子鍍、電弧離子鍍、活性反應(yīng)離子鍍、射頻離子鍍、直流放電離子鍍等。其中最常用的PVD方法為濺射鍍膜方式。雖然由現(xiàn)有的工藝生產(chǎn)的ITO薄膜具有高導電性和透明度，能基本滿足部分電子產(chǎn)品對該兩項技術(shù)指標的需要，但是仍存在很多難以克服的困難(I) ITO很脆易碎，因此應(yīng)用時容易被磨損或者在彎曲時出現(xiàn)裂紋、脫落而影響使用壽命。(2) ITO成膜后需要高溫處理才能達到高導電性，當使用塑膠基板時，由于處理溫度受限，薄膜導電性和透明度均較低。(3)受原材料和生產(chǎn)設(shè)備、工藝的影響，ITO薄膜將會越來越昂貴。這是因為一方面，ITO的主要成分是銦，其儲量非常有限，目前的全球年產(chǎn)約為500噸；另一方面，ITO的成膜工藝必須使用高質(zhì)量的ITO靶材，成膜所需的高質(zhì)量ITO靶材生產(chǎn)技術(shù)又主要控制在日本、美國、歐洲等國家。以上技術(shù)缺陷和未來市場走向使發(fā)展新材料來取代ITO成為工業(yè)界急需解決的課題。對ITO的替代材料的可行性研究已經(jīng)進行了很多年，潛在的候選材料包括導電聚合物、氧化鋅或其他氧化物、碳納米管以及最近的石墨烯等。石墨烯具有作為透明導電材料的極佳性能，具體表現(xiàn)為(I)石墨烯的透射率在可見光波段與波長無關(guān)。因此，可見光透射率因波長不同而弓I起的變化較少，透射光譜幾乎為平坦狀態(tài)。(2)石墨烯的色調(diào)完全無色。導電薄膜越是無色就越容易在觸摸顯示屏上忠實地再現(xiàn)圖像顏色。(3)石墨烯具有高達97. 4%的透射率。(4)石墨烯在透過率維持在95%范圍內(nèi)時，方塊電阻仍可達到125 Q/ □，已經(jīng)達到了工業(yè)界透明電極的質(zhì)量標準(40(T900Q/ 口)。本領(lǐng)域公知地，在透明導電材料中，光線透射率與方塊電阻值之間存在此消彼長的關(guān)系，即為了降低方塊電阻而增加石墨烯薄膜的厚度，透射率會隨之下降；相反，為了提高光線透射率而減薄膜厚，方塊電阻值就會上升。所以，在保證透光率的前提下，通過適當增加石墨烯膜厚及摻雜等技術(shù)途徑，將導電膜的方塊電阻降至最低，這方面石墨烯具有很大的潛力。目前，在開發(fā)石墨烯替代ITO材料過程中，石墨烯作為透明導電材料應(yīng)用于觸摸屏產(chǎn)品領(lǐng)域被普遍看好。但是，在石墨烯之上的電極層卻存在附著力、導電性和耐腐蝕/氧化性三方面不能同時取得較理想效果的問題。本領(lǐng)域技術(shù)人員為了提高電極層的導電性，選用Al、Ag等導電率較高的金屬作為電極層，但是其與石墨烯的附著力不好，很容易出現(xiàn)膜層易于脫落、易于氧化的現(xiàn)象；而為了提高電極層的附著力，現(xiàn)有技術(shù)選用蒸鍍方法制備與石墨烯附著力好的Cu、Ni等金屬層作為電極層，但是其導電性非常不好，且膜層易于氧化，不耐腐蝕；而為了提高電極層的耐腐蝕/氧化性，現(xiàn)有技術(shù)又選擇抗氧化性較好的Mo等金屬作為電極層，同樣地，所述的抗氧化性能較好的金屬的導電性能或附著力方面的表現(xiàn)又非常不好。如何解決基于石墨烯的電容式觸摸屏的電極層存在的這些問題，成為限制石墨烯作為透明導電材料應(yīng)用于觸摸屏產(chǎn)品的技術(shù)瓶頸。因此，為了將石墨烯材料快速投入應(yīng)用并替代ITO膜層，本領(lǐng)域需要開發(fā)一種具有高附著力、高導電性及可以提高整體膜層的耐腐蝕性的可用于基于石墨烯透明導電膜層的電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有高附著力的可用于基于石墨烯透明導電膜層的電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的電極結(jié)構(gòu)附著于石墨烯導電薄膜之上，可以提高透明導電薄膜層的透過率、電導率，或同時可以提高電容式觸摸屏整體膜層的耐腐蝕性。同時，本發(fā)明提供的電極結(jié)構(gòu)與石墨烯導電薄膜能夠同時激光刻蝕，與現(xiàn)有的石墨烯制備技術(shù)相結(jié)合，規(guī)避現(xiàn)有的ITO材料，大幅降低觸摸屏產(chǎn)品制作成本的同時，大幅度提聞廣品良率及可罪性，提聞廣品的耐候性。本發(fā)明突破現(xiàn)有技術(shù)“僅采用一層導電金屬膜層解決所有基于石墨烯的電容式觸摸屏的金屬引線電極技術(shù)問題”的技術(shù)偏見，選用兩層甚至多層金屬來解決基于石墨烯的電容式觸摸屏存在的不同的技術(shù)難題。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)，所述電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括基板、石墨烯層和導電金屬膜層；其中，所述導電金屬膜層與石墨烯層之間設(shè)有增加石墨烯層與金屬膜層附著力的金屬附著層，即所述電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括基板、石墨烯層、金屬附著層和導電金屬膜層。本發(fā)明通過在導電金屬膜層與石墨烯層之間設(shè)金屬附著層的方式來解決現(xiàn)有技術(shù)中導電金屬膜層與石墨烯層附著力不好的問題。本發(fā)明所述的金屬附著層與石墨烯之間具有較強的附著力，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，任何一種現(xiàn)有技術(shù)或新技術(shù)公開的與石墨烯之間具有較強附著力的金屬均可用于本發(fā)明，對于具體選擇何種金屬本發(fā)明不做具體限定。當然，金屬附著層同樣需要與導電金屬膜層具有良好的附著性，但因為同樣是金屬材質(zhì)，性能基本相似，兩者之間的附著力好是非常公知的事實，無需過多考慮其與導電金屬膜層的相溶性。優(yōu)選地，所述金屬附著層的金屬材料為能夠與石墨烯固溶的金屬中的任意I種或至少2種的組合。與石墨烯發(fā)生固溶的金屬是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，典型但非限制性的實例有鎳、銅、銣、鈷、鈀、鉬、銥或釕等，在石墨烯薄膜的制備領(lǐng)域，技術(shù)人員通常會利用 “能與石墨烯發(fā)生固溶”這樣的特性來選擇CVD法中的金屬襯底。進一步優(yōu)選地,本發(fā)明所述能夠與石墨烯固溶的金屬選自金屬N1、金屬Cu、金屬T1、金屬Cr中的任意I種或至少2種的組合,所述組合例如NiCu合金、NiTi合金、CuCr合金、NiCr合金等,優(yōu)選金屬Ni和/或金屬Cu,進一步優(yōu)選金屬Ni和金屬Cu的合金；優(yōu)選地，所述金屬附著層的厚度為30-350nm,例如32nm、37nm、45nm、49nm、53nm、58nm、67nm、85nm、92nm、120nm、180nm、250nm、265nm、287nm、312nm、335nm、348nm 等，優(yōu)選厚度為 50_300nm。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)的導電金屬膜層之上設(shè)有保護導電金屬膜層不被氧化和腐蝕的金屬保護層；即所述電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括基板、石墨烯層、金屬附著層、導電金屬膜層和金屬保護層。本發(fā)明通過在導電金屬膜層之上設(shè)金屬保護層的方式來解決現(xiàn)有技術(shù)中導電金屬膜層容易被腐蝕、被氧化的問題。本發(fā)明所述的金屬保護層具有耐腐蝕、耐氧化的特性。同樣地，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，任何一種現(xiàn)有技術(shù)或新技術(shù)公開的具有耐腐蝕、耐氧化特性的金屬均可用于本發(fā)明，對于具體選擇何種金屬本發(fā)明不做具體限定。任何能夠形成致密膜層且本身性質(zhì)不易與氧發(fā)生氧化反應(yīng)的金屬都可應(yīng)用于本發(fā)明當中作為耐腐蝕抗氧化金屬保護層。所述的具有耐腐蝕、耐氧化特性的典型但非限制性的金屬的實例有鑰、鋯、鎳、鈦、鉻、鈮等。優(yōu)選地，本發(fā)明所述金屬保護層的金屬材料為抗氧化耐腐蝕金屬中的任意I種或至少2種的組合，優(yōu)選金屬N1、金屬Mo、金屬Ti中的任意I種或至少2種的組合，所述組合例如金屬Ni/金屬Mo的組合、金屬Ti/金屬Mo的組合、金屬Ti/金屬Ni的組合、金屬Ni/金屬Mo/金屬Ti的組合等,進一步優(yōu)選金屬Mo。優(yōu)選地，所述金屬保護層的厚度為30_350nm,例如32nm、37nm、45nm、49nm、53nm、58nm、67nm、85nm、92nm、120nm、180nm、250nm、265nm、287nm、312nm、335nm、348nm 等，優(yōu)選厚度為 50_300nm。優(yōu)選地，本發(fā)明所述導電金屬膜層的金屬材料為導電金屬中的任意I種或至少2種的組合，優(yōu)選電阻率彡3.0X10_8Q !!!的導電金屬，導電金屬的選擇是本領(lǐng)域公知的技術(shù)，任何一種現(xiàn)有技術(shù)或新技術(shù)公開的符合電阻率< 3. OXlCT8Q *111的導電金屬均可用于本發(fā)明，典型但非限制性的實例有金、銀、鋁等。優(yōu)選地，本發(fā)明所述導電金屬膜層的金屬材料為金屬Ag、金屬Al、金屬Au中的任意I種或至少2種的組合,所述組合例如金屬Ag/金屬Al的組合、金屬Al/金屬Au的組合、金屬Ag/金屬Au的組合、金屬Ag/金屬Al/金屬Au的組合等,進一步優(yōu)選金屬Ag、金屬Al、金屬Au中的任意I種。優(yōu)選地，所述導電金屬膜層的厚度為140-700nm,例如143nm、152nm、165nm、180nm、205nm、254nm、285nm、310nm、345nm、385nm、402nm、437nm、485nm、520nm、585nm、630nm、674nm、685nm 等，優(yōu)選厚度為 200_600nm。優(yōu)選地，所述金屬附著層、導電金屬膜層和金屬保護層的總厚度為200_1000nm，例如 210nm、280nm、330nm、360nm、480nm、520nm、600nm、750nm、880nm、930nm、980nm、992nm 等。優(yōu)選地，所述石墨烯層為厚度0. 5-3nm的單層或多層石墨烯層，優(yōu)選單原子石墨烯層，或厚度為l_3nm的多層石墨烯層。所述石墨烯層的厚度可以為0. 53nm、0. 57nm、
0.6nm、0. 66nm、0. 74nm、0. 85nm、0. 92nm>1. Onm>1. 14nm>1. 25nm>1. 36nm>1. 43nm>1. 57nm、
1.88nm、2. 03nm、2. 54nm、2. 67nm、2. 78nm、2. 85nm、2. 94nm 等。石墨烯透明導電層的厚度大于3nm，可見光透射率低，影響透明導電膜的透明性；石墨烯透明導電層的厚度小于0. 5nm,方阻增大，影響透明導電膜的電導率。優(yōu)選地，所述基板厚度為0. 3-2mm,例如 0. 33mm、0. 37nm、0. 48mm、0. 6mm、0. 74mm、0. 92mm、1. 14mm、1. 35mm、1. 46mm、1. 53mm、1. 77mm、1. 88mm 等；優(yōu)選為 0. 3-1. 1mm,優(yōu)選為0. 3-1. 1mm，所述基板優(yōu)選為玻璃基板或PET基板。本發(fā)明所述的用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)典型但非限制性的實例可以是所述電極結(jié)構(gòu)由下之上依次包括基板、石墨烯層、NiCu合金層、Al金屬層和Mo金屬層；或者，所述電極結(jié)構(gòu)由下之上依次包括基板、石墨烯層、TiCu合金層、Au金屬層和Ni金屬層；或者，所述電極結(jié)構(gòu)由下之上依次包括基板、石墨烯層、TiCr合金層、Ag金屬層和Ti金屬層；或者，所述電極結(jié)構(gòu)由下之上依次包括基板、石墨烯層、Cu金屬層、Au金屬層和Mo金屬層等。優(yōu)選地，所述金屬附著層為NiCu合金層，優(yōu)選地，所述NiCu合金層的厚度為30-350nm，優(yōu)選厚度為 50_300nm。優(yōu)選地，所述導電金屬膜層為Al金屬層；優(yōu)選地，所述Al金屬層的厚度為140-700nm，優(yōu)選厚度為 200_600nm。優(yōu)選地，所述金屬保護層為Mo金屬層；優(yōu)選地，所述Mo金屬層的厚度為30-350nm，優(yōu)選厚度為 50_300nm。銅鎳(NiCu)合金又稱白銅，是以鎳為主要添加元素的銅基合金，呈銀白色，有金屬光澤。Ni金屬本身能夠與石墨烯材料互溶，所以沉積Ni材料可以保證電極結(jié)構(gòu)在石墨烯材料之上的附著力，同時NiCu合金當中Cu元素可以提高底層NiCu合金的導電性。鋁(Al)單質(zhì)的20°C的電阻率為2. 65X KT8Q 1。本發(fā)明在NiCu金屬層之上沉積Al層可以大幅提高整個電極結(jié)構(gòu)的電導率。鑰(Mo)為銀白色金屬，硬而堅韌，主要用于鋼鐵工業(yè)，不銹鋼中加入鑰，能改善鋼的耐腐蝕性；在鑄鐵中加入鑰，能提高鐵的強度和耐磨性能。鑰金屬在真空磁控濺射鍍膜制程中可以形成致密的金屬膜層，且鑰金屬本身不易于氧發(fā)生氧化反應(yīng)；本發(fā)明在Al金屬膜層上沉積最上層的Mo層，對整個電極結(jié)構(gòu)起到保護的作用，保證在高溫高濕的環(huán)境整個產(chǎn)品的可罪性；提聞廣品的良率。本發(fā)明的目的之二在于提供一種如目的之一所述的用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)的制備方法。當所述電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括基板、石墨烯層、金屬附著層和導電金屬膜層時，所述方法為在基板上轉(zhuǎn)印石墨烯薄膜；然后使電極區(qū)的石墨烯層上依次沉積金屬附著層和導電金屬膜層，得到電極區(qū)結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層的層狀結(jié)構(gòu)；最后經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述方法為在基板上轉(zhuǎn)印石墨烯薄膜；然后使電極區(qū)的石墨烯層上依次沉積NiCu合金的金屬附著層和金屬Al的導電金屬膜層，得到電極區(qū)結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)；最后經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)。當電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括基板、石墨烯層、金屬附著層、導電金屬膜層和金屬保護層時，所述方法為在基板上轉(zhuǎn)印石墨烯薄膜；然后使電極區(qū)的石墨烯層上依次沉積金屬附著層、導電金屬膜層和金屬保護層，得到電極區(qū)結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層/金屬保護層的層狀結(jié)構(gòu)；最后經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述方法為在基板上轉(zhuǎn)印石墨烯薄膜；然后使電極區(qū)的石墨烯層上依次沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo得到金屬膜層，得到電極區(qū)結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)；最后經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，沉積金屬附著層、導電金屬膜層和金屬保護層的方法為磁控濺射方法；優(yōu)選地,沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo的方法為磁控派射方法。本發(fā)明所述的“使電極區(qū)的石墨烯層上依次沉積不同的金屬層(例如金屬附著層、導電金屬膜層或金屬保護層)，得到電極區(qū)結(jié)構(gòu)(例如基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層或基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層/金屬保護層)”的步驟，可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的任意I種實現(xiàn)“僅電極區(qū)的結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層/金屬保護層”的方式，本發(fā)明不做具體限定，所述的實現(xiàn)方式典型但非限制性的實例有第一種實例先在整個轉(zhuǎn)印有石墨烯薄膜的基板上沉積金屬附著層、導電金屬膜層或金屬保護層中的任意I層、2層或3層，得到覆蓋整個石墨烯薄膜的金屬層結(jié)構(gòu)；然后將觸摸屏透光區(qū)的金屬層的金屬材料刻蝕掉，得到僅電極區(qū)的結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層的層狀結(jié)構(gòu)或僅電極區(qū)的結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層/金屬保護層的層狀結(jié)構(gòu)。所述的“刻蝕”方法本發(fā)明沒有特殊限定，任何一種本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)或新技術(shù)公開的能夠?qū)⑹┍∧ど系慕饘倌涌涛g掉的技術(shù)均可用于本發(fā)明，優(yōu)選曝光顯影蝕刻的方式。第二種實例先通過“掩膜”的方式，將觸摸屏透光區(qū)遮蓋；然后再在基板上沉積金屬附著層、導電金屬膜層或金屬保護層中的任意I層、2層或3層得到金屬層；最后去掉掩膜，得到僅電極區(qū)的結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層的層狀結(jié)構(gòu)或僅電極區(qū)的結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層/金屬保護層的層狀結(jié)構(gòu)。同樣地，所述的“掩膜”本發(fā)明沒有特殊限定，任何一種本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)或新技術(shù)公開的能夠?qū)⒂|摸屏透光區(qū)遮蓋的技術(shù)均可用于本發(fā)明，優(yōu)選通過金屬掩膜的方式將觸摸屏透光區(qū)遮蓋。作為本發(fā)明的一種實施方式，本發(fā)明所述用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)的制備方法包括如下步驟(I)制備石墨烯薄膜；(2)將步驟(I)制得的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)；(3)在步驟(2)得到的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)上，依次沉積相應(yīng)的金屬附著層的金屬、導電金屬膜層的金屬和金屬保護層的金屬，得到基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層/金屬保護層的層狀結(jié)構(gòu)；(3a’ )通過曝光顯影蝕刻的方式，蝕刻掉觸摸屏透光區(qū)的金屬層材料，得到僅電極區(qū)具有基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層/金屬保護層的層狀結(jié)構(gòu)的觸摸屏板；(4)經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)；或，本發(fā)明所述用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)的制備方法包括如下步驟(I)制備石墨烯薄膜；(2)將步驟(I)制得的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)；(3b’ )用金屬掩膜覆蓋住觸摸屏的透光區(qū)，得到僅暴露電極區(qū)的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)；(3)在步驟(3b’)得到的僅暴露電極區(qū)的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)上，依次沉積相應(yīng)的金屬附著層的金屬、導電金屬膜層的金屬和金屬保護層的金屬，得到僅電極區(qū)具有基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層/金屬保護層的層狀結(jié)構(gòu)的觸摸屏板；(4)經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)。以用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯層/NiCu合金層/Al金屬層/Mo金屬層為例，其制備方法為在基板上轉(zhuǎn)印石墨烯薄膜；然后使電極區(qū)的石墨烯層上依次沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo，得到電極區(qū)結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)；最后經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo的方法為磁控派射方法。本發(fā)明所述的“使電極區(qū)的石墨烯層上依次沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo，得到電極區(qū)結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)”的步驟，可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的任意I種實現(xiàn)“僅電極區(qū)的結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜”的方式，本發(fā)明不做具體限定，所述的實現(xiàn)方式典型但非限制性的實例有第一種實例先在整個轉(zhuǎn)印有石墨烯薄膜的基板上沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo得到覆蓋整個石墨烯薄膜的金屬層；然后將觸摸屏透光區(qū)的金屬層材料蝕刻掉，得到僅電極區(qū)的結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)。所述的“刻蝕”方法本發(fā)明沒有特殊限定，任何一種本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)或新技術(shù)公開的能夠?qū)⑹┍∧ど系慕饘賹涌涛g掉的技術(shù)均可用于本發(fā)明，優(yōu)選曝光顯影蝕刻的方式。
第二種實例先通過“掩膜”的方式，將觸摸屏透光區(qū)遮蓋；然后再在基板上沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo得到金屬層；最后去掉掩膜，得到僅電極區(qū)的結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)。同樣地，所述的“掩膜”本發(fā)明沒有特殊限定，任何一種本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)或新技術(shù)公開的能夠?qū)⒂|摸屏透光區(qū)遮蓋的技術(shù)均可用于本發(fā)明，優(yōu)選通過金屬掩膜的方式將觸摸屏透光區(qū)遮蓋。作為本發(fā)明的一種實施方式，所述的一種用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)的制備方法包括如下步驟(I)制備石墨烯薄膜；(2)將步驟(I)制得的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)；(3)在步驟(2)得到的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)上，依次沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo得到金屬膜層，得到基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)；(3a’ )通過曝光顯影蝕刻的方式，蝕刻掉觸摸屏透光區(qū)的金屬膜層材料，得到僅電極區(qū)具有基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜層狀結(jié)構(gòu)的觸摸屏板；(4)經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)。作為本發(fā)明另一種實施方式，本發(fā)明所述的一種用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)的制備方法包括如下步驟(I)制備石墨烯薄膜；(2)將步驟(I)制得的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)；(3b’ )用金屬掩膜覆蓋住觸摸屏的透光區(qū)，得到僅暴露電極區(qū)的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)；(3)在步驟(3b’)得到的僅暴露電極區(qū)的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)上，依次沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo得到金屬膜層，得到僅電極區(qū)具有基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)的觸摸屏板；(4)經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)。其中，步驟(I)所述石墨烯的制備方法選自化學氣相沉積法、化學分散法或加熱SiC法中的任意I種。關(guān)于石墨烯的制備、大尺寸石墨烯薄膜的制備以及大尺寸石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移等方面，本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)做了一定的研究，例如楊永輝采用氧化還原法制備了石墨烯膠狀懸浮液，通過真空抽濾獲得了石墨烯薄膜(石墨烯薄膜的制備和結(jié)構(gòu)表征，楊永輝等，物理化學學報，2011,27 (3) :736-742);褚穎等在“碳材料石墨烯及在電化學電容器中的應(yīng)用”(碳材料石墨烯及在電化學電容器中的應(yīng)用，褚穎等，電池，2009，8，39 (4)220-221) 一文中概述了石墨烯及其制備方法微機械剝離、石墨插層、氧化石墨還原和化學氣相沉積，綜述了石墨烯作為電極材料對電化學電容器性能，特別是比電容的影響；任文才在“石墨烯的化學氣相沉積法制備”(石墨烯的化學氣相沉積法制備，任文才，2011，2，26
(I):71-79)—文中評述了 CVD法制備石墨烯及其轉(zhuǎn)移技術(shù)的研究進展。本發(fā)明所述的石墨烯透明導電薄膜的制備方法沒有特殊限定，能夠?qū)⑺鲋苽涞玫绞┩该鲗щ姳∧さ娜我庖环N方法均可用于本發(fā)明，步驟(I)所述石墨烯的制備方法優(yōu)選自化學氣相沉積法、化學分散法、加熱SiC法中的任意I種，進一步優(yōu)選化學氣相沉積法。CN102220566A (
公開日2011_10_19)公開了一種化學氣相沉積制備單層和多層石
墨烯的方法，其步驟是將金屬襯底置于真空管式爐或者真空氣氛爐中，在除去真空腔內(nèi)氧氣的情況下，將氫氣注入真空腔中，并升溫至800-100(TC，再將碳源氣體注入真空腔中，SP得到沉積有石墨烯的金屬襯底。優(yōu)選地，步驟(I)所述石墨烯的制備方法為化學氣相沉積法，可以采用如CN102220566A所述的方法制備，具體為在800-1000°C下裂解碳源性氣體，在襯底表面生長
石墨烯薄膜。本發(fā)明所述化學氣相沉積法中，所述碳源性氣體為只含有碳原子和氫原子的有機氣體，優(yōu)選C1-C4的烷烴、C2-C4的烯烴、C2-C3的炔烴中的任意I種或至少2種的組合，進一步優(yōu)選甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、正丁烯、異丁烯、1，2- 丁二烯、1，3- 丁二烯、順丁二烯、反二丁烯、正丁烷、異丁烷、丙烯、環(huán)丙烷中的任意I種或至少2種的組合，所述組合例如甲烷\乙烷的組合、乙烯\正丁烯的組合、乙炔\環(huán)丙烷\甲烷的組合等，特別優(yōu)選甲烷和\或乙炔。本發(fā)明所述化學氣相沉積法中，所述襯底選自金屬箔或附于基體上的金屬薄膜，所述金屬選自鎳、銅、銣、鈷、鈀、鉬、銥或釕中的任意I種或至少2種的組合；所述襯底優(yōu)選銅箔、鎳箔、銣箔、釕箔或涂覆有金屬鎳薄膜的基體中的任意I種或至少2種的組合，進一步優(yōu)選銅箔。優(yōu)選地，步驟(I)所述石墨烯薄膜為單原子石墨烯層，或厚度為0. 5-3nm的石墨烯薄膜，優(yōu)選單原子石墨烯層，或厚度為l_3nm的石墨烯薄膜。本發(fā)明步驟(2)所述的將石墨烯薄膜轉(zhuǎn)印到基板上的步驟中，轉(zhuǎn)印的方法選自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)轉(zhuǎn)移法、熱釋放膠帶轉(zhuǎn)移法、聚二甲基硅氧烷(PDMS)轉(zhuǎn)移法中的任意I種，優(yōu)選聚甲基丙烯酸甲酯轉(zhuǎn)移法?！案g基體法”是目前比較常用的轉(zhuǎn)移石墨烯的方法，此方法采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)，確保了石墨烯轉(zhuǎn)移的可靠性和穩(wěn)定性，較好地保存了石墨烯的完整性。典型但非限制性的實例為使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)，lmol/L的NaOH作為腐蝕液，腐蝕溫度為90°C，在把粘附有石墨烯的PMMA薄膜從原始硅基底上分離后，室溫下將其粘貼到目標基體上，最后利用丙酮清洗掉PMMA，實現(xiàn)了石墨烯的轉(zhuǎn)移；或者將帶有PDMS的生長有石墨烯的Ni基體放入腐蝕液中(FeCl3溶液或酸溶液)，腐蝕完成后，帶有石墨烯的PDMS片會漂浮在液面上，用水清洗PDMS片后，將其粘貼在目標基體上，靜置去除氣泡后再揭下PDMS，即可將石墨烯轉(zhuǎn)移到目標基體上(石墨烯的化學氣相沉積法制備，任文才，2011，2，26 (I) : 71-79)。熱釋放膠帶是一種適合轉(zhuǎn)移大面積石墨烯的轉(zhuǎn)移介質(zhì)，其特點是常溫下具有一定的粘合力，在特定溫度以上，粘合力急劇下降甚至消失，表現(xiàn)出“熱釋放”特性，該方法可以實現(xiàn) 30 英寸石墨烯的轉(zhuǎn)移(Bae S，et al. Rol 1-to-rollproduction of 30-1nch graphemefilms for transparent electrodes[J]，NatureNanotechnology,2010，5(8):574-578)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了任何一種現(xiàn)有技術(shù)或新技術(shù)公開的能夠轉(zhuǎn)移石墨烯的方法均可用于本發(fā)明，此處不再贅述。優(yōu)選地，步驟(3)所述金屬附著層的金屬、導電金屬膜層的金屬和金屬保護層的金屬的沉積方法選自PVD方法中的任意I種，優(yōu)選自真空蒸發(fā)沉積鍍膜、濺射沉積鍍膜、離子鍍沉積鍍膜中的任意I種，進一步優(yōu)選濺射沉積鍍膜法，特別優(yōu)選磁控濺射沉積鍍膜法。濺射沉積鍍膜是利用高能離子沖擊材料靶從其表面濺射出粒子并沉積在工件表面上形成薄膜的方法。濺射沉積鍍膜的機理為在一定真空條件(大約I(T1Pa)下向濺射鍍膜裝置(如圖2所示)中通入Ar氣，給靶、真空室壁加上正負電，形成輝光放電；輝光放電時電子在電場作用下變成高能電子(電場電勢越高，電子能量越高);高能電子碰撞Ar原子，使Ar原子電離成正離子(即Ar+離子)以及二次電子；二次電子在電場作用下也變成高能電子，會繼續(xù)碰撞Ar原子產(chǎn)生電離，從而繼續(xù)產(chǎn)生更多的Ar+離子和二次電子；如此循環(huán)即形成“雪崩”;而Ar原子發(fā)生電離時其內(nèi)部的電子發(fā)生躍遷，此時可觀察到真空腔體104內(nèi)，在靶和基片之間形成的光芒，光芒越強處發(fā)生電離越多；此時空間形成等離子體；Ar+離子在電場作用下飛向靶面(由于靶為陰極，帶負電位)，并碰撞靶材表面，濺射出靶材粒子；靶材粒子飛向基片，并在基片上沉積形成一層薄膜。濺射沉積鍍膜是本領(lǐng)域公知的技術(shù)，此處不再贅述。圖2為濺射沉積鍍膜的原理 示意圖。濺射沉積鍍膜裝置(如圖2所示)中包含了真空腔體104 (也稱為真空室)、靶105、基片106 ;真空腔體104提供一個真空環(huán)境，濺射鍍膜方式中真空腔體接地，同時為陽極，靶105即為濺射鍍膜方式中的陰極；基片106在濺射鍍膜方式中可以有三種方式接地、懸浮或單獨接某一電位(即為偏壓)。磁控濺射是為了在低氣壓下進行高速濺射，必須有效地提高氣體的離化率。通過在靶陰極表面引入磁場，利用磁場對帶電粒子的約束來提高等離子體密度以增加濺射率的方法。目前，磁控濺射被廣泛用于平板顯示器用玻璃鍍膜裝置中的直流磁控濺射真空聯(lián)度鍍膜生產(chǎn)線，是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)。本發(fā)明優(yōu)選采用磁控濺射的方法在石墨烯層上依次沉積NiCu合金、Al金屬和Mo金屬。本發(fā)明最優(yōu)選采用連續(xù)式直流磁控濺射鍍膜生產(chǎn)線進行測控濺射沉積鍍膜，一次進行金屬附著層/導電金屬膜層/金屬保護層的制備。所述的連續(xù)式直流磁控濺射鍍膜生產(chǎn)線為現(xiàn)有的工藝設(shè)備，且可以通過商購獲得。本發(fā)明可以直接使用現(xiàn)有的工藝設(shè)備，設(shè)備轉(zhuǎn)換成本很小，且技術(shù)可靠，簡化了工藝流程，提高了整體產(chǎn)品良率。優(yōu)選地，步驟(3)所述濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 3 0.6Pa，例如
0.31Pa、0. 35Pa、0. 38Pa、0. 42Pa、0. 48Pa、0. 53Pa、0. 58Pa 等，電壓 200 600V，例如 205V、222V、257V、300V、330V、380V、425V、485V、505V、518V、587V 等，靶的材料為NiCu 合金靶材、
Al金屬fE材和Mo金屬祀材，工作氣體||氣。優(yōu)選地，步驟(3)所述NiCu合金層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度
0.3 0. 6Pa，電壓20(T600V，靶的材料為NiCu合金，工作氣體為氬氣；所述Al金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 3^0. 6Pa，電壓20(T600V，靶的材料為金屬Al，工作氣體為氬氣；所述Mo金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 3^0. 6Pa，電壓20(T600V，靶的材料為金屬Mo，工作氣體為氬氣。優(yōu)選地，步驟(4)所述圖案化選自光刻或激光刻蝕，優(yōu)選激光刻蝕?，F(xiàn)有技術(shù)中，在觸摸屏領(lǐng)域，將電極區(qū)圖案化的方法有很多。步驟(4)所述圖案化選自光刻或激光刻蝕。但本發(fā)明所述的圖案化的方法并不僅限于上述方法，任何一種現(xiàn)有技術(shù)或新技術(shù)中公開的電極區(qū)圖案化的方法均可用于本發(fā)明。步驟(4)所述圖案化為激光刻蝕。優(yōu)選地，所述激光刻蝕采用激光直寫式刻蝕或激光直接刻蝕。所謂激光直寫，就是利用強度可變的激光束對涂在基片表面的抗蝕材料變劑量曝光，顯影后在抗蝕層表面形成所要求的輪廓。激光直寫技術(shù)是本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)，如顏樹華等在綜述“二元光學器件直寫技術(shù)的研究進展” 一文中，對于激光直寫技術(shù)原理、方法等做了綜述(二元光學器件直寫技術(shù)的研究進展，顏樹華等，半導體光電，2002，23 (3):159-162)。所謂激光直接刻蝕，就是采用近紅外或紫外激光在電極區(qū)表面直接燒結(jié)膜層，對電極區(qū)圖案化的方法。本發(fā)明所述的激光刻蝕法對石墨烯薄膜進行圖案化，不需要掩膜，可以直接獲得電極圖形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果1、本發(fā)明突破現(xiàn)有技術(shù)“僅采用一層導電金屬膜層解決所有基于石墨烯的電容式觸摸屏的技術(shù)問題”的技術(shù)偏見，選用兩層甚至多層金屬來解決基于石墨烯的電容式觸摸屏存在的不同的技術(shù)難題，為本領(lǐng)域解決基于石墨烯的電容式觸摸屏的技術(shù)問題提供了一種全新的方向；2、本發(fā)明通過在石墨烯層和導電金屬膜層之間設(shè)金屬附著層，解決石墨烯與導電金屬膜層之間附著力差的問題；通過在導電金屬膜層之上設(shè)金屬保護層，解決金屬附著層和導電金屬膜層容易腐蝕、氧化的問題；另外，由于導電金屬膜層的電導率高，具有良好的導電性，從而賦予電極結(jié)構(gòu)良好的導電性；尤其是在優(yōu)選技術(shù)方案中，在石墨烯材料上依次沉積NiCu合金層、Al金屬層和Mo金屬層得到金屬膜層，通過NiCu合金層中，Ni元素能夠與石墨烯材料互溶的特性，提高了石墨烯透明導電薄膜與電極結(jié)構(gòu)的附著力，解決了現(xiàn)有的石墨烯透明導電薄膜與電極材料附著力弱，導致電極容易脫落的問題；利用NiCu合金層中，Cu元素良好的導電性，提高了電極結(jié)構(gòu)的導電性；利用Al金屬優(yōu)良的導電性，大幅提高電極區(qū)金屬膜層的導電性；利用Mo金屬的穩(wěn)定性，對整個金屬膜層起到保護的作用，保證整個電容式觸摸屏產(chǎn)品在高溫高濕的環(huán)境中的可靠性；提高電容式觸摸屏的產(chǎn)品良率；3、本發(fā)明提供的電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)與石墨烯層的附著力強，能夠滿足當前制備石墨烯電容式觸摸屏的需要；且導電性好、耐腐蝕性好均能滿足大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的要求；4、本發(fā)明提供的電極結(jié)構(gòu)的制備方法的優(yōu)選技術(shù)方案“曝光顯影蝕刻”方式，利用了石墨烯材料的強耐腐蝕性，采用曝光顯影加腐蝕的做法，去除觸摸屏可見光區(qū)的金屬膜層，相比于通過“掩膜”方式，保護可見光區(qū)沉積金屬引線層的方式，更易于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用，提高了產(chǎn)品可靠性及良率；采用現(xiàn)有的工藝設(shè)備，簡化了工藝流程，提高了整體產(chǎn)品良率；5、本發(fā)明提供的電容式觸摸屏用電極結(jié)構(gòu)的制備工藝簡單，尤其是優(yōu)選技術(shù)方案中，采用目前廣泛使用的平板顯示器用玻璃鍍膜裝置中的直流磁控濺射真空聯(lián)度鍍膜生產(chǎn)線，可應(yīng)用于石墨烯基板的金屬附著層/導電金屬膜層/金屬保護層的電極的制備生產(chǎn)，設(shè)備轉(zhuǎn)換成本很小，且技術(shù)可靠，能夠很容易的達到大規(guī)模生產(chǎn)的要求。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中單片電容式觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為濺射沉積鍍膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實施例1所述的用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為實施例6所述的電容式觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖；100-基板、101-透明導電膜層；102邊緣電極引線層；104_真空腔體；105_靶；106-基片；U1、U2為加載在濺射鍍膜裝置上的電壓；201-石墨烯層；202-NiCu合金層；203-A1金屬層；204_Mo金屬層。
具體實施例方式為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施 例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。實施例1一種用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)，所述電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括玻璃基板、石墨纟布層、NiCu合金層、Al金屬層和Mo金屬層；其中，NiCu合金層的厚度為30nm ；A1金屬層的厚度為140nm ；Mo金屬層的厚度為30nm ;玻璃基板厚度為2mm ;石墨烯層厚度為0. 5nm ;圖3為實施例1所述的用于電容式觸摸屏的透明導電膜層的結(jié)構(gòu)示意圖。制備方法所述電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)的制備方法(I)采用CN102220566A公開的方法制備石墨烯薄膜，具體為將金屬襯底置于真空管式爐中，在除去真空腔內(nèi)氧氣的情況下，將氫氣注入真空腔中，并升溫至1000°C，再將甲烷氣體注入真空腔中，即得到沉積有石墨烯的金屬襯底；所述石墨烯的原子層數(shù)為單層；所述石墨烯薄膜的厚度為0. 5nm ；(2)將步驟(I)制得的石墨烯薄膜，以PDMS為介質(zhì)轉(zhuǎn)印到基板上，得到石墨烯薄膜/基板的層狀結(jié)構(gòu)；(3)在步驟(2)得到的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)上，采用磁控濺射方法依次沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo得到金屬膜層，得到基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)；金屬膜層厚度200nm ；NiCu合金層的厚度為30nm ；A1金屬層的厚度為140nm ；Mo金屬層的厚度為30nm ；其中，NiCu合金層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 6Pa，電壓200V，靶的材料為=NiCu合金，工作氣體氬氣；Al金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 3Pa，電壓600V，靶的材料為金屬Al,工作氣體||氣；Mo金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 6Pa，電壓200V，靶的材料為:金屬Mo,工作氣體||氣；(3a’ )通過黃光制程，采用行業(yè)公知的曝光顯影保護再蝕刻金屬膜層的方式，蝕刻掉觸摸屏透光區(qū)的金屬膜層材料，得到僅電極區(qū)具有基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜層狀結(jié)構(gòu)的觸摸屏板；(4)經(jīng)激光刻蝕圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)。
實施例2一種用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)，所述電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括玻璃基板、石墨纟布層、NiCu合金層、Al金屬層和Mo金屬層；其中，NiCu合金層的厚度為150nm ;A1金屬層的厚度為700nm ;Mo金屬層的厚度為150nm ;玻璃基板厚度為0. 3mm ;石墨烯層厚度為3nm。制備方法所述電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)的制備方法(I)采用CN102220566A公開的方法制備石墨烯薄膜，具體為將金屬襯底置于真 空管式爐中，在除去真空腔內(nèi)氧氣的情況下，將氫氣注入真空腔中，并升溫至1000°C，再將甲烷氣體注入真空腔中，即得到沉積有石墨烯的金屬襯底；所述石墨烯的原子層數(shù)為單層；所述石墨烯薄膜的厚度為3nm ；(2)將步驟(I)制得的石墨烯薄膜，以PDMS為介質(zhì)轉(zhuǎn)印到基板上，得到石墨烯薄膜/基板的層狀結(jié)構(gòu)；(3)在步驟(2)得到的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)上，采用磁控濺射方法依次沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo得到金屬膜層，得到基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)；金屬膜層厚度IOOOnm ；NiCu合金層的厚度為150nm ；A1金屬層的厚度為700nm ；Mo金屬層的厚度為150nm ；其中，NiCu合金層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 4Pa，電壓300V，靶的材料為NiCu合金，工作氣體為氬氣；Al金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 6Pa，電壓200V，靶的材料為金屬Al,工作氣體為気氣；Mo金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 5Pa，電壓400V，靶的材料為金屬Mo,工作氣體為気氣；(3a’)通過曝光顯影蝕刻的方式，蝕刻掉觸摸屏透光區(qū)的金屬膜層材料，得到僅電極區(qū)具有基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜層狀結(jié)構(gòu)的觸摸屏板；(4)經(jīng)激光刻蝕圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)。實施例3—種用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)，所述電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括PET基板、石墨纟布層、NiCu合金層、Al金屬層和Mo金屬層；其中，NiCu合金層的厚度為120nm;Al金屬層的厚度為500nm;Mo金屬層的厚度為180nm ；PET基板厚度為1. 6mm ;石墨烯層厚度為2nm。制備方法制備方法與實施例1相同，僅步驟(3)所述NiCu合金層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 4Pa，電壓450V，靶的材料為NiCu合金，工作氣體為氬氣；A1金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 4Pa，電壓320V，靶的材料為金屬Al，工作氣體為氬氣；Mo金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 4Pa，電壓550V，靶的材料為金屬Mo,工作氣體為IS氣。實施例4一種用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)，所述電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括PET基板、石墨纟布層、TiCu合金層、Ag金屬層和Ni金屬層；其中，TiCu合金層的厚度為240nm ;Ag金屬層的厚度為660nm ；Ni金屬層的厚度為IOOnm ；PET基板厚度為1. 6mm ;石墨烯層厚度為2nm。制備方法制備方法與實施例1相同，僅步驟(3)所述TiCu合金層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 4Pa，電壓550V，靶的材料為TiCu合金，工作氣體為氬氣；Ag金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 43Pa，電壓340V，靶的材料為金屬Ag，工作氣體為氬氣；Ni金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 41Pa，電壓450V，靶的材料為金屬Ni,工作氣體為気氣。實施例5 一種用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)，所述電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括PET基板、石墨纟布層、NiCu合金層、Al金屬層和Mo金屬層；其中，金屬膜層厚度800nm;NiCu合金層的厚度為120nm ;A1金屬層的厚度為500nm ；Mo金屬層的厚度為180nm ；PET基板厚度為1. 6mm ;石墨烯層厚度為2nm。制備方法(I)與實施例1的步驟(I)相同;(2)與實施例1的步驟(2)相同;(3b’)用金屬掩膜覆蓋住觸摸屏的透光區(qū)，得到僅暴露電極區(qū)的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)；(3)在步驟(3b’)得到的僅暴露電極區(qū)的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)上，依次沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo得到金屬膜層，得到僅電極區(qū)具有基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)的觸摸屏板；所述NiCu合金層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 5Pa，電壓430V，靶的材料為NiCu合金，工作氣體為氬氣；A1金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 48Pa，電壓380V，靶的材料為金屬Al，工作氣體為氬氣；Mo金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 6Pa，電壓500V，靶的材料為金屬Mo，工作氣體為氬氣；(4)經(jīng)激光刻蝕圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)。實施例6一種用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)，所述電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括玻璃基板、石墨烯層、CrCu合金層、Au金屬層和Ti金屬層；其中，CrCu合金層的厚度為60nm ；Au金屬層的厚度為360nm ；Ti金屬層的厚度為35nm ；PET基板厚度為2mm ;石墨烯層厚度為1. 4nm。制備方法制備方法與實施例5相同，僅步驟(3)所述CrCu合金層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 4Pa，電壓550V，靶的材料為CrCu合金，工作氣體為氬氣；Au金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 43Pa，電壓340V，靶的材料為金屬Au，工作氣體為氬氣；Ti金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 41Pa，電壓450V，靶的材料為金屬Ti,工作氣體為気氣。實施例7
一種電容式觸摸屏，包括基板100，附著在基板100之上的透明導電石墨烯層201，以及僅電極區(qū)內(nèi)依次附著在石墨烯層201之上的NiCu合金層202、Al金屬層203和Mo金屬層204 ;圖4為本實施例所述電容式觸摸屏電極區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。對比例—種用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)，所述電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括玻璃基板、石墨烯層、Al金屬層；Al金屬層的厚度為400nm ;玻璃基板厚度為2mm ;石墨烯層厚度為0. 5nm ;制備方法所述電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)的制備方法(I)采用CN102220566A公開的方法制備石墨烯薄膜，具體為將金屬襯底置于真 空管式爐中，在除去真空腔內(nèi)氧氣的情況下，將氫氣注入真空腔中，并升溫至1000°C，再將甲烷氣體注入真空腔中，即得到沉積有石墨烯的金屬襯底；所述石墨烯的原子層數(shù)為單層；所述石墨烯薄膜的厚度為0. 5nm ；(2)將步驟(I)制得的石墨烯薄膜，以PDMS為介質(zhì)轉(zhuǎn)印到基板上，得到石墨烯薄膜/基板的層狀結(jié)構(gòu)；(3)在步驟(2)得到的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)上，采用磁控濺射方法依次沉積金屬Al膜得到金屬膜層，得到基板/石墨烯膜/Al金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)；A1金屬膜層厚度400nm ；Al金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度0. 3Pa，電壓400V，靶的材料為金屬Al,工作氣體||氣；(3a’ )通過曝光顯影保護膜層后再蝕刻Al金屬膜的方式，蝕刻掉觸摸屏透光區(qū)的Al金屬膜層材料，得到僅電極區(qū)具有基板/石墨烯膜/Al金屬膜結(jié)構(gòu)的觸摸屏板；(4)經(jīng)激光刻蝕圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)。性能測試導電性四探針方阻測試。附著力FPC與金屬引線電極層綁定貼合后采用拉力測試機測試FPC抗拉力性能，垂直90°方向，施加0. 5kg力，持續(xù)5分鐘后，檢驗試驗樣品外觀及功能是否保持原樣，保持原有外觀且維持電路導通即為合格，外觀發(fā)生變化、撕裂等或電路斷路即為不合格；耐腐蝕性采用高溫高濕箱作為測試設(shè)備，將樣品在溫度60°C、95%RH放置240小時后，室溫放置24小時，檢查模組的外觀和性能，電極膜層保持原有外觀，表面未出現(xiàn)麻點或顏色變化，同時電阻率變化不超出原有數(shù)值的20%，即為合格；電極膜層表面出現(xiàn)麻點或顏色變化或電阻率浮動變化超出原有數(shù)值的20%為不合格。表I實施例1-6和對比例的性能測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括基板、石墨烯層和導電金屬膜層； 其中，所述導電金屬膜層與石墨烯層之間設(shè)有增加石墨烯層與金屬膜層附著力的金屬附著層。
2.如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬附著層的金屬材料為能夠與石墨烯固溶的金屬中的任意I種或至少2種的組合； 優(yōu)選地，所述能夠與石墨烯固溶的金屬選自金屬N1、金屬Cu、金屬T1、金屬Cr中的任意I種或至少2種的組合,優(yōu)選金屬Ni和/或金屬Cu,進一步優(yōu)選金屬Ni和金屬Cu的合金； 優(yōu)選地，所述金屬附著層的厚度為30-350nm，優(yōu)選厚度為50_300nm。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電極結(jié)構(gòu)的導電金屬膜層之上設(shè)有保護導電金屬膜層不被氧化和腐蝕的金屬保護層； 優(yōu)選地，所述金屬保護層的金屬材料為抗氧化耐腐蝕金屬中的任意I種或至少2種的組合，優(yōu)選金屬N1、金屬Mo、金屬Ti中的任意I種或至少2種的組合,進一步優(yōu)選金屬Mo ； 優(yōu)選地，所述金屬保護層的厚度為30-350nm，優(yōu)選厚度為50_300nm。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導電金屬膜層的金屬材料為導電金屬中的任意I種或至少2種的組合，優(yōu)選電阻率彡3.0Χ10_8Ω .m的導電金屬，進一步優(yōu)選金屬Ag、金屬Al、金屬Au中的任意I種或至少2種的組合,進一步優(yōu)選金屬Ag、金屬Al、金屬Au中的任意I種； 優(yōu)選地，所述導電金屬膜層的厚度為140-700nm，優(yōu)選厚度為200_600nm。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬附著層、導電金屬膜層和金屬保護層的總厚度為200-1000nm ； 優(yōu)選地，所述石墨烯層為厚度O. 5-3nm的單層或多層石墨烯層，優(yōu)選單原子石墨烯層，或厚度為l_3nm的多層石墨烯層； 優(yōu)選地，所述基板厚度為O. 3-2mm，優(yōu)選為O. 3-1. 1mm，所述基板優(yōu)選為玻璃基板或PET基板。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的電極結(jié)構(gòu),其特征在于,所述金屬附著層為NiCu合金層；優(yōu)選地，所述NiCu合金層的厚度為30-350nm，優(yōu)選厚度為50_300nm ； 優(yōu)選地，所述導電金屬膜層為Al金屬層；優(yōu)選地,所述Al金屬層的厚度為140-700nm,優(yōu)選厚度為200-600nm ； 優(yōu)選地，所述金屬保護層為Mo金屬層；優(yōu)選地，所述Mo金屬層的厚度為30-350nm，優(yōu)選厚度為50-300nm。
7.—種如權(quán)利要求1-6之一所述的電極結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，當電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括基板、石墨烯層、金屬附著層和導電金屬膜層時，所述方法為在基板上轉(zhuǎn)印石墨烯薄膜；然后使電極區(qū)的石墨烯層上依次沉積金屬附著層和導電金屬膜層，得到電極區(qū)結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層的層狀結(jié)構(gòu)；最后經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)； 優(yōu)選地，所述方法為在基板上轉(zhuǎn)印石墨烯薄膜；然后使電極區(qū)的石墨烯層上依次沉積NiCu合金的金屬附著層和金屬Al的導電金屬膜層，得到電極區(qū)結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)；最后經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)； 優(yōu)選地，當電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括基板、石墨烯層、金屬附著層、導電金屬膜層和金屬保護層時，所述方法為在基板上轉(zhuǎn)印石墨烯薄膜；然后使電極區(qū)的石墨烯層上依次沉積金屬附著層、導電金屬膜層和金屬保護層，得到電極區(qū)結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層/金屬保護層的層狀結(jié)構(gòu)；最后經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)； 優(yōu)選地，所述方法為在基板上轉(zhuǎn)印石墨烯薄膜；然后使電極區(qū)的石墨烯層上依次沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo得到金屬膜層，得到電極區(qū)結(jié)構(gòu)為基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)；最后經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)；優(yōu)選地，沉積金屬附著層、導電金屬膜層和金屬保護層的方法為磁控濺射方法； 優(yōu)選地，沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo的方法為磁控派射方法。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 (1)制備石墨烯薄膜； (2)將步驟(I)制得的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)； (3)在步驟(2)得到的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)上，依次沉積相應(yīng)的金屬附著層的金屬、導電金屬膜層的金屬和金屬保護層的金屬，得到基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層/金屬保護層的層狀結(jié)構(gòu)； (3a’)通過曝光顯影蝕刻的方式，蝕刻掉觸摸屏透光區(qū)的金屬層材料，得到僅電極區(qū)具有基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層/金屬保護層的層狀結(jié)構(gòu)的觸摸屏板； (4)經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)； 或，所述方法包括如下步驟 (1)制備石墨烯薄膜； (2)將步驟(I)制得的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)； (3b’)用金屬掩膜覆蓋住觸摸屏的透光區(qū)，得到僅暴露電極區(qū)的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)； (3)在步驟(3b’)得到的僅暴露電極區(qū)的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)上，依次沉積相應(yīng)的金屬附著層的金屬、導電金屬膜層的金屬和金屬保護層的金屬，得到僅電極區(qū)具有基板/石墨烯膜/金屬附著層/導電金屬膜層/金屬保護層的層狀結(jié)構(gòu)的觸摸屏板； (4)經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)； 優(yōu)選地，所述方法包括如下步驟 (1)制備石墨烯薄膜； (2)將步驟(I)制得的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)； (3)在步驟(2)得到的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)上，依次沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo，得到基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)； (3a’)通過曝光顯影蝕刻的方式，蝕刻掉觸摸屏透光區(qū)的金屬膜層材料，得到僅電極區(qū)具有基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜層狀結(jié)構(gòu)的觸摸屏板； (4)經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)； 或，所述方法包括如下步驟 (I)制備石墨烯薄膜；(2)將步驟(I)制得的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)； (3b’)用金屬掩膜覆蓋住觸摸屏的透光區(qū)，得到僅暴露電極區(qū)的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)； (3)在步驟(3b’)得到的僅暴露電極區(qū)的基板/石墨烯薄膜的層狀結(jié)構(gòu)上，依次沉積NiCu合金、金屬Al和金屬Mo得到金屬膜層，得到僅電極區(qū)具有基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金屬膜/Mo金屬膜的層狀結(jié)構(gòu)的觸摸屏板； (4)經(jīng)圖案化得到電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟步驟(I)所述石墨烯薄膜的制備方法選自化學氣相沉積法、化學分散法或加熱SiC法中的任意I種，優(yōu)選化學氣相沉積法； 優(yōu)選地，步驟(I)所述石墨烯薄膜的制備方法為化學氣相沉積法，具體為在800-1000°C下裂解碳源性氣體，在襯底表面生長石墨烯薄膜；所述襯底優(yōu)選為銅箔； 優(yōu)選地，步驟(I)所述石墨烯薄膜為單原子石墨烯層，或厚度為O. 5-3nm的石墨烯薄膜，優(yōu)選單原子石墨烯層，或厚度為l_3nm的石墨烯薄膜； 優(yōu)選地，步驟(2)所述石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移方法選自聚甲基丙烯酸甲酯轉(zhuǎn)移法、熱釋放膠帶轉(zhuǎn)移法或聚二甲基硅氧烷轉(zhuǎn)移法中的任意I種，優(yōu)選聚甲基丙烯酸甲酯轉(zhuǎn)移法。
10.如權(quán)利要求7-9之一所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述金屬附著層的金屬、導電金屬膜層的金屬和金屬保護層的金屬的沉積方法選自PVD方法中的任意I種，優(yōu)選自真空蒸發(fā)沉積鍍膜、濺射沉積鍍膜、離子鍍沉積鍍膜中的任意I種，進一步優(yōu)選濺射沉積鍍膜法，特別優(yōu)選磁控濺射沉積鍍膜法；最優(yōu)選采用連續(xù)式直流磁控濺射鍍膜生產(chǎn)線進行測控濺射沉積鍍膜；優(yōu)選地，步驟(3)所述NiCu合金層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度O. 3 O. 6Pa，電壓20(T600V，靶的材料為=NiCu合金，工作氣體気氣； 優(yōu)選地，步驟(3)所述Al金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度O.3 O. 6Pa，電壓20(T600V，靶的材料為金屬Al，工作氣體氬氣； 優(yōu)選地，步驟(3)所述Mo金屬層的磁控濺射沉積鍍膜的工藝條件為真空度O.3 O. 6Pa，電壓20(T600V，靶的材料為金屬Mo，工作氣體氬氣； 優(yōu)選地，步驟(4)所述圖案化選自光刻或激光刻蝕，優(yōu)選激光刻蝕。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電容式觸摸屏的電極結(jié)構(gòu)，所述電極結(jié)構(gòu)由下至上依次包括基板、石墨烯層和導電金屬膜層；其中，所述導電金屬膜層與石墨烯層之間設(shè)有增加石墨烯層與金屬膜層附著力的金屬附著層。本發(fā)明所述的電極結(jié)構(gòu)具有附著力高、耐腐蝕、導電性好的特性，且制備方法工藝簡單，產(chǎn)品良率高。
文檔編號G06F3/044GK103019493SQ20121056753
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者劉志斌, 黃海東, 陳凱, 吳勇, 趙斌 申請人:無錫力合光電石墨烯應(yīng)用研發(fā)中心有限公司, 無錫力合光電傳感技術(shù)有限公司