包含石墨烯層的觸摸屏的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及觸摸屏，具體而言，涉及包含一個或多個石墨烯層的觸摸屏。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，觸摸屏在諸如手機(jī)、平板和其他所謂的智能裝置中的使用不斷增加，特別是用于消費電子應(yīng)用中。一些此類的觸摸屏通過檢測包括電容或電阻在內(nèi)的局部電性質(zhì)的微小改變而運(yùn)行。然而，使用過程中使用者的手指可能向觸摸屏的表面?zhèn)鬟f水分、污漬、灰塵、油或其他物質(zhì)，這減小或損害觸摸屏準(zhǔn)確地檢測使用者輸入的能力。為了解決該問題，許多觸摸屏包括保護(hù)涂層。遺憾的是，許多保護(hù)涂層可能自身妨礙裝置的使用，和/或?qū)τ|摸屏表面提供的保護(hù)不足。在許多情況下，例如，保護(hù)涂層可能刮擦，或過厚而不夠光學(xué)透明，或能夠降低觸摸屏對局部電性質(zhì)變化的敏感性，由此使裝置性能劣化。
[0003]因此，存在對展現(xiàn)出機(jī)械韌性、對局部電性質(zhì)的敏感性和光學(xué)透明性的觸摸屏和觸摸屏用涂層的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個方面，本文描述了觸摸屏，其在一些實施方式中可以提供相對于現(xiàn)有觸摸屏的一種或多種優(yōu)點。例如，在一些實施方式中，本文所述的觸摸屏能夠展示出改善的對局部電性質(zhì)的敏感性而不會犧牲機(jī)械韌性、耐刮擦性、光學(xué)透明性或?qū)ξ蹪n、灰塵、油和水分的耐性。此外，在一些情況下，本文所述的觸摸屏是輕質(zhì)的。本文所述的觸摸屏還能夠更容易和/或更廉價地制造。
[0005]在一些實施方式中，本文所述的觸摸屏包括導(dǎo)電層和與所述導(dǎo)電層電連接的一個或多個電極，其中所述導(dǎo)電層包含石墨烯層。在一些實施方式中，石墨烯層的平均厚度至多為約200nm，并且可以包含一個或多個石墨烯片、一個或多個富勒烯或者石墨烯管的一個或多個層。
[0006]此外，在一些實施方式中，本文所述的觸摸屏的導(dǎo)電層包括設(shè)置在電絕緣性基材上的導(dǎo)電涂層。在一些情況下，所述導(dǎo)電涂層設(shè)置在石墨烯層和基材之間。在另一些情況下，所述石墨烯層設(shè)置在所述導(dǎo)電涂層和所述基材之間。在其他實施方式中，所述基材位于所述導(dǎo)電涂層和所述石墨烯層之間。另外，在一些實施方式中，所述石墨烯層自身形成本文所述的導(dǎo)電層的導(dǎo)電涂層。
[0007]另外，在一些實施方式中，本文所述的觸摸屏可以進(jìn)一步包含第二導(dǎo)電層。在一些情況下，觸摸屏還包含第二導(dǎo)電層，和設(shè)置在第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的間隔層。在一些情況下，第二導(dǎo)電層包含第二石墨烯層。另外，在一些實施方式中，本文所述的觸摸屏還包含設(shè)置在所述觸摸屏的導(dǎo)電層上的保護(hù)層。
[0008]在另一方面，本文描述了包含觸摸屏的裝置，在一些實施方式中，該裝置可以提供相對于現(xiàn)有裝置的一種或多種優(yōu)點。在一些實施方式中，例如，本文所述的裝置提供具有改善的敏感性和/或機(jī)械強(qiáng)度的觸摸屏。在一些實施方式中，本文所述裝置的觸摸屏包括導(dǎo)電層和與所述導(dǎo)電層電連接的一個或多個電極，其中所述導(dǎo)電層包含石墨烯層。此外，在一些情況下，本文所述裝置的觸摸屏包括上文所述的觸摸屏。此外，本文所述的裝置可以是智能手機(jī)、平板、控制面板、座艙顯示器、座背顯示器或其他電子裝置。
[0009]在另一方面，本文描述了觸摸屏的制造方法。在一些實施方式中，觸摸屏的制造方法包括在基材的表面上設(shè)置石墨烯層以在所述基材上提供包含石墨烯的導(dǎo)電層；和將一個或多個電極與包含石墨烯的所述導(dǎo)電層電連接。此外，在一些情況下，本文所述的方法還包括形成第二導(dǎo)電層；和用設(shè)置在所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的間隔層將所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層分隔開，所述導(dǎo)電層以堆疊構(gòu)造配置。另外，在一些實施方式中，形成第二導(dǎo)電層的過程包括在第二基材的表面上設(shè)置第二石墨烯層以提供所述第二導(dǎo)電層。另夕卜，本文所述的方法還可以包括在一個或多個導(dǎo)電層上設(shè)置保護(hù)層。
[0010]在以下的【具體實施方式】中更詳細(xì)地描述這些和其他實施方式。
【附圖說明】
[0011]圖1說明了本文所述一個實施方式的觸摸屏的截面圖。
[0012]圖2說明了本文所述一個實施方式的觸摸屏的截面圖。
[0013]圖3說明了本文所述一個實施方式的觸摸屏的截面圖。
[0014]圖4說明了本文所述一個實施方式的觸摸屏的截面圖。
[0015]圖5說明了本文所述一個實施方式的觸摸屏的截面圖。
[0016]圖6說明了本文所述一個實施方式的觸摸屏的截面圖。
[0017]圖7說明了本文所述一個實施方式的觸摸屏的截面圖。
[0018]圖8說明了本文所述一個實施方式的觸摸屏的截面圖。
[0019]圖9說明了本文所述一個實施方式的設(shè)置在基材表面上的石墨烯層的截面圖。
[0020]圖10說明了本文所述一個實施方式的設(shè)置在基材表面上的石墨烯層的截面圖。
[0021]圖11說明了本文所述一個實施方式的設(shè)置在基材表面上的石墨烯層的截面圖。
[0022]圖12說明了本文所述一個實施方式的觸摸屏的平面圖。
[0023]圖13說明了本文所述一個實施方式的觸摸屏的平面圖。
【具體實施方式】
[0024]參照以下具體描述、實例和附圖能夠更容易理解本文所述的實施方式。但是，本文所述的元素、裝置和方法不受具體描述、實例和附圖中提出的【具體實施方式】限制。應(yīng)該意識至IJ，這些實施方式僅說明本發(fā)明的原理。對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是多種改進(jìn)和變型而無需背離本發(fā)明的精神和范圍。
[0025]此外，本文公開的所有范圍應(yīng)理解為包括其中涵蓋的任何亞范圍和所有亞范圍。例如，“1.0?10.0”的所述范圍應(yīng)該認(rèn)為包括以最小值1.0以上開始和最大值10.0以下結(jié)束的任何亞范圍和所有亞范圍，例如，1.0?5.3，或4.7?10.0，或3.6?7.9。
[0026]此外，當(dāng)將用語“至多”與用量或數(shù)量一起使用時，其應(yīng)理解為所述量至少是可檢測的用量或數(shù)量。例如，以“至多”為指定量的量存在的物質(zhì)可以以從可檢測量到至多(且包含)指定量存在。
[0027]1.觸摸屏
[0028]在一個方面，本文描述了包含一個或多個石墨烯層的觸摸屏。本文出于參考目的，“觸摸屏”可以指能夠通過觸摸屏幕的顯示區(qū)(包括用手指或觸筆觸摸)來操作的多種顯示和/或控制屏幕中的任一種。例如，觸摸屏可以指電阻式觸摸屏、表面電容式觸摸屏、投射電容觸摸式(PCT)觸摸屏、表面聲波(SAW)觸摸屏、紅外線格柵觸摸屏、紅外丙烯酸類投影式觸摸屏、光學(xué)成像觸摸屏、色散信號技術(shù)觸摸屏或者聲學(xué)脈沖波識別觸摸屏。電容式觸摸屏可以是互電容或者自電容觸摸屏。此外，觸摸屏可以是單點觸摸式(single-touch)或多點觸摸式(mult1-touch)觸摸屏。
[0029]本文出于參考目的，“石墨烯”層包括SP2-鍵合碳作為主要的碳組分而不是SP3-鍵合碳。在一些實施方式中，本文所述的石墨烯層不包含SP3-雜化碳或基本上不包含SP3-雜化碳。例如，在一些實施方式中，相對于層中的碳總數(shù)，石墨烯層包含小于約10原子％或小于約5原子％的SP3-雜化碳。在一些實施方式中，石墨烯層包含小于約2原子％或小于約I原子％的SP3-雜化碳。此外，在一些實施方式中，本文所述的石墨烯層不包含類金剛石碳(DLC)，不由其組成或者基本上不由其組成。在一些實施方式中，石墨烯層包含至少約95原子％的石墨稀碳或基本上由石墨稀碳組成。
[0030]本文所述的觸摸屏的石墨烯層可以對觸摸屏提供多種性質(zhì)。例如，在一些實施方式中，本文所述的觸摸屏的石墨烯層充當(dāng)觸摸屏的保護(hù)層或觸摸屏組件的保護(hù)層。在其他實施方式中，石墨烯層充當(dāng)導(dǎo)電層或充當(dāng)導(dǎo)電涂層。在一些情況下，電傳導(dǎo)可以發(fā)生在石墨烯層的平面中，例如在石墨烯片的平面中。另外，在一些實施方式中，本文所述的石墨烯層在觸摸屏架構(gòu)體中用作諸如氧化銦錫(ITO)等透明導(dǎo)電材料的替代品。在本文所述的一些實施方式中，石墨烯層同時充當(dāng)保護(hù)涂層和導(dǎo)電層或?qū)щ娡繉?。在一些實施方式中，使用石墨烯層作為保護(hù)涂層和/或?qū)щ妼踊蛲繉幽軌驅(qū)τ|摸屏提供機(jī)械韌性、耐刮擦性和/或?qū)碜酝獠克謸p傷、油、污漬或灰塵破壞的耐性。此外，在一些實施方式中，石墨烯層能夠提供一種或多種上述優(yōu)點，同時還展現(xiàn)出光學(xué)透明性和/或面內(nèi)導(dǎo)電性。另外，在一些實施方式中，薄石墨烯層可以提供一種或多種上述優(yōu)點。
[0031 ] 在一些實施方式中，本文描述的觸摸屏包括導(dǎo)電層和與所述導(dǎo)電層電連接的一個或多個電極，其中，所述導(dǎo)電層包含石墨烯層。包含石墨烯的導(dǎo)電層可以形成與本發(fā)明的目標(biāo)不矛盾的任何觸摸屏結(jié)構(gòu)體或架構(gòu)體的一部分，或者可以將其引入所述任何觸摸屏結(jié)構(gòu)體或架構(gòu)體中。例如，在一些實施方式中，包含石墨烯的導(dǎo)電層形成電阻式觸摸屏結(jié)構(gòu)體的一部分。在其他情況下，包含石墨烯的導(dǎo)電層形成電容式觸摸屏結(jié)構(gòu)體的一部分，所述電容式觸摸屏結(jié)構(gòu)體包括表面電容式觸摸屏結(jié)構(gòu)體或PCT觸摸屏結(jié)構(gòu)體。另外，如本文所述，還可以使用石墨烯層作為設(shè)置在觸摸屏的一個或多個組件上的保護(hù)涂層，而不用于本文所述的導(dǎo)電層；或者除了用于本文所述的導(dǎo)電層之外，還可以使用石墨烯層作為設(shè)置在觸摸屏的一個或多個組件上的保護(hù)涂層。
[0032]現(xiàn)在參照附圖描述觸摸屏的一些示例性實施方式。圖1說明了本文所述一個實施方式的觸摸屏的截面圖。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，圖1中描述的各種元件僅為圖示，而不必按比例繪制。在圖1的實施方式中，觸摸屏(100)包含導(dǎo)電層(110)和與所述導(dǎo)電層(110)電連接的一個或多個電極(未示出)。導(dǎo)電層(110)包含石墨烯層(120)。此夕卜，導(dǎo)電層(110)包含設(shè)置在電絕緣性基材(140)上的導(dǎo)電涂層(130)。在圖1的實施方式中，導(dǎo)電涂層(130)設(shè)置在石墨烯層(120)和基材(140)之間。但是，其他構(gòu)造也是可行的。
[0033]例如，圖2和圖3說明了本文所述的其他實施方式的觸摸屏。在圖2的實施方式中，石墨烯層(120)設(shè)置在觸摸屏(100)的導(dǎo)電層(110)的導(dǎo)電涂層(130)和基材(140)之間。在圖3的實施方式中，基材(140)位于觸摸屏(100)的導(dǎo)電層(110)的導(dǎo)電涂層(130)和石墨烯層(120)之間。
[0034]另外，如圖4所示，石墨烯層(120)還可以形成觸摸屏(100)的導(dǎo)電層(110)的導(dǎo)電涂層，以使設(shè)置在基材(140)上的導(dǎo)電涂層由石墨烯層(120)組成或基本上由其組成。此夕卜，在一些實施方式中，本文所述的石墨烯層(120)可以包埋在觸摸屏(100)的另一層中，而不是設(shè)置在觸摸屏(100)的另一層上。例如，在一些實施方式中，石墨烯層包埋在基材中以提供導(dǎo)電層。
[0035]如圖1?4所示，在石墨烯層(120)和直接相鄰的層之間(例如圖1和圖2中的石