专利名称：一种用于电容式触摸屏的电极结构及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电容式触摸屏的电极结构及其制备方法，具体涉及一种由多层金属构成的基于石墨烯电容式触摸屏的电极结构及其制备方法，属于石墨烯材料应用领域及电容式触摸屏制备领域。
背景技术：
触摸屏是一种输入设备，能够方便实现人与计算机及其它便携式移动设备的交互作用。近年来，基于氧化铟锡(IT0)透明导电薄膜的电容触摸屏被广泛应用于移动互联设备，如智能手机，便携式平板电脑。目前广为流行的电容式触摸屏结构包含(玻璃)基板100、透明导电电极层101、边缘电极引线层102等组成(图1为现有技术中单片电容式触摸屏的结构示意图)。其中，透明导电电极层101为透明导电氧化物(Transparent ConductiveOxide,简称TC0)膜层,其作用是可以使光线透过，且本身可作为导电电极层使用；边缘电极引线层102为金属引线层。所述透明导电电极层101所需要的透明导电层需要具备10_4Q 数量级的电阻率。目前得到实际应用的是ITO (氧化铟锡)膜层，工业当中采用PVD (物理气相沉积)法镀制ITO膜层，所述PVD法主要为溅射镀膜方式。ITO (Indium Tin Oxides)是氧化铟(90%In203)和氧化锡(10%Sn02)的合成物锻制在硬(玻璃)或软(塑胶)基板上生产的。工业当中采用物理气相沉积(Physical VaporDeposition,简称PVD)方式镀制ITO (氧化铟锡)膜层。所述的PVD的基本方法有真空蒸发、溅射、离子镀等，所述离子镀包括空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀等。其中最常用的PVD方法为溅射镀膜方式。虽然由现有的工艺生产的ITO薄膜具有高导电性和透明度，能基本满足部分电子产品对该两项技术指标的需要，但是仍存在很多难以克服的困难(I) ITO很脆易碎，因此应用时容易被磨损或者在弯曲时出现裂纹、脱落而影响使用寿命。(2) ITO成膜后需要高温处理才能达到高导电性，当使用塑胶基板时，由于处理温度受限，薄膜导电性和透明度均较低。(3)受原材料和生产设备、工艺的影响，ITO薄膜将会越来越昂贵。这是因为一方面，ITO的主要成分是铟，其储量非常有限，目前的全球年产约为500吨；另一方面，ITO的成膜工艺必须使用高质量的ITO靶材，成膜所需的高质量ITO靶材生产技术又主要控制在日本、美国、欧洲等国家。以上技术缺陷和未来市场走向使发展新材料来取代ITO成为工业界急需解决的课题。对ITO的替代材料的可行性研究已经进行了很多年，潜在的候选材料包括导电聚合物、氧化锌或其他氧化物、碳纳米管以及最近的石墨烯等。石墨烯具有作为透明导电材料的极佳性能，具体表现为(I)石墨烯的透射率在可见光波段与波长无关。因此，可见光透射率因波长不同而弓I起的变化较少，透射光谱几乎为平坦状态。(2)石墨烯的色调完全无色。导电薄膜越是无色就越容易在触摸显示屏上忠实地再现图像颜色。(3)石墨烯具有高达97. 4%的透射率。(4)石墨烯在透过率维持在95%范围内时，方块电阻仍可达到125 Q/ □，已经达到了工业界透明电极的质量标准(40(T900Q/ 口)。本领域公知地，在透明导电材料中，光线透射率与方块电阻值之间存在此消彼长的关系，即为了降低方块电阻而增加石墨烯薄膜的厚度，透射率会随之下降；相反，为了提高光线透射率而减薄膜厚，方块电阻值就会上升。所以，在保证透光率的前提下，通过适当增加石墨烯膜厚及掺杂等技术途径，将导电膜的方块电阻降至最低，这方面石墨烯具有很大的潜力。目前，在开发石墨烯替代ITO材料过程中，石墨烯作为透明导电材料应用于触摸屏产品领域被普遍看好。但是，在石墨烯之上的电极层却存在附着力、导电性和耐腐蚀/氧化性三方面不能同时取得较理想效果的问题。本领域技术人员为了提高电极层的导电性，选用Al、Ag等导电率较高的金属作为电极层，但是其与石墨烯的附着力不好，很容易出现膜层易于脱落、易于氧化的现象；而为了提高电极层的附着力，现有技术选用蒸镀方法制备与石墨烯附着力好的Cu、Ni等金属层作为电极层，但是其导电性非常不好，且膜层易于氧化，不耐腐蚀；而为了提高电极层的耐腐蚀/氧化性，现有技术又选择抗氧化性较好的Mo等金属作为电极层，同样地，所述的抗氧化性能较好的金属的导电性能或附着力方面的表现又非常不好。如何解决基于石墨烯的电容式触摸屏的电极层存在的这些问题，成为限制石墨烯作为透明导电材料应用于触摸屏产品的技术瓶颈。因此，为了将石墨烯材料快速投入应用并替代ITO膜层，本领域需要开发一种具有高附着力、高导电性及可以提高整体膜层的耐腐蚀性的可用于基于石墨烯透明导电膜层的电容式触摸屏的电极结构。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种具有高附着力的可用于基于石墨烯透明导电膜层的电容式触摸屏的电极结构。本发明提供的电极结构附着于石墨烯导电薄膜之上，可以提高透明导电薄膜层的透过率、电导率，或同时可以提高电容式触摸屏整体膜层的耐腐蚀性。同时，本发明提供的电极结构与石墨烯导电薄膜能够同时激光刻蚀，与现有的石墨烯制备技术相结合，规避现有的ITO材料，大幅降低触摸屏产品制作成本的同时，大幅度提闻广品良率及可罪性，提闻广品的耐候性。本发明突破现有技术“仅采用一层导电金属膜层解决所有基于石墨烯的电容式触摸屏的金属引线电极技术问题”的技术偏见，选用两层甚至多层金属来解决基于石墨烯的电容式触摸屏存在的不同的技术难题。本发明是通过如下技术方案实现的一种用于电容式触摸屏的电极结构，所述电极结构由下至上依次包括基板、石墨烯层和导电金属膜层；其中，所述导电金属膜层与石墨烯层之间设有增加石墨烯层与金属膜层附着力的金属附着层，即所述电极结构由下至上依次包括基板、石墨烯层、金属附着层和导电金属膜层。本发明通过在导电金属膜层与石墨烯层之间设金属附着层的方式来解决现有技术中导电金属膜层与石墨烯层附着力不好的问题。本发明所述的金属附着层与石墨烯之间具有较强的附着力，本领域技术人员应该明了，任何一种现有技术或新技术公开的与石墨烯之间具有较强附着力的金属均可用于本发明，对于具体选择何种金属本发明不做具体限定。当然，金属附着层同样需要与导电金属膜层具有良好的附着性，但因为同样是金属材质，性能基本相似，两者之间的附着力好是非常公知的事实，无需过多考虑其与导电金属膜层的相溶性。优选地，所述金属附着层的金属材料为能够与石墨烯固溶的金属中的任意I种或至少2种的组合。与石墨烯发生固溶的金属是本领域技术人员所熟知的，典型但非限制性的实例有镍、铜、铷、钴、钯、钼、铱或钌等，在石墨烯薄膜的制备领域，技术人员通常会利用 “能与石墨烯发生固溶”这样的特性来选择CVD法中的金属衬底。进一步优选地,本发明所述能够与石墨烯固溶的金属选自金属N1、金属Cu、金属T1、金属Cr中的任意I种或至少2种的组合,所述组合例如NiCu合金、NiTi合金、CuCr合金、NiCr合金等,优选金属Ni和/或金属Cu,进一步优选金属Ni和金属Cu的合金；优选地，所述金属附着层的厚度为30-350nm,例如32nm、37nm、45nm、49nm、53nm、58nm、67nm、85nm、92nm、120nm、180nm、250nm、265nm、287nm、312nm、335nm、348nm 等，优选厚度为 50_300nm。作为优选技术方案，本发明所述用于电容式触摸屏的电极结构的导电金属膜层之上设有保护导电金属膜层不被氧化和腐蚀的金属保护层；即所述电极结构由下至上依次包括基板、石墨烯层、金属附着层、导电金属膜层和金属保护层。本发明通过在导电金属膜层之上设金属保护层的方式来解决现有技术中导电金属膜层容易被腐蚀、被氧化的问题。本发明所述的金属保护层具有耐腐蚀、耐氧化的特性。同样地，本领域技术人员应该明了，任何一种现有技术或新技术公开的具有耐腐蚀、耐氧化特性的金属均可用于本发明，对于具体选择何种金属本发明不做具体限定。任何能够形成致密膜层且本身性质不易与氧发生氧化反应的金属都可应用于本发明当中作为耐腐蚀抗氧化金属保护层。所述的具有耐腐蚀、耐氧化特性的典型但非限制性的金属的实例有钥、锆、镍、钛、铬、铌等。优选地，本发明所述金属保护层的金属材料为抗氧化耐腐蚀金属中的任意I种或至少2种的组合，优选金属N1、金属Mo、金属Ti中的任意I种或至少2种的组合，所述组合例如金属Ni/金属Mo的组合、金属Ti/金属Mo的组合、金属Ti/金属Ni的组合、金属Ni/金属Mo/金属Ti的组合等,进一步优选金属Mo。优选地，所述金属保护层的厚度为30_350nm,例如32nm、37nm、45nm、49nm、53nm、58nm、67nm、85nm、92nm、120nm、180nm、250nm、265nm、287nm、312nm、335nm、348nm 等，优选厚度为 50_300nm。优选地，本发明所述导电金属膜层的金属材料为导电金属中的任意I种或至少2种的组合，优选电阻率彡3.0X10_8Q !!!的导电金属，导电金属的选择是本领域公知的技术，任何一种现有技术或新技术公开的符合电阻率< 3. OXlCT8Q *111的导电金属均可用于本发明，典型但非限制性的实例有金、银、铝等。优选地，本发明所述导电金属膜层的金属材料为金属Ag、金属Al、金属Au中的任意I种或至少2种的组合,所述组合例如金属Ag/金属Al的组合、金属Al/金属Au的组合、金属Ag/金属Au的组合、金属Ag/金属Al/金属Au的组合等,进一步优选金属Ag、金属Al、金属Au中的任意I种。优选地，所述导电金属膜层的厚度为140-700nm,例如143nm、152nm、165nm、180nm、205nm、254nm、285nm、310nm、345nm、385nm、402nm、437nm、485nm、520nm、585nm、630nm、674nm、685nm 等，优选厚度为 200_600nm。优选地，所述金属附着层、导电金属膜层和金属保护层的总厚度为200_1000nm，例如 210nm、280nm、330nm、360nm、480nm、520nm、600nm、750nm、880nm、930nm、980nm、992nm 等。优选地，所述石墨烯层为厚度0. 5-3nm的单层或多层石墨烯层，优选单原子石墨烯层，或厚度为l_3nm的多层石墨烯层。所述石墨烯层的厚度可以为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。石墨烯透明导电层的厚度大于3nm，可见光透射率低，影响透明导电膜的透明性；石墨烯透明导电层的厚度小于0. 5nm,方阻增大，影响透明导电膜的电导率。优选地，所述基板厚度为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；优选为 0. 3-1. 1mm,优选为0. 3-1. 1mm，所述基板优选为玻璃基板或PET基板。本发明所述的用于电容式触摸屏的电极结构典型但非限制性的实例可以是所述电极结构由下之上依次包括基板、石墨烯层、NiCu合金层、Al金属层和Mo金属层；或者，所述电极结构由下之上依次包括基板、石墨烯层、TiCu合金层、Au金属层和Ni金属层；或者，所述电极结构由下之上依次包括基板、石墨烯层、TiCr合金层、Ag金属层和Ti金属层；或者，所述电极结构由下之上依次包括基板、石墨烯层、Cu金属层、Au金属层和Mo金属层等。优选地，所述金属附着层为NiCu合金层，优选地，所述NiCu合金层的厚度为30-350nm，优选厚度为 50_300nm。优选地，所述导电金属膜层为Al金属层；优选地，所述Al金属层的厚度为140-700nm，优选厚度为 200_600nm。优选地，所述金属保护层为Mo金属层；优选地，所述Mo金属层的厚度为30-350nm，优选厚度为 50_300nm。铜镍(NiCu)合金又称白铜，是以镍为主要添加元素的铜基合金，呈银白色，有金属光泽。Ni金属本身能够与石墨烯材料互溶，所以沉积Ni材料可以保证电极结构在石墨烯材料之上的附着力，同时NiCu合金当中Cu元素可以提高底层NiCu合金的导电性。铝(Al)单质的20°C的电阻率为2. 65X KT8Q 1。本发明在NiCu金属层之上沉积Al层可以大幅提高整个电极结构的电导率。钥(Mo)为银白色金属，硬而坚韧，主要用于钢铁工业，不锈钢中加入钥，能改善钢的耐腐蚀性；在铸铁中加入钥，能提高铁的强度和耐磨性能。钥金属在真空磁控溅射镀膜制程中可以形成致密的金属膜层，且钥金属本身不易于氧发生氧化反应；本发明在Al金属膜层上沉积最上层的Mo层，对整个电极结构起到保护的作用，保证在高温高湿的环境整个产品的可罪性；提闻广品的良率。本发明的目的之二在于提供一种如目的之一所述的用于电容式触摸屏的电极结构的制备方法。当所述电极结构由下至上依次包括基板、石墨烯层、金属附着层和导电金属膜层时，所述方法为在基板上转印石墨烯薄膜；然后使电极区的石墨烯层上依次沉积金属附着层和导电金属膜层，得到电极区结构为基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层的层状结构；最后经图案化得到电容式触摸屏的电极结构。优选地，所述方法为在基板上转印石墨烯薄膜；然后使电极区的石墨烯层上依次沉积NiCu合金的金属附着层和金属Al的导电金属膜层，得到电极区结构为基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜的层状结构；最后经图案化得到电容式触摸屏的电极结构。当电极结构由下至上依次包括基板、石墨烯层、金属附着层、导电金属膜层和金属保护层时，所述方法为在基板上转印石墨烯薄膜；然后使电极区的石墨烯层上依次沉积金属附着层、导电金属膜层和金属保护层，得到电极区结构为基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层/金属保护层的层状结构；最后经图案化得到电容式触摸屏的电极结构。优选地，所述方法为在基板上转印石墨烯薄膜；然后使电极区的石墨烯层上依次沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo得到金属膜层，得到电极区结构为基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜的层状结构；最后经图案化得到电容式触摸屏的电极结构。优选地，沉积金属附着层、导电金属膜层和金属保护层的方法为磁控溅射方法；优选地,沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo的方法为磁控派射方法。本发明所述的“使电极区的石墨烯层上依次沉积不同的金属层(例如金属附着层、导电金属膜层或金属保护层)，得到电极区结构(例如基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层或基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层/金属保护层)”的步骤，可以是本领域技术人员想到的任意I种实现“仅电极区的结构为基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层/金属保护层”的方式，本发明不做具体限定，所述的实现方式典型但非限制性的实例有第一种实例先在整个转印有石墨烯薄膜的基板上沉积金属附着层、导电金属膜层或金属保护层中的任意I层、2层或3层，得到覆盖整个石墨烯薄膜的金属层结构；然后将触摸屏透光区的金属层的金属材料刻蚀掉，得到仅电极区的结构为基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层的层状结构或仅电极区的结构为基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层/金属保护层的层状结构。所述的“刻蚀”方法本发明没有特殊限定，任何一种本领域的现有技术或新技术公开的能够将石墨烯薄膜上的金属膜层刻蚀掉的技术均可用于本发明，优选曝光显影蚀刻的方式。第二种实例先通过“掩膜”的方式，将触摸屏透光区遮盖；然后再在基板上沉积金属附着层、导电金属膜层或金属保护层中的任意I层、2层或3层得到金属层；最后去掉掩膜，得到仅电极区的结构为基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层的层状结构或仅电极区的结构为基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层/金属保护层的层状结构。同样地，所述的“掩膜”本发明没有特殊限定，任何一种本领域的现有技术或新技术公开的能够将触摸屏透光区遮盖的技术均可用于本发明，优选通过金属掩膜的方式将触摸屏透光区遮盖。作为本发明的一种实施方式，本发明所述用于电容式触摸屏的电极结构的制备方法包括如下步骤(I)制备石墨烯薄膜；(2)将步骤(I)制得的石墨烯薄膜转印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的层状结构；(3)在步骤(2)得到的基板/石墨烯薄膜的层状结构上，依次沉积相应的金属附着层的金属、导电金属膜层的金属和金属保护层的金属，得到基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层/金属保护层的层状结构；(3a’ )通过曝光显影蚀刻的方式，蚀刻掉触摸屏透光区的金属层材料，得到仅电极区具有基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层/金属保护层的层状结构的触摸屏板；(4)经图案化得到电容式触摸屏的电极结构；或，本发明所述用于电容式触摸屏的电极结构的制备方法包括如下步骤(I)制备石墨烯薄膜；(2)将步骤(I)制得的石墨烯薄膜转印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的层状结构；(3b’ )用金属掩膜覆盖住触摸屏的透光区，得到仅暴露电极区的基板/石墨烯薄膜的层状结构；(3)在步骤(3b’)得到的仅暴露电极区的基板/石墨烯薄膜的层状结构上，依次沉积相应的金属附着层的金属、导电金属膜层的金属和金属保护层的金属，得到仅电极区具有基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层/金属保护层的层状结构的触摸屏板；(4)经图案化得到电容式触摸屏的电极结构。以用于电容式触摸屏的电极结构为基板/石墨烯层/NiCu合金层/Al金属层/Mo金属层为例，其制备方法为在基板上转印石墨烯薄膜；然后使电极区的石墨烯层上依次沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo，得到电极区结构为基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜的层状结构；最后经图案化得到电容式触摸屏的电极结构。优选地，沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo的方法为磁控派射方法。本发明所述的“使电极区的石墨烯层上依次沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo，得到电极区结构为基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜的层状结构”的步骤，可以是本领域技术人员想到的任意I种实现“仅电极区的结构为基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜”的方式，本发明不做具体限定，所述的实现方式典型但非限制性的实例有第一种实例先在整个转印有石墨烯薄膜的基板上沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo得到覆盖整个石墨烯薄膜的金属层；然后将触摸屏透光区的金属层材料蚀刻掉，得到仅电极区的结构为基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜的层状结构。所述的“刻蚀”方法本发明没有特殊限定，任何一种本领域的现有技术或新技术公开的能够将石墨烯薄膜上的金属层刻蚀掉的技术均可用于本发明，优选曝光显影蚀刻的方式。
第二种实例先通过“掩膜”的方式，将触摸屏透光区遮盖；然后再在基板上沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo得到金属层；最后去掉掩膜，得到仅电极区的结构为基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜的层状结构。同样地，所述的“掩膜”本发明没有特殊限定，任何一种本领域的现有技术或新技术公开的能够将触摸屏透光区遮盖的技术均可用于本发明，优选通过金属掩膜的方式将触摸屏透光区遮盖。作为本发明的一种实施方式，所述的一种用于电容式触摸屏的电极结构的制备方法包括如下步骤(I)制备石墨烯薄膜；(2)将步骤(I)制得的石墨烯薄膜转印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的层状结构；(3)在步骤(2)得到的基板/石墨烯薄膜的层状结构上，依次沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo得到金属膜层，得到基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜的层状结构；(3a’ )通过曝光显影蚀刻的方式，蚀刻掉触摸屏透光区的金属膜层材料，得到仅电极区具有基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜层状结构的触摸屏板；(4)经图案化得到电容式触摸屏的电极结构。作为本发明另一种实施方式，本发明所述的一种用于电容式触摸屏的电极结构的制备方法包括如下步骤(I)制备石墨烯薄膜；(2)将步骤(I)制得的石墨烯薄膜转印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的层状结构；(3b’ )用金属掩膜覆盖住触摸屏的透光区，得到仅暴露电极区的基板/石墨烯薄膜的层状结构；(3)在步骤(3b’)得到的仅暴露电极区的基板/石墨烯薄膜的层状结构上，依次沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo得到金属膜层，得到仅电极区具有基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜的层状结构的触摸屏板；(4)经图案化得到电容式触摸屏的电极结构。其中，步骤(I)所述石墨烯的制备方法选自化学气相沉积法、化学分散法或加热SiC法中的任意I种。关于石墨烯的制备、大尺寸石墨烯薄膜的制备以及大尺寸石墨烯薄膜的转移等方面，本领域技术人员已经做了一定的研究，例如杨永辉采用氧化还原法制备了石墨烯胶状悬浮液，通过真空抽滤获得了石墨烯薄膜(石墨烯薄膜的制备和结构表征，杨永辉等，物理化学学报，2011,27 (3) :736-742);褚颖等在“碳材料石墨烯及在电化学电容器中的应用”(碳材料石墨烯及在电化学电容器中的应用，褚颖等，电池，2009，8，39 (4)220-221) 一文中概述了石墨烯及其制备方法微机械剥离、石墨插层、氧化石墨还原和化学气相沉积，综述了石墨烯作为电极材料对电化学电容器性能，特别是比电容的影响；任文才在“石墨烯的化学气相沉积法制备”(石墨烯的化学气相沉积法制备，任文才，2011，2，26
(I):71-79)—文中评述了 CVD法制备石墨烯及其转移技术的研究进展。本发明所述的石墨烯透明导电薄膜的制备方法没有特殊限定，能够将所述制备得到石墨烯透明导电薄膜的任意一种方法均可用于本发明，步骤(I)所述石墨烯的制备方法优选自化学气相沉积法、化学分散法、加热SiC法中的任意I种，进一步优选化学气相沉积法。CN102220566A (
公开日2011_10_19)公开了一种化学气相沉积制备单层和多层石
墨烯的方法，其步骤是将金属衬底置于真空管式炉或者真空气氛炉中，在除去真空腔内氧气的情况下，将氢气注入真空腔中，并升温至800-100(TC，再将碳源气体注入真空腔中，SP得到沉积有石墨烯的金属衬底。优选地，步骤(I)所述石墨烯的制备方法为化学气相沉积法，可以采用如CN102220566A所述的方法制备，具体为在800-1000°C下裂解碳源性气体，在衬底表面生长
石墨烯薄膜。本发明所述化学气相沉积法中，所述碳源性气体为只含有碳原子和氢原子的有机气体，优选C1-C4的烷烃、C2-C4的烯烃、C2-C3的炔烃中的任意I种或至少2种的组合，进一步优选甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、正丁烯、异丁烯、1，2- 丁二烯、1，3- 丁二烯、顺丁二烯、反二丁烯、正丁烷、异丁烷、丙烯、环丙烷中的任意I种或至少2种的组合，所述组合例如甲烷\乙烷的组合、乙烯\正丁烯的组合、乙炔\环丙烷\甲烷的组合等，特别优选甲烷和\或乙炔。本发明所述化学气相沉积法中，所述衬底选自金属箔或附于基体上的金属薄膜，所述金属选自镍、铜、铷、钴、钯、钼、铱或钌中的任意I种或至少2种的组合；所述衬底优选铜箔、镍箔、铷箔、钌箔或涂覆有金属镍薄膜的基体中的任意I种或至少2种的组合，进一步优选铜箔。优选地，步骤(I)所述石墨烯薄膜为单原子石墨烯层，或厚度为0. 5-3nm的石墨烯薄膜，优选单原子石墨烯层，或厚度为l_3nm的石墨烯薄膜。本发明步骤(2)所述的将石墨烯薄膜转印到基板上的步骤中，转印的方法选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)转移法、热释放胶带转移法、聚二甲基硅氧烷(PDMS)转移法中的任意I种，优选聚甲基丙烯酸甲酯转移法。“腐蚀基体法”是目前比较常用的转移石墨烯的方法，此方法采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等作为转移介质，确保了石墨烯转移的可靠性和稳定性，较好地保存了石墨烯的完整性。典型但非限制性的实例为使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为转移介质，lmol/L的NaOH作为腐蚀液，腐蚀温度为90°C，在把粘附有石墨烯的PMMA薄膜从原始硅基底上分离后，室温下将其粘贴到目标基体上，最后利用丙酮清洗掉PMMA，实现了石墨烯的转移；或者将带有PDMS的生长有石墨烯的Ni基体放入腐蚀液中(FeCl3溶液或酸溶液)，腐蚀完成后，带有石墨烯的PDMS片会漂浮在液面上，用水清洗PDMS片后，将其粘贴在目标基体上，静置去除气泡后再揭下PDMS，即可将石墨烯转移到目标基体上(石墨烯的化学气相沉积法制备，任文才，2011，2，26 (I) : 71-79)。热释放胶带是一种适合转移大面积石墨烯的转移介质，其特点是常温下具有一定的粘合力，在特定温度以上，粘合力急剧下降甚至消失，表现出“热释放”特性，该方法可以实现 30 英寸石墨烯的转移(Bae S，et al. Rol 1-to-rollproduction of 30-1nch graphemefilms for transparent electrodes[J]，NatureNanotechnology,2010，5(8):574-578)。本领域技术人员应该明了任何一种现有技术或新技术公开的能够转移石墨烯的方法均可用于本发明，此处不再赘述。优选地，步骤(3)所述金属附着层的金属、导电金属膜层的金属和金属保护层的金属的沉积方法选自PVD方法中的任意I种，优选自真空蒸发沉积镀膜、溅射沉积镀膜、离子镀沉积镀膜中的任意I种，进一步优选溅射沉积镀膜法，特别优选磁控溅射沉积镀膜法。溅射沉积镀膜是利用高能离子冲击材料靶从其表面溅射出粒子并沉积在工件表面上形成薄膜的方法。溅射沉积镀膜的机理为在一定真空条件(大约I(T1Pa)下向溅射镀膜装置(如图2所示)中通入Ar气，给靶、真空室壁加上正负电，形成辉光放电；辉光放电时电子在电场作用下变成高能电子(电场电势越高，电子能量越高);高能电子碰撞Ar原子，使Ar原子电离成正离子(即Ar+离子)以及二次电子；二次电子在电场作用下也变成高能电子，会继续碰撞Ar原子产生电离，从而继续产生更多的Ar+离子和二次电子；如此循环即形成“雪崩”;而Ar原子发生电离时其内部的电子发生跃迁，此时可观察到真空腔体104内，在靶和基片之间形成的光芒，光芒越强处发生电离越多；此时空间形成等离子体；Ar+离子在电场作用下飞向靶面(由于靶为阴极，带负电位)，并碰撞靶材表面，溅射出靶材粒子；靶材粒子飞向基片，并在基片上沉积形成一层薄膜。溅射沉积镀膜是本领域公知的技术，此处不再赘述。图2为溅射沉积镀膜的原理 示意图。溅射沉积镀膜装置(如图2所示)中包含了真空腔体104 (也称为真空室)、靶105、基片106 ;真空腔体104提供一个真空环境，溅射镀膜方式中真空腔体接地，同时为阳极，靶105即为溅射镀膜方式中的阴极；基片106在溅射镀膜方式中可以有三种方式接地、悬浮或单独接某一电位(即为偏压)。磁控溅射是为了在低气压下进行高速溅射，必须有效地提高气体的离化率。通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率的方法。目前，磁控溅射被广泛用于平板显示器用玻璃镀膜装置中的直流磁控溅射真空联度镀膜生产线，是本领域技术人员熟知的技术。本发明优选采用磁控溅射的方法在石墨烯层上依次沉积NiCu合金、Al金属和Mo金属。本发明最优选采用连续式直流磁控溅射镀膜生产线进行测控溅射沉积镀膜，一次进行金属附着层/导电金属膜层/金属保护层的制备。所述的连续式直流磁控溅射镀膜生产线为现有的工艺设备，且可以通过商购获得。本发明可以直接使用现有的工艺设备，设备转换成本很小，且技术可靠，简化了工艺流程，提高了整体产品良率。优选地，步骤(3)所述溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 3 0.6Pa，例如
0.31Pa、0. 35Pa、0. 38Pa、0. 42Pa、0. 48Pa、0. 53Pa、0. 58Pa 等，电压 200 600V，例如 205V、222V、257V、300V、330V、380V、425V、485V、505V、518V、587V 等，靶的材料为NiCu 合金靶材、
Al金属fE材和Mo金属祀材，工作气体||气。优选地，步骤(3)所述NiCu合金层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度
0.3 0. 6Pa，电压20(T600V，靶的材料为NiCu合金，工作气体为氩气；所述Al金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 3^0. 6Pa，电压20(T600V，靶的材料为金属Al，工作气体为氩气；所述Mo金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 3^0. 6Pa，电压20(T600V，靶的材料为金属Mo，工作气体为氩气。优选地，步骤(4)所述图案化选自光刻或激光刻蚀，优选激光刻蚀。现有技术中，在触摸屏领域，将电极区图案化的方法有很多。步骤(4)所述图案化选自光刻或激光刻蚀。但本发明所述的图案化的方法并不仅限于上述方法，任何一种现有技术或新技术中公开的电极区图案化的方法均可用于本发明。步骤(4)所述图案化为激光刻蚀。优选地，所述激光刻蚀采用激光直写式刻蚀或激光直接刻蚀。所谓激光直写，就是利用强度可变的激光束对涂在基片表面的抗蚀材料变剂量曝光，显影后在抗蚀层表面形成所要求的轮廓。激光直写技术是本领域的常规技术，如颜树华等在综述“二元光学器件直写技术的研究进展” 一文中，对于激光直写技术原理、方法等做了综述(二元光学器件直写技术的研究进展，颜树华等，半导体光电，2002，23 (3):159-162)。所谓激光直接刻蚀，就是采用近红外或紫外激光在电极区表面直接烧结膜层，对电极区图案化的方法。本发明所述的激光刻蚀法对石墨烯薄膜进行图案化，不需要掩膜，可以直接获得电极图形。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果1、本发明突破现有技术“仅采用一层导电金属膜层解决所有基于石墨烯的电容式触摸屏的技术问题”的技术偏见，选用两层甚至多层金属来解决基于石墨烯的电容式触摸屏存在的不同的技术难题，为本领域解决基于石墨烯的电容式触摸屏的技术问题提供了一种全新的方向；2、本发明通过在石墨烯层和导电金属膜层之间设金属附着层，解决石墨烯与导电金属膜层之间附着力差的问题；通过在导电金属膜层之上设金属保护层，解决金属附着层和导电金属膜层容易腐蚀、氧化的问题；另外，由于导电金属膜层的电导率高，具有良好的导电性，从而赋予电极结构良好的导电性；尤其是在优选技术方案中，在石墨烯材料上依次沉积NiCu合金层、Al金属层和Mo金属层得到金属膜层，通过NiCu合金层中，Ni元素能够与石墨烯材料互溶的特性，提高了石墨烯透明导电薄膜与电极结构的附着力，解决了现有的石墨烯透明导电薄膜与电极材料附着力弱，导致电极容易脱落的问题；利用NiCu合金层中，Cu元素良好的导电性，提高了电极结构的导电性；利用Al金属优良的导电性，大幅提高电极区金属膜层的导电性；利用Mo金属的稳定性，对整个金属膜层起到保护的作用，保证整个电容式触摸屏产品在高温高湿的环境中的可靠性；提高电容式触摸屏的产品良率；3、本发明提供的电容式触摸屏的电极结构与石墨烯层的附着力强，能够满足当前制备石墨烯电容式触摸屏的需要；且导电性好、耐腐蚀性好均能满足大规模生产应用的要求；4、本发明提供的电极结构的制备方法的优选技术方案“曝光显影蚀刻”方式，利用了石墨烯材料的强耐腐蚀性，采用曝光显影加腐蚀的做法，去除触摸屏可见光区的金属膜层，相比于通过“掩膜”方式，保护可见光区沉积金属引线层的方式，更易于大规模生产应用，提高了产品可靠性及良率；采用现有的工艺设备，简化了工艺流程，提高了整体产品良率；5、本发明提供的电容式触摸屏用电极结构的制备工艺简单，尤其是优选技术方案中，采用目前广泛使用的平板显示器用玻璃镀膜装置中的直流磁控溅射真空联度镀膜生产线，可应用于石墨烯基板的金属附着层/导电金属膜层/金属保护层的电极的制备生产，设备转换成本很小，且技术可靠，能够很容易的达到大规模生产的要求。
图1为现有技术中单片电容式触摸屏的结构示意图；图2为溅射沉积镀膜装置的结构示意图；图3为实施例1所述的用于电容式触摸屏的电极结构示意图；图4为实施例6所述的电容式触摸屏的结构示意图；100-基板、101-透明导电膜层；102边缘电极引线层；104_真空腔体；105_靶；106-基片；U1、U2为加载在溅射镀膜装置上的电压；201-石墨烯层；202-NiCu合金层；203-A1金属层；204_Mo金属层。
具体实施例方式为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施 例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。实施例1一种用于电容式触摸屏的电极结构，所述电极结构由下至上依次包括玻璃基板、石墨纟布层、NiCu合金层、Al金属层和Mo金属层；其中，NiCu合金层的厚度为30nm ；A1金属层的厚度为140nm ；Mo金属层的厚度为30nm ;玻璃基板厚度为2mm ;石墨烯层厚度为0. 5nm ;图3为实施例1所述的用于电容式触摸屏的透明导电膜层的结构示意图。制备方法所述电容式触摸屏的电极结构的制备方法(I)采用CN102220566A公开的方法制备石墨烯薄膜，具体为将金属衬底置于真空管式炉中，在除去真空腔内氧气的情况下，将氢气注入真空腔中，并升温至1000°C，再将甲烷气体注入真空腔中，即得到沉积有石墨烯的金属衬底；所述石墨烯的原子层数为单层；所述石墨烯薄膜的厚度为0. 5nm ；(2)将步骤(I)制得的石墨烯薄膜，以PDMS为介质转印到基板上，得到石墨烯薄膜/基板的层状结构；(3)在步骤(2)得到的基板/石墨烯薄膜的层状结构上，采用磁控溅射方法依次沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo得到金属膜层，得到基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜的层状结构；金属膜层厚度200nm ；NiCu合金层的厚度为30nm ；A1金属层的厚度为140nm ；Mo金属层的厚度为30nm ；其中，NiCu合金层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 6Pa，电压200V，靶的材料为=NiCu合金，工作气体氩气；Al金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 3Pa，电压600V，靶的材料为金属Al,工作气体||气；Mo金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 6Pa，电压200V，靶的材料为:金属Mo,工作气体||气；(3a’ )通过黄光制程，采用行业公知的曝光显影保护再蚀刻金属膜层的方式，蚀刻掉触摸屏透光区的金属膜层材料，得到仅电极区具有基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜层状结构的触摸屏板；(4)经激光刻蚀图案化得到电容式触摸屏的电极结构。
实施例2一种用于电容式触摸屏的电极结构，所述电极结构由下至上依次包括玻璃基板、石墨纟布层、NiCu合金层、Al金属层和Mo金属层；其中，NiCu合金层的厚度为150nm ;A1金属层的厚度为700nm ;Mo金属层的厚度为150nm ;玻璃基板厚度为0. 3mm ;石墨烯层厚度为3nm。制备方法所述电容式触摸屏的电极结构的制备方法(I)采用CN102220566A公开的方法制备石墨烯薄膜，具体为将金属衬底置于真 空管式炉中，在除去真空腔内氧气的情况下，将氢气注入真空腔中，并升温至1000°C，再将甲烷气体注入真空腔中，即得到沉积有石墨烯的金属衬底；所述石墨烯的原子层数为单层；所述石墨烯薄膜的厚度为3nm ；(2)将步骤(I)制得的石墨烯薄膜，以PDMS为介质转印到基板上，得到石墨烯薄膜/基板的层状结构；(3)在步骤(2)得到的基板/石墨烯薄膜的层状结构上，采用磁控溅射方法依次沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo得到金属膜层，得到基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜的层状结构；金属膜层厚度IOOOnm ；NiCu合金层的厚度为150nm ；A1金属层的厚度为700nm ；Mo金属层的厚度为150nm ；其中，NiCu合金层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 4Pa，电压300V，靶的材料为NiCu合金，工作气体为氩气；Al金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 6Pa，电压200V，靶的材料为金属Al,工作气体为気气；Mo金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 5Pa，电压400V，靶的材料为金属Mo,工作气体为気气；(3a’)通过曝光显影蚀刻的方式，蚀刻掉触摸屏透光区的金属膜层材料，得到仅电极区具有基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜层状结构的触摸屏板；(4)经激光刻蚀图案化得到电容式触摸屏的电极结构。实施例3—种用于电容式触摸屏的电极结构，所述电极结构由下至上依次包括PET基板、石墨纟布层、NiCu合金层、Al金属层和Mo金属层；其中，NiCu合金层的厚度为120nm;Al金属层的厚度为500nm;Mo金属层的厚度为180nm ；PET基板厚度为1. 6mm ;石墨烯层厚度为2nm。制备方法制备方法与实施例1相同，仅步骤(3)所述NiCu合金层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 4Pa，电压450V，靶的材料为NiCu合金，工作气体为氩气；A1金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 4Pa，电压320V，靶的材料为金属Al，工作气体为氩气；Mo金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 4Pa，电压550V，靶的材料为金属Mo,工作气体为IS气。实施例4一种用于电容式触摸屏的电极结构，所述电极结构由下至上依次包括PET基板、石墨纟布层、TiCu合金层、Ag金属层和Ni金属层；其中，TiCu合金层的厚度为240nm ;Ag金属层的厚度为660nm ；Ni金属层的厚度为IOOnm ；PET基板厚度为1. 6mm ;石墨烯层厚度为2nm。制备方法制备方法与实施例1相同，仅步骤(3)所述TiCu合金层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 4Pa，电压550V，靶的材料为TiCu合金，工作气体为氩气；Ag金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 43Pa，电压340V，靶的材料为金属Ag，工作气体为氩气；Ni金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 41Pa，电压450V，靶的材料为金属Ni,工作气体为気气。实施例5 一种用于电容式触摸屏的电极结构，所述电极结构由下至上依次包括PET基板、石墨纟布层、NiCu合金层、Al金属层和Mo金属层；其中，金属膜层厚度800nm;NiCu合金层的厚度为120nm ;A1金属层的厚度为500nm ；Mo金属层的厚度为180nm ；PET基板厚度为1. 6mm ;石墨烯层厚度为2nm。制备方法(I)与实施例1的步骤(I)相同;(2)与实施例1的步骤(2)相同;(3b’)用金属掩膜覆盖住触摸屏的透光区，得到仅暴露电极区的基板/石墨烯薄膜的层状结构；(3)在步骤(3b’)得到的仅暴露电极区的基板/石墨烯薄膜的层状结构上，依次沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo得到金属膜层，得到仅电极区具有基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜的层状结构的触摸屏板；所述NiCu合金层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 5Pa，电压430V，靶的材料为NiCu合金，工作气体为氩气；A1金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 48Pa，电压380V，靶的材料为金属Al，工作气体为氩气；Mo金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 6Pa，电压500V，靶的材料为金属Mo，工作气体为氩气；(4)经激光刻蚀图案化得到电容式触摸屏的电极结构。实施例6一种用于电容式触摸屏的电极结构，所述电极结构由下至上依次包括玻璃基板、石墨烯层、CrCu合金层、Au金属层和Ti金属层；其中，CrCu合金层的厚度为60nm ；Au金属层的厚度为360nm ；Ti金属层的厚度为35nm ；PET基板厚度为2mm ;石墨烯层厚度为1. 4nm。制备方法制备方法与实施例5相同，仅步骤(3)所述CrCu合金层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 4Pa，电压550V，靶的材料为CrCu合金，工作气体为氩气；Au金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 43Pa，电压340V，靶的材料为金属Au，工作气体为氩气；Ti金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 41Pa，电压450V，靶的材料为金属Ti,工作气体为気气。实施例7
一种电容式触摸屏，包括基板100，附着在基板100之上的透明导电石墨烯层201，以及仅电极区内依次附着在石墨烯层201之上的NiCu合金层202、Al金属层203和Mo金属层204 ;图4为本实施例所述电容式触摸屏电极区的结构示意图。对比例—种用于电容式触摸屏的电极结构，所述电极结构由下至上依次包括玻璃基板、石墨烯层、Al金属层；Al金属层的厚度为400nm ;玻璃基板厚度为2mm ;石墨烯层厚度为0. 5nm ;制备方法所述电容式触摸屏的电极结构的制备方法(I)采用CN102220566A公开的方法制备石墨烯薄膜，具体为将金属衬底置于真 空管式炉中，在除去真空腔内氧气的情况下，将氢气注入真空腔中，并升温至1000°C，再将甲烷气体注入真空腔中，即得到沉积有石墨烯的金属衬底；所述石墨烯的原子层数为单层；所述石墨烯薄膜的厚度为0. 5nm ；(2)将步骤(I)制得的石墨烯薄膜，以PDMS为介质转印到基板上，得到石墨烯薄膜/基板的层状结构；(3)在步骤(2)得到的基板/石墨烯薄膜的层状结构上，采用磁控溅射方法依次沉积金属Al膜得到金属膜层，得到基板/石墨烯膜/Al金属膜的层状结构；A1金属膜层厚度400nm ；Al金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度0. 3Pa，电压400V，靶的材料为金属Al,工作气体||气；(3a’ )通过曝光显影保护膜层后再蚀刻Al金属膜的方式，蚀刻掉触摸屏透光区的Al金属膜层材料，得到仅电极区具有基板/石墨烯膜/Al金属膜结构的触摸屏板；(4)经激光刻蚀图案化得到电容式触摸屏的电极结构。性能测试导电性四探针方阻测试。附着力FPC与金属引线电极层绑定贴合后采用拉力测试机测试FPC抗拉力性能，垂直90°方向，施加0. 5kg力，持续5分钟后，检验试验样品外观及功能是否保持原样，保持原有外观且维持电路导通即为合格，外观发生变化、撕裂等或电路断路即为不合格；耐腐蚀性采用高温高湿箱作为测试设备，将样品在温度60°C、95%RH放置240小时后，室温放置24小时，检查模组的外观和性能，电极膜层保持原有外观，表面未出现麻点或颜色变化，同时电阻率变化不超出原有数值的20%，即为合格；电极膜层表面出现麻点或颜色变化或电阻率浮动变化超出原有数值的20%为不合格。表I实施例1-6和对比例的性能测试结果
权利要求
1.一种用于电容式触摸屏的电极结构，其特征在于，所述电极结构由下至上依次包括基板、石墨烯层和导电金属膜层； 其中，所述导电金属膜层与石墨烯层之间设有增加石墨烯层与金属膜层附着力的金属附着层。
2.如权利要求1所述的电极结构，其特征在于，所述金属附着层的金属材料为能够与石墨烯固溶的金属中的任意I种或至少2种的组合； 优选地，所述能够与石墨烯固溶的金属选自金属N1、金属Cu、金属T1、金属Cr中的任意I种或至少2种的组合,优选金属Ni和/或金属Cu,进一步优选金属Ni和金属Cu的合金； 优选地，所述金属附着层的厚度为30-350nm，优选厚度为50_300nm。
3.如权利要求1或2所述的电极结构，其特征在于，所述电极结构的导电金属膜层之上设有保护导电金属膜层不被氧化和腐蚀的金属保护层； 优选地，所述金属保护层的金属材料为抗氧化耐腐蚀金属中的任意I种或至少2种的组合，优选金属N1、金属Mo、金属Ti中的任意I种或至少2种的组合,进一步优选金属Mo ； 优选地，所述金属保护层的厚度为30-350nm，优选厚度为50_300nm。
4.如权利要求1-3之一所述的电极结构，其特征在于，所述导电金属膜层的金属材料为导电金属中的任意I种或至少2种的组合，优选电阻率彡3.0Χ10_8Ω .m的导电金属，进一步优选金属Ag、金属Al、金属Au中的任意I种或至少2种的组合,进一步优选金属Ag、金属Al、金属Au中的任意I种； 优选地，所述导电金属膜层的厚度为140-700nm，优选厚度为200_600nm。
5.如权利要求1-4之一所述的电极结构，其特征在于，所述金属附着层、导电金属膜层和金属保护层的总厚度为200-1000nm ； 优选地，所述石墨烯层为厚度O. 5-3nm的单层或多层石墨烯层，优选单原子石墨烯层，或厚度为l_3nm的多层石墨烯层； 优选地，所述基板厚度为O. 3-2mm，优选为O. 3-1. 1mm，所述基板优选为玻璃基板或PET基板。
6.如权利要求1-5之一所述的电极结构,其特征在于,所述金属附着层为NiCu合金层；优选地，所述NiCu合金层的厚度为30-350nm，优选厚度为50_300nm ； 优选地，所述导电金属膜层为Al金属层；优选地,所述Al金属层的厚度为140-700nm,优选厚度为200-600nm ； 优选地，所述金属保护层为Mo金属层；优选地，所述Mo金属层的厚度为30-350nm，优选厚度为50-300nm。
7.—种如权利要求1-6之一所述的电极结构的制备方法，其特征在于，当电极结构由下至上依次包括基板、石墨烯层、金属附着层和导电金属膜层时，所述方法为在基板上转印石墨烯薄膜；然后使电极区的石墨烯层上依次沉积金属附着层和导电金属膜层，得到电极区结构为基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层的层状结构；最后经图案化得到电容式触摸屏的电极结构； 优选地，所述方法为在基板上转印石墨烯薄膜；然后使电极区的石墨烯层上依次沉积NiCu合金的金属附着层和金属Al的导电金属膜层，得到电极区结构为基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜的层状结构；最后经图案化得到电容式触摸屏的电极结构； 优选地，当电极结构由下至上依次包括基板、石墨烯层、金属附着层、导电金属膜层和金属保护层时，所述方法为在基板上转印石墨烯薄膜；然后使电极区的石墨烯层上依次沉积金属附着层、导电金属膜层和金属保护层，得到电极区结构为基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层/金属保护层的层状结构；最后经图案化得到电容式触摸屏的电极结构； 优选地，所述方法为在基板上转印石墨烯薄膜；然后使电极区的石墨烯层上依次沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo得到金属膜层，得到电极区结构为基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜的层状结构；最后经图案化得到电容式触摸屏的电极结构；优选地，沉积金属附着层、导电金属膜层和金属保护层的方法为磁控溅射方法； 优选地，沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo的方法为磁控派射方法。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 (1)制备石墨烯薄膜； (2)将步骤(I)制得的石墨烯薄膜转印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的层状结构； (3)在步骤(2)得到的基板/石墨烯薄膜的层状结构上，依次沉积相应的金属附着层的金属、导电金属膜层的金属和金属保护层的金属，得到基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层/金属保护层的层状结构； (3a’)通过曝光显影蚀刻的方式，蚀刻掉触摸屏透光区的金属层材料，得到仅电极区具有基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层/金属保护层的层状结构的触摸屏板； (4)经图案化得到电容式触摸屏的电极结构； 或，所述方法包括如下步骤 (1)制备石墨烯薄膜； (2)将步骤(I)制得的石墨烯薄膜转印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的层状结构； (3b’)用金属掩膜覆盖住触摸屏的透光区，得到仅暴露电极区的基板/石墨烯薄膜的层状结构； (3)在步骤(3b’)得到的仅暴露电极区的基板/石墨烯薄膜的层状结构上，依次沉积相应的金属附着层的金属、导电金属膜层的金属和金属保护层的金属，得到仅电极区具有基板/石墨烯膜/金属附着层/导电金属膜层/金属保护层的层状结构的触摸屏板； (4)经图案化得到电容式触摸屏的电极结构； 优选地，所述方法包括如下步骤 (1)制备石墨烯薄膜； (2)将步骤(I)制得的石墨烯薄膜转印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的层状结构； (3)在步骤(2)得到的基板/石墨烯薄膜的层状结构上，依次沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo，得到基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜的层状结构； (3a’)通过曝光显影蚀刻的方式，蚀刻掉触摸屏透光区的金属膜层材料，得到仅电极区具有基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜层状结构的触摸屏板； (4)经图案化得到电容式触摸屏的电极结构； 或，所述方法包括如下步骤 (I)制备石墨烯薄膜；(2)将步骤(I)制得的石墨烯薄膜转印到基板上，得到基板/石墨烯薄膜的层状结构； (3b’)用金属掩膜覆盖住触摸屏的透光区，得到仅暴露电极区的基板/石墨烯薄膜的层状结构； (3)在步骤(3b’)得到的仅暴露电极区的基板/石墨烯薄膜的层状结构上，依次沉积NiCu合金、金属Al和金属Mo得到金属膜层，得到仅电极区具有基板/石墨烯膜/NiCu合金膜/Al金属膜/Mo金属膜的层状结构的触摸屏板； (4)经图案化得到电容式触摸屏的电极结构。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤步骤(I)所述石墨烯薄膜的制备方法选自化学气相沉积法、化学分散法或加热SiC法中的任意I种，优选化学气相沉积法； 优选地，步骤(I)所述石墨烯薄膜的制备方法为化学气相沉积法，具体为在800-1000°C下裂解碳源性气体，在衬底表面生长石墨烯薄膜；所述衬底优选为铜箔； 优选地，步骤(I)所述石墨烯薄膜为单原子石墨烯层，或厚度为O. 5-3nm的石墨烯薄膜，优选单原子石墨烯层，或厚度为l_3nm的石墨烯薄膜； 优选地，步骤(2)所述石墨烯薄膜的转移方法选自聚甲基丙烯酸甲酯转移法、热释放胶带转移法或聚二甲基硅氧烷转移法中的任意I种，优选聚甲基丙烯酸甲酯转移法。
10.如权利要求7-9之一所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述金属附着层的金属、导电金属膜层的金属和金属保护层的金属的沉积方法选自PVD方法中的任意I种，优选自真空蒸发沉积镀膜、溅射沉积镀膜、离子镀沉积镀膜中的任意I种，进一步优选溅射沉积镀膜法，特别优选磁控溅射沉积镀膜法；最优选采用连续式直流磁控溅射镀膜生产线进行测控溅射沉积镀膜；优选地，步骤(3)所述NiCu合金层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度O. 3 O. 6Pa，电压20(T600V，靶的材料为=NiCu合金，工作气体気气； 优选地，步骤(3)所述Al金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度O.3 O. 6Pa，电压20(T600V，靶的材料为金属Al，工作气体氩气； 优选地，步骤(3)所述Mo金属层的磁控溅射沉积镀膜的工艺条件为真空度O.3 O. 6Pa，电压20(T600V，靶的材料为金属Mo，工作气体氩气； 优选地，步骤(4)所述图案化选自光刻或激光刻蚀，优选激光刻蚀。
全文摘要
本发明涉及一种用于电容式触摸屏的电极结构，所述电极结构由下至上依次包括基板、石墨烯层和导电金属膜层；其中，所述导电金属膜层与石墨烯层之间设有增加石墨烯层与金属膜层附着力的金属附着层。本发明所述的电极结构具有附着力高、耐腐蚀、导电性好的特性，且制备方法工艺简单，产品良率高。
文档编号G06F3/044GK103019493SQ20121056753
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者刘志斌, 黄海东, 陈凯, 吴勇, 赵斌 申请人:无锡力合光电石墨烯应用研发中心有限公司, 无锡力合光电传感技术有限公司