“觸控屏” 已經(jīng)成為手機(jī)、平板電腦的標(biāo)準(zhǔn)配置。作為可以提供簡(jiǎn)單、方便、自然的人機(jī)交互方式， 觸控屏主要應(yīng)用于電子消費(fèi)品、公共信息終端、工業(yè)控制、多媒體教學(xué)等， 其市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)。目前， 市面上常用的觸控屏為電容式， 其工作原理為人的手指在觸控屏上接觸后會(huì)產(chǎn)生耦合電容， 觸控屏的IC控制器可以感知到觸控屏圖形化電極上電流的變化， 從而可以獲得觸摸的坐標(biāo)位置。

一般而言， 觸控屏中常用的透明電極材料為氧化銦錫（ITO ）， 為一種導(dǎo)電氧化物薄膜。ITO透明電極的技術(shù)面臨瓶頸：

（1）ITO 在可見(jiàn)光范圍內(nèi)表現(xiàn)出不均勻光吸收，因此顏色偏黃， 不適合全波段工作。

（2）ITO導(dǎo)電率較低， 容易造成產(chǎn)品效果不良，而且ITO 厚度較厚， 不符合觸控市場(chǎng)更薄、更輕的發(fā)展趨勢(shì)；

（3）ITO材料非常脆，在工業(yè)制備中容易損壞， 造成經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)， 也完全不適合未來(lái)柔性觸控屏幕的發(fā)展趨勢(shì)；

（4）ITO的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，同時(shí)散熱性能較差， 在大功率器件上的應(yīng)用受到很大限制。

（5）ITO材料具備有毒性， 不利于環(huán)保， 同時(shí)銦是一種稀有元素，儲(chǔ)量低， 價(jià)格也曰益增長(zhǎng)， 對(duì)資源造成浪費(fèi)，違背了未來(lái)綠色節(jié)能環(huán)保和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然性趨勢(shì)。

研究人員一直探尋新的透明導(dǎo)電材料取代ITO材料，例如金屬柵格－金屬納米線(xiàn)、導(dǎo)電聚合物、碳納米管等。這些材料中以碳納米管性能表現(xiàn)相對(duì)突出， 它在全可見(jiàn)光波段均具有非長(zhǎng)高的透過(guò)率， 但要求碳納米管的密度要超過(guò)一定閾值。雖然單個(gè)碳納米管導(dǎo)電能力較強(qiáng)， 然而不同碳納米管之間結(jié)電阻較高， 較高的密度導(dǎo)致整個(gè)碳納米管膜層電阻增大， 限制了其導(dǎo)電能力，因此， 迫切需要尋找一種光電性能優(yōu)越的新型透明導(dǎo)電材料。

石墨烯是由碳原子以sp2 雜化軌道組成六角型晶格的平面薄膜（ 圖１）， 是僅有一層原子厚度的新型二維材料， 在力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等方面均具有十分優(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(shì)，其主要有點(diǎn)包括：

（1）石墨烯幾乎是全透明的，單層石墨烯薄膜從紫外、可見(jiàn)到紅外波段的透光率均高達(dá)97．7％ ，因而不會(huì)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(gè)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)率高的材料；

（3） 石墨烯薄膜具有極高的力學(xué)強(qiáng)度， 并且非常柔軟（ 甚至可以在一定程度折疊） ；

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

（5）石墨烯是單原子層的碳材料， 不存在毒性， 對(duì)環(huán)境也無(wú)污染， 符合綠色壞保的要求；

（6） 自然界碳元素含鮮常豐富， 因此采用石墨烯作為電極， 原材料的限制較小。

2010年， 韓國(guó)三星公司最早將石墨烯膜作為透明電極應(yīng)用于3．1英寸電阻觸控屏，在國(guó)內(nèi)， 中科院重慶研究院致力于石墨烯薄膜的大面積制備與應(yīng)用技術(shù)研究， 2013年1月發(fā)布了國(guó)內(nèi)首片15 英寸單層石墨烯薄膜， 并制備了7英寸柔性墨烯電阻式觸控屏。圖２ 所示， 該石墨烯觸控屏色質(zhì)純凈、透光性好、觸控靈敏， 特別是在彎曲的情況下同樣可以實(shí)現(xiàn)良好的觸控和書(shū)寫(xiě)。這種隨意卷曲也不會(huì)影響使用效果的觸摸屏將促進(jìn)柔性智能終端的開(kāi)發(fā)。

大面積石墨烯薄膜一般高溫生長(zhǎng)于銅箔等金屬襯底表面。對(duì)于石墨烯的應(yīng)用而言， 需要將石墨烯從生長(zhǎng)襯底轉(zhuǎn)移到所需基底表面。石墨烯電容式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(gè)過(guò)程。

1、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(lèi)： 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(biāo)基底上， 最后用丙酮去除PMMA，該方法操作簡(jiǎn)單， 在實(shí)驗(yàn)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／ 熱釋膠帶與用酸液刻蝕銅， 然后將石墨烯／ 熱釋膠帶與目標(biāo)基底貼合， 最后熱釋膠帶通過(guò)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(shí)通過(guò)膠帶的裁剪也方便控制轉(zhuǎn)移石墨烯的形狀， 因而對(duì)于石墨烯觸控屏而言，熱釋膠帶轉(zhuǎn)移石墨稀方法更為實(shí)用。

2、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(jìn)行改性增強(qiáng)。對(duì)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(jìn)一步增強(qiáng)薄膜的導(dǎo)電性。在載流子遷移率一定的情況下， 通過(guò)摻雜改性提高石墨烯載流子濃度是增強(qiáng)石墨烯導(dǎo)電性的重要途徑。本征石墨烯的價(jià)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(guò)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(jí)結(jié)形成與半導(dǎo)體類(lèi)似的摻雜效應(yīng)。目前，石墨烯摻雜改性劑種類(lèi)很多， 主要有硝酸氯金酸、導(dǎo)電高分子等， 采用的改性方法包括浸泡、熏蒸、原位復(fù)合以及旋涂的方式。

3、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(xué)穩(wěn)定性。一般采用酸和堿很難對(duì)石墨烯實(shí)現(xiàn)腐蝕， 因此用石墨烯實(shí)現(xiàn)電容式觸摸屏過(guò)程中， 會(huì)遇到一個(gè)很大的難題： 在現(xiàn)有的觸控工藝線(xiàn)條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨烯的刻蝕。要實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨烯的刻蝕— 般的方法包括兩個(gè)方面：

（1） 由于石墨烯是一種很薄的材料， 只有一個(gè)原子層厚，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(xué)反應(yīng)， 從而去除石墨烯�；�于此，石墨烯刻蝕方法有三種： 激光刻蝕、氧等離子刻蝕、氧紫外線(xiàn)刻蝕。其中， 石墨烯激光刻蝕法，處理方法較為簡(jiǎn)單， 同時(shí)現(xiàn)有工業(yè)化設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)10微米量級(jí)的石墨烯圖形， 滿(mǎn)足在工廠(chǎng)規(guī)�；�制備的需求。

4、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(shí)現(xiàn)電容式觸摸屏的sensor， 而后段工藝則是將sensor與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： 銀漿的絲印與刻濁、石墨烯sensor與觸控芯片的貼合、蓋板貼合于除泡。其中， 石墨烯sensor與觸控芯片通過(guò)柔性印刷電路版（FPC） 進(jìn)行電氣連接，需要經(jīng)過(guò)綁定機(jī)器通過(guò)一定的壓力和高溫（ 約180℃） 條件與ACF膠粘接綁定。

自從石墨烯發(fā)現(xiàn)者于2010年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)以來(lái)， 國(guó)內(nèi)外石墨烯產(chǎn)業(yè)開(kāi)始興起， 但前期石墨烯產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)為石墨烯原材料的規(guī)模化生產(chǎn)， 市場(chǎng)上還缺少一款可供銷(xiāo)售的石墨烯薄膜應(yīng)用商品。

2013年以來(lái)， 由于突破了石墨烯電極快速圖形化、真空貼合等核心技術(shù)，試制出GF／GFE 結(jié)構(gòu)3．5英寸至6 英寸電容式觸摸屏和真實(shí)多點(diǎn)石墨烯手機(jī)工程樣機(jī)，重慶墨�？萍加邢薰�司也隨之拉開(kāi)了石墨烯手機(jī)量產(chǎn)的序幕。2015年3月，全球首批3萬(wàn)部5．5英寸量產(chǎn)石墨烯手機(jī)在重慶面世， 如圖４ 所示。在不久的未來(lái)， 石墨烯觸控屏將應(yīng)用到更多種類(lèi)的智能終端中，如平板電腦、電子閱讀器、智能穿戴產(chǎn)品等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品。

未來(lái)， 石墨烯觸摸屏技術(shù)將在柔性電子產(chǎn)品中大量使用。基于石墨烯薄膜的柔性觸摸屏， 能夠很好地克服現(xiàn)今的材料與技術(shù)限制， 使得觸摸屏具有更多的可能性和更好的性能。手機(jī)或者電腦等智能電子產(chǎn)品將變得柔軟且可折疊，更便于攜帶。