一种屏幕智能贴膜及其制备方法与流程

本发明涉及一种屏幕智能贴膜及其制备方法，属于光学级保护膜研究领域。

背景技术：

近年来，便携式电子产品技术和市场发展迅猛，特别是智能手机的发展，尤其突出。在智能手机表面进行贴保护膜，在智能手机消费者中非常普遍。智能手机保护膜，具有多项作用，如防屏幕爆裂、防指纹、防刮痕、防炫目、防蓝光等多项功能。

美国苹果公司开发的iphone系列手机，是目前最受消费者喜爱的智能手机之一，其采用了苹果公司独立开发的ios操作系统。另一与ios操作系统并驾齐驱的是美国谷歌公司开发的安卓系统，在智能手机领域应用也非常普遍。

相对安卓系统手机，采用的ios系统的iphone系列手机未在手机下方设置具有返回/确认功能的实体按键或虚拟按键，这样会导致在操作iphone大屏手机时出现不方便现象，如难以实现单手操作。虚拟按键是指无按键，通过手指触摸达到按键功能的按键。

现有iphone系列手机功能性保护膜(塑料结构)有如下几点不足：

1.保护膜厚度比较厚，使得贴合后无法达到良好的美感；目前塑料结构的功能性保护膜，多以三层pet结构为主。参见图1，最上层是具有防指纹/防炫目/防刮伤功能的pet层3；中间是附有图案化的ito薄膜的pet层1，实现电学功能性；下层是两侧各涂布有硅胶及亚克力胶(ab胶)的pet层4(也叫ab胶层)；附有图案化的ito薄膜的pet层1与具有防指纹/防炫目/防刮伤功能的pet层3之间通过oca光学胶2粘结在一起。层1总厚度一般为50μm左右；层3表面一般为防刮花硬化涂层，包括防指纹、防炫目、防蓝光等特殊功能；oca层2一般为25μm或50μm；层4的中间为pet41，pet41的a面设有丙烯酸酯胶粘剂42、pet41的b面设有硅胶系轻胶粘剂43，具体结构见图2。可见，这种ito智能贴膜总厚度一般达到250μm以上，在贴合到手机表面后，会高出手机表面很多，在美感和手感上与玻璃结构相比均不具有特别的优势；

2.透明导电膜采用氧化铟锡(ito)材料，因为在切割/冲切时易碎，导致边缘引线(传导区)布线必须远离边缘，这样会出现遮挡显示屏幕上触控图标或触控点现象，导致手机在正常触摸操作时，局域出现不灵敏或失灵现象，严重影响实际操作体验。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种石墨烯作为导电薄膜的屏幕智能贴膜，该智能贴膜更薄且更加灵敏；

本发明的另一目的是提供上述屏幕智能贴膜制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种屏幕智能贴膜，包括：pet膜，pet膜作为手机智能贴膜表面的一面带有功能性涂层，另一面设有石墨烯导电薄膜，石墨烯导电薄膜与ab胶层贴合，

其中，ab胶层是指在pet膜的两面分别设有不同的胶层，a面为pet与石墨烯层贴合的一面，设有丙烯酸酯胶粘剂，b面为与屏幕贴合的一面，设有硅胶系轻胶粘剂。

优选地，所述屏幕智能贴膜的厚度为200μm以下，优选100μm。

优选地，所述石墨烯层电薄膜为图案化的单层石墨烯或多层石墨烯，优选单层石墨烯。

优选地，所述屏幕为ios系统的iphone系列手机屏幕，所述屏幕智能贴膜的石墨烯层的图案包括：

触摸区，设置于屏幕下面非视窗区域，用于接收人体静电；

触发区，设置于屏幕视窗区中，与左上角的虚拟返回键或右上角的虚拟功能键接触；

传导区，设置于屏幕左侧或右侧的边缘，连接触摸区和触发区。

所述触摸区具有足够宽度，与手指充分的接触。

优选地，所述传导区的宽度为0.1-5mm，例如：0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.5mm、2mm、2.5mm、2.8mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm，等等。优选1mm，这个宽度既可以确保引线的导电性，也可以从设计上减少屏蔽问题的发生。当一条传导区穿过显示屏(屏幕视窗区)中一个较小图标时，如果图标面积相对传导区遮蔽区域差异不大时，容易产生触摸不良现象(点击图标不反应或反应迟钝)，故，在确保导电性基础上，传导区的宽度越小越好。现有的ito智能贴膜，由于ito在切割时容易发生龟裂问题，作为连接触发区和触摸区的传导区，为了避免切割时传导区的损伤，一般需要设计在远离边缘5mm以上，现有的手机左右边缘(遮挡触控面板引线电极的油墨区)一般都小于5mm，因此ito智能贴膜的传导区就会深入显示屏视窗区，这样会导致传导区不可避免地遮蔽部分显示屏上触摸图标或触控点，从而会造成在显示屏上正常操作时的局域不灵敏，甚至局部触摸失灵现象。本发明采用单层或双层石墨烯代替厚重的ito/pet膜，柔韧性好，切割时不容易造成石墨烯导电薄膜断裂等问题，保证了传导区对视窗区无任何影响。

一种屏幕智能贴膜的制备方法，包括如下工序：

转移石墨烯：在pet膜的非表面的一面转移一层或多层石墨烯，优选转移一层石墨烯；

图案化：对石墨烯薄膜进行图案化；

贴合ab胶层：ab胶层是指在pet膜的两面分别设有不同的胶层，a面为pet与石墨烯层贴合的一面，设有丙烯酸酯胶粘剂，b面为与屏幕贴合的一面，设有硅胶系轻胶粘剂；

上述工序的排序为：转移石墨烯→图案化→贴合ab胶层，或者，转移石墨烯→贴合ab胶层→图案化。

所述转移石墨烯工序中，所采用的pet膜作为智能贴膜表面的一面具有防指纹、防刮、防蓝光和/或防炫目效果的功能涂层。优选地，pet膜表面防刮效果满足表面硬度≥1h。在pet防刮面的反面(内侧)，即与ab胶层贴合面转移石墨烯薄膜。

所述转移石墨烯的方法采用热释放胶带转移法、静电转移法或胶粘剂法，优选采用静电转移法。

热释放胶带转移法，参见naturenanotechnology,2010,5(8):574-578.，利用胶膜将cvd法生长的石墨烯由生长衬底上转移至目标基底。

静电转移法，参见中国发明专利，申请号：201210269206.5、201410238058.x。

胶粘剂法，参见appliedphysicsletters,2013,102(2):023112.。

本发明优选采用静电转移法转移石墨烯，经本发明人研究发现，采用静电转移法更适用于本发明这种大尺寸/洁净转移，方法无任何胶残留，更满足光学级产品的需求，且更有利于后面的图案化工艺。

所述图案化采用直写式激光刻蚀工艺、黄光工艺或者牺牲层法。

直写式激光刻蚀法：采用直写式激光刻蚀的方案，调整激光参数，使得激光烧蚀/剥离掉石墨烯薄膜，此方案为优选方案。

黄光工艺：采用黄光工艺方案，在石墨烯薄膜表面涂布光刻胶或压合感光干膜，随后采用微细加工技术中的标准黄光工艺，形成图案化的光刻胶/干膜，最后采用氧等离子体刻蚀的技术，去除需图案化的石墨烯，最后经过去胶清洗，即可获得目标图案。

牺牲层法：在待转移石墨烯薄膜的pet表面印刷一层可剥胶/水溶胶(牺牲层)，或采用黄光方案形成一层光刻胶/干膜精细图案(牺牲层)，随后转移石墨烯薄膜，最后去除牺牲层的材料并清洗，即可获得石墨烯图案化结构。

优选直写式激光刻蚀工艺，进一步优选地，采用功率为20-30w，波长为1064nm红外激光进行直写式激光扫描一次或多次，优选一次。

进一步优选的，刻蚀图案设计上采用悬浮块处理方式。即在需要保留从触摸区、传导区到触发区整体块状石墨烯基础上，其它区域(本发明称为刻蚀区域)的石墨烯不是整体去除，而是将其破碎，只要达到确保这些区域触摸时不对显示屏原有触控功能产生屏蔽干扰现象即可。参见图5所示，并非将刻蚀区域全部刻蚀掉，完全空白处为需要刻蚀掉的，保留有一些碎片石墨烯，图5中残留的碎片石墨烯形成倾斜平行线条形，也可以是其它图形，如与屏幕边缘水平、垂直交叉型的井字方格，或与屏幕边缘不呈水平、垂直交叉型的斜方格，或者具有一定规则的松散点，等等。

进一步优选地，刻蚀区域采用井字方格、斜方格图案或者平行线条形图案；进一步优选采用平行线条形图案。参见图5所示，为平行线条形图案示意图。

优选地，组成井字方格、斜方格或平行线条形图案的相邻的平行线条距离为0.001-5mm，例如：0.001mm、0.005mm、0.01mm、0.02mm、0.05mm、0.08mm、0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.7mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm，等等；优选0.4mm。本发明精确的线条距离，不仅可以保证这些区域触摸时不对显示屏原有触控功能产生屏蔽干扰现象，而且可以减少周期性的刻蚀图形与屏幕显示屏像素点之间的摩尔纹现象。

作为本发明制备方法最优选方案，上述方法采用：转移石墨烯→贴合ab胶层→图案化：采用激光直写工艺对石墨烯薄膜进行图案化。即在完成石墨烯薄膜与ab胶贴合后，再进行激光刻蚀处理，同样可获得本发明提出的石墨烯功能性保护膜。通过优化工艺步骤，可以减少石墨烯薄膜暴露在空气中的时间，减少石墨烯薄膜表面落尘量。由于石墨烯难以采用类似ito生产时同样的作业手法来清除表面灰尘，如酒精擦拭、粘尘膜除尘等，采用此优选方案可比先图案化再贴合ab胶层的方案提升良率20％。这是本发明在石墨烯作为导电层用于智能贴膜的基础之上进一步的重要突破。

本发明原理：

针对现有智能贴膜厚度大、灵敏度不够以及ito在制作过程中的问题，本发明采用了石墨烯薄膜替代ito薄膜作为功能层导电材料，解决了上述两个问题：

1、在目前三层pet结构的保护膜基础上，将石墨烯薄膜直接设置在最上层pet的内侧，即防指纹/防炫目/防刮伤等功能层的反面，去除中间层，直接与ab胶层进行贴合，形成两层pet结构，可将保护膜整体厚度控制到200μm以下，甚至可达到100μm，可获得超薄的手机保护膜；

2、采用石墨烯透明导电薄膜，由于其具有极其优良的柔韧性，在切割和冲切时不会产生裂纹等现象，从而使得传导区可以紧靠边缘，解决了传导区遮挡显示屏视窗区触控图标引起的触摸不良现象。

本发明有益效果：

本发明着眼于解决ios操作系统手机功能性保护膜(塑料结构)厚度太厚、功能性不佳问题，采用石墨烯透明导电薄膜和双层pet结构，在防指纹薄膜上直接形成石墨烯透明导电薄膜，并通过简单的激光图形加工的方法和贴合工艺完成产品的组装，形成更简单的双层结构智能保护膜。本发明智能贴膜和传统ito三层结构智能保护膜相比，在厚度、耐弯折性(可多次反复在智能手机上贴膜)等方面均具有更好的优势，获得了超薄的功能保护膜，解决了保护膜整体厚度太厚和传导区对显示屏视窗区触控图标屏蔽问题，即传导区遮蔽了显示屏触摸功能区(视窗区)上的触控图标(也称虚拟按键)导致触摸不灵的问题。具体有益效果归纳如下：

1.本发明相对ito薄膜保护贴，其无边缘屏蔽效应；

2、本发明智能贴膜采用石墨烯作为导电材料直接转移到表层的pet上，柔韧性更好，贴合时反复贴合不会发生功能问题，即不会如ito般在反复贴合时出现断裂等问题，提高了产品可靠性；

3.本发明采用双层pet结构，解决了现有保护膜太厚的问题，使得消费者具有非常好的使用体验。

附图说明：

图1为背景技术中指出的ito智能贴膜结构示意图；

图2为ab胶层结构示意图；

图3为本发明方法流程图(实施例1、2)；

图4为本发明方法流程图(实施例3、4)；

图5为石墨烯图案化形状示意图；

其中，1-附有图案化的ito薄膜的pet层，2-oca光学胶，3-含功能性表面涂层pet膜；4-ab胶层，41-中间的pet，42-丙烯酸酯胶粘剂，43-硅胶系轻胶粘剂，5-石墨烯，51-触摸区，52-触发区，53-传导区。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

一种智能保护膜及制造方法，参见图3，包括以下步骤：

(1)在防指纹pet膜3的防指纹涂层的背面，利用静电转移法转移石墨烯5，石墨烯层数为单层或双层；

(2)采用激光直写刻蚀的工艺，对步骤(1)形成的石墨烯5进行激光刻蚀处理，直接形成石墨烯透明导电薄膜的图案，图案化形状参见图5所示，包括触摸区51和触发区52，触摸区51和触发区52通过传导区53连接，左右图案化的石墨烯图案可只设置在左侧或右侧，也可同时设置；

(3)贴合ab胶层4，使得ab胶丙烯酸酯胶粘剂41一面与石墨烯5面进行贴合；

(4)对完整结构产品(大张排版)进行激光切割或冲切，获得单片具有完整功能结构的智能保护膜。

上述直写式激光刻蚀工艺中，采用功率为25w，波长为1064nm红外激光进行直写式激光扫描一次，刻蚀图案设计上采用悬浮块处理方式。即在需要保留从触摸区、传导区到触发区整体块状石墨烯基础上，其它区域(本发明称为刻蚀区域)的石墨烯不是整体去除，而是将其破碎，只要达到确保这些区域触摸时不对显示屏原有触控功能产生屏蔽干扰现象即可。参见图5所示，并非将刻蚀区域全部刻蚀掉，完全空白处为需要刻蚀掉的，保留有一些碎片石墨烯，图5中残留的碎片石墨烯形成倾斜的平行线条形，也可以是其它图形。本实施例采用斜方格图案。

所得智能贴膜的厚度为100μm，传导区53的宽度为0.1mm。经测试，在显示屏视窗区进行正常触摸操作，按动显示屏触控图标或触控点无任何反应迟钝或失灵现象；采用大拇指指腹触碰智能贴膜的触摸区，触发区实现100％触控反应。

实施例2：

一种智能保护膜及制造方法，参见图3，包括以下步骤：

(1)在防指纹pet膜3的防指纹涂层背面，利用胶粘剂法转移石墨烯5，石墨烯层数为单层；

(2)采用黄光法刻蚀工艺，对步骤(1)形成的石墨烯5进行刻蚀处理，直接形成石墨烯透明导电薄膜的图案，图案化形状参见图5所示，包括触摸区51和触发区52，触摸区51和触发区52通过传导区53连接，左右图案化的石墨烯图案可只设置在左侧或右侧，也可同时设置；

(3)贴合ab胶层4，使得ab胶丙烯酸酯胶粘剂41一面与石墨烯5进行贴合；

(4)对完整结构产品(大张排版)进行激光切割或冲切，获得单片具有完整功能结构的智能保护膜。

上述刻蚀工艺中，刻蚀图案设计上采用悬浮块处理方式。即在需要保留从触摸区、传导区到触发区整体块状石墨烯基础上，其它区域(本发明称为刻蚀区域)的石墨烯不是整体去除，而是将其破碎，只要达到确保这些区域触摸时不对显示屏原有触控功能产生屏蔽干扰现象即可。参见图5所示，并非将刻蚀区域全部刻蚀掉，完全空白处为需要刻蚀掉的，保留有一些碎片石墨烯，图5中残留的碎片石墨烯形成倾斜线条形，也可以是其它图形。本实施例采用斜方格图案，组成斜方格图的相邻平行线条间的距离为1mm。

所得智能贴膜的厚度为150μm，传导区53的宽度为5mm。经测试，在显示屏视窗区进行正常触摸操作，按动显示屏触控图标或触控点无任何反应迟钝或失灵现象；采用大拇指指腹触碰智能贴膜的触摸区，触发区实现100％触控反应。

实施例3：

一种优化的智能保护膜及制造方法，参见图4，包括以下步骤：

(1)在防指纹pet膜3的防指纹涂层背面，利用静电转移法转移石墨烯5，石墨烯层数为单层或双层；

(2)贴合ab胶层4，使得ab胶层丙烯酸酯胶粘剂41一面(参见图2)与石墨烯5进行贴合，对石墨烯薄膜进行保护；

(3)采用激光直写刻蚀的工艺，在防指纹膜面，透过防指纹膜对步骤(2)形成的石墨烯薄膜进行激光刻蚀处理，直接形成石墨烯透明导电薄膜的图案，图案化形状参见图5所示，包括触摸区51和触发区52，触摸区51和触发区52通过传导区53连接，左右图案化的石墨烯图案可只设置在左侧或右侧，也可同时设置；

(4)对完整结构产品(大张排版)进行激光切割或冲切，获得单片具有完整功能结构的智能保护膜。

上述直写式激光刻蚀工艺，采用功率为20-30w，波长为1064nm红外激光进行直写式激光扫描一次。刻蚀图案设计上采用悬浮块处理方式。即在需要保留从触摸区、传导区到触发区整体块状石墨烯基础上，其它区域(本发明称为刻蚀区域)的石墨烯不是整体去除，而是将其破碎，只要达到确保这些区域触摸时不对显示屏原有触控功能产生屏蔽干扰现象即可。参见图5所示，并非将刻蚀区域全部刻蚀掉，完全空白处为需要刻蚀掉的，保留有一些碎片石墨烯，图5中残留的碎片石墨烯形成倾斜的平行线条形，也可以是其它图形。本实施例采用倾斜的平行线条形，平行线条间的距离为0.4mm。

所得智能贴膜的厚度为90μm，传导区53的宽度为1mm。经测试，在显示屏视窗区进行正常触摸操作，按动显示屏触控图标或触控点无任何反应迟钝或失灵现象；采用大拇指指腹触碰智能贴膜的触摸区，触发区实现100％触控反应。

实施例4：

一种优化的智能保护膜及制造方法，包括以下步骤(附图4)：

(1)在防指纹pet膜3的防指纹涂层背面，利用胶粘剂法转移石墨烯5，石墨烯层数为单层；

(2)贴合ab胶层4，使得ab胶层丙烯酸酯胶粘剂41一面(参见图2)与石墨烯面进行贴合，对石墨烯薄膜进行保护；

(3)采用激光直写刻蚀的工艺，在防指纹膜面，透过防指纹膜对步骤(2)形成的石墨烯薄膜进行激光刻蚀处理，直接形成石墨烯透明导电薄膜的图案，图案化形状参见图5所示，包括触摸区51和触发区52，触摸区51和触发区52通过传导区53连接，左右图案化的石墨烯图案可只设置在左侧或右侧，也可同时设置；

(4)对完整结构产品(大张排版)进行激光切割或冲切，获得单片具有完整功能结构的智能保护膜。

上述直写式激光刻蚀工艺，采用功率为20w，波长为1064nm红外激光进行直写式激光扫描两次。刻蚀图案设计上采用悬浮块处理方式。即在需要保留从触摸区、传导区到触发区整体块状石墨烯基础上，其它区域(本发明称为刻蚀区域)的石墨烯不是整体去除，而是将其破碎，只要达到确保这些区域触摸时不对显示屏原有触控功能产生屏蔽干扰现象即可。参见图5所示，并非将刻蚀区域全部刻蚀掉，完全空白处为需要刻蚀掉的，保留有一些碎片石墨烯，图5中残留的碎片石墨烯形成倾斜的平行线条形，也可以是其它图形。本实施例采用井字方格图案，组成井字方格的相邻平行线条间的距离为5mm。

所得智能贴膜的厚度为120μm，传导区53的宽度为0.5mm。经测试，在显示屏视窗区进行正常触摸操作，按动显示屏触控图标或触控点无任何反应迟钝或失灵现象；采用大拇指指腹触碰智能贴膜的触摸区，触发区实现100％触控反应。

实施例5：

一种优化的智能保护膜及制造方法，包括以下步骤(附图4)：

(1)在防指纹pet膜3的防指纹涂层背面，利用胶粘剂法转移石墨烯5，石墨烯层数为单层；

(2)贴合ab胶层4，使得ab胶层丙烯酸酯胶粘剂41一面(参见图2)与石墨烯面进行贴合，对石墨烯薄膜进行保护；

(3)采用激光直写刻蚀的工艺，在防指纹膜面，透过防指纹膜对步骤(2)形成的石墨烯薄膜进行激光刻蚀处理，直接形成石墨烯透明导电薄膜的图案，图案化形状参见图5所示，包括触摸区51和触发区52，触摸区51和触发区52通过传导区53连接，左右图案化的石墨烯图案可只设置在左侧或右侧，也可同时设置；

(4)对完整结构产品(大张排版)进行激光切割或冲切，获得单片具有完整功能结构的智能保护膜。

上述直写式激光刻蚀工艺，采用功率为25w，波长为1064nm红外激光进行直写式激光扫描两次。刻蚀图案设计上采用悬浮块处理方式。即在需要保留从触摸区、传导区到触发区整体块状石墨烯基础上，其它区域(本发明称为刻蚀区域)的石墨烯不是整体去除，而是将其破碎，只要达到确保这些区域触摸时不对显示屏原有触控功能产生屏蔽干扰现象即可。参见图5所示，并非将刻蚀区域全部刻蚀掉，完全空白处为需要刻蚀掉的，保留有一些碎片石墨烯，图5中残留的碎片石墨烯形成倾斜的平行线条形，也可以是其它图形。本实施例采用倾斜的平行线条形，所述线条相互平行且相邻线条距离为0.001mm。

所得智能贴膜的厚度为100μm，传导区53的宽度为2mm。经测试，在显示屏视窗区进行正常触摸操作，按动显示屏触控图标或触控点无任何反应迟钝或失灵现象；采用大拇指指腹触碰智能贴膜的触摸区，触发区实现100％触控反应。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。