本发明属于电容式触摸屏制备领域，具体涉及一种GF结构触摸屏及其制备方法。
背景技术：
随着移动终端智能化、普及化，大众使用的移动终端所具备的功能越来越丰富多彩，移动学习、移动应用应运而生。
随着市场上智能手机与平板电脑的大量普及，作为人机交换界面的电容触摸屏，也日渐得到越来越广泛的应用。除了提供触摸功能，电容触摸屏更是外观结构件，需要提供一定的机械强度。在手机等消费电子领域，人们对触摸屏强度的要求，并不十分强烈。但对于工控、车载等专用领域而言，触控面板机械强度的需求变得十分苛刻。
触摸屏是一种显著改善人机操作界面的输入设备，具有直观、简单、快捷的优点。触摸屏在许多电子产品中已经获得了广泛的应用，比如手机、PDA、多媒体、公共信息查系
统等。
Film电容式触摸屏（以下简称为触摸屏）凭借成本优势占有很大的市场份额。现有技术中，Film电容式触摸屏采用GFF结构，G代表玻璃面板，F代表导电膜。触摸屏的生产商需经过六道工序，(1) 将上导电膜进行丝印，印好导电图案和导电线路；（2）将下导电膜进行丝印，印好导电图案和导电线路；（3）上导电膜组合上光学透明胶；（4）下导电膜组合下光学透明胶；（5）将均组合有光学透明胶的上导电膜和下导电膜进行组后；（6）上一步骤后的双层Film和玻璃面板粘合。GFF结构的触摸屏存在的缺陷有：包括上导电膜和下导电膜两层膜，且包含上光学透明胶和下光学透明胶两层胶，使得整个触摸屏的很厚；上、下导电膜分开丝印，耗人力、工时，制程长，生产效率低；且上、下导电膜分别组合光学透明胶后再进行组后，不仅生产效率低，制作工序中还易产生白点、毛线等脏污；上导电膜与下导电膜组合过程中也存在组合偏位的不足，进而影响FPC和触摸屏的绑定。
技术实现要素：
本发明解决了目前现有GF结构的触摸屏的生产成本高、制作工艺难度大的问题，而提供一种GF结构触摸屏及其制备方法。
本发明的一种GF结构触摸屏包括钢化玻璃层、透明光学胶层和金属网格导电层；所述金属网格导电层通过透明光学胶层与钢化玻璃层贴合；
所述金属网格导电层上通过激光烧结有金属网格图案，所述金属网格图案是在X 轴方向和Y 轴方向上交叉铺设有若干个万字形；所述万字形由四条边构成，第一条边和第三条边关于所述万字形的中心对称；第二条边和第四条边关于所述万字形的中心对称；所述万字形的每一条边的起点和终点之间的距离为5~12mm ；所述万字形的第一条边和第二条边是由一个周期的正弦波构成；相邻的两个所述万字形有一条边重合。
本发明的一种GF结构触摸屏的制备方法按以下步骤进行：
一、在基材上形成金属油墨涂层；
二、烘烤所述金属油墨涂层；
三、将烘烤后的所述金属油墨涂层激光烧结形成金属网格图案；
四、清除未烧结的所述金属油墨涂层,得到金属网格导电层；
五、将金属网格导电层绑定ACF导电胶；
六、对贴好的ACF导电胶的金属网格导电层的横向走线区热压FPC；
七、对压合好FPC的金属网格导电层贴合透明光学胶层；
八、将贴好透明光学胶层的金属网格导电层和钢化玻璃盖板进行组合，得到一种GF结构触摸屏。
本发明的有益效果：
本发明通过将导电层的绝缘导电丝在X 轴方向、Y 轴方向铺设为多个连续交叉的万字形，使得Metal-Mesh图案在各个方向上都没有直线，从而在根本上杜绝莫尔条纹的产生；本发明的万字形图案的每一条边起点和终点的距离达到了5~12mm，完全适用于大尺寸和超大尺寸的触控。本发明整体工艺简单，无需复杂昂贵的设备，成本低廉。
附图说明
图1为所述金属网格导电层的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种GF结构触摸屏包括钢化玻璃层、透明光学胶层和金属网格导电层；所述金属网格导电层通过透明光学胶层与钢化玻璃层贴合；
所述金属网格导电层上通过激光烧结有金属网格图案，所述金属网格图案是在X 轴方向和Y 轴方向上交叉铺设有若干个万字形；所述万字形由四条边构成，第一条边和第三条边关于所述万字形的中心对称；第二条边和第四条边关于所述万字形的中心对称；所述万字形的每一条边的起点和终点之间的距离为5~12mm ；所述万字形的第一条边和第二条边是由一个周期的正弦波构成；相邻的两个所述万字形有一条边重合。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述第一条边的正弦波与所述第二条边的正弦波由若干条弧线首尾依次相接构成。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述第一条边的正弦波的振幅与所述第二条边的正弦波的振幅不同。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述第一条边的正弦波的周期与所述第二条边的正弦波的周期不同。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述第一条边的正弦波的振幅与所述第二条边的正弦波的振幅相同。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述第一条边的正弦波的周期与所述第二条边的正弦波的周期相同。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述第一条边、所述第二条边、所述第三条边和所述第四条边关于所述万字形的中心对称。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述的所述第一条边和所述第二条边的正弦波由六条弧线首尾依次相接构成。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式的一种GF结构触摸屏的制备方法按以下步骤进行：
一、在基材上形成金属油墨涂层；
二、烘烤所述金属油墨涂层；
三、将烘烤后的所述金属油墨涂层激光烧结形成金属网格图案；
四、清除未烧结的所述金属油墨涂层,得到金属网格导电层；
五、将金属网格导电层绑定ACF导电胶；
六、对贴好的ACF导电胶的金属网格导电层的横向走线区热压FPC；
七、对压合好FPC的金属网格导电层贴合透明光学胶层；
八、将贴好透明光学胶层的金属网格导电层和钢化玻璃盖板进行组合，得到一种GF结构触摸屏。
本实施方式在烘烤去除溶剂后，通过激光烧结，烧结区域形成的金属油墨涂层与基板产生焊接效应，获得显著增强的附着力，而未烧结的金属油墨涂层的附着力很差，可利用简单的清洗方法清除，实现金属油墨涂层在基板表面的图案化。
本实施方式烧结完成后，由于未烧结区域的金属油墨涂层无法与基材形成有效的粘接，可以采用清洗液清洗的方式清除金属油墨涂层的未烧结部分，从而在基材上留下与基材粘接力强的烧成导电线路。
本实施方式可以使用淋洗、冲洗、漂洗、超声波清洗等方式。该清洗液选自去离子水、醇类、酮类、醇醚类、醚酯类或酰胺类溶剂中的至少一种。在不损坏金属网格的情况下，还可以在清洗液中添加表面活性剂，提高清洗效果。
本实施方式清除未烧结的金属油墨涂层的步骤类似于传统的蚀刻工艺，属减法工艺，但仅需一步即可完成，而且清除下来的金属材料仍然呈纳米颗粒形态而不是金属离子形态，可以方便地通过离心分离或超滤(ultrafitration) 等方法回收，并且回收的金属纳米颗粒可以直接用于制备纳米金属油墨，环境污染少。
本实施方式烧结完成后，由于未烧结区域的金属油墨涂层无法与基材形成有效的粘接，可以采用清洗液清洗的方式清除金属油墨涂层的未烧结部分，从而在基材上留下与基材粘接力强的烧成导电线路，即金属网格。清洗的方法无特殊要求，可以使用淋洗、冲洗、
漂洗、超声波清洗等方式。该清洗液选自去离子水、醇类、酮类、醇醚类、醚酯类或酰胺类溶剂中的至少一种。在不损坏金属网格的情况下，还可以在清洗液中添加表面活性剂，提高清洗效果。
本实施方式清除未烧结的金属油墨涂层的步骤类似于传统的蚀刻工艺，属减法工艺，但仅需一步即可完成，而且清除下来的金属材料仍然呈纳米颗粒形态而不是金属离子形态，可以方便地通过离心分离或超滤(ultrafitration) 等方法回收，并且回收的金属纳米颗粒可以直接用于制备纳米金属油墨，环境污染少。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：步骤一中所述基材的厚度为50μm~200μm。其他步骤及参数与具体实施方式九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式九或十不同的是：步骤一中所述基材为PET薄膜。其他步骤及参数与具体实施方式九或十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式九至十一之一不同的是：步骤一中所述金属油墨涂层包括金属纳米粒子、溶剂和分散助剂；其中，金属纳米粒子选自粒径为1~100nm的铜、铜银合金或白铜纳米粒子；溶剂选自去离子水、醇类、酮类、醇醚类、醚酯类、酰胺类、烃类或芳烃类中一种；分散助剂选用小分子分散剂、聚合物分散剂、离子型分散剂或非离子型分散剂中一种。其他步骤及参数与具体实施方式九至十一之一相同。
本实施方式所述金属油墨涂层中还可以添加还原剂、消泡剂、流平剂等助剂。上述的还原剂、消泡剂、流平剂等选择油墨或涂料领域常用的试剂即可。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式九至十二之一不同的是：步骤一中所述在基材上形成金属油墨涂层采用旋转涂布、狭缝式涂布、刮刀涂布、线棒涂布、喷雾涂布、辊式涂布、丝网印刷、凹版印刷、胶版印刷、柔版印刷、移印或喷墨印刷中的一种。其他步骤及参数与具体实施方式九至十二之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式九至十三之一不同的是：步骤一中所述金属油墨涂层的干膜厚度为0.5μm~5μm。其他步骤及参数与具体实施方式九至十三之一相同。
本实施方式中如果金属油墨涂层的干膜厚度小于0.5μm，则制作的金属网格导电膜的阻值偏高；如果金属油墨涂层的干膜厚度大于5μm，则金属油墨涂层的底部难以烧结，无法与基材表面发生熔合焊接，制作的金属网格导电膜容易出现脱落、断线和阻值偏高的问题。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式九至十四之一不同的是：步骤二中所述烘烤是在真空干燥箱、热风干燥箱或红外烤箱中进行的；烘烤的气氛是空气、氮气、氩气或二氧化碳中的一种；烘烤温度为80℃~150℃。其他步骤及参数与具体实施方式九至十四之一相同。
本实施方式的烘烤目的是去除金属油墨涂层中的溶剂和其他易挥发组分，以免这些物质在光烧结期间急剧蒸发，将金属纳米粒子喷离基板，导致金属油墨涂层形成大量孔洞或空白区域。
本实施方式中为防止基材发生弹性/塑性变化、收缩或翘曲等变化，以及防止金属纳米粒子发生氧化，烘烤优选在低于150℃的温度进行，更优选在低于120℃的温度进行。另一方面，如果烘烤温度低于80℃， 则会使得金属油墨涂层中的溶剂和其他易挥发组分无法除尽的可能性增加，因此烘烤的温度优选在80℃以上的温度进行，更优选在90℃以上的温度进行。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式九至十五之一不同的是：步骤三中所述激光烧结是采用脉冲激光束对金属油墨涂层以扫描的方式进行烧结。其他步骤及参数与具体实施方式九至十五之一相同。
本实施方式金属网格导电膜的图案化通过控制脉冲激光束的扫描路径实现。发射脉冲激光束的激光源可以使用气体激光器、固体激光器、受激准分子激光器。为了减小光学衍射影响，优选波长较小的780nm 掺钛蓝宝石固体激光、355nm Nd:YAG 固体激光( 三倍频)、266nm Nd:YAG 固体激光( 四倍频) 和受激准分子激光。其中，受激准分子激光可以选用351nm XeF 准分子激光、308nm XeCl 准分子激光和248nm KrF 准分子激光。波长更短的222nm KrCl 准分子激光、193nm ArF 准分子激光和157nm F2 准分子激光容易损伤塑料基材，对光学系统要求也比较高，不推荐使用。金属网格的线宽与激光束的焦斑大小、激光功率、扫描速度和脉冲宽度等因素有关。在使用激光进行烧结时，对于激光束的焦斑大小，激光束的焦斑越小，越容易获得细小的烧结线宽。本发明使用的激光束的焦斑直径优选为1~10μm。优选的，该激光束的焦斑直径的上限为3μm、10μm，该激光束的焦斑直径的下限为1μm、3μm，该上限和下限可以任意组合。在激光扫描纳米金属油墨涂层过程中，热量不可避免地从扫描区域扩散到扫描区域外，会导致临近区域的纳米金属油墨涂层发生烧结，从而造成烧结区域加宽。因此，为减少热扩散的影响，根据烧结线宽的需要选择适当的激光功率、扫描速度和脉冲宽度。激光功率优选为10~500mW，此功率范围的激光能使烧结线路获得足够低的电阻率，而过高功率的激光不仅容易使烧结线宽增大，还可能造成烧结电路 的烧蚀和基材的损伤。优选的，该激光束的激光功率的上限为200mW、500mW，该激光束的激光功率的下限为10mW、200mW，该上限和下限可以任意组合。在相同激光功率条件下，扫描速度越快，金属油墨涂层被激光辐照时间越短，热传导时间越短，扩散到扫描区域外的热量越少，越容易获得细小的烧结线宽；因此，激光扫描速度优选为100~1000μm/s。优选的，该激光束的激光扫描速度的上限为300μm/s、1000μm/s，该激光束的激光扫描速度的下限为100μm/s、300μm/s，该上限和下限可以任意组合。激光功率和扫描速度需要合理地选择配合应用，如果激光功率小而扫描速度偏快，则金属油墨涂层将无法烧结；反之，如果激光功率大而扫描速度偏慢，则不仅烧结线宽将增大，还可能损伤基材。在相同激光功率条件下，激光的脉冲宽度越小，扩散到扫描区域外的热量越少，更有利于获得细小的烧结线宽。具体而言，优选使用超短脉冲的纳秒激光、皮秒激光和飞秒激光。本发明优选使用飞秒激光。在飞秒激光与材料作用过程中，材料的电子通过入射激光的多光子非线性吸收方式获得受激能量，扫描区域内的温度瞬间急剧上升，并远远超过材料的熔化温度值。由于受辐照持续时间只有飞秒量级，远小于材料中受激电子通过转移、转化等形式释放能量的时间( 这个时间为纳米至皮秒量级)，因而从根本上避免了热扩散的影响。由于激光强度在空间上呈高斯型分布，激光经聚焦后在焦斑中心处强度最大，趋向于焦斑边缘时，强度减弱，若调节激光功率，使得焦斑中心处的强度刚好满足材料的多光子吸收阈值，则加工过程中的能量吸收和作用范围不是整个聚焦光斑所辐照的区域，而是仅限于焦斑中心位置处很小的范围内。因此飞秒激光可以突破光束衍射极限的限制，实现尺寸小于激光波长的亚微米级加工。例如，利用掺钛蓝宝石飞秒激光器烧结纳米银导电油墨，可制作出线宽小于1μm 的银导电线路。
实施例：
一种GF结构触摸屏的制备方法按以下步骤进行：
一、在基材上采用丝网印刷形成金属油墨涂层；所述基材的厚度为100μm；所述基材为PET薄膜；所述金属油墨涂层包括金属纳米粒子、溶剂和分散助剂；其中，金属纳米粒子是粒径为1~100nm的铜纳米粒子；溶剂选自去离子水、醇类、酮类、醇醚类、醚酯类、酰胺类、烃类或芳烃类中一种；分散助剂选用小分子分散剂、聚合物分散剂、离子型分散剂或非离子型分散剂中一种；所述金属油墨涂层的干膜厚度为0.5μm~5μm；
二、烘烤所述金属油墨涂层；所述烘烤是在真空干燥箱、热风干燥箱或红外烤箱中进行的；
三、将烘烤后的所述金属油墨涂层激光烧结形成金属网格图案；所述激光烧结是采用脉冲激光束对金属油墨涂层以扫描的方式进行烧结；
四、清除未烧结的所述金属油墨涂层,得到金属网格导电层；
五、将金属网格导电层绑定ACF导电胶；
六、对贴好的ACF导电胶的金属网格导电层的横向走线区热压FPC；
七、对压合好FPC的金属网格导电层贴合透明光学胶层；
八、将贴好透明光学胶层的金属网格导电层和钢化玻璃盖板进行组合，得到一种GF结构触摸屏。
本实施例所述金属网格导电层上通过激光烧结有金属网格图案，所述金属网格图案是在X 轴方向和Y 轴方向上交叉铺设有若干个万字形；所述万字形由四条边构成，第一条边和第三条边关于所述万字形的中心对称；第二条边和第四条边关于所述万字形的中心对称；所述万字形的每一条边的起点和终点之间的距离为5~12mm ；所述万字形的第一条边和第二条边是由一个周期的正弦波构成；相邻的两个所述万字形有一条边重合。
本实施例通过将导电层的绝缘导电丝在X 轴方向、Y 轴方向铺设为多个连续交叉的万字形，使得Metal-Mesh图案在各个方向上都没有直线，从而在根本上杜绝莫尔条纹的产生；本发明的万字形图案的每一条边起点和终点的距离达到了5~12mm，完全适用于大尺寸和超大尺寸的触控。本发明整体工艺简单，无需复杂昂贵的设备，成本低廉。