本發(fā)明屬于電容式觸摸屏制備領(lǐng)域，具體涉及一種GF結(jié)構(gòu)觸摸屏及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著移動終端智能化、普及化，大眾使用的移動終端所具備的功能越來越豐富多彩，移動學(xué)習(xí)、移動應(yīng)用應(yīng)運而生。

隨著市場上智能手機(jī)與平板電腦的大量普及，作為人機(jī)交換界面的電容觸摸屏，也日漸得到越來越廣泛的應(yīng)用。除了提供觸摸功能，電容觸摸屏更是外觀結(jié)構(gòu)件，需要提供一定的機(jī)械強(qiáng)度。在手機(jī)等消費電子領(lǐng)域，人們對觸摸屏強(qiáng)度的要求，并不十分強(qiáng)烈。但對于工控、車載等專用領(lǐng)域而言，觸控面板機(jī)械強(qiáng)度的需求變得十分苛刻。

觸摸屏是一種顯著改善人機(jī)操作界面的輸入設(shè)備，具有直觀、簡單、快捷的優(yōu)點。觸摸屏在許多電子產(chǎn)品中已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，比如手機(jī)、PDA、多媒體、公共信息查系

統(tǒng)等。

Film電容式觸摸屏（以下簡稱為觸摸屏）憑借成本優(yōu)勢占有很大的市場份額。現(xiàn)有技術(shù)中，F(xiàn)ilm電容式觸摸屏采用GFF結(jié)構(gòu)，G代表玻璃面板，F(xiàn)代表導(dǎo)電膜。觸摸屏的生產(chǎn)商需經(jīng)過六道工序，(1) 將上導(dǎo)電膜進(jìn)行絲印，印好導(dǎo)電圖案和導(dǎo)電線路；（2）將下導(dǎo)電膜進(jìn)行絲印，印好導(dǎo)電圖案和導(dǎo)電線路；（3）上導(dǎo)電膜組合上光學(xué)透明膠；（4）下導(dǎo)電膜組合下光學(xué)透明膠；（5）將均組合有光學(xué)透明膠的上導(dǎo)電膜和下導(dǎo)電膜進(jìn)行組后；（6）上一步驟后的雙層Film和玻璃面板粘合。GFF結(jié)構(gòu)的觸摸屏存在的缺陷有：包括上導(dǎo)電膜和下導(dǎo)電膜兩層膜，且包含上光學(xué)透明膠和下光學(xué)透明膠兩層膠，使得整個觸摸屏的很厚；上、下導(dǎo)電膜分開絲印，耗人力、工時，制程長，生產(chǎn)效率低；且上、下導(dǎo)電膜分別組合光學(xué)透明膠后再進(jìn)行組后，不僅生產(chǎn)效率低，制作工序中還易產(chǎn)生白點、毛線等臟污；上導(dǎo)電膜與下導(dǎo)電膜組合過程中也存在組合偏位的不足，進(jìn)而影響FPC和觸摸屏的綁定。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決了目前現(xiàn)有GF結(jié)構(gòu)的觸摸屏的生產(chǎn)成本高、制作工藝難度大的問題，而提供一種GF結(jié)構(gòu)觸摸屏及其制備方法。

本發(fā)明的一種GF結(jié)構(gòu)觸摸屏包括鋼化玻璃層、透明光學(xué)膠層和金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層；所述金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層通過透明光學(xué)膠層與鋼化玻璃層貼合；

所述金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層上通過激光燒結(jié)有金屬網(wǎng)格圖案，所述金屬網(wǎng)格圖案是在X 軸方向和Y 軸方向上交叉鋪設(shè)有若干個萬字形；所述萬字形由四條邊構(gòu)成，第一條邊和第三條邊關(guān)于所述萬字形的中心對稱；第二條邊和第四條邊關(guān)于所述萬字形的中心對稱；所述萬字形的每一條邊的起點和終點之間的距離為5~12mm ；所述萬字形的第一條邊和第二條邊是由一個周期的正弦波構(gòu)成；相鄰的兩個所述萬字形有一條邊重合。

本發(fā)明的一種GF結(jié)構(gòu)觸摸屏的制備方法按以下步驟進(jìn)行：

一、在基材上形成金屬油墨涂層；

二、烘烤所述金屬油墨涂層；

三、將烘烤后的所述金屬油墨涂層激光燒結(jié)形成金屬網(wǎng)格圖案；

四、清除未燒結(jié)的所述金屬油墨涂層,得到金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層；

五、將金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層綁定ACF導(dǎo)電膠；

六、對貼好的ACF導(dǎo)電膠的金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層的橫向走線區(qū)熱壓FPC；

七、對壓合好FPC的金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層貼合透明光學(xué)膠層；

八、將貼好透明光學(xué)膠層的金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層和鋼化玻璃蓋板進(jìn)行組合，得到一種GF結(jié)構(gòu)觸摸屏。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明通過將導(dǎo)電層的絕緣導(dǎo)電絲在X 軸方向、Y 軸方向鋪設(shè)為多個連續(xù)交叉的萬字形，使得Metal-Mesh圖案在各個方向上都沒有直線，從而在根本上杜絕莫爾條紋的產(chǎn)生；本發(fā)明的萬字形圖案的每一條邊起點和終點的距離達(dá)到了5~12mm，完全適用于大尺寸和超大尺寸的觸控。本發(fā)明整體工藝簡單，無需復(fù)雜昂貴的設(shè)備，成本低廉。

附圖說明

圖1為所述金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式的一種GF結(jié)構(gòu)觸摸屏包括鋼化玻璃層、透明光學(xué)膠層和金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層；所述金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層通過透明光學(xué)膠層與鋼化玻璃層貼合；

所述金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層上通過激光燒結(jié)有金屬網(wǎng)格圖案，所述金屬網(wǎng)格圖案是在X 軸方向和Y 軸方向上交叉鋪設(shè)有若干個萬字形；所述萬字形由四條邊構(gòu)成，第一條邊和第三條邊關(guān)于所述萬字形的中心對稱；第二條邊和第四條邊關(guān)于所述萬字形的中心對稱；所述萬字形的每一條邊的起點和終點之間的距離為5~12mm ；所述萬字形的第一條邊和第二條邊是由一個周期的正弦波構(gòu)成；相鄰的兩個所述萬字形有一條邊重合。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是：所述第一條邊的正弦波與所述第二條邊的正弦波由若干條弧線首尾依次相接構(gòu)成。其他步驟及參數(shù)與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二不同的是：所述第一條邊的正弦波的振幅與所述第二條邊的正弦波的振幅不同。其他步驟及參數(shù)與具體實施方式一或二相同。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是：所述第一條邊的正弦波的周期與所述第二條邊的正弦波的周期不同。其他步驟及參數(shù)與具體實施方式一至三之一相同。

具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是：所述第一條邊的正弦波的振幅與所述第二條邊的正弦波的振幅相同。其他步驟及參數(shù)與具體實施方式一至四之一相同。

具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是：所述第一條邊的正弦波的周期與所述第二條邊的正弦波的周期相同。其他步驟及參數(shù)與具體實施方式一至五之一相同。

具體實施方式七：本實施方式與具體實施方式一至六之一不同的是：所述第一條邊、所述第二條邊、所述第三條邊和所述第四條邊關(guān)于所述萬字形的中心對稱。其他步驟及參數(shù)與具體實施方式一至六之一相同。

具體實施方式八：本實施方式與具體實施方式一至七之一不同的是：所述的所述第一條邊和所述第二條邊的正弦波由六條弧線首尾依次相接構(gòu)成。其他步驟及參數(shù)與具體實施方式一至七之一相同。

具體實施方式九：本實施方式的一種GF結(jié)構(gòu)觸摸屏的制備方法按以下步驟進(jìn)行：

一、在基材上形成金屬油墨涂層；

二、烘烤所述金屬油墨涂層；

三、將烘烤后的所述金屬油墨涂層激光燒結(jié)形成金屬網(wǎng)格圖案；

四、清除未燒結(jié)的所述金屬油墨涂層,得到金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層；

五、將金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層綁定ACF導(dǎo)電膠；

六、對貼好的ACF導(dǎo)電膠的金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層的橫向走線區(qū)熱壓FPC；

七、對壓合好FPC的金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層貼合透明光學(xué)膠層；

八、將貼好透明光學(xué)膠層的金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層和鋼化玻璃蓋板進(jìn)行組合，得到一種GF結(jié)構(gòu)觸摸屏。

本實施方式在烘烤去除溶劑后，通過激光燒結(jié)，燒結(jié)區(qū)域形成的金屬油墨涂層與基板產(chǎn)生焊接效應(yīng)，獲得顯著增強(qiáng)的附著力，而未燒結(jié)的金屬油墨涂層的附著力很差，可利用簡單的清洗方法清除，實現(xiàn)金屬油墨涂層在基板表面的圖案化。

本實施方式燒結(jié)完成后，由于未燒結(jié)區(qū)域的金屬油墨涂層無法與基材形成有效的粘接，可以采用清洗液清洗的方式清除金屬油墨涂層的未燒結(jié)部分，從而在基材上留下與基材粘接力強(qiáng)的燒成導(dǎo)電線路。

本實施方式可以使用淋洗、沖洗、漂洗、超聲波清洗等方式。該清洗液選自去離子水、醇類、酮類、醇醚類、醚酯類或酰胺類溶劑中的至少一種。在不損壞金屬網(wǎng)格的情況下，還可以在清洗液中添加表面活性劑，提高清洗效果。

本實施方式清除未燒結(jié)的金屬油墨涂層的步驟類似于傳統(tǒng)的蝕刻工藝，屬減法工藝，但僅需一步即可完成，而且清除下來的金屬材料仍然呈納米顆粒形態(tài)而不是金屬離子形態(tài)，可以方便地通過離心分離或超濾(ultrafitration) 等方法回收，并且回收的金屬納米顆粒可以直接用于制備納米金屬油墨，環(huán)境污染少。

本實施方式燒結(jié)完成后，由于未燒結(jié)區(qū)域的金屬油墨涂層無法與基材形成有效的粘接，可以采用清洗液清洗的方式清除金屬油墨涂層的未燒結(jié)部分，從而在基材上留下與基材粘接力強(qiáng)的燒成導(dǎo)電線路，即金屬網(wǎng)格。清洗的方法無特殊要求，可以使用淋洗、沖洗、

漂洗、超聲波清洗等方式。該清洗液選自去離子水、醇類、酮類、醇醚類、醚酯類或酰胺類溶劑中的至少一種。在不損壞金屬網(wǎng)格的情況下，還可以在清洗液中添加表面活性劑，提高清洗效果。

本實施方式清除未燒結(jié)的金屬油墨涂層的步驟類似于傳統(tǒng)的蝕刻工藝，屬減法工藝，但僅需一步即可完成，而且清除下來的金屬材料仍然呈納米顆粒形態(tài)而不是金屬離子形態(tài)，可以方便地通過離心分離或超濾(ultrafitration) 等方法回收，并且回收的金屬納米顆粒可以直接用于制備納米金屬油墨，環(huán)境污染少。

具體實施方式十：本實施方式與具體實施方式九不同的是：步驟一中所述基材的厚度為50μm~200μm。其他步驟及參數(shù)與具體實施方式九相同。

具體實施方式十一：本實施方式與具體實施方式九或十不同的是：步驟一中所述基材為PET薄膜。其他步驟及參數(shù)與具體實施方式九或十相同。

具體實施方式十二：本實施方式與具體實施方式九至十一之一不同的是：步驟一中所述金屬油墨涂層包括金屬納米粒子、溶劑和分散助劑；其中，金屬納米粒子選自粒徑為1~100nm的銅、銅銀合金或白銅納米粒子；溶劑選自去離子水、醇類、酮類、醇醚類、醚酯類、酰胺類、烴類或芳烴類中一種；分散助劑選用小分子分散劑、聚合物分散劑、離子型分散劑或非離子型分散劑中一種。其他步驟及參數(shù)與具體實施方式九至十一之一相同。

本實施方式所述金屬油墨涂層中還可以添加還原劑、消泡劑、流平劑等助劑。上述的還原劑、消泡劑、流平劑等選擇油墨或涂料領(lǐng)域常用的試劑即可。

具體實施方式十三：本實施方式與具體實施方式九至十二之一不同的是：步驟一中所述在基材上形成金屬油墨涂層采用旋轉(zhuǎn)涂布、狹縫式涂布、刮刀涂布、線棒涂布、噴霧涂布、輥式涂布、絲網(wǎng)印刷、凹版印刷、膠版印刷、柔版印刷、移印或噴墨印刷中的一種。其他步驟及參數(shù)與具體實施方式九至十二之一相同。

具體實施方式十四：本實施方式與具體實施方式九至十三之一不同的是：步驟一中所述金屬油墨涂層的干膜厚度為0.5μm~5μm。其他步驟及參數(shù)與具體實施方式九至十三之一相同。

本實施方式中如果金屬油墨涂層的干膜厚度小于0.5μm，則制作的金屬網(wǎng)格導(dǎo)電膜的阻值偏高；如果金屬油墨涂層的干膜厚度大于5μm，則金屬油墨涂層的底部難以燒結(jié)，無法與基材表面發(fā)生熔合焊接，制作的金屬網(wǎng)格導(dǎo)電膜容易出現(xiàn)脫落、斷線和阻值偏高的問題。

具體實施方式十五：本實施方式與具體實施方式九至十四之一不同的是：步驟二中所述烘烤是在真空干燥箱、熱風(fēng)干燥箱或紅外烤箱中進(jìn)行的；烘烤的氣氛是空氣、氮氣、氬氣或二氧化碳中的一種；烘烤溫度為80℃~150℃。其他步驟及參數(shù)與具體實施方式九至十四之一相同。

本實施方式的烘烤目的是去除金屬油墨涂層中的溶劑和其他易揮發(fā)組分，以免這些物質(zhì)在光燒結(jié)期間急劇蒸發(fā)，將金屬納米粒子噴離基板，導(dǎo)致金屬油墨涂層形成大量孔洞或空白區(qū)域。

本實施方式中為防止基材發(fā)生彈性/塑性變化、收縮或翹曲等變化，以及防止金屬納米粒子發(fā)生氧化，烘烤優(yōu)選在低于150℃的溫度進(jìn)行，更優(yōu)選在低于120℃的溫度進(jìn)行。另一方面，如果烘烤溫度低于80℃， 則會使得金屬油墨涂層中的溶劑和其他易揮發(fā)組分無法除盡的可能性增加，因此烘烤的溫度優(yōu)選在80℃以上的溫度進(jìn)行，更優(yōu)選在90℃以上的溫度進(jìn)行。

具體實施方式十六：本實施方式與具體實施方式九至十五之一不同的是：步驟三中所述激光燒結(jié)是采用脈沖激光束對金屬油墨涂層以掃描的方式進(jìn)行燒結(jié)。其他步驟及參數(shù)與具體實施方式九至十五之一相同。

本實施方式金屬網(wǎng)格導(dǎo)電膜的圖案化通過控制脈沖激光束的掃描路徑實現(xiàn)。發(fā)射脈沖激光束的激光源可以使用氣體激光器、固體激光器、受激準(zhǔn)分子激光器。為了減小光學(xué)衍射影響，優(yōu)選波長較小的780nm 摻鈦藍(lán)寶石固體激光、355nm Nd:YAG 固體激光( 三倍頻)、266nm Nd:YAG 固體激光( 四倍頻) 和受激準(zhǔn)分子激光。其中，受激準(zhǔn)分子激光可以選用351nm XeF 準(zhǔn)分子激光、308nm XeCl 準(zhǔn)分子激光和248nm KrF 準(zhǔn)分子激光。波長更短的222nm KrCl 準(zhǔn)分子激光、193nm ArF 準(zhǔn)分子激光和157nm F2 準(zhǔn)分子激光容易損傷塑料基材，對光學(xué)系統(tǒng)要求也比較高，不推薦使用。金屬網(wǎng)格的線寬與激光束的焦斑大小、激光功率、掃描速度和脈沖寬度等因素有關(guān)。在使用激光進(jìn)行燒結(jié)時，對于激光束的焦斑大小，激光束的焦斑越小，越容易獲得細(xì)小的燒結(jié)線寬。本發(fā)明使用的激光束的焦斑直徑優(yōu)選為1~10μm。優(yōu)選的，該激光束的焦斑直徑的上限為3μm、10μm，該激光束的焦斑直徑的下限為1μm、3μm，該上限和下限可以任意組合。在激光掃描納米金屬油墨涂層過程中，熱量不可避免地從掃描區(qū)域擴(kuò)散到掃描區(qū)域外，會導(dǎo)致臨近區(qū)域的納米金屬油墨涂層發(fā)生燒結(jié)，從而造成燒結(jié)區(qū)域加寬。因此，為減少熱擴(kuò)散的影響，根據(jù)燒結(jié)線寬的需要選擇適當(dāng)?shù)募す夤β省呙杷俣群兔}沖寬度。激光功率優(yōu)選為10~500mW，此功率范圍的激光能使燒結(jié)線路獲得足夠低的電阻率，而過高功率的激光不僅容易使燒結(jié)線寬增大，還可能造成燒結(jié)電路 的燒蝕和基材的損傷。優(yōu)選的，該激光束的激光功率的上限為200mW、500mW，該激光束的激光功率的下限為10mW、200mW，該上限和下限可以任意組合。在相同激光功率條件下，掃描速度越快，金屬油墨涂層被激光輻照時間越短，熱傳導(dǎo)時間越短，擴(kuò)散到掃描區(qū)域外的熱量越少，越容易獲得細(xì)小的燒結(jié)線寬；因此，激光掃描速度優(yōu)選為100~1000μm/s。優(yōu)選的，該激光束的激光掃描速度的上限為300μm/s、1000μm/s，該激光束的激光掃描速度的下限為100μm/s、300μm/s，該上限和下限可以任意組合。激光功率和掃描速度需要合理地選擇配合應(yīng)用，如果激光功率小而掃描速度偏快，則金屬油墨涂層將無法燒結(jié)；反之，如果激光功率大而掃描速度偏慢，則不僅燒結(jié)線寬將增大，還可能損傷基材。在相同激光功率條件下，激光的脈沖寬度越小，擴(kuò)散到掃描區(qū)域外的熱量越少，更有利于獲得細(xì)小的燒結(jié)線寬。具體而言，優(yōu)選使用超短脈沖的納秒激光、皮秒激光和飛秒激光。本發(fā)明優(yōu)選使用飛秒激光。在飛秒激光與材料作用過程中，材料的電子通過入射激光的多光子非線性吸收方式獲得受激能量，掃描區(qū)域內(nèi)的溫度瞬間急劇上升，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過材料的熔化溫度值。由于受輻照持續(xù)時間只有飛秒量級，遠(yuǎn)小于材料中受激電子通過轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化等形式釋放能量的時間( 這個時間為納米至皮秒量級)，因而從根本上避免了熱擴(kuò)散的影響。由于激光強(qiáng)度在空間上呈高斯型分布，激光經(jīng)聚焦后在焦斑中心處強(qiáng)度最大，趨向于焦斑邊緣時，強(qiáng)度減弱，若調(diào)節(jié)激光功率，使得焦斑中心處的強(qiáng)度剛好滿足材料的多光子吸收閾值，則加工過程中的能量吸收和作用范圍不是整個聚焦光斑所輻照的區(qū)域，而是僅限于焦斑中心位置處很小的范圍內(nèi)。因此飛秒激光可以突破光束衍射極限的限制，實現(xiàn)尺寸小于激光波長的亞微米級加工。例如，利用摻鈦藍(lán)寶石飛秒激光器燒結(jié)納米銀導(dǎo)電油墨，可制作出線寬小于1μm 的銀導(dǎo)電線路。

實施例：

一種GF結(jié)構(gòu)觸摸屏的制備方法按以下步驟進(jìn)行：

一、在基材上采用絲網(wǎng)印刷形成金屬油墨涂層；所述基材的厚度為100μm；所述基材為PET薄膜；所述金屬油墨涂層包括金屬納米粒子、溶劑和分散助劑；其中，金屬納米粒子是粒徑為1~100nm的銅納米粒子；溶劑選自去離子水、醇類、酮類、醇醚類、醚酯類、酰胺類、烴類或芳烴類中一種；分散助劑選用小分子分散劑、聚合物分散劑、離子型分散劑或非離子型分散劑中一種；所述金屬油墨涂層的干膜厚度為0.5μm~5μm；

二、烘烤所述金屬油墨涂層；所述烘烤是在真空干燥箱、熱風(fēng)干燥箱或紅外烤箱中進(jìn)行的；

三、將烘烤后的所述金屬油墨涂層激光燒結(jié)形成金屬網(wǎng)格圖案；所述激光燒結(jié)是采用脈沖激光束對金屬油墨涂層以掃描的方式進(jìn)行燒結(jié)；

四、清除未燒結(jié)的所述金屬油墨涂層,得到金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層；

五、將金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層綁定ACF導(dǎo)電膠；

六、對貼好的ACF導(dǎo)電膠的金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層的橫向走線區(qū)熱壓FPC；

七、對壓合好FPC的金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層貼合透明光學(xué)膠層；

八、將貼好透明光學(xué)膠層的金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層和鋼化玻璃蓋板進(jìn)行組合，得到一種GF結(jié)構(gòu)觸摸屏。

本實施例所述金屬網(wǎng)格導(dǎo)電層上通過激光燒結(jié)有金屬網(wǎng)格圖案，所述金屬網(wǎng)格圖案是在X 軸方向和Y 軸方向上交叉鋪設(shè)有若干個萬字形；所述萬字形由四條邊構(gòu)成，第一條邊和第三條邊關(guān)于所述萬字形的中心對稱；第二條邊和第四條邊關(guān)于所述萬字形的中心對稱；所述萬字形的每一條邊的起點和終點之間的距離為5~12mm ；所述萬字形的第一條邊和第二條邊是由一個周期的正弦波構(gòu)成；相鄰的兩個所述萬字形有一條邊重合。

本實施例通過將導(dǎo)電層的絕緣導(dǎo)電絲在X 軸方向、Y 軸方向鋪設(shè)為多個連續(xù)交叉的萬字形，使得Metal-Mesh圖案在各個方向上都沒有直線，從而在根本上杜絕莫爾條紋的產(chǎn)生；本發(fā)明的萬字形圖案的每一條邊起點和終點的距離達(dá)到了5~12mm，完全適用于大尺寸和超大尺寸的觸控。本發(fā)明整體工藝簡單，無需復(fù)雜昂貴的設(shè)備，成本低廉。