一种触控面板、触摸屏及其制备方法与流程

本发明涉及一种触控面板、触摸屏及其制备方法。

背景技术：

触摸屏包括触控面板(英文touchpanel，简称tp，又称为“触控屏”)和液晶显示器(lcd)，是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用于取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。主要应用于车载导航(中控)、手机、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。

按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，把触摸屏分为四种，它们分别为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式。其中，红外线式和表面声波式触摸屏由于其工作方式的不同，不适合用于户外，在车载产品、手机等方面的应用受到限制。电阻式触摸屏的表面由于其工作原理的要求，需要表面弯曲感应，硬度较低，容易造成划伤，响应速度较慢，并且较难实现多点触控。而电容感应式触摸屏能够很好的解决电阻式触摸屏存在的问题，在当前的车载、手机、消费品等行业，电阻式触摸屏正逐渐被电容感应式触摸屏给替代。

现有的触控面板的表面为一层触摸屏盖板，触摸屏盖板通过oca光学胶(opticallyclearadhesive)或ocr光学树脂(opticallyclearresin)与触控传感器(sensor)进行贴合形成。传统的触摸屏盖板的材质主要为玻璃，玻璃具有硬度高、成本便宜的优势，故其应用最为广泛。但是由于玻璃易碎，且与oca光学胶或ocr光学树脂的粘性不足，抗冲击强度较差，故在头碰测试中表现较差，受到冲击后容易产生小碎片，并且该些碎片无法被oca光学胶或ocr光学树脂粘结固定在触控传感器上，存在安全隐患。另外，近几年兴起一种复合树脂盖板，由于复合树脂盖板在头碰测试中的优异表现，已开始逐渐被各大厂商所接受。但是，复合树脂盖板也存在一定的缺陷，如表面硬度也不如玻璃材质，而且由于表面处理的特殊性，其生产成本较高。目前，该些问题亟待解决。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术中由于盖板易碎，与oca光学胶或ocr光学树脂的粘性不足，抗冲击强度较差，在头碰测试中表现较差，受到冲击后容易产生小碎片，并且该些碎片无法被oca光学胶或ocr光学树脂粘结固定在触控传感器上，存在安全隐患的缺陷，提供了一种触控面板、触摸屏及其制备方法。本发明的触控面板生产效率高；在头碰测试中表现优秀；在环境可靠性测试中表现优秀，无脱胶现象，无气泡产生，气泡反弹率较低；由于解决了头碰测试的安全问题，触摸屏可采用g+g结构，使得触摸屏硬度高、耐磨损、使用寿命长、触摸灵敏度高。

本发明的发明人将pvb薄膜应用于触摸屏领域时，在贴合过程中需要施加压力，然而由于触摸屏盖板的厚度较薄，非常易碎，故对制备工艺条件要求较高。本发明的发明人通过大量实验研究发现，以pvb薄膜作为粘合层，通过本发明的制备方法制得的触摸屏盖板，不仅可以解决上述技术问题，而且可以有效解决产品易起气泡、双85测试(85℃×85rh×500h)后气泡反弹等技术问题。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种触控面板，其依次包括一触控传感器、一粘合胶片、一第一触摸屏盖板、一pvb中间层和一第二触摸屏盖板；其中，所述第一触摸屏盖板和所述第二触摸屏盖板的软化点均在250℃以上。

本发明中，所述触控传感器(sensor)为本领域内常规使用的触控传感器，其一般包括导电玻璃、fpc排线以及控制卡。通常情况下，在触控面板中，触控传感器的导电玻璃与触摸屏盖板通过oca光学胶或ocr光学树脂连接，在本发明中，触控传感器的导电玻璃与触摸屏盖板通过pvb中间层连接。所述触控传感器的厚度为本领域常规，较佳地为0.5～0.8mm。

本发明中，所述粘合胶片的原料可为本领域常规使用的oca光学胶或ocr光学树脂。所述粘合胶片的厚度为本领域常规，较佳地为125～250μm。

本发明中，所述pvb中间层的原料可为安全玻璃领域常规使用的pvb薄膜(全称为聚乙烯醇缩丁醛中间膜，又简称为pvb胶片或pvb中间膜)。所述pvb薄膜的理化参数为本领域常规，较佳地为：比重为1.073，折射率为1.524，比热为0.4～0.5cal/g·℃，软化点为117～120℃，收缩率为＜3.0％，拉伸强度为≥200kg/cra，断裂伸长率为≥200％，延伸率≥70％。所述pvb薄膜的厚度为本领域常规，较佳地为0.38～1.52mm，更佳地为0.38mm、0.76mm或1.14mm。

本发明中，所述第一触摸屏盖板和所述第二触摸屏盖板均为本领域常规软化点在250℃以上的触摸屏盖板，较佳地均为玻璃盖板或蓝宝石盖板。

本发明中，所述第一触摸屏盖板和所述第二触摸屏盖板的厚度为本领域常规，较佳地为0.2～0.4mm，更佳地为0.3mm。

本发明还提供了一种所述触控面板的制备方法，其包括下述步骤：

(1)将所述第一触摸屏盖板、pvb薄膜和所述第二触摸屏盖板合片后，进行预热层压，冷却后，得pvb夹层触摸屏盖板；

其中，所述第一触摸屏盖板和所述第二触摸屏盖板的软化点均在250℃以上，所述预热层压的操作分两段进行：第一段预热层压中，温度为70～140℃，时间为1～10min；第二段预热层压中，温度为170～230℃，时间为1～10min；

(2)将步骤(1)所得的pvb夹层触摸屏盖板进行排气、压合后，冷却至40～50℃后进行泄压，得触控面板前体；其中，所述压合的温度为120～140℃，所述压合的压力为8～15bar；

(3)将步骤(2)所得的触控面板前体的第一触摸屏盖板或第二触摸屏盖板，与所述触控传感器通过oca光学胶或ocr光学树脂贴合后，即得触控面板。

步骤(1)中，根据本领域常识，所述pvb薄膜的尺寸比所述第一触摸屏盖板或所述第二触摸屏盖板的尺寸平均大0.5～1.0mm，以保证后续贴合时两层触摸屏盖板能够完全贴合。

步骤(1)中，所述合片的操作之前，一般根据本领域常规对所述第一触摸屏盖板和所述第二触摸屏盖板进行预处理。所述预处理为本领域常规操作，较佳地为先进行清洗后，再烘干。所述清洗的操作和条件为本领域常规，较佳地为使用超声波进行清洗。所述烘干的操作和条件为本领域常规，较佳地为使用干净的压缩空气一次性吹干。

步骤(1)中，所述合片的操作和条件为本领域常规，较佳地按下述步骤进行：将所述第一触摸屏盖板反置于平台上，将需要贴合的一面朝上放置；将所述pvb薄膜放置于所述第一触摸屏盖板的中央，将所述第二触摸屏盖板放置于所述pvb薄膜的中央。

步骤(1)中，所述第一段预热层压中，所述压力为本领域常规，较佳地为2～6bar，更佳地为3～4bar。

步骤(1)中，所述第一段预热层压和所述第二段预热层压中，所述真空度为本领域常规，较佳地为≤10^-1bar，更佳地为10^-3～10^-1bar。

步骤(1)中，所述第一段预热层压中，所述温度较佳地为100～120℃，所述时间较佳地为2～4min。

步骤(1)中，所述第二段预热层压中，所述压力为本领域常规，较佳地为6～8bar，更佳地为7bar。

步骤(1)中，所述第二段预热层压中，所述温度较佳地为200～220℃，所述时间较佳地为2～4min。

步骤(1)中，所述冷却的方式为本领域常规，较佳地为自然冷却。所述冷却后的温度为本领域常规，较佳地为50～70℃，更佳地为60℃。

步骤(2)中，所述pvb夹层触摸屏盖板在进行所述排气的操作之前，一般是根据实际需求，对所述pvb夹层触摸屏盖板进行切割。所述切割的方法和条件为本领域常规的方法和条件，一般使用cnc雕刻机(computernumericalcontrol，简称cnc，又称之为数控雕刻机)进行切割。

步骤(2)中，所述排气的操作、所述压合的操作和所述冷却的过程，一般均在高压釜内进行。较佳地，将所述pvb夹层触摸屏盖板在4h内装进高压釜进行所述排气的操作；更佳地将所述pvb夹层触摸屏盖板在2h内装进高压釜进行所述排气的操作。

步骤(2)中，所述排气的操作和条件为本领域常规的操作和条件，较佳地按下述步骤进行：进行第一次升温，后第一次保温，第一次保温过程中第一次升压，之后再第二次升温至所述压合的温度，在所述压合的温度下第二次保温，在第二次保温过程中第二次升压至所述压合的压力；

所述排气的操作更佳地按下述步骤进行：在20～30min内，第一次升温至57～63℃后第一次保温20～30min，第一次保温过程中，在8～15min内第一次升压至3～4bar，之后在30～40min内第二次升温至所述压合的温度，在所述压合的温度下第二次保温，在第二次保温过程中，在10～15min内第二次升压至所述压合的压力；

所述排气的操作最佳地按下述步骤进行：在20～30min内，第一次升温至60℃后第一次保温20～30min，第一次保温过程中，在8～15min内第一次升压至3.5bar，之后在30～40min内第二次升温至所述压合的温度，在所述压合的温度下第二次保温，在第二次保温过程中，在10～15min内第二次升压至所述压合的压力。

步骤(2)中，所述压合的温度较佳地为130～135℃。所述压合的压力较佳地为9～13bar，更佳地为11bar。

步骤(2)中，所述压合的时间为本领域常规，较佳地为30～40min。

步骤(2)中，所述泄压的温度若不在40～50℃的范围内，则所制得的产品容易造成产品边缘产生气泡。

步骤(2)中，所述泄压的温度较佳地为41～45℃，更佳地为42℃。

步骤(2)中，所述泄压的时间为本领域常规，较佳地为1～2h。

步骤(3)中，所述贴合的操作和条件为本领域触控面板制备过程中常规的操作和条件。

步骤(3)中，所述oca光学胶或ocr光学树脂可为本领域常规使用的oca光学胶或ocr光学树脂，所述贴合后形成所述触控面板中的粘合胶片。

本发明中，所述触控面板的制备过程中，所用时间本领域常规，为保证生产效率，较佳地为2～10h。

本发明还提供了一种触摸屏，其依次包括一上述触控面板、一泡棉双面胶和一液晶显示器(lcd)。

本发明中，所述泡棉双面胶为本领域常规使用的泡棉双面胶。所述泡棉双面胶的厚度为本领域常规，较佳地为100～500μm，更佳地为250μm。通常情况下，触控面板的触控传感器中的导电玻璃与液晶显示器通过泡棉双面胶相连接。

本发明中，所述液晶显示器为本领域常规的液晶显示器。所述液晶显示器的厚度较佳地为1.2～1.5mm。

本发明还提供了一种所述触摸屏的制备方法，其包括下述步骤：将所述触控面板的触控传感器与所述液晶显示器通过所述泡棉双面胶贴合即可。

本发明中，所述贴合的操作和条件为本领域触摸屏的制备过程中常规的操作和条件。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的触控面板生产效率高；在头碰测试中表现优秀：即使屏幕表面被冲击破碎，碎片会固定在图像传感显示器上，不会出现四处飞溅而伤人的现象；在环境可靠性测试中表现优秀：在高温高湿(85℃×85％rh×500h)、高温存放(85℃×500h)、低温存放(-40℃×500h)等环境可靠性项目测试中，无脱胶现象，无气泡产生，气泡反弹率较低；由于解决了头碰测试的安全问题，触摸屏可采用g+g结构，使得触摸屏硬度高、耐磨损、使用寿命长、触摸灵敏度高。

附图说明

图1为实施例1触控面板的结构示意图，其中，1为第一玻璃盖板，2为pvb中间层，3为第二玻璃盖板，4为粘合胶片，5为触控传感器。

图2为实施例1预热层压结束后的产品在高压釜内的温度、压力随时间的变化曲线。

图3为实施例1触摸屏的结构示意图，其中，1为第一玻璃盖板，2为pvb中间层，3为第二玻璃盖板，4为粘合胶片，5为触控传感器，6为泡棉双面胶，7为液晶显示器。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

下述实施例中采用的pvb薄膜(全称为聚乙烯醇缩丁醛中间膜，又简称为pvb胶片或pvb中间膜)理化参数为：比重为1.073，折射率为1.524，比热为0.4～0.5cal/g·℃，软化点为117～120℃，收缩率为＜3.0％，拉伸强度为≥200kg/cra，断裂伸长率为≥200％，延伸率≥70％。

实施例1

本实施例的触控面板从下往上依次包括一触控传感器(厚度0.8mm)、一粘合胶片(125μm)、一第二玻璃盖板(0.3mm)、一pvb中间层(0.38mm)和一第一玻璃盖板(0.3mm)。图1为实施例1触控面板的结构示意图，其中，1为第一玻璃盖板，2为pvb中间层，3为第二玻璃盖板，4为粘合胶片，5为触控传感器。

触控面板制备方法包括下述步骤：

(1)pvb薄膜模切：在千级无尘车间内，根据实际要求，将pvb薄膜按照触控传感器尺寸进行模切，模切后的pvb薄膜周边尺寸比第一触玻璃盖板或第二玻璃盖板尺寸平均大0.5～1mm，以保证后续贴合时两层玻璃盖板能够完全贴合；

(2)清洗：将第一玻璃盖板和第二玻璃盖板用超声波进行清洗；

(3)烘干：使用干净的压缩空气将步骤(2)清洗后的第一玻璃盖板和第二玻璃盖板吹干，务必保证一次性吹干；

(4)合片：先将第一玻璃盖板反置于平台上，将需要贴合的一面朝上放置；再将步骤(1)模切后的pvb薄膜放置于第一玻璃盖板的中央，将第二玻璃盖板放置于在pvb薄膜的中央；

上述操作过程中，需确保：pvb薄膜自然平铺，无夹杂、无折痕；两层玻璃盖板的内框尺寸与pvb薄膜对齐，叠差尽量保证周边均匀；

(5)预热层压：对步骤(4)合片后的产品进行预压和初步排气；

使用层压机(可根据片台大小，批量放置层压)对步骤(4)合片后的产品进行预热层压的操作，预热层压分两段进行：

第一段预热层压中，温度为100℃，压力为3bar，时间为2min，真空度为≤10^-1bar；第二段预热层压中，温度为200℃，压力为7bar，时间为2min，真空为≤10^-1bar；经过第二段预热层压后，得pvb夹层触摸屏盖板；

将pvb夹层触摸屏盖板的表面自然冷却至60℃左右；pvb夹层触摸屏盖板的边部呈透明状，中间呈雾状或接近透明并有不规则排气线路；

(6)卸片装架：

将步骤(5)所得的pvb夹层触摸屏盖板从层压机中卸下，按次序放进支架，支架所有能够与pvb夹层触摸屏盖板的地方都必须用耐高温胶皮(该耐高温胶皮不可太软)包裹，不可使pvb夹层触摸屏盖板直接接触金属棒；

pvb夹层触摸屏盖板在进行下述排气的操作之前，一般是根据实际需求，对pvb夹层触摸屏盖板进行切割。切割的方法和条件为本领域常规的方法和条件，一般使用cnc雕刻机(computernumericalcontrol，简称cnc，又称之为数控雕刻机)进行切割；

(7)将pvb夹层触摸屏盖板在2h内装进高压釜进行排气、压合后，经40min冷却至45℃后进行泄压(泄压时间为90min)，得触控面板前体，卸片并检测(检查叠差是否均匀，有无气泡)；

其中，排气的操作按下述步骤进行：在30min内，第一次升温至60℃后第一次保温20min，第一次保温过程中第一次升压至3～3.5bar，之后在40min内第二次升温至压合的温度(130～135℃)后，在10min内第二次升压至压合的压力(11bar)；

压合的温度为130～135℃，压合的压力为11bar，压合时间为40min；

具体的可见图2，图2为实施例1预热层压结束后的产品在高压釜内的温度、压力随时间的变化曲线；

(7)将步骤(6)所得的触控面板前体的第一触摸屏盖板或第二触摸屏盖板，与触控传感器通过oca光学胶或ocr光学树脂贴合后，即得触控面板。

本实施例的触摸屏从下往上依次包括一液晶显示器(1.2mm)、一泡棉双面胶(500μm)、一触控传感器(厚度0.8mm)、一粘合胶片(125μm)、一第二玻璃盖板(0.3mm)、一pvb中间层(0.38mm)和一第一玻璃盖板(0.3mm)。图3为实施例1触摸屏的结构示意图，其中，1为第一玻璃盖板，2为pvb中间层，3为第二玻璃盖板，4为粘合胶片，5为触控传感器，6为泡棉双面胶，7为液晶显示器。

触摸屏制备方法包括下述步骤：

将上述触控面板的触控传感器的导电玻璃与液晶显示器(lcd)通过泡棉双面胶采用本领域常规方法贴合即得。

实施例2

本实施例的触控面板从下往上依次包括一触控传感器(厚度0.5mm)、一粘合胶片(500μm)、一第二玻璃盖板(0.2mm)、一pvb中间层(1.52mm)和一第一玻璃盖板(0.2mm)。

触控面板制备方法除下述参数外，其余与实施例1相同：

步骤(5)中，第一段预热层压过程中，温度为120℃，压力为4bar，时间为4min，真空度为10^-3bar；第二段预热层压中，温度为220℃，压力为8bar，时间为4min，真空为10^-3bar；将触控面板前体的表面自然冷却至50℃左右；

步骤(7)中，排气的操作按下述步骤进行：在20min内，第一次升温至57℃后第一次保温30min，第一次保温过程中第一次升压至4bar，之后在30min内第二次升温至压合的温度(140℃)后，在15min内第二次升压至压合的压力(13bar)；压合时间为30min；冷却至42℃泄压，泄压时间为2h。

本实施例的触摸屏从下往上依次包括一液晶显示器(1.2mm)、一泡棉双面胶(100μm)、一触控传感器(厚度0.5mm)、一粘合胶片(500μm)、一第二玻璃盖板(0.2mm)、一pvb中间层(1.52mm)和一第一玻璃盖板(0.2mm)。

触摸屏制备方法与实施例1相同。

实施例3

本实施例的触控面板从下往上依次包括一触控传感器(厚度0.5mm)、一粘合胶片(250μm)、一第二玻璃盖板(0.4mm)、一pvb中间层(0.76mm)和一第一玻璃盖板(0.4mm)。

触控面板制备方法除下述参数外，其余与实施例1相同：

步骤(5)中，第一段预热层压过程中，温度为70℃，压力为6bar，时间为10min；第二段预热层压中，温度为170℃，压力为6bar，时间为10min；将触控面板前体的表面自然冷却至70℃左右；

步骤(7)中，排气的操作按下述步骤进行：在20min内，第一次升温至63℃后第一次保温30min，第一次保温过程中第一次升压至3bar，之后在30min内第二次升温至压合的温度(120℃)后，在15min内第二次升压至压合的压力(15bar)；冷却至40℃泄压，泄压时间为1h。

本实施例的触摸屏从下往上依次包括一液晶显示器(1.5mm)、一泡棉双面胶(250μm)、一触控传感器(厚度0.5mm)、一粘合胶片(250μm)、一第二玻璃盖板(0.4mm)、一pvb中间层(0.76mm)和一第一玻璃盖板(0.4mm)。

触摸屏制备方法与实施例1相同。

实施例4

本实施例的触控面板从下往上依次包括一触控传感器(厚度0.8mm)、一粘合胶片(125μm)、一第二玻璃盖板(0.3mm)、一pvb中间层(1.14mm)和一第一玻璃盖板(0.3mm)。

触控面板制备方法除下述参数外，其余与实施例1相同：

步骤(5)中，第一段预热层压过程中，温度为140℃，压力为2bar，时间为1min；第二段预热层压中，温度为230℃，压力为6bar，时间为6min；将触控面板前体的表面自然冷却至60℃左右；

步骤(7)中，压合的温度130℃，压合的压力8bar；冷却至50℃泄压，泄压时间为1h。

本实施例的触摸屏从下往上依次包括一液晶显示器(1.2mm)、一泡棉双面胶(100μm)、一触控传感器(厚度0.8mm)、一粘合胶片(125μm)、一第二玻璃盖板(0.3mm)、一pvb中间层(1.14mm)和一第一玻璃盖板(0.3mm)。

触摸屏制备方法与实施例1相同。

本对比例将实施例1中pvb薄膜换为本领域常规的oca光学胶，按照本领域常规的条件和参数，将触控传感器和玻璃盖板通过oca光学胶相连接，制得相应的触控面板。

效果实施例

将实施例1的触控面板进行性能测试，具体测试条件和结构如表1所示。

表1

实施例1的触控面板可靠性测试(双85测试、高温存放95℃、低温存放-40℃)表现较好，测试后气泡开胶率(反弹率)均在10％以下；有效的解决了现有的触控面板在头碰测试中碎片飞溅的安全问题。由于解决了头碰测试的安全问题，触摸屏可采用g+g结构，使得触摸屏硬度高、耐磨损、使用寿命长、触摸灵敏度高。

实施例2～4所得产品的效果与实施例1的效果相当。