CN106985480A - 一种用于全贴合工艺的光学材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于全贴合工艺的光学材料，包括光学层，所述光学层具有第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，所述光学层的第一表面设有第一光学胶膜层，所述光学层的第二表面设有第二光学胶膜层，所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的外表面分别贴合有保护膜。本发明的光学材料具有高折射率和高透光率，用于全贴合工艺中能够保证显示的亮度，显示性能更好，还可以起到防尘、防雾、气泡以及抗摔的作用。使用该方式加工的全贴合产品，具有加工流程简单，对位精度高，产品贴合气泡少，良率高等优点。本发明可以在已有全自动固态贴合机上实现带上金属框LCM全贴合制程，不需要改造或开发新设备，可以降低成本。

Description

一种用于全贴合工艺的光学材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及全贴合技术领域，尤其涉及一种用于全贴合工艺的光学材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着客户对智能设备的显示和触摸要求要来越高，众多知名厂商尝试采用触控显示模组全贴合技术，即TP（触摸屏）或Cover Lens（保护盖板）与LCM利用OCA光学胶贴合。全贴合技术相比传统的贴合方式更薄，透光性会更好，除了提供更好的显示效果外，触摸屏也因与LCM紧密结合而使强度有所提升，降低了LCM噪声对触控讯号所造成的干扰，且不用考虑防灰尘和防水汽，所以触摸屏边框不用考虑贴合宽度，可以使触摸屏边框更窄，同时因不用考虑双面粘的贴合强度，也有助于窄框设计，边框可以做到更窄。
随着经济发展，全贴合技术的高可靠性、高透过率的特点，逐渐向工业类、家电类、车载类、三航（航空、航海、航天）类产品渗透，相关客户需求逐年增多，已经成为不可逆转的技术趋势。
但是，这些产品从高可靠性考虑，显示模组一般都有上金属框结构，以便使用上下金属框架将Panel和BL牢固的固定在一起，但有上金属框的模组与CTP或者Cover Lens进行全贴合，工艺复杂，且光学胶成本较高。现有的贴合设备不能使用，需要新开发贴合设备。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种用于全贴合工艺的光学材料及其制备方法和应用。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种用于全贴合工艺的光学材料，包括光学层，所述光学层具有第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，所述光学层的第一表面设有第一光学胶膜层，所述光学层的第二表面设有第二光学胶膜层，所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的外表面分别贴合有保护膜。
进一步地，所述光学层的厚度为0.1~5.0mm，光学透过率＞90%，折射率：1.40~1.55。
进一步地，所述光学层的材质为聚碳酸酯（PC）、聚苯乙烯（PS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、 三醋酸纤维素（TAC）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯酸酯（PA）、聚乙烯醇（PVA）中的一种或多种。
进一步地，所述保护膜为离型膜。优选地，第一光学胶膜层外表面的离型膜为轻离型膜，第二光学胶膜层外表面的离型膜为重离型膜。更优选地，第一光学胶膜层外表面的离型膜为重离型膜，第二光学胶膜层外表面的离型膜为轻离型膜。
进一步地，所述保护膜的厚度为0.05~0.10mm。
进一步地，所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的厚度为0.001~0.5mm，光学透过率＞90%，折射率为1.40~1.55。
进一步地，所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的材质包括改性丙烯酸聚合物、有机硅聚合物、或聚氨酯聚合物。
本发明还提供一种用于全贴合工艺的光学材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：提供一光学层，在光学层的两面分别涂布液态光学胶，形成第一光学胶膜层和第二光学胶膜层；
S2：在第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的外表面上分别贴合保护膜；
S3：裁切成预定尺寸规格的多个光学材料。
进一步地，在步骤S1之前还包括对光学层进行预处理，所述预处理包括对光学层进行等离子清洗。
进一步地，步骤S1中，涂布液态光学胶，待液态光学胶扩散均匀后对液态光学胶进行固化处理。
进一步地，步骤S2中，在保护膜上涂覆有机硅油。
进一步地，步骤S2中，贴合保护膜后，进行脱泡处理。
本发明还提供一种采用上述光学材料进行全贴合的方法，包括如下步骤：
S1：撕除第一光学胶膜层外表面的保护膜，将第一光学胶膜层与具有上金属框的LCM对准，进行压合；
S2：撕除第二光学胶膜层外表面的保护膜，将第二光学胶膜层与待贴合件对齐贴合；
S3：所述具有上金属框的LCM通过所述光学材料与所述待贴合件全贴合在一起后，进行脱泡处理，去除所述具有上金属框的LCM和所述待贴合件之间的气泡。
S4：固化所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层。
进一步地，所述待贴合件为保护盖板或触摸屏。
进一步地，所述触摸屏为电阻式触摸屏或电容式触摸屏。
进一步地，步骤S1中使用机械式卡位或CCD光学系统对准，第一光学胶膜层边缘与金属框间隙≤0.3mm。
本发明具有如下有益效果：
（1）本发明的光学材料具有高折射率和高透光率，用于全贴合工艺中能够保证显示的亮度，显示性能更好，还可以起到防尘、防雾、气泡以及抗摔的作用。
（2）使用该方式加工的全贴合产品，具有加工流程简单，对位精度高，产品贴合气泡少，良率高等优点。
（3）本发明可以在已有固态贴合机上实现带上金属框LCM的全贴合制程，不需要改造或开发新设备。
（4）相对于现有的应用于全贴合的光学胶，本发明的的光学材料大大降低了成本。
附图说明
图1为本发明光学材料的结构图。
图中：1、光学层，2、第一光学胶膜层，3、第二光学胶膜层，4、保护膜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
由于LCM周边镶嵌有一圈金属框，直接将触摸屏或者其它贴片材料整面的贴上去的话，金属框和液晶不在同一平面上，贴合后通常会有气泡残留。为了实现具有上金属框的LCM与触摸屏或盖板等待贴合件的全贴合，现有技术主要是通过液态OCR光学胶的方式实现全贴合，但是工艺流程复杂，常规至少有如下步骤：涂布Dam胶-固化-涂布液晶面-涂布触摸屏面或盖板面-贴合-固化，步骤繁多，且胶水用量多，存在溢胶问题；部分技术有尝试使用超厚固态OCA光学胶全贴合，但主要问题点是超厚OCA材料不成熟，无法填充金属框与液晶面高度段差问题，导致存在边缘亮线问题，且超厚OCA材料贵，现有固态贴合机无法贴合超厚OCA光学胶，需要改造现有设备。
基于上述问题，本发明提供一种用于全贴合工艺的光学材料，包括光学层，所述光学层具有第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，所述光学层的第一表面设有第一光学胶膜层，所述光学层的第二表面设有第二光学胶膜层，所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的外表面分别贴合有保护膜。
所述光学层的厚度为0.1~5.0mm，优选为0.2~3 mm，更优选为0.5~1mm；光学透过率＞90%，光学透过率优选为92-100%，更优选为95~98%；折射率为1.40~1.55，优选为1.45~1.5。所述光学层的材质为聚碳酸酯（PC）、聚苯乙烯（PS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、 三醋酸纤维素（TAC）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯酸酯（PA）、聚乙烯醇（PVA）中的一种或多种。
所述保护膜用于保护第一光学胶膜层和第二光学胶膜层。所述保护膜的厚度为0.05~0.10mm，优选为0.07~0.08mm。所述保护膜为离型膜。优选地，第一光学胶膜层外表面的离型膜为轻离型膜，第二光学胶膜层外表面的离型膜为重离型膜。更优选地，第一光学胶膜层外表面的离型膜为重离型膜，第二光学胶膜层外表面的离型膜为轻离型膜。
所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的厚度为0.001~0.5mm，优选为0.008~0.2mm，更优选为0.01~0.2mm；光学透过率优选为92-100%，更优选为95~98%；折射率为1.40~1.55，优选为1.45~1.5。第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的厚度过小，光学胶粘附强度不足时，在外界环境变换时，形变率/形变距离不足，会出现开胶/胶层断裂问题，导致显示等不良；厚度过大，不仅使材料成本上升，而且会出现溢胶现象。所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的厚度可以相同或不同。本发明通过合理控制第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的厚度，实现了产品品质和生产成本之间的平衡。所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层具有形状保持能力，且在物理/化学方法的作用下，该层材料的性能会发生变化，比如：粘结性能会显著增强。优选地，所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的的材质包括改性丙烯酸聚合物、有机硅聚合物、或聚氨酯聚合物。
本发明通过合理调控光学层、第一光学胶膜层、第二光学胶膜层、保护膜的厚度、光学透过率、折射率等性能参数，使得光学材料具有高折射率和高透光率，用于全贴合工艺中能够保证显示的亮度，显示性能更好。
一种用于全贴合工艺的光学材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：提供一光学层，在光学层的两面分别涂布液态光学胶，形成第一光学胶膜层和第二光学胶膜层；
S2：在第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的外表面上分别贴合保护膜；
S3：裁切成预定尺寸规格的多个光学材料。
在步骤S1之前还包括对光学层进行预处理，所述预处理包括对光学层进行等离子清洗。等离子体清洗的方法为现有技术范畴，在此不再一一赘述。
步骤S1中，涂布液态光学胶，待液态光学胶扩散均匀后对液态光学胶进行固化处理。所述固化处理包括采取物理和/或化学的方法让液态光学胶发生化学反应，失去流动性能。具体地，所述固化处理包括但不限定于热固化和/或光固化。例如，所述固化处理可采用如下三种方式：（1）热固化：采用加热装置进行固化，优选地，所述加热装置为烤箱，烘箱固化温度范围为60℃～90℃，固化时间为5～120 分钟。（2）紫外固化：固化光积量范围为1000mJ/cm2～5000mJ/cm2。（3）先紫外固化，再热固化：其中紫外固化时紫外线固化光积量范围为 1000mJ/cm2～5000mJ/cm2，固化时间为5～250秒；热固化时，固化温度范围为60℃～90℃，固化时间为5～120分钟。
步骤S2中，可以使用物理或化学方法处理，调整保护膜与光学胶膜层的粘结力。例如：在保护膜上涂覆有机硅油。
步骤S2中，贴合保护膜后，进行光学胶脱泡。需要说明的是，上述光学胶脱泡的方法，只要保证良好的脱泡效果即可，包括但不限定于高压脱泡。
需要说明的是本发明中的液态光学胶是本领域常规的液态光学胶。液态光学胶材料本身相比较于本发明中的光学层材料要贵，本发明可通过调整光学层材料厚度，减少液态光学胶材料本身的厚度和用量，进而可以控制整体的成本具有较大竞争优势。
需要说明的是，上述涂布液态光学胶，只要实现均匀涂布液态光学胶，形成厚度均匀的光学胶膜层即可，涂布方法例如包括刮刀式涂布法(knife coating)、滚轮涂布法(roller coating)、微凹版印刷涂布法(micro gravure coating)、流涂布法(flowcoating)、含浸涂布法(dip coating)、喷雾涂布法(spray coating)及帘涂布法(curtaincoating)或上述方法的组合。本发明中对涂布工艺不做限定。
需要说明的是，步骤S3中，可根据待贴合面的形状裁切，裁切成的光学材料可以是任意裁切的形状，比如：矩形、圆形、梯形、三角形等。
一种采用上述光学材料进行全贴合的方法，包括如下步骤：
S1：撕除第一光学胶膜层外表面的保护膜，将第一光学胶膜层与具有上金属框的LCM对准，进行压合；
S2：撕除第二光学胶膜层外表面的保护膜，将第二光学胶膜层与待贴合件对齐贴合；
S3：所述具有上金属框的LCM通过所述光学材料与所述待贴合件全贴合在一起后，进行脱泡处理，去除所述具有上金属框的LCM和所述待贴合件贴合时形成的气泡。
S4：固化所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层。
需要说明的是，所述待贴合件可以是显示模组表面的保护盖板，也可以是具有触控功能的触摸屏。所述触摸屏为电阻式触摸屏、电容式触摸屏或其它触摸屏。
步骤S1中优选使用机械式卡位或CCD光学系统对准，确保该光学材料与带有上金属框LCM的贴覆精度，可精准对位进行贴合，以提高贴合效率和保证贴合质量。优选地，第一光学胶膜层边缘与金属框间隙≤0.3mm。
需要说明的是，上述撕除保护膜可以为人工撕除或通过机械设备进行保护膜的撕除，只要使保护膜脱离第一光学胶膜层和第二光学胶膜层即可，本发明中对所述撕除工艺不做限定。
需要说明的是，步骤S4中进行物理方法和/或化学方法处理光学胶膜层，使光学胶膜层材料特性发生变化，即液态化学材料经过化学反应后，因为内部分子间的化学键发生变化，材料体积缩小，分子间距减小，分子间的吸引力增强。进而达成了该材料分子与分子间的吸引力、该材料分子与相邻的材料分子间吸引力增强的现象，使光学胶膜层粘结性能增强，聚合度增加。所述物理方法包括但不限于加热固化、湿气固化；所述化学方法包括但不限于UV光照射固化，根据引发催化剂不同，需要的特征UV光波长也不相同。本发明中固化方法不局限于一种方法，可以是物理方法和化学方法任意组合，这取决于光学胶材料组成中的引发催化剂的种类多少。
现有固态贴合设备，通常做法是将光学胶先贴覆在盖板面，再与显示屏贴合；或者是将光学胶贴覆在显示屏面，再与盖板面全贴合。可见，本发明的光学材料可以在已有固态贴合机上实现带上金属框LCM的全贴合制程，不需要改造或开发新设备。
实施例1
参阅图1，一种用于全贴合工艺的光学材料，包括光学层，所述光学层具有第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，所述光学层的第一表面设有第一光学胶膜层，所述光学层的第二表面设有第二光学胶膜层，所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的外表面分别贴合有保护膜。
所述光学层的厚度为0.1mm，光学透过率＞90%，折射率：1.40；所述光学层由聚碳酸酯（PC）、聚苯乙烯（PS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、 三醋酸纤维素（TAC）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯酸酯（PA）、聚乙烯醇（PVA）中的一种或多种制成。
所述保护膜的厚度为0.05mm。第一光学胶膜层外表面的保护膜为轻离型膜，第二光学胶膜层外表面的保护膜为重离型膜。
所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的厚度均为0.001mm，光学透过率＞90%，折射率为1.40。所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层由包括改性丙烯酸聚合物的材质制成。
实施例2
参阅图1，一种用于全贴合工艺的光学材料，包括光学层，所述光学层具有第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，所述光学层的第一表面设有第一光学胶膜层，所述光学层的第二表面设有第二光学胶膜层，所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的外表面分别贴合有保护膜。
所述光学层的厚度为5.0mm，光学透过率＞90%，折射率为1.55。所述光学层由聚碳酸酯（PC）、聚苯乙烯（PS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、 三醋酸纤维素（TAC）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯酸酯（PA）、聚乙烯醇（PVA）中的一种或多种制成。
所述保护膜的厚度为0.05~0.10mm。第一光学胶膜层外表面的保护膜为重离型膜，第二光学胶膜层外表面的保护膜为轻离型膜。
所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的厚度为0.5mm，光学透过率＞90%，折射率为1.55。所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层由包括有机硅聚合物的材质制成。
实施例3
参阅图1，一种用于全贴合工艺的光学材料，包括光学层，所述光学层具有第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，所述光学层的第一表面设有第一光学胶膜层，所述光学层的第二表面设有第二光学胶膜层，所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的外表面分别贴合有保护膜。
所述光学层的厚度为2mm，光学透过率＞90%，折射率：1.48。所述光学层由聚碳酸酯（PC）、聚苯乙烯（PS）、聚对苯二甲酸乙 二醇酯（PET）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、 三醋酸纤维素（TAC）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯酸酯（PA）、聚乙烯醇（PVA）中的一种或多种制成。
所述保护膜的厚度为0.5mm。第一光学胶膜层外表面的保护为轻离型膜，第二光学胶膜层外表面的保护膜为重离型膜。
所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的厚度为0.01mm，光学透过率＞90%，折射率为1.46。所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层由包括聚氨酯聚合物的材质制成。
实施例4
一种实施例1中用于全贴合工艺的光学材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：提供一光学层，对光学层进行等离子清洗后，在光学层的两面分别涂布液态光学胶，待液态光学胶扩散均匀后对液态光学胶进行固化处理，形成第一光学胶膜层和第二光学胶膜层；
S2：在保护膜上涂覆有机硅油，在第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的外表面上分别贴合保护膜，贴合保护膜后，进行高压脱泡处理。
S3：裁切成预定尺寸规格的多个光学材料。
实施例5
一种采用上述光学材料进行全贴合的方法，包括如下步骤：
S1：将具有上金属框的LCM定位并固定，去除上保护膜并清洁；
S2：将上述光学材料定位并固定，撕除第一光学胶膜层外表面的保护膜；
S3：将第一光学胶膜层与带上金属框LCM采用CCD光学系统对准后压合，第一光学胶膜层边缘与上金属框间隙≤0.3mm；
S4：撕除第二光学胶膜层外表面的保护膜，将第二光学胶膜层与触摸屏或保护盖板对其贴合；
S5：进行脱泡处理，去除所述具有上金属框的LCM和所述触摸屏或保护盖板贴合时形成的气泡
S6：固化所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层。
其中，所述待贴合件可以是显示模组表面的保护盖板，也可以是具有触控功能的触摸屏。所述触摸屏为电阻式触摸屏、电容式触摸屏或其它触摸屏。
步骤S1中优选使用机械式卡位或CCD光学系统对准，确保该光学材料与带有上金属框LCM的贴覆精度，可精准对位进行贴合，以提高贴合效率和保证贴合质量。优选地，第一光学胶膜层边缘与金属框间隙≤0.3mm。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于全贴合工艺的光学材料，其特征在于，其包括光学层，所述光学层具有第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，所述光学层的第一表面设有第一光学胶膜层，所述光学层的第二表面设有第二光学胶膜层，所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的外表面分别贴合有保护膜。
2.如权利要求1所述的用于全贴合工艺的光学材料，其特征在于，所述光学层的厚度为0.1~5.0mm，光学透过率＞90%，折射率：1.40~1.55；所述光学层的材质为聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚乙烯、 三醋酸纤维素、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的用于全贴合工艺的光学材料，其特征在于，所述保护膜为离型膜；所述保护膜的厚度为0.05~0.10mm。
4.如权利要求1所述的用于全贴合工艺的光学材料，其特征在于，所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的厚度为0.001~0.5mm，光学透过率＞90%，折射率为1.40~1.55；所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的材质包括改性丙烯酸聚合物、有机硅聚合物、或聚氨酯聚合物。
5.如权利要求1至4任一项所述的用于全贴合工艺的光学材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：提供一光学层，在光学层的两面分别涂布液态光学胶，待液态光学胶扩散均匀后对液态光学胶进行固化处理，形成第一光学胶膜层和第二光学胶膜层；
S2：在第一光学胶膜层和第二光学胶膜层的外表面上分别贴合保护膜；
S3：裁切成预定尺寸规格的多个光学材料。
6.如权利要求5所述的用于全贴合工艺的光学材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，在保护膜上涂覆有机硅油。
7.如权利要求5所述的用于全贴合工艺的光学材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，贴合保护膜后，进行脱泡处理。
8.一种采用权利要求1至4任一项所述光学材料进行全贴合的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：撕除第一光学胶膜层外表面的保护膜，将第一光学胶膜层与具有上金属框的LCM对准，进行压合；
S2：撕除第二光学胶膜层外表面的保护膜，将第二光学胶膜层与待贴合件对齐贴合；
S3：所述具有上金属框的LCM通过所述光学材料与所述待贴合件全贴合在一起后，进行脱泡处理，去除所述具有上金属框的LCM和所述待贴合件之间的气泡。
S4：固化所述第一光学胶膜层和第二光学胶膜层。
9.如权利要求8所述的采用所述光学材料进行全贴合的方法，其特征在于，所述待贴合件为保护盖板或触摸屏。
10.如权利要求8所述的采用所述光学材料进行全贴合的方法，其特征在于，步骤S1中使用机械式卡位或CCD光学系统对准，第一光学胶膜层边缘与上金属框间隙≤0.3mm。
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