CN110489019A - 一种用于电容触摸屏的玻璃塑料组件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于电容触摸屏的玻璃塑料组件，包括外表层和注塑层，外表层为玻璃薄片，玻璃薄片为厚度小于或等于0.3mm的强化玻璃片；外表层的内表面和/或外表面镀制有无机膜层；注塑层通过注塑的方式粘合在外表层的内侧面,并且，注塑层构成对外表层的机械支撑。本发明将玻璃基板或塑料基板拆分为注塑层和玻璃薄片，利用玻璃薄片耐高温的特点作为无机膜层的载体，也就是以耐高温的玻璃薄片作为功能性膜层的载体，进一步在玻璃薄片上以注塑的方式形成注塑层，使玻璃薄片与注塑层结合紧密、浑然一体，注塑层作为玻璃薄片的支撑，具有较高的机械性能和防爆性能。
Description
技术领域
本发明涉及触摸屏领域，尤其涉及一种用于电容触摸屏的玻璃塑料组件及其制作方法。
背景技术
为了满足在汽车、飞机等交通工具上的应用，提高电容触摸屏的防爆性能，有人采用塑料件，尤其是透明的PMMA、PC塑料板来作为电容触摸屏的主体镜片，再将电容触摸屏的功能性膜层，尤其是透明导电膜、减反膜等无机膜层设置在另外的玻璃基板上，最后令玻璃基板与主体镜片相贴合而构成电容触摸屏。
然而，这种结构的电容触摸屏，其玻璃基板与塑料件是通过胶层相互粘合起来的，玻璃基板只能设置在塑料件的内侧面，以避免触摸屏在破裂时(如交通工具发生撞击事件时)，玻璃基板由于粘合不牢固飞溅出来而造成伤害。然而，玻璃基板设置在塑料件的内侧，使得塑料件的表面为耐磨性较低的塑料表面，触摸屏在长期使用之后容易产生划痕而影响其透明效果。
另外，上述塑料件的耐温性一般都不理想(一般只能耐150℃的温度)，而无机膜层的加工温度一般都在150℃以上，因而很难直接在主体镜片上制作电容触摸屏所需的功能性膜层。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于电容触摸屏的玻璃塑料组件及其制作方法，这种玻璃塑料组件不仅具有较好的防爆性能，还更耐划伤。采用的技术方案如下：
一种用于电容触摸屏的玻璃塑料组件，其特征为：包括外表层和注塑层，外表层为玻璃薄片，玻璃薄片为厚度小于或等于0.3mm的强化玻璃片；外表层的内表面和/或外表面镀制有无机膜层；注塑层通过注塑的方式粘合在外表层的内侧面,并且，注塑层构成对外表层的机械支撑。
本发明突破常规完全玻璃载体或完全塑料载体的结构，利用玻璃薄片耐高温的特点，以高温镀制的方式在玻璃薄片的内表面和/或外表面形成无机膜层，而无机膜层由于采用高温镀制，使得无机膜层内部能够更好地形成结晶或微结晶，其性能要远好于一般在低温下形成的非晶态，因此，这种在玻璃薄片上高温镀制的无机膜层非常适合作为电容触摸屏的功能性膜层，实现电容触摸屏的部分、大部分甚至全部功能，在此基础上，通过注塑的方式形成注塑层对作为外表层的玻璃薄片进行支撑，而注塑层的高温下退火进一步提高无机膜层的性能，使得这种玻璃塑料组件能够作为电容触摸屏的主体镜片，简化电容触摸屏的结构，降低电容触摸屏的制作成本。本发明的关键点在于将玻璃基板或塑料基板拆分为注塑层和玻璃薄片，利用玻璃薄片耐高温的特点作为无机膜层的载体，也就是以耐高温的玻璃薄片作为功能性膜层的载体，进一步在玻璃薄片上以注塑的方式形成注塑层，使玻璃薄片与注塑层结合紧密、浑然一体，注塑层作为玻璃薄片的支撑，具有较高的机械性能和防爆性能。
上述玻璃薄片优选为厚度不大于0.3mm的玻璃片，尤其是强化玻璃片，这种玻璃薄片，由于厚度非常低，因而不仅容易弯曲，在破裂时也不会形成伤害性较大的大片碎玻璃(满足防爆性能)。一般的，玻璃薄片可耐600℃的高温，在玻璃薄片上采用镀制的无机膜层，其可在高温下进行制作，使得膜层内部能够更好地形成结晶或微结晶，一般来说，当无机膜层形成结晶或微结晶时，其性能要远好于一般在低温下形成的非晶态。由此，这种无机膜层可以作为电容触摸屏的功能性膜层，以使得塑料玻璃组件作为电容触摸屏的主体镜片之外，还结合了电容触摸屏的部分、大部分甚至全部功能，以简化电容触摸屏的结构，降低电容触摸屏的制作成本。
上述注塑层一般可采用PC、PVC、PP、PET等多种透明的热融性塑料制作而成，注塑层通过注塑工艺，一般可非常牢固地粘紧在表面层的内侧，并为外表层提供机械支撑，注塑层牢牢地粘紧在外表层中，使得外表层即使破裂也是跟注塑层粘合在一起而不会飞溅出来(满足防爆性能)；一般来说，注塑层的厚度在0.4〜5.0mm之间。
作为本发明的优选方案，所述无机膜层通过磁控溅射的方法镀制在外表层的内表面和/或外表面。采用磁控溅射所镀制的无机膜层，其膜质更致密，因而性能更好，使得无机膜层更加能够满足电容触摸屏的功能性要求。
作为本发明的优选方案，所述无机膜层在镀制时，所述外表层作为镀膜基底，其温度为150℃〜350℃。150℃〜350℃的镀膜基底温度，能够保证无机膜层充分地结晶，因而性能好，使得无机膜层更加能够满足电容触摸屏的功能性要求。更优的方案中，无机膜层在镀制时，外表层作为镀膜基底，其温度为250℃〜350℃，250℃〜350℃的镀膜基底温度，更能使无机膜层充分地结晶，因而性能更好，使得无机膜层更加能够满足电容触摸屏的功能性要求。
作为本发明的优选方案，所述注塑层在注塑时，所采用的熔融塑料的温度为150℃〜350℃。在注塑时，将熔融塑料的温度为150℃〜350℃，由此，熔融塑料与无机膜层接触，其150℃〜350℃的温度，可对无机膜层形成退火，使得无机膜层内的结晶度进一步提高，使得无机膜层的性能更好，更加能够满足电容触摸屏的功能性要求。更优的方案中，注塑层在注塑时，所采用的熔融塑料的温度为250℃〜350℃，由此，熔融塑料与无机膜层接触，其250℃〜350℃的温度，可对无机膜层形成更充分地退火，使得无机膜层内的结晶度更进一步地提高，使得无机膜层的性能更好，更加能够满足电容触摸屏的功能性要求。
作为本发明的优选方案，所述无机膜层至少包括设置在所述外表层内表面的第一无机膜层，第一无机膜层被夹合在外表层与注塑层之间。由此，当塑料玻璃组件作为电容触摸屏的主体镜片，而手指在塑料玻璃组件的外表面触摸时，避免第一无机膜层与手指接触而被磨损，使得第一无机膜层适合作为电容触摸屏的触摸感应电路。
作为本发明进一步的优选方案，所述第一无机膜层被图形化为具有空白区域，部分所述注塑层通过空白区域与外表层粘结。通过将部分注塑层通过空白区域与外表层粘结，在非空白区域，注塑层与表面层内侧面的所述无机膜层粘结，在空白区域，注塑层无需隔着所述无机膜层与表面层粘结，两种粘合方式的结合，当注塑层在注塑完成之后出现冷却收缩时，可减少无机膜层所受到的应力，减少了无机膜层作为电容触摸屏的功能性膜层时，其在应力的作用下出现的失效。
作为本发明进一步的优选方案，所述第一无机膜层为透明氧化物导电膜，第一无机膜层还图形化为电容触摸屏的感应电极。第一无机膜层图形化为电容触摸屏的感应电极，使得塑料玻璃组件具有电容触摸屏的触控感应功能。第一无机膜层可包括一层图形化的透明氧化导电膜，也可包括两层甚至多层图形化的透明氧化物导电膜，当第一无机膜层包括两层甚至多层图形化的透明氧化物导电膜时，其可构成更加复杂的触摸感应电极，使得电容触摸屏的触控功能更强(如电极更多、精度更高)，当第一无机膜层包括两层甚至多层图形化的透明氧化物导电膜时，不同的图形化透明氧化物导电膜之间还可通过一定的绝缘膜层，如透明的图形化光敏树脂层隔开。上述感应电极可通过外部的电路(如FPC连线)连接。
作为本发明更进一步的优选方案，所述外表层的内侧面还设有金属膜，金属膜也被夹合在外表层与注塑层之间，金属膜图形化为与所述感应电极连接的金属导线，金属导线与感应电极构成电容触摸屏的触控电路层。通过夹置金属膜图形化为金属导线，金属导线与感应电极构成电容触摸屏的触控电路层，使得塑料玻璃组件具有更完整的电容触摸屏的触控感应功能，不必要通过外部电路连接，集成化更高。另一方面，所述金属膜被紧密地夹合在外表层与注塑层之间，其被隔绝与空气的接触，因而不容易发生氧化，使得触摸屏的耐久性更好。
作为本发明再更进一步的优选方案，所述外表层的内侧面还设有电容触摸屏的驱动IC，驱动IC与所述触控电路层相互连接，并且驱动IC被所述注塑层所覆盖而粘结在注塑层之内。驱动IC被所述注塑层所覆盖而粘结在注塑层之内，进一步提高集成化。驱动IC可采用各向异性导电胶与触控电路层相互连接，并通过各向异性导电胶填充掉驱动IC与外表层之间的空隙，以避免注塑时，空隙内的空气受热膨胀导致出现注塑缺陷。
更优的方案中，所述外表层的内侧面还设有引脚模块，所述引脚模块的顶部设有金属引脚，且引脚模块的底部为所述注塑层所淹没，由此构成引脚模块与所述注塑层的连接。引脚模块可采用各向异性导电胶与触控电路层相互连接，并通过各向异性导电胶填充掉引脚模块与外表层之间的空隙，以避免注塑时，空隙内的空气受热膨胀导致出现注塑缺陷，并进一步提高集成化。
更优的方案中，所述外表层的内侧面还设有遮挡层，所述遮挡层为油墨印刷层或是黑色光敏树脂涂层，遮挡层至少垫设在金属导线与外表层之间，用于遮挡金属膜。作为电容触摸屏，具有更好的外观，当存在上述IC或引脚模块时，遮挡层还可垫设在IC或引脚模块底下，减少相关区域的变形。
作为本发明更加优选的方案，所述无机膜层至少包括设置在所述外表层外表面的第二无机膜层，第二无机膜层为减反功能膜或硬化功能膜。具体地，减反功能膜可以由折射率较高的第一子层与折射率较低的第二子层，按照1/4波长的原则搭配构成的复合膜层。折射率较高的第一子层，如氧化铌、氧化钛、氮化硅、氧化锆薄膜；折射率较低的第二子层，如氧化硅薄膜。硬化膜可以为氧化铝、氮化硅、碳化硅、金刚石薄膜、类金刚石薄膜或以上膜层构成的复合膜层。在外表层的外表面设置作为第一无机膜层的减反功能膜或硬化膜，可以满足塑料玻璃组件作为电容触摸屏主体镜片时，其改善电容触摸屏抗反射特性或抗刮特性的需要。
作为本发明的优选方案，所述塑料玻璃组件至少包含一弯曲区域，弯曲区域具有可展弯曲的几何面。上述可展弯曲的几何面即可展开为平面的弯曲面，由于设置具有可展弯曲的几何面的弯曲区域，允许外表层在进行镀膜加工时为平面，最后在进行注塑加工时才弯曲为曲面，触摸屏具有弯曲的形状，更适合车载、飞机等应用场景。
一种用于电容触摸屏玻璃塑料组件的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤(1)、在玻璃薄片上采用磁控溅射方法镀制无机膜层，在镀制无机膜层时，玻璃薄片作为镀膜基底，玻璃薄片的温度为150℃〜350℃；
步骤(2)、将镀制有无机膜层的玻璃薄片贴放在注塑模具中，并使玻璃薄片贴合在注塑模具的内壁中；进一步地，玻璃薄片在放入模具之前，按照预定要求进行裁切；
步骤(3)、在注塑模具中注入熔融塑料，使熔融塑料充满整个注塑腔并与玻璃薄片充分接触；优选方案中，熔融塑料的温度在150℃〜350℃之间，更优选熔融塑料的温度在250℃〜350℃之间；
步骤(4)、熔融塑料在冷却之后形成与玻璃薄片相互粘结的注塑层，使注塑层与玻璃薄片构成塑料玻璃组件脱出模具，得到带有无机膜层的塑料玻璃组件。进一步地，熔融塑料在冷却定型时对无机膜层形成退火。
附图说明
图1是本发明实施例一中塑料玻璃组件的结构示意图；
图2-图5是本发明实施例一中塑料玻璃组件的制造工艺示意图；
图6是本发明实施例二的结构示意图；
图7是本发明实施例二中外表层的内表面镀制第一无机膜层的截面示意图；
图8是本发明实施例二中外表层的内表面镀制第一无机膜层的平面示意图；
图9-图12是本发明实施例二中塑料玻璃组件的制造工艺示意图；
图13-图16是本发明实施例二中塑料玻璃组件的制造工艺步骤（1）的详细步骤示意图；
图17是第一无机膜层图形化空白区域的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和本发明的优选实施方式做进一步的说明。
实施例一
如图1所示，这种用于电容触摸屏的塑料玻璃组件，包括外表层1和注塑层2，外表层1为玻璃薄片，玻璃薄片为厚度0.2mm（小于或等于0.3mm都可以）的强化玻璃片；外表层1的外表面镀制有第二无机膜层3，其中，第二无机膜层3可以是减反功能层或硬化功能层；注塑层2通过注塑的方式粘合在外表层1的内侧面,并且，注塑层2构成对外表层1的机械支撑；塑料玻璃组件包含一弯曲区域4，弯曲区域4具有可展弯曲的几何面。
这种用于电容触摸屏玻璃塑料组件的具体制造方法如下：
步骤(1)、如图2所示，在外表层1（玻璃薄片）上采用磁控溅射方法镀制第二无机膜层3，在镀制第二无机膜层3时，在外表层1（玻璃薄片）作为镀膜基底，在外表层1（玻璃薄片）的温度为150℃〜350℃；
步骤(2)、如图3所示，将镀制有第二无机膜层3的在外表层1（玻璃薄片）贴放在注塑模具的下模具5中，下模具5的内壁具有一弯曲区域6，并使在外表层1（玻璃薄片）贴合在下模具5的内壁中；进一步地，在外表层1（玻璃薄片）在放入模具之前，按照预定要求进行裁切；
步骤(3)、如图4所示，盖合上模具7，在注塑模具中注入熔融塑料8，使熔融塑料8充满整个注塑腔并与在外表层1（玻璃薄片）充分接触；优选方案中，熔融塑料8的温度在150℃〜350℃之间，更优选熔融塑料8的温度在250℃〜350℃之间；
步骤(4)、如图5所示，熔融塑料8在冷却之后形成与在外表层1（玻璃薄片）相互粘结的注塑层2，开模，使注塑层2与在外表层1（玻璃薄片）构成塑料玻璃组件脱出模具，得到带有第二无机膜层3的塑料玻璃组件，塑料玻璃组件也随模具包含一弯曲区域4。进一步地，熔融塑料8在冷却定型时对第二无机膜层3形成退火。
实施例二
如图6所示，这种用于电容触摸屏的塑料玻璃组件，包括外表层11和注塑层12，外表层11为玻璃薄片；外表层11的内表面镀制有第一无机膜层13，其中，第一无机膜层13为透明氧化物导电膜，如图7、图8所示，第一无机膜层13还图形化为具有空白区域14及电容触摸屏的感应电极15；第一无机膜层13被夹合在外表层11（玻璃薄片）与注塑层12之间，注塑层12通过注塑的方式粘合在外表层11（玻璃薄片）的内侧面, 注塑层12通过空白区域14与外表层11（玻璃薄片）粘结，并且，注塑层12构成对外表层11（玻璃薄片）的机械支撑；塑料玻璃组件包含一弯曲区域16，弯曲区域16具有可展弯曲的几何面。
如图7、图8所示，外表层11（玻璃薄片）的内侧面还设有金属膜17，金属膜17也被夹合在外表层11（玻璃薄片）与注塑层12之间，金属膜17图形化为与感应电极15连接的金属导线18，金属导线18与感应电极15构成电容触摸屏的触控电路层。
如图7、图8所示，外表层11（玻璃薄片）的内侧面还设有电容触摸屏的驱动IC19，驱动IC19与触控电路层相互连接，并且驱动IC19被所述注塑层12所覆盖而粘结在注塑层12之内。
如图7、图8所示，外表层11（玻璃薄片）的内侧面还设有引脚模块20，引脚模块20的顶部设有金属引脚，且引脚模块20的底部为注塑层12所淹没，由此构成引脚模块20与注塑层12的连接。
外表层11（玻璃薄片）的内侧面还设有遮挡层27（参考图9-图12，图14、），遮挡层27为油墨印刷层或是黑色光敏树脂涂层，遮挡层27至少垫设在金属导线18与外表层11（玻璃薄片）之间，用于遮挡金属膜17。
这种用于电容触摸屏的塑料玻璃组件的具体制造方法如下：
步骤(1)、如图9所示，在外表层11（玻璃薄片）上采用磁控溅射方法镀制无机膜层，在镀制无机膜层时，外表层11（玻璃薄片）作为镀膜基底，外表层11（玻璃薄片）的温度为150℃〜350℃；
步骤(2)、如图10所示，将镀制有第一无机膜层13的外表层11（玻璃薄片）贴放在注塑模具的下模具21中，下模具21的内壁具有一弯曲区域22，并使外表层11（玻璃薄片）贴合在下模具21的内壁中；进一步地，外表层11（玻璃薄片）在放入模具之前，按照预定要求进行裁切；
步骤(3)、如图11所示，盖合上模具23，其中上模具23的预留开槽24压在引脚模块20边缘，而露出金属引脚，通过注塑孔在注塑模具中注入熔融塑料25，熔融塑料25充满整个注塑腔并与外表层11（玻璃薄片）充分接触，如图17所示，其中在空白区域14处，熔融塑料25与外表层11（玻璃薄片）直接粘结，优选方案中，熔融塑料25的温度在150℃〜350℃之间，更优选熔融塑料25的温度在250℃〜350℃之间；
步骤(4)、如图12所示，熔融塑料25在冷却之后形成与外表层11（玻璃薄片）相互粘结的注塑层12，开模，使注塑层12与外表层11（玻璃薄片）构成塑料玻璃组件脱出模具，得到带有触控功能、并带有遮挡层27、驱动IC19和引脚模块20的塑料玻璃组件，塑料玻璃组件也随模具包含一弯曲区域61。进一步地，熔融塑料25在冷却定型时对第一无机膜层13形成退火。
上述步骤（1）包含如下具体步骤：
步骤（1-1）、如图13所示，以玻璃基板26为母板，涂布无色聚酰胺酸溶液，并加热聚合为无色的外表层11（玻璃薄片）；
步骤（1-2）、如图14所示，涂布黑色光敏树脂，采用黄光工艺图形化为周边的遮挡层27(也可采用油墨印刷而成)；
步骤（1-3）、如图15所示，玻璃基板26加热到300℃，采采用磁控溅射沉积第一无机膜层13，第一无机膜层13为透明导电层，例如氧化铟锡薄膜，第一无机膜层13图形化为具有空白区域14及电容触摸屏的感应电极15(上述步骤可重复两次或多次，以形成两层或多层透明导电层的叠加形成交叉电极图案，当上述步骤可重复两次或多次，在步骤之间还可制作图形化的光敏树脂层以作为绝缘层)；以及，再采用磁控溅射沉积金属膜17，并图形化为金属导线18，包括绝缘垫块之上的搭桥(如果需要的话)以及周边连线和周边焊盘；
其中，各个感应电极15之间存在空白区域14，具体如图8、图17所示；
步骤（1-4）、如图16所示，采用各向异性导电胶将驱动IC19和引脚模块20绑定在焊盘上，其中引脚模块20的顶部设有金属引脚；各向异性导电胶填充掉驱动IC19、引脚模块20与外表层11（玻璃薄片）之间的空隙。
步骤（1-5）、将做好电路的外表层11（玻璃薄片），经过边缘裁切(如激光裁切)，剥离出母板基板26，得到如图8所示的外表层11（玻璃薄片）。
实施例三
本实施例在其它部分均与实施例二相同的情况下，其区别仅在于：外表层的外表面镀制有第二无机膜层，其中，第二无机膜层可以是减反功能层或硬化功能层。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种用于电容触摸屏的玻璃塑料组件，其特征为：包括外表层和注塑层，外表层为玻璃薄片，玻璃薄片为厚度小于或等于0.3mm的强化玻璃片；外表层的内表面和/或外表面镀制有无机膜层；注塑层通过注塑的方式粘合在外表层的内侧面,并且，注塑层构成对外表层的机械支撑。
2.如权利要求1所述的玻璃塑料组件，其特征是：所述无机膜层通过磁控溅射的方法镀制在外表层的内表面和/或外表面。
3.如权利要求1所述的玻璃塑料组件，其特征是：述无机膜层在镀制时，所述外表层作为镀膜基底，其温度为150℃〜350℃。
4.如权利要求1所述的玻璃塑料组件，其特征是：所述注塑层在注塑时，所采用的熔融塑料的温度为150℃〜350℃。
5.如权利要求1所述的玻璃塑料组件，其特征是：所述无机膜层至少包括设置在所述外表层内表面的第一无机膜层，第一无机膜层被夹合在外表层与注塑层之间。
6.如权利要求5所述的玻璃塑料组件，其特征是：所述第一无机膜层被图形化为具有空白区域，部分所述注塑层通过空白区域与外表层粘结。
7.如权利要求5所述的玻璃塑料组件，其特征是：所述第一无机膜层为透明氧化物导电膜，第一无机膜层还图形化为电容触摸屏的感应电极。
8.如权利要求7所述的玻璃塑料组件，其特征是：所述外表层的内侧面还设有金属膜，金属膜也被夹合在外表层与注塑层之间，金属膜图形化为与所述感应电极连接的金属导线，金属导线与感应电极构成电容触摸屏的触控电路层。
9.如权利要求8所述的玻璃塑料组件，其特征是：所述外表层的内侧面还设有电容触摸屏的驱动IC，驱动IC与所述触控电路层相互连接，并且驱动IC被所述注塑层所覆盖而粘结在注塑层之内。
10.如权利要求5-9任一项所述的玻璃塑料组件，其特征是：所述无机膜层至少包括设置在所述外表层外表面的第二无机膜层，第二无机膜层为减反功能膜或硬化功能膜。
11.如权利要求1所述的玻璃塑料组件，其特征是：所述塑料玻璃组件至少包含一弯曲区域，弯曲区域具有可展弯曲的几何面。
12.一种用于电容触摸屏玻璃塑料组件的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤(1)、在玻璃薄片上采用磁控溅射方法镀制无机膜层，在镀制无机膜层时，玻璃薄片作为镀膜基底，玻璃薄片的温度为150℃〜350℃；
步骤(2)、将镀制有无机膜层的玻璃薄片贴放在注塑模具中，并使玻璃薄片贴合在注塑模具的内壁中；
步骤(3)、在注塑模具中注入熔融塑料，使熔融塑料充满整个注塑腔并与玻璃薄片充分接触；
步骤(4)、熔融塑料在冷却之后形成与玻璃薄片相互粘结的注塑层，使注塑层与玻璃薄片构成塑料玻璃组件脱出模具，得到带有无机膜层的塑料玻璃组件。
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