CN111423611A - 高分子塑料前面板及其制法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高分子塑料前面板及其制法。所述的高分子塑料前面板包括有：一塑料基板及一硬质层，该硬质层设置于该塑料基板的一贴合面上。该硬质层是由有机无机混成紫外光固化型寡聚物、具高玻璃转化温度(Tg)值的紫外光固化型树脂添加物、多数分散的片状纳米无机物以及光引发剂所混合构成，可形成具有高表面达因值(>44dyne)的气体阻绝硬质层于前面板与光学胶的贴合面侧。不仅具有良好的油墨可印刷性及光学胶贴合性，且可抑制高温、高温高湿、高低温冷热冲击等严苛的汽车产业环境测试时高分子塑料板材溢散气体的扩散，避免溢散气体进入光学胶贴合层，进而解决环测后的气泡以及板层脱离问题。

Description

高分子塑料前面板及其制法
技术领域
本发明涉及一种高分子塑料前面板及其制法，特别涉及一种适于贴合在车用触控面板表面上的一种高分子塑料前面板及其制法。
背景技术
一般来说，车用触控式电子装置的触控面板上会贴合一片前面板，一方面可对触控面板提供保护作用避免刮伤，另一方面也可在前面板上印制特定的图案或文字，用来标示触控面板上的特定触控区域，以提高用户操作触控面板的便利性。
请参阅图1，为现有技术的前面板贴合于一触控面板上的一典型例示意图。现今用于贴合在触控面板上的前面板10通常是由高分子塑料材料所构成，其包括一以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸脂(PC)为主要材质的塑料基板11、一保护层12设置于该塑料基板11的一操作面(外侧表面)上、以及一硬质层13设置于该塑料基板11的一贴合面(内侧表面)上。该保护层12及该硬质层13是通过表面硬化涂层(Hard Coating；简称HC)技术施加于该塑料基板11的两表面。目前常见的HC材质包括了紫外光(UV)固化型的多官能基高表面张力寡聚物(Oligomer)、或是高表面张力单体配方，是一种增强材质硬度的薄膜，以形成防刮效果。HC技术主要用于软性基底的表面，例如PC或PMMA塑料基板11，这类塑料基板11比较软，表面经过HC硬化处理后，硬度可如玻璃，容易擦拭，也不易刮伤。另，在塑料基板11贴合面的硬质层13上可以通过油墨印刷的方式在硬质层13表面印制特定的图案或文字油墨21；之后，使用光学胶22(Optically Clear Adhesive；简称OCA)施加于塑料基板11的贴合面的该硬质层13上，再将前面板10贴合于触控面板23上，使硬质层13与油墨21被夹设于塑料基板11与触控面板23之间并通过光学胶22加以黏着结合。
传统塑料基板11贴合面的硬质层13的HC材质组成为使用高交联紫外光固化型的树脂配方，例如多官能基高表面张力寡聚物或高表面张力单体配方。该高交联紫外光树脂配方涂布于PC或PMMA塑料基板11的OCA贴合面，可赋予塑料基板11的贴合面具有油墨可印刷性以及耐刮伤性，避免油墨印刷制程造成的表面损伤。传统塑料基板11贴合面的硬质层13的HC材质组成虽具有高表面达因值(>38dyne)，可进行油墨印刷且利于光学胶22(OCA)贴合，且与光学胶22(OCA)的间的贴合性也佳。但是，因为一般多官能基高表面张力寡聚物与高表面张力单体配方的阻绝气体扩散的效果差，所以仍无法通过汽车产业针对车用触控电子装置前面板10的严苛的高温、高温高湿、高低温冷热冲击环测，因而造成前面板10在进行环测后会产生气体扩散(Outgassing)、湿气入侵所造成的气泡(Delay Bubbles)、以及板层分离(Delamination)等问题。
以下所述的其他例子中，由于大部分的组件是相同或类似于图1所示的典型例，所以，相同或类似的组件将直接给予相同的名称与编号，且不再赘述其细节。
请参阅图2，为现有技术的前面板的另一典型例示意图。为了提高阻绝气体的效果，有一种做法是在前面板10a的贴合面的硬质层13上再额外设置一「单层」连续性的阻气层14(Continuous Gas Barrier Layer)。此单层连续性阻气层14的材质可以是例如氧化铝等不透气的材质，且是完整覆盖于整个硬质层13表面。这种做法的优点是，连续性阻气层14与光学胶22(OCA)的贴合性不错，且初始阻绝气体扩散效果极佳。可是，由于连续性阻气层14在遭遇高低温冷热冲击环测下会产生许多微米级或纳米级龟裂(Micro or NanoCracks)，导致环测后的阻绝气体扩散效果不佳；并且，连续性阻气层14制程须以真空镀膜方式进行，成本高、产率低；此外，连续性阻气层14的油墨可印刷性差(无机层材料与油墨密着性差)，因此并非良好的解决方式。
请参阅图3，为现有技术的前面板的再另一典型例示意图。另一种现有做法，是在前面板20的贴合面的硬质层210中添加多数分散的球状纳米阻气颗粒212(DispersedSpherical Gas Barrier Particles)。这些球状纳米阻气颗粒212的材质可以是例如氧化铝等不透气的材质，且是非连续性地分散于整个硬质层210所包含的高交联紫外光固化型的树脂材料211中，因此可在硬质层210内构成一非连续性的阻气结构。这种做法的优点是，硬质层210与光学胶(OCA)的贴合性良好、且油墨的可印刷性也颇佳，此外，球状纳米阻气颗粒212材料也容易取得。可是，由于硬质层210所包含的阻气结构是非连续性的，各球状纳米阻气颗粒212之间存在许多间隙，所以初始阻绝气体扩散效果不佳、且环测后的阻绝气体扩散效果也不佳，仍有进一步改善空间。
发明内容
本发明的主要目的是在于提供一种适用于车用触控装置的高分子塑料前面板及其制法，可形成具有高表面达因值(>44dyne)的气体阻绝硬质层于前面板与光学胶的贴合面侧，不仅具有良好的油墨可印刷性及光学胶贴合性，且可抑制高温、高温高湿、高低温冷热冲击等严苛的汽车产业环境测试时高分子塑料板材溢散气体的扩散，避免溢散气体进入光学胶贴合层，进而解决环测后的气泡以及板层脱离问题。
本发明的另一目的是提供一种适用于车用触控装置的高分子塑料前面板的制法，可在塑料基板的贴合面上以表面硬化涂层(Hard Coating；简称HC)技术施加一层硬质层，且于该硬质层中包含多数分散的片状纳米无机物排列为随机分布的水平平行方向分散于该硬质层中，以构成一非连续性的层状分散阻气层于该硬质层中，不仅能提供良好的阻气功能且不会有龟裂产生。
为达上述的目的，本发明公开了一种高分子塑料前面板，可供贴合于一触控面板上，包括有：一塑料基板，其具有一操作面及一贴合面；一保护层，设置于该操作面上；以及，一硬质层，设置于该贴合面上；
其特征在于：该硬质层是由一第一重量百分比的有机无机混成紫外光固化型寡聚物(Organic-Inorganic hybrid UV Oligomer)、一第二重量百分比的具高玻璃转化温度(Tg)值的紫外光固化型树脂添加物、多数分散的片状纳米无机物以及光引发剂(PhotoInitiator)所混合构成；并且，该多数分散的片状纳米无机物是排列为随机分布的水平平行方向分散于该硬质层中，以构成一非连续性的层状分散阻气层于该硬质层中。
于一实施例中，该有机无机混成紫外光固化型寡聚物包含聚胺基甲酸乙酯树脂(Polyurethane resin)及溶凝胶二氧化硅混合物(sol-gel silica hybrid)。
于一实施例中，该紫外光固化型树脂添加物的玻璃转化温度(Tg)值不小于120℃；并且，该紫外光固化型树脂添加物至少包含以下其中之一：具高玻璃转化温度值的紫外光固化型寡聚物(High Tg UV oligomer)、或是具高玻璃转化温度值的紫外光固化型单体(High Tg UV monomer)。
于一实施例中，该具高玻璃转化温度值的紫外光固化型寡聚物是聚氨酯丙烯酸酯(Polyurethane acrylate)，其玻璃转化温度(Tg)值不小于120℃；该具高玻璃转化温度值的紫外光固化型单体是三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯(THEICTA)，其玻璃转化温度(Tg)值不小于240℃。
于一实施例中，该片状纳米无机物的材质是包含以下其中之一：二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiOxNy)、氮氧化铝(AlOxNy)。
于一实施例中，该片状纳米无机物具有一厚度(t)、一纵向宽度(w1)及一横向宽度(w2)，该厚度(t)、该纵向宽度(w1)及该横向宽度(w2)三者的量测方向相互垂直，且w1≧w2≧t；其中，该厚度(t)是介于0.1nm至50nm之间、该纵向宽度(w1)是介于100nm至1000nm之间、且该横向宽度与该纵向宽度的比值(w2/w1)是介于0.01至1之间。
于一实施例中，10nm≦t≦30nm，300nm≦w1≦800nm，0.1≦(w2/w1)≦1。
于一实施例中，该第一重量百分比的值是介于50％至70％之间，该第二重量百分比的值是介于30％至50％之间，该片状纳米无机物在该硬质层中的重量百分比的值是介于5％至15％之间。
于一实施例中，该塑料基板是包含以下其中之一：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板材、聚碳酸脂(PC)板材、PMMA/PC双层复合板材、或PMMA/PC/PMMA三层复合板材；并且，该高分子塑料前面板的该硬质层的表面可供印刷一油墨层及施加一光学胶以供黏贴于该贴合于该触控面板的表面。
为达上述的目的，本发明揭露了一种高分子塑料前面板的制法，包括：
步骤(A)：提供一塑料基板及一硬质层涂料；该塑料基板具有一贴合面；该硬质层涂料是由包括：一第一重量百分比的有机无机混成紫外光固化型寡聚物(Organic-Inorganic hybrid UV Oligomer)、一第二重量百分比的具高玻璃转化温度(Tg)值的紫外光固化型树脂添加物、多数分散的片状纳米无机物、以及光引发剂(Photo Initiator)所混合构成；
步骤(B)：将该硬质层涂料施加于该塑料基板的该贴合面上；以及
步骤(C)：使该硬质层涂料固化以形成一硬质层在该塑料基板的该贴合面上；其中，在固化过程中，多数分散的片状纳米无机物将受重力与流体力学影响，自行排列为随机分布的水平平行方向分散于该硬质层中，使得该多数分散的片状纳米无机物可以形成非连续性的层状分散阻气层于固化后的该硬质层中。
于一实施例中，步骤(A)中所述的该硬质层涂料的制法包括下列步骤：
步骤(A1)：于一载板上形成一无机物层；
步骤(A2)：使该无机物层脱离该载板并成为多数微小的无机物碎片；
步骤(A3)：对该多数微小的无机物碎片进行圆滑化及分散处理，使该多数微小的无机物碎片成为该多数分散的片状纳米无机物；以及
步骤(A4)：将该多数分散的片状纳米无机物添加入包含该有机无机混成紫外光固化型寡聚物、该紫外光固化型树脂添加物及该光引发剂的溶液中以构成该硬质层涂料。
于一实施例中：
于步骤(A1)中，该载板是一玻璃载板，且在该玻璃载板的一表面上设有一离型膜；通过一真空溅镀制程将无机材料镀于该离型膜以形成一整片的该无机物层于该离型膜的表面上；
于步骤(A2)中，通过将整片的该无机物层击碎使其脱离该载板并成为该多数微小的无机物碎片；
于步骤(A3)中，通过一纳米分散设备将该多数微小的无机物碎片进行搅拌，使该多数微小的无机物碎片的边缘圆滑化并各自分散，以成为该多数分散的片状纳米无机物。
附图说明
图1为现有技术的前面板贴合于一触控面板上的一典型例示意图。
图2为现有技术的前面板的另一典型例示意图。
图3为现有技术的前面板的再另一典型例示意图。
图4为本发明的适用于车用天窗的高分子塑料前面板的一较佳实施例示意图。
图5为本发明高分子塑料前面板的制法的一实施例流程图。
图6为本发明高分子塑料前面板的制法中，所述硬质层涂料的制法的一实施例流程图。
图7A至图7C所示分别为本发明高分子塑料前面板的制法中，所述硬质层涂料的制法中数个不同步骤的示意图。
图8A至图8C所示分别为本发明高分子塑料前面板的制法中，所述使该硬质层涂料固化以形成硬质层的固化过程中的几个不同阶段的示意图。
符号说明：
10、10a～前面板 11～塑料基板
12～保护层 13～硬质层
14～阻气层 21～油墨
22～光学胶 23～触控面板
210～硬质层 211～树脂材料
212～球状纳米阻气颗粒 30～前面板
31～硬质层 32～涂料
33～片状纳米无机物 51-53、511-514～步骤
61～载板 611～离型膜
62～无机物层 621～无机物碎片
622～片状纳米无机物 63～纳米分散设备
具体实施方式
本发明的高分子塑料前面板及其制法，主要是适用于车用触控装置的高分子塑料前面板。利用有机无机混成的高玻璃转化温度(Glass Transition Temperature；简称Tg)紫外光寡聚物以及多数纳米级片状无机氧化物的添加，可形成具有高表面达因值(>44dyne)的气体阻绝硬质层于前面板与光学胶的贴合面侧。不仅具有良好的油墨可印刷性及光学胶贴合性，且因该些纳米级片状无机氧化物能在硬质层中形成非连续性的层状分散阻气层，可抑制高温、高温高湿、高低温冷热冲击等严苛的汽车产业环境测试时高分子塑料板材溢散气体的扩散，避免溢散气体进入光学胶贴合层，进而解决环测后的气泡以及板层脱离问题。
为了能更清楚地描述本发明所提出的高分子塑料前面板及其制法，以下将配合图式详细说明。
请参阅图4所示，为本发明的适用于车用天窗的高分子塑料前面板的一较佳实施例示意图。本发明的高分子塑料前面板30可通过光学胶(本图未示)贴合于车用触控式电子装置的一触控面板(本图未示)上，其包括有：一塑料基板11、一保护层12及一硬质层31。本发明的高分子塑料前面板30可制成具有高硬度、高耐磨耗性、高耐冲性、高可挠曲性及极低气体透过率的高分子塑料板材，或应用于取代传统强化玻璃作为触控面板的盖板材料，特别适合应用于严苛的高温或高温高湿环测规格的车用触控面板的盖板材料。
于本实施例中，该塑料基板11是包含以下其中之一：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板材、聚碳酸脂(PC)板材、PMMA/PC双层复合板材、PMMA/PC/PMMA三层复合板材、或其他高分子材料单层或多层共押出板。当该塑料基板是多层板时，可以聚碳酸脂(PC)为主板层(Main-layer)材料，其厚度占塑料基板总厚度的60％-99.99％。而位于主板层一侧或上下两侧的次板层(Sub-layer)厚度则占塑料基板总厚度的0.01％-40％，其材质可选用自以下任一：PMMA,Modified PMMA,Modified PC,PMMI,PET,PEN,PES,PI等等。该塑料基板11具有相对应的一操作面(外侧表面)及一贴合面(内侧表面)，该操作面之侧是供使用者碰触并操作触控面板，而该贴合面之侧则是供印刷一油墨层及施加一光学胶以供黏贴于该贴合于该触控面板。保护层12设置于该塑料基板11的操作面(外侧表面)上，硬质层31则是设置于该塑料基板11的贴合面(内侧表面)上。该保护层12及该硬质层31是通过表面硬化涂层(HardCoating；简称HC)技术分别施加于该塑料基板11的操作面(外侧表面)与贴合面(内侧表面)上。如图4所示的本发明的该高分子塑料前面板30的该硬质层31的表面可如同图1所示般印刷一油墨层及施加一光学胶以供黏贴于该贴合于触控面板的表面。于本实施中，该塑料基板11的厚度是介于100μm至1000μm之间。
于本发明中，该硬质层31的厚度可以是介于0.1μm至100μm之间，但以介于为1μm至50μm较佳，且以介于5μm至30μm之间为最佳的硬质层31厚度实施态样。于本实施中，该硬质层31是由一涂料32、多数分散的片状纳米无机物33以及光引发剂(Photo Initiator)所混合构成；其中，该涂料32的树脂配方是包含一第一重量百分比的有机无机混成紫外光固化型寡聚物(Organic-Inorganic hybrid UV Oligomer)、以及一第二重量百分比的具高玻璃转化温度(Tg)值的紫外光固化型树脂添加物。并且，该多数分散的片状纳米无机物33是排列为随机分布的水平平行方向分散于该硬质层31的涂料32中，以构成一非连续性的水平层状分散阻气层于该硬质层31中。于本实施例中，该有机无机混成紫外光固化型寡聚物包含聚胺基甲酸乙酯树脂(Polyurethane resin)及溶凝胶二氧化硅混合物(sol-gel silicahybrid)。该紫外光固化型树脂添加物的玻璃转化温度(Tg)值不小于120℃；并且，该紫外光固化型树脂添加物至少包含以下其中之一：具高玻璃转化温度值的紫外光固化型寡聚物(High Tg UV oligomer)、或是具高玻璃转化温度值的紫外光固化型单体(High Tg UVmonomer)。于本发明的较佳实施例中，该具高玻璃转化温度值的紫外光固化型寡聚物是聚氨酯丙烯酸酯(Polyurethane acrylate)，其玻璃转化温度(Tg)值不小于120℃；该具高玻璃转化温度值的紫外光固化型单体是三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯(THEICTA)，其玻璃转化温度(Tg)值不小于240℃。该片状纳米无机物33的材质是包含以下其中之一：二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiOxNy)、氮氧化铝(AlOxNy)。于本实施例中，该第一重量百分比的值是介于50％至70％之间，该第二重量百分比的值是介于30％至50％之间，该片状纳米无机物33在该硬质层中的重量百分比的值是介于5％至15％之间。
本发明的高分子塑料前面板30，其硬质层31的表面硬化涂层(HC)组成中所包含的有机无机混成紫外光寡聚物，可提供高分子塑料前面板30的光学胶(OCA)贴合面具有高硬度、高耐磨耗性。并且，硬质层31的HC组成中所包含的高Tg(120℃以上)的紫外光弹性寡聚物或高Tg单体(240℃)，可提供高分子塑料前面板30的贴合面具有高耐冲性、高可挠曲性，以及高温状态下的稳定性，降低进行高温环测或高温高湿环测时的气室空间，减少高分子孔隙，因而可降低气体透过率。本发明的高分子塑料前面板30的所以要包含具高Tg(120℃以上)的材料，乃是因为高分子塑料前面板30的工作环境温度若接近于高分子材料的Tg点(玻璃转化温度)时，高分子材料的孔隙率会提高，而会造成水气的进入。一般车用要求环测温度最高为90℃，若材料的Tg低于或接近90℃，当达到90℃的工作温度时，则高分子链段软化、孔隙率增加，将造成水气更容易透过，无法提供阻隔水气的作用。只要让硬质层31的涂料32中所包含树脂配方材料的Tg达到120℃以上，则可避免此问题。此外，硬质层31的HC组成中所包含的层状分散、且呈片状的纳米无机物33，可提供高分子塑料前面板30的贴合面具有极低的气体透过率，并且维持高透明性及低雾度。因该些纳米级纳米无机物33能在硬质层31中形成非连续性的层状分散阻气层，可抑制高温、高温高湿、高低温冷热冲击等严苛的汽车产业环境测试时高分子塑料板材溢散气体的扩散，避免溢散气体进入光学胶贴合层，进而解决环测后的气泡以及板层脱离问题，确实有效改善前述现有技术所具有的种种缺失。
请参阅图5，为本发明高分子塑料前面板的制法的一实施例流程图；其中，本发明高分子塑料前面板30的制法包括有以下步骤：
步骤51：提供一塑料基板及一硬质层涂料。如图4所示的实施例般，本发明高分子塑料前面板的塑料基板具有一贴合面及一操作面。该硬质层涂料是由一第一重量百分比的有机无机混成紫外光固化型寡聚物(Organic-Inorganic hybrid UV Oligomer)、一第二重量百分比的具高玻璃转化温度(Tg)值的紫外光固化型树脂添加物、多数分散的片状纳米无机物、光引发剂(Photo Initiator)以及可挥发溶剂所混合构成的一液态涂料。于一实施例中，在执行下述步骤52之前，于该塑料基板的操作面上已预先形成一保护层。然而，在另一实施例中，在执行下述步骤52之前，于该塑料基板的操作面上尚未形成保护层，而是在完成步骤53之后再进行将保护层形成在该塑料基板的操作面上的步骤。
步骤52：通过HC技术，将液态的该硬质层涂料施加涂布于该塑料基板的整个该贴合面上。
步骤53：使该硬质层涂料固化以形成一硬质层在该塑料基板的该贴合面上。所述的固化过程，是通过烘烤或远红外线(IR)制程使该硬质层涂料中所含的溶剂挥发，并以特定波长的紫外光(UV)来照射该硬质层涂料使其中的有机无机混成紫外光固化型寡聚物及紫外光固化型树脂添加物硬化。其中，在固化过程中，由于溶剂慢慢挥发之故，多数分散的片状纳米无机物将受重力与流体力学影响，自行排列为随机分布的水平平行方向分散于该硬质层中，使得该多数分散的片状纳米无机物可以形成非连续性的层状分散阻气层于固化后的该硬质层中。藉此，可将包含由该多数分散的片状纳米无机物构成的非连续性的层状分散阻气层的硬质层形成在该塑料基板的该贴合面上。
请参阅图6以及图7A至图7C所示，其分别为本发明高分子塑料前面板的制法中，所述硬质层涂料的制法的一实施例流程图、以及其中数个不同步骤的示意图。于本实施例中，该硬质层涂料的制法包括下列步骤：
步骤511：于一载板61上形成一无机物层62。如图七A所示，于本发明的一较佳实施例中，该载板61是一玻璃载板61，且在该玻璃载板61的一表面上设有一离型膜611。通过一真空溅镀制程将无机材料镀于该离型膜611以形成一整片的该无机物层62于该离型膜的表面上。其中，该无机材料的材质是包含以下其中之一：二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiOxNy)、氮氧化铝(AlOxNy)。于本实施例中，该无机材料的材质是氧化铝为较佳。
步骤512：使该无机物层62脱离该载板61并成为多数微小的无机物碎片621。如图7B所示，通过将整片的该无机物层62以震动或敲击的方式击碎使其脱离该载板61的离型膜611并成为该多数微小的无机物碎片621。于此步骤中，所获得的该多数微小的无机物碎片621是呈不规则形状且具锐利边缘，但每一片无机物碎片621的尺寸并不会差异太大。
步骤513：对该多数微小的无机物碎片621进行圆滑化及分散处理，使该多数微小的无机物碎片621成为该多数分散的片状纳米无机物622。如图7B所示，于此步骤中，通过一纳米分散设备63将该多数微小的无机物碎片621进行混合搅拌，使该多数微小的无机物碎片621因互相碰撞而使其锐利边缘逐渐圆滑化并各自分散，以成为该多数分散的片状纳米无机物622。如图7C所示，当完成步骤513所述对该多数微小的无机物碎片进行圆滑化及分散处理后，各个分散的该片状纳米无机物622具有一厚度(t)、一纵向宽度(w1)及一横向宽度(w2)，该厚度(t)、该纵向宽度(w1)及该横向宽度(w2)三者的量测方向相互垂直，且w1≧w2≧t；其中，该厚度(t)是介于0.1nm至50nm之间、该纵向宽度(w1)是介于100nm至1000nm之间、且该横向宽度与该纵向宽度的比值(w2/w1)是介于0.01至1之间。于本发明的一较佳实施例中，当10nm≦t≦30nm、300nm≦w1≦800nm、0.1≦(w2/w1)≦1时，可获得更佳效果。
步骤514：将该多数分散的片状纳米无机物622添加入包含该有机无机混成紫外光固化型寡聚物、该紫外光固化型树脂添加物、该光引发剂及可挥发性溶剂的溶液中以构成该硬质层涂料。于本实施例中，该有机无机混成紫外光固化型寡聚物包含聚胺基甲酸乙酯树脂(Polyurethane resin)及溶凝胶二氧化硅混合物(sol-gel silica hybrid)。该紫外光固化型树脂添加物的玻璃转化温度(Tg)值不小于120℃；并且，该紫外光固化型树脂添加物至少包含以下其中之一：具高玻璃转化温度值的紫外光固化型寡聚物(High Tg UVoligomer)、或是具高玻璃转化温度值的紫外光固化型单体(High Tg UV monomer)。于本发明的较佳实施例中，该具高玻璃转化温度值的紫外光固化型寡聚物是聚氨酯丙烯酸酯(Polyurethane acrylate)，其玻璃转化温度(Tg)值不小于120℃；该具高玻璃转化温度值的紫外光固化型单体是三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯(THEICTA)，其玻璃转化温度(Tg)值不小于240℃。其中，该第一重量百分比的值是介于50％至70％之间，该第二重量百分比的值是介于30％至50％之间，该片状纳米无机物在该硬质层中的重量百分比的值是介于5％至15％之间，该光引发剂的重量百分比的值是在5％上下。
请参阅图8A至图8C所示，分别为本发明高分子塑料前面板的制法中，所述使该硬质层涂料固化以形成硬质层的固化过程中的几个不同阶段的示意图。如图6所示，当完成步骤52所述将液态的该硬质层涂料32施加涂布于该塑料基板11的整个该贴合面上时，一开始会像图八A所示般，于塑料基板11的贴合面上所涂布的该硬质层涂料32是呈液态，且因为该硬质层涂料32中所包含的溶剂量仍多所以厚度相对较厚。在此阶段时，该硬质层涂料32中所包含的多数分散的片状纳米无机物33是呈现无方向性杂乱分布。接着，如图8B所示，当通过烘烤或远红外线(IR)制程使该硬质层涂料32中所含的溶剂逐渐挥发时，由于该硬质层涂料会慢慢硬化同时厚度也慢慢变薄，所以，该硬质层涂料32中所包含的该多数分散的片状纳米无机物33将会受重力与流体力学影响，逐渐自行排列为随机分布的水平平行方向分散于该硬质层31中。最后，当固化过程完成后，就会如图8C所示，该多数分散的片状纳米无机物33可以形成非连续性的层状分散阻气层于固化后的该硬质层31中。此种非连续性的层状分散阻气层结构，不仅因为其「层状」且「水平平行分散」的片状纳米无机物33可提供接近如图2所示连续性阻气层在无龟裂状态时的良好阻气效果，且更因为这些片状纳米无机物33是「非连续性」的层状排列与堆栈，所以即使在高温、高温高湿、高低温冷热冲击等严苛的汽车产业环境测试条件下也不会产生龟裂，能有效降低高分子塑料板材溢散气体的扩散，避免溢散气体进入光学胶贴合层，进而解决环测后的气泡以及板层脱离问题，确实有效改善前述现有技术所具有的种种缺失。
经申请人依据如图1至图4所示的各现有技术前面板结构及本发明的前面板结构，搭配使用不同树脂配方与固成分比例所构成的多个样本，以类似汽车产业环境测试条件来进行测试后，可得到如下表一及表二所示的结果。其中，表一列举了样本编号样本1至样本11以及比较例1一共12个样本，其各自包含的树脂配方与固成分比例信息。表二则列举了使用表一所示的多个不同样本进行环境测试后所得到的效能检测结果的比较表。
于下表一中：
组成A字段内的值是表示有机无机混成紫外光固化型寡聚物(Organic-Inorganichybrid UV Oligomer)包含聚胺基甲酸乙酯树脂(Polyurethane resin)及溶凝胶二氧化硅混合物(sol-gel silica hybrid)在硬质层中所占的重量百分比；
组成B字段内的值是表示具高玻璃转化温度值的紫外光固化型寡聚物(High TgUV oligomer)例如聚氨酯丙烯酸酯(Polyurethane acrylate)、或是具高玻璃转化温度值的紫外光固化型单体(High Tg UV monomer)例如三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯(THEICTA)在硬质层中所占的重量百分比；
组成C字段内的值是表示多数分散的球状无机纳米阻气颗粒(SphericalInorganic Nano Gas Barrier Particles)例如球状纳米氧化铝(Spherical Nano Al2O3)的重量百分比；
组成D字段内的值是表示多数分散的片状纳米无机物(Laminar Inorganic NanoParticles)例如片状纳米氧化铝(Laminar Nano Al2O3)的重量百分比；
组成E字段内的值是表示光引发剂(Photo Initiator)的重量百分比；
比较例1的样本是如同图2所示的现有技术般，以真空制程形成单层连续式全面性阻气层于塑料基板贴合面的硬质层上。
由下表一可知，由于组成A及组成B为构成硬质层的主要材质，而组成C、D、E则是添加物。因此，实务上在计算硬质层的树脂配方中的固成分比例时，是以组成A及组成B两者重量百分比合计为100％来计算其成分比例，至于组成C、D、E的量则是额外计算其重量百分比。
由下表一可知，除了比较例1的样本是如同图2所示的现有技术般，是以真空制程形成单层连续式全面性阻气层于塑料基板贴合面的硬质层上之外；样本样本1至样本5是如同图1所示的现有技术般无设置任何阻气结构；样本样本6至样本8是如同图3所示的现有技术般于硬质层中添加球状无机纳米阻气颗粒；而样本样本9至样本11则是如同图4所示的本发明技术于硬质层中添加片状纳米无机物。
表一树脂配方与固成分比例的样本信息
Figure BDA0002012303000000131
表二效能检测比较
Figure BDA0002012303000000141
Figure BDA0002012303000000151
于上表二中所出现的标示图案代表的意义如下：
◎:极佳Excellent、○:良好Good、△:普通Normal、X:失败Fail；或者，
◎:无气泡被观察到No Bubble Observed、○:有少许小气泡Few Small Bubbles、△:一些大气泡Some Big Bubbles、X:贴合失败Lamination Failure。
于上表二中所使用的检测方法说明：
1.铅笔硬度测试：以Mitsubishi硬度测试专用铅笔，荷重750g，于材料表面进行不同铅笔硬度的滑动测试，经测试若无刮伤则定义为该表面的硬度(规范：JIS K5600)。
2.落球冲击测试：以130g不锈钢铁球进行自由落体掉落测试，评价材料表面可承受多少高度的耐冲击性(规范：申请人自定义)。
3.初始密着性/沸水煮密着性：以百格刀测试(Cross Cut Test)后进行3M胶带拔除，依材料表层脱落情况判定密着性优劣；另，沸水煮后进行上述测试判断经沸水煮后密着性优劣(规范：ASTM D3002)。
4.表面耐刮性：仿真触控产品使用下的耐指甲刮伤性(规范：申请人自定义)。测试结果的图案意思如后：◎:Excellent无刮伤、○:Good极轻微刮伤(刮伤3条内)、△:Normal轻微刮伤(刮伤3～5条)、X:Fail严重刮伤(刮伤>5条)。
5.挠曲性测试：将材料环绕平贴于半径10mm的圆柱，观察经挠曲后的外观变化(规范:ASTM D522)。测试结果的图案意思如后：◎:Excellent无裂痕、○:Good极轻微裂痕(裂痕3条内)、△:Normal轻微裂痕(裂痕3～5条)、X:Fail严重裂痕(裂痕>5条)。
6.光学胶(OCA)贴合环测：材料以OCA贴合在硬质层后,投入各项环测，观察环测后是否有造成贴合面的气泡或贴合脱离(规范：申请人自定义)。测试结果的图案意思如后：◎:No Bubble Observed无气泡、○:Few Small Bubbles少量小气泡、△:Some BigBubbles一些大气泡、X:Lamination Failure贴合脱离。
由上述表一及表二内容可知，依据本发明技术所制作出的样本样本9、样本10、样本11获得了最佳的测试结果。可证，本发明的高分子塑料前面板，利用有机无机混成的高玻璃转化温度(Glass Transition Temperature；简称Tg)紫外光寡聚物以及多数纳米级片状无机氧化物的添加，可形成具有高表面达因值(>44dyne)的气体阻绝硬质层于前面板与光学胶的贴合面侧。不仅具有良好的油墨可印刷性及光学胶贴合性，且因该些纳米级片状无机氧化物能在硬质层中形成非连续性的层状分散阻气层，可抑制高温、高温高湿、高低温冷热冲击等严苛的汽车产业环境测试时高分子塑料板材溢散气体的扩散，避免溢散气体进入光学胶贴合层，进而解决环测后的气泡以及板层脱离问题。其中，于该硬质层的树脂配方所包含固形物的重量比例中，有机无机混成紫外光固化型寡聚物的重量百分比的值是介于50％至70％之间，具高玻璃转化温度(Tg)值的紫外光固化型树脂添加物的重量百分比的值是介于30％至50％之间，片状纳米无机物在的重量百分比的值是介于5％至15％之间，光引发剂的重量百分比的值是在5％上下。利用申请人现有的高分子材料配方、涂料配方与精密涂布技术，可以制作出如上述样本样本9、样本10、样本11可通过汽车产业严苛耐候性规格的高分子塑料前面板。
唯以上所述的实施例不应用于限制本发明的可应用范围，本发明的保护范围应以本发明的申请专利范围内容所界定技术精神及其均等变化所含括的范围为主者。即大凡依本发明申请专利范围所做的均等变化及修饰﹐仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。

Claims (10)

1.一种高分子塑料前面板，可供贴合于一触控面板上，包括有：
一塑料基板，其具有一操作面及一贴合面；
一保护层，设置于该操作面上；以及，
一硬质层，设置于该贴合面上；
其特征在于：
该硬质层是由一第一重量百分比的有机无机混成紫外光固化型寡聚物(Organic-Inorganic hybrid UV Oligomer)、一第二重量百分比的具高玻璃转化温度(Tg)值的紫外光固化型树脂添加物、多数分散的片状纳米无机物以及光引发剂(Photo Initiator)所混合构成；并且，该多数分散的片状纳米无机物是排列为随机分布的水平平行方向分散于该硬质层中，以构成一非连续性的层状分散阻气层于该硬质层中。
2.如权利要求1所述的高分子塑料前面板，其特征在于：
该有机无机混成紫外光固化型寡聚物包含聚胺基甲酸乙酯树脂(Polyurethaneresin)及溶凝胶二氧化硅混合物(sol-gel silica hybrid)；
该紫外光固化型树脂添加物的玻璃转化温度(Tg)值不小于120℃；并且，该紫外光固化型树脂添加物至少包含以下其中之一：具高玻璃转化温度值的紫外光固化型寡聚物(HighTg UV oligomer)、或是具高玻璃转化温度值的紫外光固化型单体(High Tg UV monomer)；
该片状纳米无机物的材质是包含以下其中之一：二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiOxNy)、氮氧化铝(AlOxNy)；
该塑料基板是包含以下其中之一：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板材、聚碳酸脂(PC)板材、PMMA/PC双层复合板材、或PMMA/PC/PMMA三层复合板材；并且，该高分子塑料前面板的该硬质层的表面可供印刷一油墨层及施加一光学胶以供黏贴于该贴合于该触控面板的表面。
3.如权利要求2所述的高分子塑料前面板，其特征在于，该具高玻璃转化温度值的紫外光固化型寡聚物是聚氨酯丙烯酸酯(Polyurethane acrylate)，其玻璃转化温度(Tg)值不小于120℃；该具高玻璃转化温度值的紫外光固化型单体是三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯(THEICTA)，其玻璃转化温度(Tg)值不小于240℃。
4.如权利要求1所述的高分子塑料前面板，其特征在于，该片状纳米无机物具有一厚度(t)、一纵向宽度(w1)及一横向宽度(w2)，该厚度(t)、该纵向宽度(w1)及该横向宽度(w2)三者的量测方向相互垂直，且w1≧w2≧t；其中，该厚度(t)是介于0.1nm至50nm之间、该纵向宽度(w1)是介于100nm至1000nm之间、且该横向宽度与该纵向宽度的比值(w2/w1)是介于0.01至1之间；该第一重量百分比的值是介于50％至70％之间，该第二重量百分比的值是介于30％至50％之间，该片状奈米无机物在该硬质层中的重量百分比的值是介于5％至15％之间。
5.如权利要求4所述的高分子塑料前面板，其特征在于，10nm≦t≦30nm，300nm≦w1≦800nm，0.1≦(w2/w1)≦1。
6.一种高分子塑料前面板的制法，其特征在于：
步骤(A)：提供一塑料基板及一硬质层涂料；该塑料基板具有一贴合面；该硬质层涂料是由一第一重量百分比的有机无机混成紫外光固化型寡聚物(Organic-Inorganic hybridUV Oligomer)、一第二重量百分比的具高玻璃转化温度(Tg)值的紫外光固化型树脂添加物、多数分散的片状纳米无机物以及光引发剂(Photo Initiator)所混合构成；
步骤(B)：将该硬质层涂料施加于该塑料基板的该贴合面上；以及
步骤(C)：使该硬质层涂料固化以形成一硬质层在该塑料基板的该贴合面上；其中，在固化过程中，多数分散的片状纳米无机物将受重力与流体力学影响，自行排列为随机分布的水平平行方向分散于该硬质层中，使得该多数分散的片状纳米无机物以形成非连续性的层状分散阻气层于固化后的该硬质层中。
7.如权利要求6所述的高分子塑料前面板的制法，其特征在于，步骤步骤(A)中所述的该硬质层涂料的制法包括下列步骤：
步骤(A1)：于一载板上形成一无机物层；
步骤(A2)：使该无机物层脱离该载板并成为多数微小的无机物碎片；
步骤(A3)：对该多数微小的无机物碎片进行圆滑化及分散处理，使该多数微小的无机物碎片成为该多数分散的片状纳米无机物；以及
步骤(A4)：将该多数分散的片状纳米无机物添加入包含该有机无机混成紫外光固化型寡聚物、该紫外光固化型树脂添加物及该光引发剂的溶液中以构成该硬质层涂料。
8.如权利要求7所述的高分子塑料前面板的制法，其特征在于：
于步骤(A1)中，该载板是一玻璃载板，且在该玻璃载板的一表面上设有一离型膜；通过一真空溅镀制程将无机材料镀于该离型膜以形成一整片的该无机物层于该离型膜的表面上；
于步骤(A2)中，通过将整片的该无机物层击碎使其脱离该载板并成为该多数微小的无机物碎片；
于步骤(A3)中，通过一纳米分散设备将该多数微小的无机物碎片进行搅拌，使该多数微小的无机物碎片的边缘圆滑化并各自分散，以成为该多数分散的片状纳米无机物。
9.如权利要求6所述的高分子塑料前面板的制法，其特征在于：
该有机无机混成紫外光固化型寡聚物包含聚胺基甲酸乙酯树脂(Polyurethaneresin)及溶凝胶二氧化硅混合物(sol-gel silica hybrid)；
该紫外光固化型树脂添加物的玻璃转化温度(Tg)值不小于120℃；并且，该紫外光固化型树脂添加物至少包含以下其中之一：具高玻璃转化温度值的紫外光固化型寡聚物(HighTg UV oligomer)、或是具高玻璃转化温度值的紫外光固化型单体(High Tg UV monomer)；
该具高玻璃转化温度值的紫外光固化型寡聚物是聚氨酯丙烯酸酯(Polyurethaneacrylate)，其玻璃转化温度(Tg)值不小于120℃；该具高玻璃转化温度值的紫外光固化型单体是三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯(THEICTA)，其玻璃转化温度(Tg)值不小于240℃；
该片状纳米无机物的材质是包含以下其中之一：二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiOxNy)、氮氧化铝(AlOxNy)；
该塑料基板是包含以下其中之一：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板材、聚碳酸脂(PC)板材、PMMA/PC双层复合板材或PMMA/PC/PMMA三层复合板材；并且，该高分子塑料前面板的该硬质层的表面可供印刷一油墨层及施加一光学胶以供黏贴于该贴合于该触控面板的表面。
10.如权利要求6所述的高分子塑料前面板的制法，其特征在于，该片状纳米无机物具有一厚度(t)、一纵向宽度(w1)及一横向宽度(w2)，该厚度(t)、该纵向宽度(w1)及该横向宽度(w2)三者的量测方向相互垂直，且w1≧w2≧t；其中，该厚度(t)是介于0.1nm至50nm之间、该纵向宽度(w1)是介于100nm至1000nm之间、且该横向宽度与该纵向宽度的比值(w2/w1)是介于0.01至1之间；该第一重量百分比的值是介于50％至70％之间，该第二重量百分比的值是介于30％至50％之间，该片状纳米无机物在该硬质层中的重量百分比的值是介于5％至15％之间。
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