從全貼合技術(shù)發(fā)展分析觸控面板市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)

從屏幕的結(jié)構(gòu)上看，我們可以把屏幕大致分成3 個(gè)部分，從上到下分別是保護(hù)玻璃，觸摸屏、顯示屏，如圖1 所示。而這三部分是需要進(jìn)行貼合的，一般來(lái)說(shuō)需要兩次貼合，在保護(hù)玻璃與觸摸屏之間進(jìn)行一次貼合，而另一次的貼合則是在顯示屏與觸摸屏之間。按貼合的方式分可以分為全貼合和框貼。

所謂框貼又稱(chēng)為口字膠貼合，即簡(jiǎn)單的以雙面膠將觸摸屏與顯示屏的四邊固定，這也是目前大部分顯示屏所采用的貼合方式，其優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡(jiǎn)單且成本低廉，但因?yàn)轱@示屏與觸摸屏間存在著空氣層，在光線折射后導(dǎo)致顯示效果大打折扣成為框貼最大的缺憾。

全貼合即是以水膠或光學(xué)膠將面板與觸摸屏以無(wú)縫隙的方式完全粘貼在一起。相較于框貼來(lái)說(shuō)，可以提供更好的顯示效果。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的全貼合屏幕主要是以原有觸控屏廠商為主導(dǎo)的OGS（One Glass Solution 單片式觸控面板）方案，以及由面板廠商主導(dǎo)的On Cell（將觸摸屏嵌入到顯示屏的彩色濾光片基板和偏光片之間的方法）和In Cell（將觸摸面板功能嵌入到液晶像素中的方法）技術(shù)方案。

全貼合優(yōu)點(diǎn)：全貼合技術(shù)使得屏幕間無(wú)空氣，這有助于減少顯示面板和玻璃之間的反光，可以讓屏幕看起來(lái)更加通透，增強(qiáng)屏幕的顯示效果。目前一些手機(jī)像iPhone 5、小米2、Nexus 7、三星S3等也都采用了全貼合技術(shù)。

全貼合技術(shù)的另外一個(gè)好處是屏幕再也不會(huì)進(jìn)灰了。觸控模塊也因?yàn)榕c面板緊密結(jié)合讓強(qiáng)度有所提升，除此之外，全貼合更能有效降低顯示面板噪聲對(duì)觸控訊號(hào)所造成的干擾。

雖然說(shuō)全貼合的優(yōu)勢(shì)巨大，但良品率相對(duì)較低，因?yàn)榱悸什患讯斐傻谋砻娌ＡШ蜕踔撩姘逵谫N合過(guò)程中的消耗、報(bào)廢，必然會(huì)造成成本的上升，因此脫泡與貼合良率的控制就會(huì)成為比材料成本更重要的因素。

　　1 全貼合In-Cell、On-Cell、OGS 屏幕技術(shù)

手機(jī)屏幕在生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)保護(hù)玻璃、觸摸屏、顯示屏進(jìn)行兩次貼合，如果采用框貼顯示效果將大打折扣，而如果采用全貼合良品率又是一個(gè)問(wèn)題。由于保護(hù)玻璃、觸摸屏、顯示屏間每經(jīng)過(guò)一道貼合制作程序，良品率就會(huì)大打折扣，如果能夠降低貼合的次數(shù)，無(wú)疑將提高全貼合的良品率，目前出現(xiàn)了幾個(gè)發(fā)展方向：以原有觸控屏廠商為主導(dǎo)的OGS 方案，以及由面板廠商主導(dǎo)的On Cell 和In Cell 技術(shù)方案。目前較有實(shí)力的顯示面板廠商傾向推動(dòng)On-Cell 或In-Cell 的方案，主要原因是其擁有顯示屏生產(chǎn)能力，即傾向于將觸摸層制作在顯示屏；而觸控模組廠商或上游材料廠商則傾向于OGS，即將觸控層制作在保護(hù)玻璃上，主要原因是具備較強(qiáng)的制作工藝能力和技術(shù)。兩者的共同點(diǎn)均可以減少貼合次數(shù)，這樣也就可以達(dá)到節(jié)省成本提升貼合的良品率。另外由于少了一層觸摸層，從而也可以達(dá)到節(jié)約材料成本和實(shí)現(xiàn)輕薄化的目的，而其中蘋(píng)果iPhone5 就是采用了In-Cell 的技術(shù)。

1.1 In-cell

In-Cell 是指將觸摸面板功能嵌入到液晶像素中的方法，即在顯示屏內(nèi)部嵌入觸摸傳感器功能，這樣能使屏幕變得更加輕薄。同時(shí)In-Cell 屏幕還要嵌入配套的觸控IC，否則很容易導(dǎo)致錯(cuò)誤的觸控感測(cè)訊號(hào)或者過(guò)大的噪音。因此，對(duì)顯示面板廠商而言，切入In-Cell/On-Cell 式觸控屏技術(shù)的門(mén)檻相當(dāng)高，仍需過(guò)良品率偏低這一難關(guān)。目前采用In-Cell 技術(shù)除了蘋(píng)果的iPhone 5，還有諾基亞的Lumia920。其中iPhone5 屏幕的厚度為2.54 mm，采用In-Cell 技術(shù)可薄0.44 mm，約占到總厚度下降值（1.7 mm）的25%。見(jiàn)圖2，iPhone5 比iPhone4S 少了一層觸摸屏。

1.2 On-Cell

On-Cell 是指將觸摸屏嵌入到顯示屏的彩色濾光片基板和偏光片之間的方法，即在液晶面板上配觸摸傳感器，相比In-Cell 技術(shù)難度降低不少。三星、日立、LG 等廠商在On-Cell 結(jié)構(gòu)觸摸屏上進(jìn)展較快，目前，On-Cell 多應(yīng)用于三星Amoled面板產(chǎn)品上，技術(shù)上尚未能克服薄型化、觸控時(shí)產(chǎn)生的顏色不均等問(wèn)題。見(jiàn)圖3。

1.3 OGS 技術(shù)

OGS 技術(shù)就是把觸控屏與保護(hù)玻璃集成在一起，在保護(hù)玻璃內(nèi)側(cè)鍍上ITO 導(dǎo)電層，直接在保護(hù)玻璃上進(jìn)行鍍膜和光刻，由于節(jié)省了一片玻璃和一次貼合，觸摸屏能夠做的更薄且成本更低。不過(guò)OGS 仍面臨著強(qiáng)度和加工成本等問(wèn)題。由于OGS 保護(hù)玻璃和觸摸屏是集成在一起的，通常需要先強(qiáng)化，然后鍍膜、蝕刻，最后切割。這樣在強(qiáng)化玻璃上切割是非常麻煩的，成本高、良率低，并且造成玻璃邊沿形成一些毛細(xì)裂縫，這些裂縫降低了玻璃的強(qiáng)度，目前強(qiáng)度不足成為制約OGS 發(fā)展的重要因素。

In-Cell、On-Cell、OGS、GG 屏幕對(duì)比，見(jiàn)圖4。

　　2 未來(lái)幾年觸控面板的發(fā)展趨勢(shì)

在所有投射式觸控面板中，以O(shè)GS 為公認(rèn)成本最低，且觸控質(zhì)量最好的技術(shù)，許多人看好其將成為未來(lái)的主流觸控技術(shù)。例如微軟于去年并購(gòu)了一家OGS 廠，韓國(guó)政府更是直接投入700 億韓元發(fā)展OGS，顯見(jiàn)市場(chǎng)對(duì)其未來(lái)的發(fā)展十分樂(lè)觀。OGS 比In-cell 更具有冠軍相，理由很簡(jiǎn)單：OGS 的成本比In-cell 控制得更低。仔細(xì)檢視這兩者的架構(gòu)，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩者其實(shí)差異不大，所使用的材料也相同，都只需使用一片玻璃。

就制程上，In-cell 的感測(cè)層位于LCD 內(nèi)，因此從表層玻璃、感測(cè)層到LCD 必須全面貼合，這就是成本昂貴的關(guān)鍵處，而且也會(huì)導(dǎo)致良率下降。反觀OGS 的結(jié)構(gòu)，由于感測(cè)層已經(jīng)與玻璃一體化，和LCD 間不會(huì)有空氣問(wèn)題，制程上不需全面貼合，成本自然可以降低很多，更能讓良率提高，以及做出更大尺寸的面板。因此說(shuō)OGS 是未來(lái)幾年觸控面板的主流，其主要原因：

（1）蘋(píng)果依然有采用OGS 的可能性。并無(wú)明顯證據(jù)證明，蘋(píng)果下一代手機(jī)絕無(wú)采用OGS 技術(shù)的可能性。盡管市場(chǎng)認(rèn)為，蘋(píng)果投入大筆資金并擁有專(zhuān)利的In-cell 技術(shù)，若只用于iPhone 5 上，似乎太過(guò)可惜，因此推論下一代產(chǎn)品可能還將繼續(xù)看到In-cell 的身影，看似OGS 短期內(nèi)在蘋(píng)果產(chǎn)品上亮相的可能性微乎其微。然而別忘了，蘋(píng)果可是走在技術(shù)最前端的科技大廠，既使擁有了In-cell 的專(zhuān)利，并不代表蘋(píng)果就此不再采用最新的技術(shù)。特別是OGS 的優(yōu)點(diǎn)逐漸被凸顯，缺點(diǎn)也陸續(xù)改善。蘋(píng)果仍然非常有可能在下一代產(chǎn)品中采用OGS面板。而一旦獲得蘋(píng)果采用，OGS 的全球能見(jiàn)度將大幅提升。

（2）蘋(píng)果的In-cell 并非最佳In-cell。技術(shù)有明顯的證據(jù)顯示，蘋(píng)果的In-cell 技術(shù)并非最佳的In-cell 技術(shù)。目前In-cell 的技術(shù)專(zhuān)利有數(shù)十種。專(zhuān)家指出，蘋(píng)果In-cell 面板的立體結(jié)構(gòu)太過(guò)于復(fù)雜，對(duì)于LCD 的生產(chǎn)能力將是一大考驗(yàn)。特別是蘋(píng)果產(chǎn)品標(biāo)榜高分辨率，當(dāng)分辨率越高，面板結(jié)構(gòu)將會(huì)越復(fù)雜，相對(duì)的良率也會(huì)降低。李祥宇說(shuō)，觸控與LCD 驅(qū)動(dòng)IC 分時(shí)使用，LCD 驅(qū)動(dòng)使用12 ms，觸控則使用4 ms，這將造成報(bào)點(diǎn)率的下降，讓觸控的反應(yīng)速度變慢。且與LCD 驅(qū)動(dòng)IC 配合作業(yè)，使得整合更加困難。另外，觸控驅(qū)動(dòng)訊號(hào)不能太高，否則會(huì)造成漏電流，進(jìn)而影響LCD 的顯示。但訊號(hào)若不夠高，SNR 比又不足，會(huì)影響訊號(hào)的判讀，增加算法的復(fù)雜度。

OGS 盡管優(yōu)勢(shì)多，但是OGS 較大的缺憾在于面板硬度不夠，其次在觸控靈敏度上仍有一定的技術(shù)門(mén)檻。幾乎沒(méi)有控制IC 廠能同時(shí)解決LCD及電源的物理噪聲問(wèn)題，這也是OGS 是否能成為觸控面板主流技術(shù)的關(guān)鍵。其他問(wèn)題還包括，OGS減少單片玻璃，使玻璃厚度變薄，業(yè)者大多選擇最后再包上一層防爆膜來(lái)強(qiáng)化硬度，但同時(shí)也容易造成黃化、凹凸不平等良率問(wèn)題。

（1）關(guān)鍵瓶頸— 玻璃強(qiáng)度。OGS 可分為先切割后強(qiáng)化的小片制程以及先強(qiáng)化后切割的大片制程，不管哪一種，都面臨生產(chǎn)效率以及玻璃強(qiáng)度兩難的抉擇。在觸控面板中，玻璃是主要材料，強(qiáng)度很重要，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)要有450 MPa 以上強(qiáng)度才夠，因此必須是六面強(qiáng)化。據(jù)悉，iPhone 5 強(qiáng)度就達(dá)到800 MPa。但是在化學(xué)強(qiáng)化后切割或研磨，六面體的強(qiáng)化被破壞，除非補(bǔ)做二次強(qiáng)化制程，否則會(huì)破壞玻璃本身強(qiáng)度，玻璃邊框強(qiáng)度會(huì)減弱。然而二次強(qiáng)化過(guò)程中，強(qiáng)化爐的溫度、化學(xué)溶液濃度、浸泡時(shí)間、過(guò)濾系統(tǒng)、留場(chǎng)等都有可能影響最后成品的觸控靈敏度。且二次強(qiáng)化所使用的化學(xué)溶液氰氟酸為不穩(wěn)定物質(zhì)，含有強(qiáng)烈劇毒，使用不慎將對(duì)人體造成危害，已有多個(gè)國(guó)家規(guī)定禁用氰氟酸。因此，先強(qiáng)化后切割的大片制程在玻璃強(qiáng)度上一直是各家所考慮的問(wèn)題。與先強(qiáng)化后切割的大片制程相反，小片制程則是在切割、磨邊、導(dǎo)角等程序之后才作強(qiáng)化，因此沒(méi)有強(qiáng)度不足的問(wèn)題，但是小片制程在生產(chǎn)效率上卻不如大片制程有效率。現(xiàn)今整片強(qiáng)化玻璃在黃光制程上較具效益，面板產(chǎn)業(yè)面對(duì)的難題是，若采用切割好的強(qiáng)化玻璃作OGS，勢(shì)必會(huì)在黃光制程上遇到問(wèn)題，生產(chǎn)效率及設(shè)備機(jī)臺(tái)都會(huì)受到影響。

（2）防爆膜貼合困難。OGS 的另外一個(gè)問(wèn)題即是防爆膜的貼合。防爆膜貼合除了容易有黃光、凹凸不平等問(wèn)題之外，也會(huì)影響透光度、觸控靈敏度或功耗表現(xiàn)?，F(xiàn)今許多觸控面板在貼合時(shí)，習(xí)慣采用生產(chǎn)效率較高、厚度容易均一的光學(xué)膠帶（OCA）貼合技術(shù)，但此技術(shù)在貼合過(guò)程中，容易產(chǎn)生小氣泡，導(dǎo)致良率降低。且這些微小氣泡可能隨著時(shí)間擴(kuò)大，只有采用昂貴的真空設(shè)備才能有機(jī)會(huì)抑制氣泡產(chǎn)生。此外，光學(xué)膠帶沒(méi)有辦法返工，瑕疵品多半只能報(bào)廢，導(dǎo)致生產(chǎn)效益降低，增加貼合成品壓力。較為里想的方式是采用液態(tài)光學(xué)膠貼合技術(shù)，然而此技術(shù)盡管較顯優(yōu)勢(shì)，但是在厚度調(diào)整及平行度維持上則較為困難。貼合時(shí)如光學(xué)膠太多，易產(chǎn)生溢膠，太少則會(huì)造成表面凹凸不平整。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

雖比較In-cell，OGS 看似較占優(yōu)勢(shì)，然而因其技術(shù)門(mén)檻限制，雖最近應(yīng)用擴(kuò)大不少，卻僅應(yīng)用在中低端產(chǎn)品。OGS 輕薄的特性符合這一類(lèi)型產(chǎn)品的需求，且因成本考量，中低階產(chǎn)品對(duì)于玻璃強(qiáng)度要求也較低，讓OGS 在市場(chǎng)中仍有一定的生存空間。但是，要把硬度、觸控靈敏度、透光度問(wèn)題一并解決，幾乎還沒(méi)有一家廠商能提出解決之道，真正能被高階產(chǎn)品采用的OGS 觸控方案，在技術(shù)演進(jìn)上也還需要一段時(shí)間才能達(dá)成。

作者簡(jiǎn)介：

孫紅彪（1968-），男，畢業(yè)于長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事液晶和TP 設(shè)備的研制開(kāi)發(fā)。

段青鵬（1980-），男，畢業(yè)于中北大學(xué)，工程師，現(xiàn)主要從事液晶和TP 設(shè)備的研制開(kāi)發(fā)。

趙乃輝（1983-），男，畢業(yè)于太原理工大學(xué)，工程師，現(xiàn)主要從事液晶和TP 設(shè)備的研制開(kāi)發(fā)。