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全贴合技术剖析
2016-02-28 来源:中国触摸屏网

为让触控面板更轻更薄,触控面板业者不仅在显示面板与玻璃保护层间下功夫,提供各种叠层方式与技术,让手机、平板制造商使用,如各式嵌入式触控方案(如On-cell、In-cell等)、导入新的ITO-replacement(替代性)材料,更在贴合技术上也力求突破。


触控面板薄型化全贴合需求浮现

以贴合技术来看,业界常用的方法有“口字胶贴合”与“全平面贴合”两种。

口字胶贴合(又称“框贴”、edgelamination、airbonding、airgap等),就是透过双面胶,将触控感应面板(TouchSensorPanel;TSP)与保护玻璃层(CoverLens)的四边贴牢,好处是作业容易、成本较低、技术门槛低,缺点则因为只贴四边,中间会产生空气层(airgap),经由光线折射之后会产生叠影,画面呈现效果稍差,较难引起手机/平板制造商的兴趣。

而全平面贴合(又称“面贴”、fulllamination、directbonding、opticalbonding、non-airgap),就是利用OCA(OpticallyClearAdhesive,固态透明光学胶)或OCR(OpticallyClearResin,液态透明光学胶),来进行触控面板与玻璃保护层的完全贴合。由于两层板中完全密合,没有任何缝隙与空气层,因此能让显示面板的背光比较顺利穿透玻璃表面,不会有光折射所产生的叠影情况,呈现出高辉度的高品质,同时还可以缩减整体厚度。

另外还有许多好处,像是荧幕不会进灰尘,触控模组也因与面板紧密结合让强度有所提升,同时能有效降低显示面板产生之杂讯对触控讯号所造成的干扰。全平面贴合挟以上种种优势,成为近两年来主流与高阶手机/平板产品的最佳贴合解决方案。


全贴合技术剖析:良率是最大关键

虽说全贴合技术具备较佳的显示效果,但其涂布材料与加工成本也相对较高。跟口字胶贴合整体成本相比,两者大约有15%~20%左右的价差。

在良率方面,全贴合技术显然没有口字胶贴合高,且贴合面积越大,良率越低。加上现在的智慧型手机荧幕越来越大,对触控模组业者来说,必须采购高精密度的贴合设备,才有效增加良率、提升毛利。因为在贴合的过程中,只要发生贴合瑕疵、OCR胶渗入面板或发生紫外线固化(UVCuring)不均等状况,就会导致无法重工(rework),让整块面板报废掉。

在贴合材料部份,目前主要有OCR和OCA两种胶,皆有业者采用。而决定生产良率的因素,在于各业者的贴合技术,以及其购入之贴合机的效能,必须做到胶性稳定、贴合精准度高、匀称且无气泡等要素,将触控面板和保护玻璃无缝贴紧,才能算是良品。

两种贴合技术的比较

口字贴(右)与全贴合(左)的光线透通结果比较

在实际案例中,5寸以下采用OCA的比较多,且贴合机普及,良率高、胶材又便宜,故许多智慧手机已采用全贴合技术。至于5~12寸则是小尺寸厂商沿用5寸的成功案例来生产,良率普通。

而10~22寸中,比较适合用OCR来贴合,例如Sony的Bravia大尺寸电视,便是采用OCR来做全贴合,因为其胶材的特性与流动性,能够填充曲面、段差的要求。不过,OCA因为有铁框间隙,故没有渗胶的疑虑,且可透光区无限制。

在OCA或OCR全贴合制程步骤部份,OCA首先以软对硬贴合机,将OCA贴附于玻璃层,接着开始抽真空,以预防气泡产生,接着运到硬对硬贴合机,将上玻璃层贴附于下玻璃层,然后进入加压脱泡机来去除气泡即可,步骤简单。

而OCR较复杂些,在全贴合设备中,先涂胶(将OCR水胶以鱼骨图案的方式涂布在玻璃层),然后翻转压合(上玻璃层翻过来,对位后压合),接着进行展胶(将OCR均匀延展到全平面),再来就是UV预固化(紫外线光源预固化上下玻璃层),最后进入UV机进行最后一道程序,以紫外线光源将胶材全面性固化。

包括广运(Kenmec)、永美(Promell)与朔海(So-high)等贴合设备供应商,都有针对新一代OGS与In-cell技术强化的自动化机台,提供吐胶、贴合、雷射、对位等超高精密度的全贴合工序,让贴合厂或触控面板业者能够生产出高良率的全贴合面板。

由于机器的效能显着,促进近两年的全贴合面板良率提升,再加上一线行动装置品牌的导入使用,带动OGS与In-cell的市场需求急速上升,使GG和GF2等技术在高阶终端装置的市占率将会上升。


渗透率逐渐增加,全贴合将成主流

全贴合虽然成本较高,但其光学表现是口字贴无法比拟的,加上5寸以下全贴合良率高、技术纯熟,因此许多手机大厂的主流与高阶手机甚至平板产品,都开始采用全贴合面板,成为当今主流解决方案。

在平板产品中,目前苹果的iMac电脑采用了全贴合(该荧幕没触控功能,只将显示面板和玻璃保护层做全贴合),iPhone4s也采用单玻璃全贴合的技术;许多非苹阵营的高阶平板电脑,纷纷在全贴合的趋势下,做出比iPad厚度更薄的产品,例如于2013年FNF(五元素/远瀚科技)推出的ifivex3平板,便是采全贴合(10.1寸、548克、6.9mm厚)架构。

至于非苹阵营的Windows触控平板/电脑部份,自2013年起就纷纷采OGS的架构,至于口字贴或全贴合的作法都有,视产品的定位来决定。

不过,由于尺寸越大(>14寸)的OGS口字贴产品,在手指按压荧幕时,其玻璃保护外层会向下微曲并贴近到显示荧幕上,造成吸附现象,甚至出现类似电阻式触控荧幕常见的牛顿环(NewtonRing,同心环绕的彩色光环)现象,则大大影响了荧幕的光学品质与画面呈现的效果。


全贴合面板的维修费用也高昂

以消费者的角度来看,面对越来越多智慧型手机、平板、触控笔电等产品,纷纷采用“全贴合”荧幕,能拥有较高的光穿透率、在强光下也有绝佳的可视度与对比度、具备抗磨耐损、防灰尘(甚至有些机种有防水设计),且机身更薄、触控反应更即时…等诉求,能够为消费者带来更好的使用体验。

然而全贴合面板强度比较薄弱,特别是手机的全贴合面板,是直接镶在手机外面,不像笔电面板周遭还有A盖硬壳保护,当使用全贴合面板的行动装置不小心手滑摔到地面上,尤其是荧幕直接碰撞到地面时,整片荧幕摔破的机率很大,维修时必须将整片触控面板+外层玻璃送回手机原厂更换,所费不赀。

而坊间几乎找不到所谓“副厂”的面板零件来做更换服务,顶多就是拿原厂的零件来帮消费者更换,价差也很有限。因为副厂无法获取原厂的相关线路设计图、调校韧体机器,或具备投资光罩切割玻璃的雄厚财力。

例如HTCOne(M8),就是采用全贴合设计,若摔破的话,据悉原厂更换费用就高达新台币4,500元以上。相较于采用口字贴设计的HTCOneX,原厂更换费用大约只要2,500元,价差颇大。因此,消费者若选购采用全贴合设计的手机,建议一定要搭配较耐摔、耐震的保护壳来使用,以增强保护性。

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