1、 电容式触摸屏可行性生产研究报告 帅洪 （中光电屏三厂） 电话:13528855134 QQ:785302948 【摘 要】作为一种全新的人机交互技术，触摸屏已经广泛地应用到了手机、平板电脑、公共信息查询、教育系统等许多领域。目前，市场上已经商业化的触摸屏的种类主要有电阻式 ( 模拟电阻式和数字电阻式) 、电容式 ( 表面电容式和投射电容式) 、红外式和声波式等，并不断有新的种类出现。本文对触摸屏的技术和市场现状和工艺流程进行了分析. 【关键词】：触摸屏；水胶贴合；触摸屏结构和工艺路线 目 录 1 引言- 1 2电容式触摸屏市场分析、技术发展-2 3投射式电容面板的触控技术-8 4 电容屏贴合
2、生产工艺控制路线- -9 5电容屏主要材料和特性-13 6电容触摸屏投资方案（人员、设备、投资金额）-15 7总结-16 电容式触摸屏可行性生产研究报告 1、引言 电容式触摸屏技术在于新型的电子产品创新互动中，以其灵活的人机交互应用不断成长为一个高速发展的新兴市场。随着新型电子产品的升级和替换需求激增，以电容屏，中大尺寸为发展趋势的触摸技术将引领新一轮的产业发展高潮，触摸屏整体市场每年以约20%左右的速度增长。随着触摸屏手机渗透率的提高，以及小尺寸点图片对电阻屏的替代，预计小尺寸电容屏在未来两年将有年均2.5亿部/片的需求，在ipad带动下，电容式触摸屏对于电子阅览器，平板电脑的渗透正在加速，
3、5-10英寸的中尺寸市场将加快成长。2012年保守估计中尺寸电容屏的需求将达到2亿片，电容屏整体增速达30%。 2、电容式触摸屏市场分析、技术发展 2011 年苹果公司的iphone 4.0持续热卖，显示过去以通话功能为主的手机和以办公、上网为主的电脑产品已不能满足消费者需求，新移动终端创新战争已经引爆，而此潮流也带动了相关零部件快速发展，LCD显示屏、触控模组、内存和等组件都将得到快速发展。就Apple 的iphone与ipad 等产品来看，LCD显示屏与含触控功能的显示模组合占成本比重超过30%，占比最高。其中触控模组中成本占比较高的为sensor，拓墣产业研究所预计Sensor 销售额未
4、来五年将高速成长，年复合增率将达到15.2%，今年将达到40.45 亿美元，相比去年增长19.6%。近两年，触摸屏的发展极为迅速，随着对多媒体信息查询的与日俱增，人们对触摸屏的应用越来越多，因为触摸屏不仅能够满足人们快速查阅有用信息的需求，而且还具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等优点，触摸屏行业正在走向一条繁荣盛景的道路。目前中国大陆生产触摸屏的厂家将近两百家（包括台湾在大陆投资的生产厂），第一阵营厂家如华意、洋华、信利，这些厂日产能达到100K 以上（以2.4”产品尺寸为准），产品品质比较好和较稳定；第二阵营厂家如华睿川、瑞阳、北泰、恒利达、晨兴、点面、牧东、合力泰、欧菲、键创等
5、，这些厂的日产能在30K100K，品质稳定；第三阵营生产厂产能较小，产品品质不太稳定。第一阵营生产厂家和第二阵营生产厂家的供给量占大陆触摸屏供给量的50%，剩下50%的份额由第三阵营厂所瓜分。 2.1几种触摸屏主流技术的比较及出货和生产趋势 表1不同种类触摸屏性能对比 表 2 、表 3分别给出了不同技术的触摸屏在未来几年的出货量和年收入的发展趋势 从表2表 3可以看出，截止2009年，电阻式触摸屏仍为出货量最大的种类。不过，据预测，2010年投射电容式触摸屏将首次在年收人方面超过电阻式；到 2013 年，投射式触摸屏亦将在出货量方面超过电阻式，而分别排名第一和第二位。2010年，在全球244家
6、触摸屏生产商中，采用电阻式技术和投射电容式技术的厂家数目分别为92家和 58 家，再次证明了这两项技术的确为当今触摸屏领域的主流技术。在不同尺寸的触摸屏领域，各种技术又有着不同的发展趋势，现简述如下。 在小于 1 0英寸的触摸屏领域目前，在该领域，电阻式触摸屏的出货量仍名列第一，不过，从2013年起，投射电容式触摸屏的出货量将超过前者，详见 表4.不同种类、小于10英寸触摸屏的出货量 表5.不同种类、10-30英寸触摸屏的出货量 触摸屏应用的范围呈现多样化，手机、电子阅读器、平板电脑各大市场全面启动： 首先，手机是触摸屏的主要市场。以出货量来看，手机仍是触控技术最主要应用，DisplaySea
7、rch 统计 2011年有三分之二触控面板应用于手机。2010年触控手机占所有手机渗透率为25.6%，预测到2016年将超过50%手机拥有触控功能。 表6 不同技术触摸屏在手机领域的出货量份额的发展趋势 表7对于触摸屏在几个主要应用领域的市场份额的变化趋势预测 3、投射式电容面板的触控技术 投射电容式触摸屏是在两层ITO导电玻璃涂层上蚀刻出不同的ITO导电线路模块。两个模块上蚀刻的图形相互垂直，可以把它们看作是X和Y方向 连续变化的滑条。由于X、Y架构在不同表面，其相交处形成一电容节点。 一个滑条可以当成驱动线，另外一个滑条当成是侦测线。当电流经过驱动 线中的一条导线时，如果外界有电容变化的信
8、号，那么就会引起另一层导线上电容节点的变化。侦测电容值的变化可以通过与之相连的电子回路测量得到，再经由A/D控制器转为数字讯号让计算机做运算处理取得(X,Y) 轴位臵，进而达到定位的目地。 投射式电容式触摸屏的结构原理 操作时，控制器先后供电流给驱动线，因而使各节点与导线间形成一特定电场。然后逐列扫描感测线测量其电极间的电容变化量，从而达成多点定位。当手指或触动媒介接近时，控制器迅速测知触控节点与导线间的电容值改变，进而确认触控的位臵。这种一根轴通过一套AC 信号来驱动，而穿过触摸屏的响应则通过其它轴上的电极感测出来。我们把这称为横穿 式感应，也可称为投射式感应。传感器上镀有X,Y轴的ITO图
9、案，当手指触摸触控屏幕表面时，触碰点下方的电容值根据触控点的远近而增加，传感器上连续性的扫描探测到电容值的变化，控制芯片计算出触控点并回报给处理器。 投射式电容屏层别图 4、电容屏贴合生产工艺路线控制 贴合工艺流程 一. 工艺流程： （一）.OCA贴合流程 sensor玻璃切sensor玻璃测sensor 玻璃sensor玻璃清sensor玻璃清洁及外观报废 FPC折弯 ACF 贴附 本压 100% 检查 NG NG Rework CCD NG OK OK 预压 FPC IQC检查 点UV胶、光固 OQ覆成品保护膜 OK OCA 贴合 NG 玻璃撕保护膜和清洁 OCA IQC NG返工 CG撕
10、保护膜 脱泡 100% 检查 CG贴合 外ONCCD检查报废 NG OK 入库 包装 覆保护膜 Bonding 测试 （二）OCR贴合流程 二. 主要设备及作业方式： （一）.切割、裂片： 主要工艺过程： 1. 将大块sensor玻璃切割成小 panel 的制程 ,有镭射切割和刀轮切割两种方式，目前一般采用刀轮切割即可。 2. 有厂家研制出在大片上贴小保护膜的设备，可防止切割过程中产生的碎屑污染sensor表面。有厂家直接切割，然后将小片sensor进行清洗。 大 板 小 片 sensor玻sensor玻璃清洁及OQ覆成品保护膜 入库 包装 sensor玻璃切sensor玻璃测sensor 玻
11、璃IQC检报废 FPC折弯 ACF 贴附 本压 100% 检查 NG NG Rework CCD NG OK O预压 FPC IQC检查 点UV胶、光固 Bonding OK NG 玻璃撕保护膜和清洁 NG返工 CG撕保护膜 UV本固 100% 检查 OCR贴合 外ONCCD检查报NG OK 覆保护膜 3. 裂片有设备裂片和人工裂片两种方式，一般7inch以下大部分厂家采用人工裂片方式，切割时在大片玻璃下垫一张纸，切割完成后，将纸抽出，到旁边的作业台上进行人工裂片。裂片时先横向裂成条，在逐条裂成片。 （二）.研磨清洗： 1. 将裂成的小片周边进行研磨，现小尺寸一般厂家都不做研磨。 2. 清洗：
12、采用纯水超声波清洗后烘干。 3. 外观检查、贴保护膜清洗后的小片，进行全数外观检查，有无擦划伤、裂痕、污染等，良品贴保护膜。 4.ACF贴附： 5.FPC压合（bonding） 目的：让 touch sensor 与 IC驱动功能连接。 为加强FPC强度及防止水汽渗入，有工艺在FPC bonding后在FPC周围涂布少量的UV胶，经紫外灯照射后固化。现在一般厂家已不再采用此工艺。 6.贴合：将FPC bonding后的Sensor与cover glass 贴合在一起，依据所用胶材的不同，目前有两种贴合方式，一种是OCA贴合，一种是OCR贴合。OCA贴合分两步，第一步将OCA膜贴在sensor上
13、，俗称软贴硬，第二部将贴过OCA膜的sensor与盖板玻璃贴合在一起，俗称硬贴硬。 第一步：软贴硬 连接系统板 端的金手指 FPCa bonding pad I 电容 FPCa UV带状输送机 FPC seal 将UV Resin涂布于FPC周围及Glass edge处，加强FPC强度及防止水汽渗入 UV cure 固化涂布于FPC及Glass edge处的胶處 + Panel OCA Panel 所采用的设备一般为半自动OCA贴附机，人工放置sensor到设备台面上，人工撕除OCA上层的隔离纸（可用一小段胶带粘下来，较方便），设备自动对位后完成贴附。 第二部：硬贴硬 一般所采用的设备为半自动
14、真空贴合机，人工将盖板玻璃和贴过 OCA 的 sensor 玻璃放到设备相应的台面上，CCD自动对位完成后，在真空腔内进行加压贴合。贴合后为有效去除贴合中的气泡，应将产品放到脱泡机中进行脱泡。（脱泡机原理是一压力容器，利用加压脱泡）。一般是整盘产品放入，压力46kg，时间：30min. OCR贴合：大尺寸（7inch以上）主要用水胶，易返修。 工艺步骤：1）上片（机械手） 2）涂胶，框胶工艺和AB胶工艺 涂胶形状： 图示为OCR涂敷形状之一，根据基板尺寸不同，胶材粘度的变化，涂敷形状有变化。目的是既要保证胶的延展性，又要尽量减少溢胶。为防止溢胶，工艺上采用在周边涂粘度大的 UV 胶做胶框，阻挡
15、溢胶，为保证贴合中气体的排出，框胶涂覆要留有缺口；目前又有厂家开发出AB胶工艺，在周边涂上B胶，OCR（A胶）溢出与B胶接触后迅速固化，防止进一步溢出。 Panel + OCA Cover lens : 即为机壳上盖, 材质通常通常是glass 或是亚克力 . 边缘气泡 + Cover lens TP module 3）贴合 4)UV假固化：分点固化和面固化，假固化条件是短时间（几秒钟）、低照度。假固化后胶粘接强度为3040%，假固化后如有不良，可用手搓开，用无尘布沾酒精擦拭干净后，重新投入。 5)假固化后的良品进入UV固化炉进行本固化，本固化条件是长时间、高照度。固化炉温度设定为50C，UV
16、灯管工作2000h需进行更换。 7.外观检测：没有设备，全是目检，主要检查来料或生产过程中有没有损伤，产品贴合、bongding 是否 OK，有无bonding 贴合不良。有用CCD检测的，是指要用放大镜目检，放大到相应倍数。 8.ITO测试：对sensor来料测试，通过扫描ITO线路的导通性,来测试开路，短路，电容值，避免来料不良而产生的产品良率下降，以确保ITO功能。测试治具按ITO工艺要求制作，简单的价格几千元，复杂的两万元左右，要视ITO工艺要求而定。 ITO测试需要设备： 电脑硬件（自备），软件（IC供应商提供），测试治具 （按ITO工艺要求制作） 9.bonding测试一般是测试F
17、PC,来测定bonding的直通率 ，把bonding不良的產产品挑出，不流进贴合工段。需搭配客户选用的IC测试。测试治具按FPC工艺要求制作，简单的价格几千元，复杂的两万元左右，要视FPC线路工艺要求而定。邦定测试需要设备：电脑硬件 （自备），软件（IC 供应商提供）测试治具（按 FPC 工艺要求制作） 10.贴保护膜：检查合格后的产品贴保护膜后装入tray盘（成品盒）中。 11.包装入库：将成品盒装入包装箱中，打包，贴合格证入库。 附表为电容触摸屏生产流程： 5、电容屏主要材料和特性 （一）. ACF ACF：(Anisotropic Conductive Film)各向异性导电胶膜，是一
18、种同时具有粘贴、导电、绝缘三特性的半透明高分子材料，其特性是在膜厚方向具有导电性，但在面方向不具有导电性，因此称各向异性导电胶膜。 （二）.FPC FPC : Flexible Printed Circuit，又称软性线路板、柔性线路板，简称软板或 FPC, 具有配线密度高、重量轻、厚度薄的特点。上面有蚀刻线路 , 可将 IC、电容、电阻等焊接在 FPC 上成为驱动元件组,与 touch sensor连接后,由接受控制板输入的驱动电压, 通过IC 的动作进行touch sensor 上信号的传送。 （三）. OCA OCA是PSA（压敏胶）的一种，为高透性光学胶，也是压敏胶，透过率99%。影响
19、粘贴效果的主要因素有：表面粗糙度，表面污染状况（油脂、清洗剂、水、尘埃、纤维等），贴合时间、压力、温度等。胶体上下两保护膜称为离型层（release liner）,使用时必须先撕下轻离型层后贴上一物体，再撕下重离型层贴另一物体。离型的轻重（或称离型力，release force），为撕除离型层所需力量（单位长度下），OCA两面中，离型力较大者为重离型。 OCA胶膜特性：透光性好（90%以上），耐温性好；耐热性、耐侯性能优良，加工性好。 （四）.OCR OCR是水胶，属UV光照系列胶，UV是英文Ultraviolet Rays的所写，即紫外光线，波长在10400nm范围内。UV胶又称无影胶、光敏
20、胶、紫外光固化胶。必须通过紫外光照射才能固化的一类胶粘剂。 UV胶的固化原理：UV固化材料中的光引发剂（或光敏剂）在紫外线照射下，吸收紫外光后产生活性自由基或阳离子，引发单体聚合、交联和接支化学反应，使沾合剂在数秒内由液态转化为固态。 其特点： 1.无VOC挥发物，对环境空气无污染； 2.无溶剂，可燃性低； 3.固化速度快，几秒至几十秒即可完成固化，固化后即可进行检测机搬运； 4.室温固化。 5.固化分假固化和本固化，假固化条件：短时间低辐射；本固化条件长时间高辐射。 6.储存及清洁：1. OCR胶的保存条件：温度25C，湿度19%。 2.用软布或纸巾蘸丙酮或酒精轻擦。 (五)面保护膜 PET
21、保护膜：在PET基材上涂有极薄的压敏胶粘合剂层的单面胶带。 特点1.采用再剥离型丙烯酸粘剂制成； 2.粘度低，贴附后粘着力经时变化小； 3.贴附剥离后无残胶，无污染，无痕迹。 6、电容触摸屏投资方案（人员、设备、投资金额） 6.1产能 产能目标：5K/天，130K/月 6.2工艺流程： ITO玻璃切割热压FPC一次测试清洗擦拭自动贴合UV固化二次测试外观检擦拭贴保护膜包装 6.3生产流程、周期、人员配置 车间 工 序 总设备 Tact time/台 总工时 (小时/班别) Up time 机台产出 （PCS/1H） 单线产能/班 总产能 总人力 设备名称 热压车间 贴膜 4 36 8 80%
22、100 640 5120 8 贴膜夹具 切割 2 13 8 80% 270 1728 6912 4 切割机 割膜 2 18 8 80% 200 1280 5120 4 ITO抽检 1 40 8 80% 90 576 1152 2 测试电脑 FPC抽测 1 18 8 80% 200 1280 2560 测试电脑 ACF贴合 4 20 8 80% 160 1024 8192 8 ACF贴附机 FOG 6 30 8 80% 100 640 7680 12 FOG热压机 一次电测 6 40 8 80% 90 576 6912 12 测试电脑 IPQC 1 40 8 80% 90 576 1152 2
23、测试电脑 撕膜装槽 3 18 8 80% 200 1280 7680 12 清洗机 ITO清洗 18 8 80% 200 CG清洗 18 8 80% 200 贴合车间 擦拭（ITO） 6 51 8 80% 70 448 5376 12 擦拭（CG） 8 80% 70 448 贴合 8 51 8 80% 46 294 4710 16 自动贴合机 脱泡 2 8 80% 300 1920 7680 4 脱泡机 假固化 2 51 8 80% 300 1920 7680 12 UV机 本固化 2 8 8 80% 400 2560 10240 12 UV机 擦拭（成 品） 11 90 8 80% 40 2
24、56 5632 22 保护膜贴 附 7 60 8 80% 60 384 5376 14 贴背胶、衬 垫 5 40 8 80% 90 576 5760 10 二次电测 5 40 8 80% 90 576 5760 10 测试电脑 FQC 2 40 8 80% 90 576 2304 4 测试电脑 合计 180 流水线 夹具、货架、周转蓝具等 6.4设备、资源需求： 设备需求数量在上表(总设备栏)中，购买金额以实际订购设备型号为准 7、总结 公司液晶显示器对公司的贡献正在逐步加大，未来电容屏产品将带来巨大的市场。公司涉足电容屏生产，公司的液晶模组业务和 CTP生产将形成协同效应，提升公司在触摸屏产业链中的议价能力，进而改善公司的毛利情况。
