CMF实验室 | 智能手机TP原理与OCA原理

发布于 14天前 by inter_stella

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CMF实验室 | 智能手机TP原理与OCA原理


智能手机几乎人手一部,用户、相关设计师及供应商为之疯狂。智能手机的设计制造是高度密集型技术产业,不管是外观设计,结构设计还是制造装配工艺,都蕴含不少知识,需要花费大量时间去探索和学习。


TP原理

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每一类触摸屏都有其各自的优缺点,要了解哪种触摸屏适用于哪种场合,关键就在于要懂得每一类触摸屏技术的工作原理和特点。


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01

触摸屏的分类


按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质,可以把触摸屏分为四类:

1.电阻技术触摸屏:定位准确,透光率和清晰度稍差。

2.电容技术触摸屏:设计构思合理,精确度高,寿命较长,但其价格颇高,反光相对严重些。

3.红外线技术触摸屏:价格低廉,但其外框易碎,容易产生光干扰,曲面情况下失真。

4.表面声波触摸屏:解决了以往触摸屏的各种缺陷,清晰不容易被损坏,适于各种场合,缺点是屏幕表面如果有水滴和尘土会使触摸屏变的迟钝,甚至不工作。


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02

电阻技术触摸屏


工作原理:电阻式触屏是一种软屏,主要原理是利用压力传感器检测屏幕各处的压力,以此来输入信息。

电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏,这是一种多层的复合薄膜,它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层,表面涂有一层透明氧化金属 (ITO氧化铟,透明的导电电阻) 导电层,上面在盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层 、它的内表面也涂有一层ITO涂层 、在他们之间有许多细小的(小于1/1000英寸)的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘 。当手指触摸屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触,控制器侦测到这一接触并计算出(X,Y )的位置,再根据模拟鼠标的方式运作。


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电阻触摸屏一般分为四线电阻屏和五线电阻屏。

四线电阻屏特点:

高解析度,高速传输反应。

表面硬度处理,减少擦伤、刮伤及防化学处理。

具有光面及雾面处理。

一次校正,稳定性高,永不漂移。

四线电阻模拟量技术的两层透明金属层工作时每层均增加5V恒定电压:一个竖直方向, 一个水平方向。总共需四根电缆。


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五线电阻屏特点:

解析度高,高速传输反应。

表面硬度,减少擦伤、刮伤及防化学处理。

同点接触3000万次尚可使用。

导电玻璃为基材的介质。

一次校正,稳定性高,永不漂移。

五线电阻模拟量技术把两个方向的电压通过电阻网络加在靠里的那层金属层上 ,靠既检测电压又检测电流的的方法测得触摸点的位置,而外层ITO仅当作导体层,共需五根电缆。


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电阻技术触摸屏的特性:

1.价格比较低廉,能在较为恶劣的环境下工作,并且利于大规模生产,因此成为发展最早、用途最为广泛的触摸屏。

2.电阻式触摸屏较大的缺点是不能实现多点同时触摸,这也限制了它在高端智能手机和游戏机中的应用。


03

电容技术触摸屏


电容式触屏是一种硬屏,主要原理是通过手指和智能终端之间形成电容器,感应出电流。电容式触摸屏分为表面电容式触摸屏(Surface Capacitive Touch)和投射式电容触摸屏(Projected Capacitive Touch)。


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1、表面电容式触摸屏

工作原理:当用户触摸屏幕时,由于人体电场的原因,手指与导体层间形成一个耦合电容,四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏幕后的处理器便会根据电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。


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2、投射式电容触摸屏

工作原理:触摸屏采用多层ITO层,形成矩阵式分布,以X轴、Y轴交叉分布做为电容矩阵,当手指触碰屏幕时,可通过X、Y轴的扫描,检测到触碰位置电容的变化,进而计算出手指之所在。基于此种架构,投射电容可以做到多点触控操作。


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表面式与投射式电容屏的区别:

1)表面式电容屏:技术成熟,不能识别多点,价格高,有战略联盟,能做各种尺寸屏。

2)投射式电容屏:技术不成熟,能识别多点,适合做中小尺寸屏。


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电容技术触摸屏的特性:

轻触就能感应,使用方便 ,而且手指与触控屏的接触几乎没有磨损,性能稳定,经机械测试使用寿命长。

对大多数的环境污染物有抗力。

人体成为线路的一部分,因而漂移现象比较严重。

带手套不起作用。

需经常校准。

不适用于金属机柜。

当外界有电感和磁感的时候,会使触摸屏失灵。


04

红外线式触摸屏


工作原理:红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。如图4所示,红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框,电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管,一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时,手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线,因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。


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红外线式触摸屏的特性:

1. 高度稳定性,不会因时间、环境的变化产生飘移。

2. 高度的适应性,不受电流、电压和静电干扰,适宜某些恶劣的环境条件(防爆,防尘)。

3. 高透光性无中间介质,最高可达标100%。

4. 使用寿命长,高度耐久,不怕刮伤,触控寿命长。

5. 使用特性好,触摸无须力度,对触摸体无特殊要求。

6. 会受到强红外线干扰,如遥控器、高温物体、阳光或白炽灯等红外源照射红外接收管。

7. 会受到强电磁干扰,如变压器等 。


05

表面声波技术触摸屏


工作原理:表面声波技术是利用声波在物体的表面进行传输,当有物体触摸到表面时,阻碍声波的传输,换能器侦测到这个变化,反映给计算机,进而进行鼠标的模拟。


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表面声波技术触摸屏的特性:

清晰度较高,透光率好。

高度耐久,抗刮伤性良好。

一次校正不漂移。

反应灵敏。

适合于办公室、机关单位及环境比较清洁的场所。


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表面声波屏需要经常维护,因为灰尘, 油污甚至饮料的液体沾污在屏的表面,都会阻塞触摸屏表面的导波槽,使波不能正常发射,或使波形改变而控制器无法正常识别, 从而影响触摸屏的正常使用,用户需严格注意环境卫生。必须经常擦抹屏的表面以保持屏面的光洁,并定期作一次全面彻底擦除。


06

前沿技术


In cell:是指触摸屏面板功能嵌入到液晶像素中的方法。即在显示屏内部嵌入触摸屏传感器功能。这样使屏幕变得轻薄。

On cell:是指将触摸屏嵌入到显示屏的彩色滤光片基板和偏光片之间的方法,即在液晶面板上配置触控传感器。

OGS(One Glass Solution):一块玻璃的解决方案。触摸屏和保护玻璃集成在一起,在保护玻璃内侧镀上ITO导电层。优点是使得TP更薄,成本更低,透光性更好。


OCA原理

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01

OCA简介


OCA(Optical Clear Adhesive),是一层无基材光学透明的特种双面胶,属于压敏胶的一类,该胶体材料的主要成分是以Acrylic(压克力)为主。主要用途是用于LCM、Cover、Touch Panel贴合。具有无色透明、光透过率在90%以上、胶结强度良好,可在室温或中温下固化,且有固化收缩小等特点。


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02

OCA性能


1、高的粘接和剥离强度,适用于将许多透明薄膜基材粘接到玻璃上,耐高温、高湿度和耐UV光。可在室温或中温下固化且固化收缩率小

2、受控制的厚度,提供均匀的间距

3、耐久性佳,不变黄,无分层或降解

4、透光率>92-99%

5、折射率1.48

6、雾度0.1%,低酸性

7、粘接光滑或纹理表面,胶粘力强


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03

OCA存放条件


1、环境:最好直接保存在无尘室,每卷材料用膜包覆

2、温度:温度:22±4

3、湿度:40%-60%

4、放置:竖立放置或悬挂放置,避免OCA受到重压造成压痕不良


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04

OCA全贴合技术


全贴合技术是目前高端智能手机与平板电脑面板贴合的主流发展趋势。

将面板与触摸屏以无缝隙的方式完全粘贴在一起,可以提供更好的荧幕反射的影像显示效果。杜绝屏幕灰尘,水汽屏幕隔绝灰尘和水汽,普通贴合方式的空气层容易受环境的粉尘和水汽污染,影响机器使用,而全贴合OCA光学胶填充了空隙,显示面板与触摸屏紧密贴合,粉尘和水汽无处可入,保持了屏幕的洁净度。


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技术解析


手机屏幕由3部分组成:保护玻璃、触摸屏和显示屏。

贴合的方式可以分为全贴合和框贴两种。

OCA工艺需要二次贴合,分别是Sense glass与PSA贴附和Sense glass与Cover glass贴附。


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第一步将OCA膜贴在sensor上,俗称软贴硬。

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。


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第二步将贴过OCA膜的sensor与盖板玻璃贴合在一起,俗称硬贴硬。

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。


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05

OCA工艺缺点


1、OCA胶膜表面带有粘性,剥离离型膜时表面容易留痕,贴合时易产生气泡。易吸附尘埃和杂质造成二次污染。

2、OCA胶膜与FILM贴合的过程中,手工贴压力不均易褶皱产生气泡,对于G+G贴合用垂压式组合机,而且加热加压下的空气难排除,这样非常容易产生气泡,而且脱泡机的作用也不大。

3、OCA流动性能差,对Sensor贴合或coverglass贴合时,难以对ITO线路的沟壑填补或油墨的填补。

4、OCA的粘接性能不强,贴合好的产品,存在反弹的风险。

5、OCA对于大尺寸的贴合不利于进行,生产效率低,人工成本高。OCA贴合G+G时对于中等尺寸(10寸左右)较难进行,对于大尺寸贴合时(如15.6寸48寸72寸)很难进行,随着尺寸的增大难度更加艰难。生产效率低,良品率也较低。

6、OCA贴合好后不能有效的增加屏幕的强度和防爆的能力。特别是对于OGS需防爆膜贴合。贴合后屏幕防爆效果不佳,不耐摔,屏幕易损坏。


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