注：此文系天堂硅谷智能制造事業(yè)部原創(chuàng)研究作品，作者江澈為該事業(yè)部高級(jí)投資經(jīng)理
觸控模組
觸控顯示技術(shù)從最早的點(diǎn)陣式紅外線觸摸技術(shù)，到單點(diǎn)觸摸的電阻式觸屏，再到當(dāng)下最為流行的多點(diǎn)觸摸式電容屏。目前觸控顯示屏所需要克服的技術(shù)難關(guān)主要有：更大尺寸的觸摸板、更高性能的處理器，以及柔性電子領(lǐng)域的運(yùn)用。
觸控模組主要包含蓋板玻璃、觸控感應(yīng)器、控制IC三部分。觸控感應(yīng)器是電容式觸摸屏的重要電子元件，觸控感應(yīng)器接收觸碰信號(hào)后，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并經(jīng)FPC傳輸至觸控IC進(jìn)行運(yùn)算分析，從而得到觸碰點(diǎn)的坐標(biāo)信號(hào)。
資料來源：星星科技發(fā)行股份購買資產(chǎn)報(bào)告書
一、觸控屏組成結(jié)構(gòu)分類
目前電容式觸摸屏的組成結(jié)構(gòu)主要分為Out-Cell、In-Cell和On-Cell三種類型，在TFT-LCD時(shí)代三分天下。其中Out-Cell稱為外掛式觸控，一般分為G+G、G+F和OGS三種技術(shù)；In-Cell和On-Cell合稱內(nèi)嵌式觸控。
幾類技術(shù)的主要差別如下：
資料來源：藍(lán)思科技招股說明書
（1）Out-Cell
1. G+G技術(shù)
資料來源：星星科技發(fā)行股份購買資產(chǎn)報(bào)告書
G+G技術(shù)最早是由蘋果公司開發(fā)并應(yīng)用在iPhone的第一代手機(jī)上。G+G觸控感應(yīng)器位于蓋板玻璃和顯示模組中間，其結(jié)構(gòu)由一塊玻璃基板支撐，ITO導(dǎo)電涂層分別鍍?cè)诓ＡЩ鍍蓚?cè)，由于采用玻璃基板，故透光率好，但缺點(diǎn)是厚度較厚，不符合智能手機(jī)“輕薄”的發(fā)展方向。
故G+G技術(shù)被替代已是目前的現(xiàn)狀。在中低端市場，G+F技術(shù)目前已經(jīng)占據(jù)主流；在高端市場，OGS、In-Cell和On-Cell技術(shù)也逐漸占據(jù)了主要份額。
2.G+F技術(shù)
在G+F結(jié)構(gòu)中，觸控感應(yīng)器也位于蓋板玻璃和顯示模組中間，其結(jié)構(gòu)由PET薄膜基板支撐，ITO導(dǎo)電涂層鍍?cè)赑ET薄膜表面。而根據(jù)ITO導(dǎo)電涂層鍍膜位置以及導(dǎo)電薄膜層數(shù)不同，又可分為GFF、GF2、G1F等多種規(guī)格。以GF2為例：
資料來源：星星科技發(fā)行股份購買資產(chǎn)報(bào)告書
因?yàn)椴捎肞ET薄膜基板，G+F的成本在所有觸控技術(shù)中最低且厚度較G+G薄，目前透光率可以做到與G+G相近。G+F觸控技術(shù)主要占據(jù)了中低端手機(jī)的市場份額。
3.OGS技術(shù)
總體而言，G+G或G+F觸控模組的手機(jī)都是三層架構(gòu)：蓋板玻璃、觸控感應(yīng)器、顯示模組。而OGS技術(shù)則是做了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，將觸控感應(yīng)器嵌入在蓋板玻璃或顯示模組內(nèi)，減少了一層玻璃或PET薄膜基板，因此只有“兩層”架構(gòu)，進(jìn)而觸控面板會(huì)變得更薄。從而能達(dá)到提高透光率、減少貼合次數(shù)、降低觸摸屏模組厚度的效果。
資料來源：星星科技發(fā)行股份購買資產(chǎn)報(bào)告書
4.In-Cell&On-Cell
In-Cell、On-Cell同OGS一樣，也是將觸控感應(yīng)器嵌入在蓋板玻璃或顯示模組內(nèi)的“兩層”架構(gòu)。
In-Cell觸控技術(shù)將觸控感應(yīng)線路搭載于顯示面板內(nèi)部，在TFT陣列基板與彩色濾色膜之間形成的盒內(nèi)部嵌入觸摸傳感器功能，能有效減少光學(xué)膠等多種材料的使用，增加透光性的同時(shí)減少顯示器件的厚度；On-Cell觸控技術(shù)將感應(yīng)線路搭載于顯示面板的彩色濾光片玻璃上表面，通過在彩色濾光片和偏光片之間形成簡單的透明電極圖案嵌入觸摸屏。
由于搭載OGS、In-Cell、On-Cell觸控技術(shù)的觸控面板只有“兩層”架構(gòu)，符合智能手機(jī)向“短小輕薄”的發(fā)展方向，因此在TFT-LCD時(shí)代各占據(jù)一席地位。
2015年內(nèi)嵌式觸控合計(jì)為40.6%，Out-Cell的G+F占比達(dá)到了49.3%，占比最高。
在TDDI（觸控和顯示驅(qū)動(dòng)器整合）芯片產(chǎn)品到位、面板廠加速導(dǎo)入的帶動(dòng)下，2017年In-Cell觸控面板占整體智能手機(jī)市場的比重攀升至26.2%，On-Cell觸控面板則受惠AMOLED面板需求熱潮，2017年占整體智能手機(jī)市場的比重也提升至了26%。Out-Cell觸控面板比重卻下滑至42.8%。
In-Cell、On-Cell、OGS各有優(yōu)勢(shì)，TFT-LCD時(shí)代不存在其中一種技術(shù)可以完全勝出的可能，三種貼合技術(shù)對(duì)比如下：
資料來源：《On-Cell技術(shù)與發(fā)展》
但是在OLED時(shí)代， On-Cell觸控技術(shù)有望異軍突起，主要有以下幾個(gè)原因：
1）目前OGS技術(shù)主要由蓋板玻璃廠商主導(dǎo)，而OLED時(shí)代觸控面板的方向是將觸控感應(yīng)器直接做OLED面板中，因此蓋板玻璃廠商較TFT-LCD時(shí)代的競爭優(yōu)勢(shì)降低；
2）In-Cell本身工藝難度最高，應(yīng)用于OLED尚需更多技術(shù)需要突破；
3）On-Cell應(yīng)用于OLED具有天然優(yōu)勢(shì)，OLED不需要彩色濾光片，因此觸控模組只需嵌入在封裝玻璃之上偏光片之下即可，相比應(yīng)用與TFT-LCD上技術(shù)難度反而降低；
In-Cell和On-Cell觸控技術(shù)在LCD與OLED上的應(yīng)用對(duì)比如下：
資料來源：《On-Cell技術(shù)與發(fā)展》
二、貼合市場
（1） 貼合技術(shù)分類
根據(jù)貼合部位的不同主要分為零組件內(nèi)部貼合及零組件間貼合。1）零組件內(nèi)部的貼合：將偏光片貼在OLED之上，將彩色濾光片貼在液晶之上等；2）零組件間的貼合：G+G和G+F中的貼合主要指玻璃蓋板、觸控模組、顯示模組三者之間通過OCA或者OCR進(jìn)行貼合。OGS、In-Cell和On-Cell把觸控模組與蓋板玻璃做在一起且觸控模組在玻璃蓋板下方，因此貼合主要指觸控模組與顯示模組的貼合，相比于G+G和G+F在零組件間少了1-2次貼合過程，但在零組件內(nèi)部貼合工藝要求變高。
按照技術(shù)類型分類可以分為全貼合技術(shù)和非全貼合技術(shù)。若將蓋板玻璃、觸控感應(yīng)器、顯示模組三者“粘貼”在一起時(shí)會(huì)有空氣層，則為非全貼合，如果沒有，就成為全貼合。空氣層的存在容易導(dǎo)致手機(jī)屏幕進(jìn)灰，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生顯示效果不佳、費(fèi)電等缺點(diǎn)。由于G+G和G+F技術(shù)有三層“架構(gòu)”，空氣層基本不可避免，盡管可以用OCA光學(xué)膠填補(bǔ)空氣層，但依然存在通透性不足，光線反射率增加的問題。而OGS、In-Cell、On-Cell三者技術(shù)只有兩層“架構(gòu)”，采用全貼合技術(shù)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生空氣層，是觸控面板未來的發(fā)展方向，也是在TFT-LCD時(shí)代高端智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。
資料來源：手機(jī)中國
對(duì)于LCD和OLED來說，對(duì)貼合技術(shù)也有不同的要求，主要貼合技術(shù)如下圖所示：
（2） 貼合工藝
從貼合工藝來說，主要分為以下三個(gè)步驟：
1. 前段ITO膜處理
第一步是在基板上制作出ITO導(dǎo)電薄膜，主要流程為裁剪、印可剝膠、縮水、曝光、蝕刻、印刷銀漿、絕緣印刷等。
資料來源：安信證券研究中心
2. 中段ITO與PET綁定貼合
第二步是對(duì)ITO導(dǎo)電薄膜進(jìn)行后續(xù)處理以及對(duì)ITO導(dǎo)電薄膜和PET面板進(jìn)行綁定貼合。
ITO主要流程：將OCA貼合到ITO膜表面，以便上下電路貼合或感應(yīng)器與面板貼合可以黏貼在一起；再將上下電路用對(duì)位圈CCD對(duì)位，通過貼合的滾輪粘帖在一起；其次將ACF預(yù)壓到感應(yīng)器的電極頭上面；最后通過熱壓機(jī)融化ACF從而將FPC與感應(yīng)器連接在一起。（此處的FPC熱壓為觸控模組段FPC熱壓，與OLED/LCD顯示模組段FPC熱壓有兩處差異，主要在于：①綁定對(duì)象不同，觸控模組段的FPC熱壓綁定對(duì)象為ITO玻璃或薄膜基板，而OLED模組段的綁定對(duì)象為OLED/LCD面板；②接入IC對(duì)象不同，觸控模組段的FPC熱壓接入對(duì)象為觸控IC，而OLED模組段接入對(duì)象為顯示驅(qū)動(dòng)IC。）
PET面板的主要流程為：首先在PET面板上鍍加強(qiáng)面板強(qiáng)度的膜層；其次根據(jù)客戶要求的樣式、顏色等，在面板上鍍外觀裝飾膜；再在鍍膜完成后的PET面板上，附上透明的OCA光學(xué)膠；最后利用精密激光切割，將大片材料切割成為預(yù)訂尺寸的小片。
PET面板與ITO導(dǎo)電薄膜貼合后再與觸控IC連接即制成觸控感應(yīng)器/觸控模組。具體流程如下
3. 后段整機(jī)全貼合流程：關(guān)注OLED引起的工藝變革
觸控感應(yīng)器制備完畢后，按照G+G、G+F、OGS、In-Cell、On-Cell不同的觸控技術(shù)，將觸控模組與蓋板玻璃（OGS）進(jìn)行貼合或與顯示模組（In-Cell和On-Cell）進(jìn)行貼合再或者單獨(dú)成一模組（G+G與G+F）之后分別與蓋板玻璃和顯示模組進(jìn)行兩次貼合，進(jìn)而制成一個(gè)完整的觸控模組。
以O(shè)LED為例，其封裝流程如下所示：
資料來源：和輝光電官網(wǎng)
資料來源：和輝光電官網(wǎng)
總的來說：①OLED相比LCM，結(jié)構(gòu)相差較大，因此貼合工藝也不同，要求也更高；②OLED與LCD發(fā)光原理不同，前者電流驅(qū)動(dòng)，后者電壓驅(qū)動(dòng)，因此顯示驅(qū)動(dòng)IC不同，進(jìn)而對(duì)COG綁定設(shè)備提出更高的工藝要求；③無論是On-Cell、In-Cell還是OGS，其帶來的全貼合工藝一定會(huì)成為智能手機(jī)未來的發(fā)展方向，而全貼合工藝難度相比于普通貼合工藝難度加大；④On-Cell與In-Cell，無論兩者誰將成為未來的主流觸控技術(shù)，都將促進(jìn)顯示驅(qū)動(dòng)IC與觸控IC兩者向合二為一方向發(fā)展，這同樣對(duì)貼合工藝提出更高要求。
三、蓋板玻璃：從2D走向2.5D再走向3D
2D玻璃逐步被替代，蓋板玻璃向彎曲化方向發(fā)展
蓋板玻璃一般位于觸控面板的頂部，主要起保護(hù)內(nèi)部元器件和提升產(chǎn)品美觀度的作用。蓋板玻璃的形狀分為2D、2.5D和3D等，其中2D玻璃就是傳統(tǒng)的平面玻璃，沒有任何弧形設(shè)計(jì)；2.5D玻璃則中間是平面的，但邊緣是弧形設(shè)計(jì)；而3D玻璃無論中間還是邊緣都采用弧形設(shè)計(jì)。
智能手機(jī)廠商越來越注重舒適的手感和靈敏的觸控反應(yīng)。近年來隨著手機(jī)尺寸不斷變大，原先2D設(shè)計(jì)的手機(jī)后蓋和碩大機(jī)身組合在一起的時(shí)候不僅會(huì)顯得格格不入，也會(huì)使手感缺失。因此手機(jī)廠商一般會(huì)將前后蓋設(shè)計(jì)有一點(diǎn)弧度，而2.5D玻璃因?yàn)橛谢《鹊脑颍_始被廠商逐漸采納。此外2.5D玻璃還具有較為美觀、硬度較高、散熱性較好等諸多優(yōu)點(diǎn)。
3D玻璃集成了2.5D玻璃的所有優(yōu)點(diǎn)，此外，3D玻璃還能夠與柔性O(shè)LED完美配合。
2D玻璃與3D玻璃性能比較如下：
資料來源：中國玻璃網(wǎng)
2.5D玻璃最先被諾基亞用作觸控面板的蓋板玻璃，其后三星不斷推陳出新，其余廠家紛紛跟進(jìn)，并逐漸演化成為趨勢(shì)，而原先的2D玻璃被逐漸替代。2015年三星首次通過S6推出前3D蓋板玻璃后2.5D玻璃機(jī)身；2016年三星在S7上又首次采用雙面3D玻璃（即前3D蓋板玻璃，后3D玻璃機(jī)身），隨著未來OLED的普及，雙面3D玻璃有望成為智能手機(jī)的主流配置。
據(jù)全球工業(yè)數(shù)據(jù)與分析機(jī)構(gòu)IHS統(tǒng)計(jì)，2015年2D、2.5D、3D玻璃的出貨量分別達(dá)到10.44億片、3.85億片、0.23億片，分別占比72.0%、26.5%、1.6%。2018年2.5D玻璃和3D玻璃的出貨量分別達(dá)到9.08億片和1.63億片，復(fù)合增速分別高達(dá)33.11%和92.08%，而2.5D玻璃和3D玻璃合計(jì)占比也從2015年的28.1%上升至2018年的51.8%，超過2D玻璃的48.2%。可見3D玻璃的市場份額正在逐漸提升。
雖然目前的3D玻璃可以實(shí)現(xiàn)曲面功能，但是在折疊屏幕中，3D玻璃也無法實(shí)現(xiàn)彎折，故目前的3D玻璃技術(shù)還無法在柔性折疊屏中得以廣泛應(yīng)用。
