觸控面板為什么要用OCA&OCR貼合呢？

隨著技術(shù)發(fā)展，觸控面板采用全貼合技術(shù)已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)趨勢。

一般所稱的“全貼合”特別意指感應(yīng)線路層、面板之間的全貼合，因保護(hù)玻璃和感應(yīng)線路層之間采取全貼合，可以改善空氣層中全反射的現(xiàn)象，讓液晶面板的背光可以比較順利穿透表面玻璃，同時，全貼合在縮短堆疊厚度、安全上也有助益。

在貼合材料部分，目前業(yè)界采用的膠材可分為兩大主流，一是固態(tài)的OCA光學(xué)膠，另一種則是液態(tài)的OCR光學(xué)膠貼合，OCA膠主要是用于軟對軟，或是軟對硬基材貼合，OCR光學(xué)膠則一般運(yùn)用在硬基材對硬基材貼合。

OCA光學(xué)膠目前的主要供應(yīng)商有日東、3M等，臺廠長興也有提供，OCR光學(xué)膠廠商則包括：杜邦、3M等。

01.

為什么要用OCA&OCR貼合

在探索光學(xué)透明粘合劑 （OCA） 或光學(xué)透明樹脂 （OCR） 必須具備的特性之前，重要的是要注意光在與不同材料的表面接觸時會折射或反射。

當(dāng)產(chǎn)品內(nèi)部有氣隙或光線遇到遮蓋窗時，顯示器中也可能發(fā)生光折射，從而降低能見度。

要了解光是如何通過OCA傳輸?shù)模?strong>斯涅爾定律的基本原理和理論很重要。

如圖1所示，當(dāng)光線入射到兩種介質(zhì)（例如空氣和塑料）的邊界上時，光在越過邊界時將被折射。發(fā)生折射是因為光在兩種介質(zhì)上傳播時會改變速度。

折射率n是真空中的光速與特定介質(zhì)中的光速之比。

θi = 介質(zhì) 1 中的入射角

θr = 介質(zhì) 2 中的折射角

ni = 介質(zhì)的折射率 1

nr = 介質(zhì)的折射率 2

斯涅爾定律 = ni sin θi = nr sin θr

如圖2所示，菲涅耳損耗是當(dāng)介質(zhì)具有不同折射率時，由于邊界處的反射而導(dǎo)致的透射損耗。

在顯示面板的頂部，連接了偏光片、觸摸屏面板（TSP） 和蓋板等關(guān)鍵組件。光學(xué)貼合材料用于防止光損失或最小化由于在顯示面板頂部添加這些不同組件而可能發(fā)生的光反射。

圖 3 顯示了環(huán)境光如何在沒有 OCA 的情況下穿過觸摸屏和 TFT-LCD 顯示器。兩個組件之間存在氣隙。這種氣隙和折射率的差異是導(dǎo)致透射率損失的原因。

空氣的折射率為1，而觸摸屏和偏光片的折射率約為1.5。根據(jù)菲涅耳損耗計算，每個邊界處的反射為 4%。在這種情況下有三個邊界，因此12%的環(huán)境光會反射到用戶的眼睛上。

環(huán)境光反射被認(rèn)為是用戶眼睛的“噪音”，因為它降低了屏幕的對比度。這種氣隙和折射率差異的對比度差了 12%。

此外，來自顯示器的 4% 光將在每個邊界處反射出用戶的視圖。這種氣隙的亮度逐漸差了 12%。

為了盡量減少反射光，使用具有相似折射率的光學(xué)透明粘合劑（OCA）或樹脂（OCR）來消除顯示產(chǎn)品內(nèi)的氣隙。

圖 4 顯示了環(huán)境光如何通過帶有 OCA 的觸摸屏和 TFT-LCD 顯示屏。

OCA的折射率在1.4到1.5之間，非常接近觸摸屏或偏光片的折射率。根據(jù)菲涅耳損耗計算，OCA邊界處的環(huán)境光反射幾乎為零。觸摸屏表面的環(huán)境光反射率僅為4%。

來自LCD的光通過OCA傳播，幾乎沒有損失。唯一的光損失是觸摸屏表面的4%。

OCA 將屏幕對比度提高了 8%，屏幕亮度提高了 8%。

02.

框貼與全貼合

電容觸摸屏與顯示屏的bonding有兩種貼合方式：框貼和全貼合。框貼又稱為口字膠合，以“口”型的雙面膠框貼合，中間存在空氣層；

全貼合是以O(shè)CA光學(xué)膠膜或OCR液態(tài)光學(xué)膠貼合，填充中間的空氣層。

與框貼相比，全貼合具有以下優(yōu)勢：

1、增強(qiáng)顯示效果。全貼合技術(shù)以與上下層折射率更接近的OCA/OCR層代替空氣層，層間界面反射更低，可以減小環(huán)境光反射的干擾，增加顯示屏光線透過率，增強(qiáng)圖像對比度。

2、屏幕隔絕灰塵和水汽，保證屏幕潔凈度，提高屏幕環(huán)境適應(yīng)性。

3、減小屏幕厚度，降低整機(jī)厚度，同時增加嵌入式觸控靈敏度。

4、較少信號噪聲干擾，提高觸控操作精度和靈敏度。

目前在中小尺寸領(lǐng)域的觸摸屏貼合，全貼合幾乎已經(jīng)完全取代了框貼技術(shù)。而在超大尺寸商顯領(lǐng)域的觸摸屏貼合，由于行業(yè)發(fā)展時間較短，超大尺寸全貼合技術(shù)設(shè)備不成熟，因此早期產(chǎn)品采用框貼較多，但隨著全貼合良率和效率的提升，全貼合也正在占據(jù)越來越高的市場份額，并將完全取代框貼技術(shù)。

03.

什么是OCA

OCA（Optically Clear Adhesive）是將光學(xué)丙烯酸膠水做成無基材，然后在上下底層，再各貼合一層離型薄膜，得到的一種無基體材料的雙面貼合膠帶，由于OCA一般以雙面膠帶的形式出廠，所以也稱為光學(xué)膠帶或光學(xué)雙面膠。

OCA光學(xué)膠厚度：25um OCA光學(xué)膠，50umOCA光學(xué)膠，75umOCA光學(xué)膠，100um OCA光學(xué)膠，175um OCA光學(xué)膠

上離型膜和下離型膜（由于與光學(xué)膠體的離型力不同，一般也稱為輕離型膜和重離型膜）。由于光學(xué)膠其用途，上下兩層離型膜都采用的是光學(xué)級離型膜與其匹配，具有比一般離型膜高很多的透光率。在上下兩層光學(xué)級離型膜的厚度方面，上離型膜（輕離型膜）一般的厚度為50um、75um，下離型膜（重離型膜）則有75um、100um等幾種不同厚度。

04.

OCA的優(yōu)點(diǎn)

1、減少眩光，減少LCD發(fā)出光的損失，增加LCD的亮度和提供高的透射率，減少能耗；

2、增加對比度，尤其是強(qiáng)光照射下的對比度；

3、面連接有更高的強(qiáng)度；

4、避免牛頓環(huán)；

5、產(chǎn)品表面更平整；

6、無邊界，擴(kuò)大可視區(qū)域。

7、厚度間隙控制精確，間隙厚度即為OCA膠膜厚度，用膠量較??；

8、貼合設(shè)備投入較小，OCA貼合設(shè)備價格比OCR貼合設(shè)備價格低一個數(shù)量級；

9、工藝相對簡單，可重復(fù)性高，且效率較高。

10.透光率>92-99%

05.

OCA的缺點(diǎn)

隨便柔性屏、大尺寸屏的發(fā)展，同時屏幕也越來越多應(yīng)用到惡劣環(huán)境中，OCA的缺點(diǎn)凸顯的越明顯，具體如下：

1.全貼合容易產(chǎn)生氣泡，貼合尺寸越大，產(chǎn)生氣泡的幾率也越大；貼合氣泡在脫泡后易發(fā)生反彈；

2. 固態(tài)膠水流動性能差，在不平表面的填隙效果不佳，不適合帶框液晶屏的全貼合；

3.大尺寸貼合難度大，貼合良率和生產(chǎn)效率低；

4.曲面貼合效果差；

5.粘接穩(wěn)定性能不強(qiáng)，貼合后的粘結(jié)強(qiáng)度隨溫度的增加而逐漸降低；

6.貼合后，不易返工，返工人工本成本高；

7. 易吸附塵埃和雜質(zhì)造成二次污染；

8.不能有效的增加屏幕的強(qiáng)度和防爆的能力；貼合后屏幕防爆效果不佳，不耐摔，屏幕易損壞；

9.每款產(chǎn)品均需分別模切。

06.

OCA貼合工藝

OCA貼合方案：先將OCA光學(xué)膠的一面與LCM進(jìn)行貼合，然后在在真空或者常壓環(huán)境下與CG貼合。

07.

OCA模切結(jié)構(gòu)

模切OCA一般有四種結(jié)構(gòu)；

1. 保護(hù)膜+重離型+ OCA膠+輕離型， 此工藝需要換膜， 加工難度比較大，成本高，一般是大企業(yè)所需產(chǎn)品。

2. 重離型+ OCA膠+加輕離型， 此工藝同樣需要換膜， 只是少層保護(hù)膜，是目前常用的方式。

3.重離型+ OCA膠+加輕離型，不需要換膜，此方式加工簡單，容易管控，不良率少，價格就便宜很多。

4. 重離型+OCA+輕離型三層全部一樣大小，同上面3是一樣的也不需要換膜，此方式加工簡單，容易管控，不良率少，價格便宜。唯一不好的是邊緣會有擠壓痕跡。

在組裝時，一般會蓋住OCA 0.5mm的邊，也就是說邊緣如有輕微的壓痕，只要管控在0.5mm內(nèi)，是可以使用的。

08.

OCA模切的刀模特點(diǎn)

現(xiàn)在OCA加工由于刀模性質(zhì)特點(diǎn)，多數(shù)用到平刀。圓刀加工主要用于換膜、OCA切裸膠等工藝。機(jī)器要求接地去除靜電。

1.平刀生產(chǎn)設(shè)備不允許有鐵銹等影響潔凈度和環(huán)境的問題出現(xiàn)，最好是用組合線，從頭到尾一次性模切加工解決所有問題，如果收卷后再次加工，不良率將不可估量。

2. 圓刀設(shè)備的要求主要是穩(wěn)定性要高，模具表面光滑鋒利，設(shè)備同樣要求無鐵銹等問題。

模具/工藝

1. 平刀模一般是木板或鋁板鏡面刀，把內(nèi)角垂直處理（處理方式：在刀片朝內(nèi)面預(yù)留刀鋒0.1mm到0.15mm，高度拋光處理掉角度，垂直于固定板面） ， 或內(nèi)角1 0 - 1 5度的模具， 對于直角產(chǎn)品一般開跳刀模具， 可以保證角度不會有擠壓痕跡。刀片一般采用日本進(jìn)口的鏡面刀。有傳聞?wù)f平刀用腐蝕模或雕刻模生產(chǎn)OCA，但從實際使用來看，沒有鏡面刀好。平刀 OCA生產(chǎn)工藝大致如下：

2. 圓刀模具角度開內(nèi)直外斜，模具必須拋光處理或其他能使模具表面光滑鋒利的處理方式處理，但圓刀模具的鋒利度到現(xiàn)在為止還是比不過鏡面刀的鋒利度，所以圓刀工藝一般都是切裸膠。圓刀的優(yōu)勢是多工序一次成型，潔凈度管控起來比平刀工藝簡單很多，包括氣泡等問題也能起到非常大的改善，整體不良率控制會比平刀好。

09.

什么是OCR／LOCA

OCR／LOCA（Optical Clear Resin）是光學(xué)膠的一種，由于該膠水為液態(tài)的，也稱為液體光學(xué)膠、光學(xué)水膠或LOCA。膠水固化后無色透明，透光率98％以上，具有固化收縮率小，耐黃變等特點(diǎn)。在全貼合領(lǐng)域中，與傳統(tǒng)OCA膠帶比較，OCR／LOCA在大尺寸、曲面、惡劣環(huán)境等領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

10.

OCR／LOCA的優(yōu)點(diǎn)

1.適用性強(qiáng)，一款膠水可對應(yīng)多款貼合產(chǎn)品；

2.液體膠水流動性強(qiáng)，對油墨厚度不敏感，縫隙填充性好；

3.適用于大尺寸貼合，對貼合產(chǎn)品尺寸大小無限制；

4.適用于曲面貼合或者復(fù)雜結(jié)構(gòu)貼合；

5.貼合良率高，返工性能好；

6.化學(xué)粘結(jié)，粘結(jié)受溫度影響小，粘結(jié)穩(wěn)定性強(qiáng)。

11.

OCR／LOCA的缺點(diǎn)

1.當(dāng)LOCA固化時，很難使框架和FPC完全固化，因此需要通過側(cè)面輻照固化;

2.LOCA存在膠水溢出的問題，因此需要精確控制點(diǎn)膠圖案，并且工藝控制要求更高;

3.LOCA在點(diǎn)膠、調(diào)平、覆蓋傳感器或蓋玻片的過程中容易產(chǎn)生氣泡;

4.在LOCA流平過程中，單位面積的膠水厚度可能會有所不同;

5.在凝固過程中，LOCA在傳送帶上的運(yùn)動可能會導(dǎo)致位移。傳感器或蓋板玻璃面積越大，就越容易發(fā)生。

12.

OCR／LOCA貼合工藝

OCR貼合方案：先用點(diǎn)膠機(jī)按照設(shè)計好的圖形將OCR點(diǎn)膠到LCM上，待OCR擴(kuò)展流平后再與CG進(jìn)行貼合，檢查OK后UV固化。

13.

OCR的涂布方式

14.

OCR與OCA的比較

OCA 和 OCR 的一般規(guī)格比較

使用 OCA 材料時，GAP 控制取決于 OCA 厚度精度。

?如果不考慮氣泡，GAP完成OCA厚度精度控制。

?雖然基本上不受作品厚度不均勻的影響，但比這更容易出現(xiàn)氣泡。

?在OCR中，由于處于液態(tài)，GAP管理依賴于上級和下級的控制。

?工作厚度不均勻性會受到影響，厚度測量結(jié)構(gòu)使GAP管理變得容易

OCA在安裝時很難做出點(diǎn)接觸條件，并且容易進(jìn)入空氣并形成氣泡。

?使用真空粘合時，由于接觸面積大，尺寸大，很容易進(jìn)入空氣形成氣泡。

?OCR處于液態(tài)，因此很難進(jìn)入。在工件上涂覆并反轉(zhuǎn)涂層后，樹脂下垂并且可以相互接觸。

?當(dāng)尺寸較大且空氣難以進(jìn)入時，也可以進(jìn)行相同的點(diǎn)接觸。

?對于超大尺寸，Tact和GAP的要求不同，有時最好使用真空吸塵器。

?至于顆粒的混合條件，不僅是設(shè)備，還有用戶的環(huán)境。因此，不可能一概而論混合的頻率。

?當(dāng)粒子混合時，OCA可能會產(chǎn)生氣泡，因為它處于片狀態(tài)。（即使規(guī)格內(nèi)的灰塵引起氣泡，導(dǎo)致NG）

?至于顆粒的混合條件，不僅是設(shè)備，還有用戶的使用環(huán)境。因此，不可能一概而論混合的頻率。

?當(dāng)顆粒混合時，OCR可能會產(chǎn)生氣泡，因為它處于液態(tài)。（當(dāng)灰塵在規(guī)格內(nèi)時，可以判斷為OK）

15.

結(jié)束語

全貼合的代價就是良率損失，在貼合過程中如果遇上貼合瑕疵無法重工、液態(tài)光學(xué)膠滲透進(jìn)面板、或是紫外線固化不均等因素，均可能使面板報廢。高階平板電腦、智能型手機(jī)等產(chǎn)品除了更需要全貼合以彰顯優(yōu)異的光學(xué)規(guī)格外，其面板價格也往往較高，因此觸控模組廠就算是僅有1%的良率下滑，都有可能讓毛利賠進(jìn)去。

審核編輯：劉清