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(lái)源：星星科技發(fā)行股份購(gòu)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(lái)源：藍(lán)思科技招股說(shuō)明書
（1）Out-Cell
1. G+G技術(shù)
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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(chǎng)，G+F技術(shù)目前已經(jīng)占據(jù)主流；在高端市場(chǎng)，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：
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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(chǎng)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。
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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(guò)在彩色濾光片和偏光片之間形成簡(jiǎn)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(chǎng)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(chǎng)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(lái)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(jìng)爭(zhēng)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(lái)源：《On-Cell技術(shù)與發(fā)展》
二、貼合市場(chǎng)
（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(guò)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(guò)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(méi)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(wèn)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(lái)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(lái)源：手機(jī)中國(guó)
對(duì)于LCD和OLED來(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，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(lái)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(guò)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(guò)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(lái)源：和輝光電官網(wǎng)
資料來(lái)源：和輝光電官網(wǎng)
總的來(lái)說(shuō)：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(wú)論是On-Cell、In-Cell還是OGS，其帶來(lái)的全貼合工藝一定會(huì)成為智能手機(jī)未來(lái)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(wú)論兩者誰(shuí)將成為未來(lái)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(méi)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(wú)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(lái)越注重舒適的手感和靈敏的觸控反應(yīng)。近年來(lái)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(lái)源：中國(guó)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(guò)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(lái)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(guò)2D玻璃的48.2%。可見3D玻璃的市場(chǎng)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(wú)法實(shí)現(xiàn)彎折，故目前的3D玻璃技術(shù)還無(wú)法在柔性折疊屏中得以廣泛應(yīng)用。
