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触摸屏是怎样“炼”成的?

2013-01-15刘宗宇《微型计算机》2013年1月上

在键盘鼠标之后,我们终于迎来了另外一种更直接的输入或者说人机互动方式:触控。早期的触控多出现在手写板或者平板电脑这样的产品上,而现在,随着智能手机和平板的迅速普及,再加上硬件和软件两方面的技术成熟,触控操作已经渗透到人们生活的各个方面。除了手机和平板这样的产品已经离不开触控操作之外,银行、商场等公众场合的信息查询设备也往往提供了触控功能。

很明显,触控技术不但是显而易见的未来趋势,而且正在高速走向普及。因此作为触控操作得以实现的硬件基础,触摸屏的相关技术和产品当然也值得关注。接下来我们要干的事情,就是参观工厂生产线,看看触摸屏是怎样一步步“炼成出炉”的。

触摸屏是怎样“炼”成的?

触摸屏是怎样“炼”成的?

触摸屏是怎样“炼”成的?

触摸屏是怎样“炼”成的?

触摸屏是怎样“炼”成的?

触摸屏(电容屏)生产流程

很荣幸,我们参观了德普特集团位于赣州的触摸屏生产工厂。现在,让我们来一起看看,电容屏是如何一步步从原料变成正式产品的。


触摸屏的生产需要在高标准的无尘环境下进行,因此在进入生产车间之前需要更衣,把自己严严实实地包起来。换好服装之后,我们就变成了这副样子。

 换工作服之后,还得在风淋室(左图)进行进一步清洁才能进入车间。墙壁上的圆孔当然不是浴霸的灯泡,这些出风口能吹出强劲的风力,工作人员在里面抬起手臂旋转360度,基本就可以把身上的细小尘埃吹落干净。

换工作服之后,还得在风淋室(左图)进行进一步清洁才能进入车间。墙壁上的圆孔当然不是浴霸的灯泡,这些出风口能吹出强劲的风力,工作人员在里面抬起手臂旋转360度,基本就可以把身上的细小尘埃吹落干净。

把需要的图形印刷到玻璃上,并将蓝色的油墨盖到玻璃上,为后续的蚀刻步骤做准备。这种特制玻璃不但比普通玻璃更薄更坚固,而且透光度和折射率都控制得更好,以保证尽可能少的色彩损失和画面变形。
把需要的图形印刷到玻璃上,并将蓝色的油墨盖到玻璃上,为后续的蚀刻步骤做准备。这种特制玻璃不但比普通玻璃更薄更坚固,而且透光度和折射率都控制得更好,以保证尽可能少的色彩损失和画面变形。

这是用于“固化”的紫外线固化设备,通过它进行UV光固化作用,将油墨固化到玻璃上。
这是用于“固化”的紫外线固化设备,通过它进行UV光固化作用,将油墨固化到玻璃上。

经过UV光固化之后,就算是完成了第一道工序。
经过UV光固化之后,就算是完成了第一道工序。

这道工序是溢流洁净清洗,使用的纯净水比饮用水级别更高,可以去除材料上细小的杂质。
这道工序是溢流洁净清洗,使用的纯净水比饮用水级别更高,可以去除材料上细小的杂质。

印刷保护膜,以保证在进行下一道工序之前材料的洁净度和防划伤。
印刷保护膜,以保证在进行下一道工序之前材料的洁净度和防划伤。

隧道炉(左图)和烘箱(右图)固化车间,不同的固化方式是为了针对不同的油墨。整个Sensor层需要经过多次印刷和固化才能完成。
隧道炉(左图)和烘箱(右图)固化车间,不同的固化方式是为了针对不同的油墨。整个Sensor层需要经过多次印刷和固化才能完成。

玻璃切割工序,将玻璃按照需要切割成相应大小。

玻璃切割工序,将玻璃按照需要切割成相应大小。

使用高速脉冲压接机器,进行线路与外接线之间的连接绑定,让功能线路进行转换并实现功能。

使用高速脉冲压接机器,进行线路与外接线之间的连接绑定,让功能线路进行转换并实现功能。
使用高速脉冲压接机器,进行线路与外接线之间的连接绑定,让功能线路进行转换并实现功能。

测试电气性能(含左图),检验前面所有制程中异常,以保证客户端使用的第一次功能模拟检验顺利完成。
测试电气性能(含左图),检验前面所有制程中异常,以保证客户端使用的第一次功能模拟检验顺利完成。

这些是Sensor的半成品,根据客户的需求IC可以放在线路板上,也可以放在客户的主机上,两种同时会存在。
这些是Sensor的半成品,根据客户的需求IC可以放在线路板上,也可以放在客户的主机上,两种同时会存在。

这是G+G结构电容屏Sensor和Cover的贴合,用的液态UV胶水。
这是G+G结构电容屏Sensor和Cover的贴合,用的液态UV胶水。

Sensor和Cover贴合后如果有气泡,则需要用脱泡机进行处理,在真空环境下进行高压高温脱泡。
Sensor和Cover贴合后如果有气泡,则需要用脱泡机进行处理,在真空环境下进行高压高温脱泡。

触摸屏基本成型。
触摸屏基本成型。

一系列的检验之后,后进行全功能功能测试。
一系列的检验之后,后进行全功能功能测试。

QA送检,然后包装出货。
QA送检,然后包装出货。

什么是触摸屏?

首先要说明的是,触摸屏不是带触控功能的显示屏。也就是说,触摸屏不是显示屏,它是位于显示屏之外提供触控功能的独立部件。绝大多数支持触控操作的产品,包括手机和平板在内,都是在显示屏之外再附加一层触摸屏。在提供触控功能的同时,触摸屏还可以起到保护显示屏的作用。现在的市场上只有极少数的手机和平板产品在显示屏上直接提供了触控功能,例如苹果iPhone 5和OPPO Find 5,分别采用了In-cell和OGS两种触摸屏技术,它们的触摸屏和显示屏已经融为一体。

根据工作原理不同,触摸屏分为电阻式、电容式、红外式、声波识别式和电磁感应式等类别。目前常见的触摸屏是电容式,它被广泛应用在手机和平板上,支持触摸功能的笔记本电脑触摸屏也大多是这种模式。电容式触摸屏是在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属导电物质。当手指触摸在金属层上时,触点的电容就会发生变化,使得与之相连的振荡器频率发生变化,通过测量频率变化在X轴和Y轴的坐标来确定触摸位置获得信息。电容屏的结构大致分为三个部分:Cover Lens面板、Sensor功能片和FPC线路板。CoverLens兼具外观件和电容介质双重功能,Sensor的功能是收集电容信号,FPC则用于将Sensor上的信号线连接到控制芯片。具体来说,如果是目前常见的G+G结构(即双层玻璃)电容屏,那么它就由玻璃盖板(Cover Lens)和玻璃Sensor两块玻璃组成,二者之间夹带FPC电路板并通过OCA光学胶进行贴合。

写在后

触摸屏正在变得无处不在。移动互联的主力设备:手机和平板,基本已经全面普及触摸屏配置,而Windows 8操作系统的问世,则让笔记本电脑和更大尺寸的一体机开始拥抱触摸屏。在触摸屏的军备竞赛中,只有真正懂技术、有实力的厂商才能立于不败之地。在接下来的两期杂志中,我们将对触摸屏进行深度技术解析,感兴趣的朋友不妨多加留意。

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