Touch panel air bonding and optical bonding

2023/02/17閱讀時間約 7 分鐘

今天要討論的主題，乍看之下好像跟機構設計沒有什麼關係，但是，如果不了解Touch Panel (觸控面板)的結構，如何能夠做出相對應的機構設計呢？Touch panel 的玻璃和系統機器面板框架的搭配部分，跟公差分析息息相關，但這個項目也不是今天分享的主題，所以在此就暫時不提了。

但是，在Touch Panel bonding這部份的技術資料理解，身為機構設計部門成員，我們必須懂多少相關的知識呢？在機構設計上才能得心應手，不會經常出差錯呢？

我們知道，Touch panel (TP)、LCD(或LCM)是屬於系統廠外購的component，是外面廠商做的設計，訂單量大的話，TP和LCD廠商才會接受客製化，要不然，可以客製化的部份也只有Touch panel 的玻璃和FPC了。在一般的系統機構設計流程中，當PM （Product Management)選定了Touch panel 和LCD的規格之後，機構設計人員當然必須和Touch panel廠商及LCD廠商要到圖面，包括3D圖和2D圖。接著而來必須要確定Touch panel 和LCD的bonding (結合)是在自己廠內進行，還是外面的TP 廠商或是LCD廠商進行，因為，bonding 在哪裡進行就會影響到機構設計的組裝順序，以及結構的強度影響。

不管是廠內bonding還是委託外面的廠商bonding，重中之重必須了解的是什麼是air bonding？什麼是optical bonding？以及它們的優缺點及注意事項是什麼？在進入bonding 之前，我們先簡單了解一下在Touch Panel bonding 的結構上可能包括的零件和材料有哪些。

Touch panel: 中文叫做觸控面板的零件包括 Cover glass (表面的玻璃)和Sensor。上面也提到了，Cover glass 的大小和印刷，普遍廠商的作法是可以客製化的，Cover glass 和Sensor 的結合是在Touch Panel 廠商製程中完成的。在結構上是不會有任何螺牙孔的，所以Touch Panel 要固定到系統的面板時，就必須依賴 glue bonding 或是 tape bonding。

LCD (或LCM): 這個零件是由廠商製造，在結構上通常會有螺牙孔提供給系統廠做結構固定使用，比如說系統廠的機構設計可以利用這些螺絲孔做支架固定到系統結構。但是，有些小尺寸的LCD是沒有任何螺牙孔的。這種沒有任何螺牙孔的LCD，就必須以預先製程，把Touch Panel 和LCD以air bonding 或 Optical bonding 的方式結合在一起。就無法用1-2-2的方法進行bonding。

這兩大零件做了基本的了解之後，就要來進一步了解或定義它們要如何結合呢？以及這兩個零件的交貨方式是如何呢，3C機構設計爸就以bonding的方式來說明。

1.Air bonding

顧名思義，Touch Panel 和LCD的結合的介面是有孔洞、毛細孔…以這種方式來記住是比較不會忘記的方式。

1-1. 如果 bonding 是由外面零件廠商完成，那麼，交貨就會以一個料號來進行，利用的bonding 材料會是以雙面膠布(double side tape)為主。

1-2. 如果 bonding 是由系統廠自己完成，那麼，組成的作法有兩種：

1-2-1: 系統廠內自己有能力bonding Touch Panel 和LCD，交貨以兩個料號來進行，分別是Touch Panel 及LCD，利用的bonding 材料也是雙面膠布(double side tape)。

1-2-2: 系統廠內自己沒有能力bonding Touch Panel 和LCD，交貨以兩個料號來進行，分別是Touch Panel 及LCD，那bonding的結合材料會是以sponge (泡綿類)居多。在系統結構組成上，會將Touch Panel bonding到系統的面板，再將LCD固定在系統結構上，sponge 貼到LCD的金屬框架，組裝後，這時LCD則會擠壓到sponge，避免粉塵進入LCD造成品質問題。

2.Optical bonding

談到optical bonding，在系統廠一般是不設立這種設備的，所以通常是選定Touch Panel 廠商或者是具備能力的LCD廠商來進行bonding的製程，可想而知，在BOM表的料號設置也只需要一個料號就夠了。那，Optical bonding 是利用什麼材料、什麼膠，來讓Touch Panel 和LCD結合在一起呢？

優點：在LCD表面比較不會有particle。

缺點：除了費用比較貴之外，對於LCD或Touch Panel 的品質問題發生時，Touch Panel和LCD因為膠合強度不易分開，所以必須一起報廢。

以上所有bonding製程，都必須在高規格的無塵室(一萬等級以上)、甚至1000等級無塵室中完成，所有零件在進入無塵室之前也必須確定是否有存在粉塵的可能性，必要時，在零件進入無塵室之前進行粉塵清理的動機作。

另外一個重要的提醒是，在機構設計時，擺放LCD的3D圖到系統的3D圖時，LCD擺放的方向往往程師只看LCD廠商提供的2D圖擺放方向就以為是正向了，結果到了EVT或DVT系統測試時，才發現顯示影像up side down的轉了180度，雖然影像可以有條件的在軟體設計上做相應的對策，但萬一嚴重的後果還是可能導致整個設計fail，造成公司損失。所以，LCD的方向除了看2D圖之外，必須特別注意CD廠商提供的2D圖有沒有標示"顯示的方向" ，這個確認動作跟 Camera 的確認動作是一樣的原理。再一個重要確認的動作是，當LCD轉向90度或-90度時，影像得的調整最好在專案團隊中預先溝通，軟體設計的對策必須確認，機構設計才可繼續行，以免做虛功。

參考文獻：網路圖片

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