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光電/顯示技術  

電容式觸控面板IC與光學技術發展前景

上網時間: 2009年03月06日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:觸控  平面顯示  iPhone 

觸控科技的萌芽雖可追溯至1970年代,但直到近幾年,它才真正嶄露頭角。觸控技術得以商品化,除了得益於平面顯示器的普及、作業系統納入人機介面應用、材料與生產製造技術上的突破外,最重要的還包括了蘋果(Apple)的iPhone行銷策略。

根據近期美國一份市調顯示,45歲以下的青壯年中,有超過95%的人視觸控為最方便的人機介面設計,80%以上的受訪者認為其價值主要在於觸控應用在使用上的直覺性與便利性。若是細心觀察生活中人機介面的變化,必然不難發現觸控應用已迅速蔓延。近期DisplaySearch更預測2009年將是可攜式消費電子產品大量應用觸控技術急速成長的一年。

儘管目前成熟或發展中的觸控技術多達20多種,但是成功導入應用並已量產的僅7~8種,包括電阻式、表面電容式(Surface Capacitive Touch Panel,SCT)、投射電容式(Projected Capacitive Touch Panel,PCT)、紅外線式、聲波式、光學式、電磁感應式與數位式等。其中電阻式因為結構簡單且成本具有優勢,長期享有最高市佔率,SCT則因過去受限於專利限制,加上成本較高(製程技術與光學處理部份尤甚),其市佔率始終不及電阻式。近年來由於專利限制過期與光學技術之進步,在在為SCT普及率帶來新的契機;PCT由於其設計原理可實現多點觸控的應用,集眾所矚目於一身,各界預期將成長最快,觸控相關產業亦均投入研發生產此一產品。

雖然觸控介面的使用特性在選定特定觸控技術時即已確定;如電阻式的結構,光學與耐受性不如電容式,為了解決這些困難,因而在材料上及結構上尋找出路,如現行之ITO PET材料,導電多分子(Conductive Polymer)與奈米碳管(Nano Carbon Tube);為提高強光環境下面板之可讀性,電阻式衍生出不同結構的線性極化與圓形極化選擇。然而這些方案均基於一個基本假設:即在電阻式上尋求解決遠較在他種技術上更符合經濟效益。事實上真的如此嗎?當市場對PCT普及期待日益殷切之時,擁有製造感測器(Sensor)亦具有電子技術與訊號處理知識的業者,將重新定位SCT、PCT與電阻式之間的競爭關係。

來自IC的挑戰

顯而易見,SCT或PCT技術在耐受性、光學上的優勢是電阻式無可比擬的,其之所以無法普及的原因在於:1. 現行IC控制器或晶片價格居高不下,或受主要供應來源長期壟斷;2. 生產製造的專有知識;3. 光學處理製程多採外包,因而提高了生產成本;4. 傳統上面板製造與IC供應端長期缺乏技術層面交流的能力,造成觸控整體效能上達到‘最佳化’的障礙,此一困境在PCT的發展中尤其顯著。

基本上,PCT的初期發展被應用在觸控板時是屬於非透明式的觸控面板,IC供應商如Quantum、Cypress、Synaptics、Alps、Broadcom及義隆電為主要的技術與IC來源。PCT是於一層或多層表面上,以ITO排列組成許多感測單體(Sensing element)。由於其具有X, Y, Z軸上感測能力,因此表層上可用玻璃或cover lens來加強其表面耐用性。然而,當面板尺寸增大時,感測單體的數量相對增多,此時除面板出線數增加外,內阻值增大等不利因素均為現行IC僅能服務小尺寸PCT之主因。

因此,當面板製造商缺乏‘跨領域’知識時,從技術到價格將由IC供應端來主導,即使是面板製造商能提供品質穩定、高訊號雜訊比(S/N)值的面板,在受到IC供應端希望以既有產品來配合所有面板的前題下,整體解決方案的最佳化終究不可得。此種不對稱的產業現況,無助於觸控市場或產品的進化。

突破光學限制

iPhone給消費者的印象,除了多點觸控之外,即是光學上的優質表現。事實上高透光率、低反射率或表面處理即為電容式產品勝出電阻式最大的優勢。目前電阻式的透光率通常在80±2%(film/glass),使用特殊材料亦僅能達到87±2%。電容式的光學處理直接作用在玻璃原材上;實務上顯示,穿透率的改善可由87%上升至98%;反射率則由11%降低至1.8%(圖1及圖2);表面硬度、防污、防菌及抗指紋亦可經由電容式生產製程一併達成,不僅加值產品價值同時亦降低成本。利用電容式光學優勢加上結構上的調整,這種解決強光環境下面板可讀性的做法,必然較電阻式圓形偏光應用更為有效。

圖 1:光學處理前後之玻璃穿透率比較圖。
圖 1:光學處理前後之玻璃穿透率比較圖。

圖 2:光學處理前後之玻璃反射率比較圖。
圖 2:光學處理前後之玻璃反射率比較圖。

電阻式長期以來享有觸控面板最大的市佔率,其原因並非由於電阻式的功能優於它者,而是電容式普及化的障礙並未移除。就技術層面來看,電阻式顯然無須具備電子與訊號處理的背景知識;然而,電容式卻大相逕庭,其成功應用不僅需要感測器製造端瞭解如何製造出光學與結構上優質的面板,更要能在電子訊號上提供穩定均勻與高品質訊號,IC處理才能依其優勢架構出不同的訊號處理邏輯程序,以有效發揮電容式觸控面板的整體效能。

換言之,擁有電子背景之面板製造商瞭解如何才能產出優質的面板,它代表知識實質加值到生產優勢的過程,也區隔出製造業中勞力密集與知識經濟的基本差異。投射電容式觸控面板今日所面臨的絕非僅僅只是IC供應的問題而已,而是如何與上下游整合以創造面板製造、IC供應及消費者三贏的局面。

Peter Dagang Pen

行銷業務副總

萬達光電科技





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