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触控面板技术的应用发展趋势  
触控面板技术的应用发展趋势
副标题:触控面板技术的应用发展趋势
日期:2009-6-5     来源:电子产品世界   编辑:51Touch 

  前言:当消费者已不再满足于单纯的面板显示功能,更有趣、直觉的触控面板技术,成为目前极为热门的讨论焦点,不管是终端商品从小尺寸至大尺寸相继导入触控技术,核心技术也从电阻式主流触控技术发展更多元的解决方案,加上Windows 7与iPhone…等话题产品带动,触控俨然已成为目前IT、3C产业的显学。

  预计2009年底上市的Windows 7操作系统,由于强调整合触控体验的新颖操作环境,可以说是2009年点燃中、大尺寸触控面板市场的重要引信,而iPhone、Android、WM手机所带起的小尺寸触控面板热潮,与在大、小尺寸需求触控面板两方上、下齐发,触控面板技术与产品,俨然已是今年各大厂的必争之地。

  触控屏幕(Touch Screen),大量被应用于如个人数字助理、行动电话…等应用上,此处暂不讨论无显示功能的触控技术,讨论将聚焦在显示面板整合触控操作支持的相关产品与技术趋势。

  以目前电子业者推出的相关终端产品中,号称可以透过「摸」来操作的的计算机设备,越来越多元,例如JVC的硬盘摄影机,就已导入非显示的触控技术,而 2009年热门的 Netbook、Nettop…等产品,呼应这波触控热潮,如宏碁、微星、华硕…等即发展以Netbook解决方案为基础的触控计算机。

  由于触控产业蓬勃发展,在DisplaySearch第1次针对触控面板发表的报告中,光2007年全球触控面板出货量已达到31亿片,2008年则具有35亿片的出货水平,仅1年之差,出货量可增加4亿片,观察2007年出货金额为12亿美元,2008年的出货金额则高达23亿美元,两者比较等于成长80%以上。

  触控面板的尺寸关键

  在触控面板市场中,尺寸越大往往与价格并不会呈现等比增加,而是视其实行技术基础与相关组件成本而定,但尺寸仍是讨论此技术的重要衡量标准。尤其不同的应用环境与实践产品,其面板需求各有不同,对于其触控技术的精密度要求也会有差异。

  ●小尺寸触控面板(4吋以下)

  一般小尺寸,泛指4吋以下的产品,最常用于数字相机、手机、个人数字助理、PND…等消费性电子产品,此市场的应用产品十分广泛,且商品与零组件的技术成熟度高,相对在产品毛利表现即显得最为低微。

  ●中、小尺寸触控面板(5~9吋)

  此以5~9吋等级的触控面板尺寸居多,目前以进阶型商品应用最多,例如,较高阶的PND、数字相框、ATM,或是户外KIOSK…等,电容式面板多半用于需高度耐用要求的户外KIOSK设备为主,而消费性的PND与数字相框,仍以低成本电阻式触控面板应用为主。

  ●中、大尺寸触控面板(10~21吋)

  泛指10~21吋尺寸等级面板,此部份应用以工业用计算机、商用触控屏幕居多,主要技术以电容式触控为主,虽然也有采声波感应式、电阻式等不同触控设计产品,但电容式触控技术拥有耐刮、耐用、抗脏污…等应用优势,是中、大尺寸较多仍以电容触控为主的原因。

  ●大尺寸触控面板(22吋以上)

  即为22吋以上触控产品,大尺寸的触控屏幕导入技术较为多元,因为电阻式、电容式在大尺寸屏幕的表现有其物理限制,虽然目前大尺寸化的技术相继有实作产品推出,但此市场使用技术相对较多元。国外较常见的是用于自助服务系统,例如处理乐透(Lottery)、宾果(Bingo)下单机台,或是游戏机台(Gaming Machine)…等应用。

  而触控面板随着尺寸增加,系统必须与建构的机台进行组件整合,若因为触控技术的先天限制(例如体积变大、重量变重),而影响整合后的产品,都不是系统业者所乐于见到的结果,因此,声波式、红外线式这些可能增加产品体积的触控需求实践技术,市场实际应用有限,反而以电阻式、电容式触控较易受相关业者青睐。

  电容式触控紧追在后

  目前整合触控技术的装置相当多元,主要有手机、PND、游戏机、PMP…等多媒体或通讯周边,现阶段的应用仍以小尺寸为主流,大型触控面板,反而在市场应用方面相对冷门。尤其是iPhone智慧手机,吸引人的操控体验是触控技术产品冲量的关键,而大尺寸产品,在Windows 7和微软先前发表的Surface计算机技术,也将刺激中、大尺寸的触控应用市场加温。

  现有市场需求以电阻式与电容式触控2大应用为主,因电阻式触控技术发展较成熟,但相对制品的利润也较低,而其在多指触控方面的技术实现有其限制,虽有厂商已针对多指触控需求开发媲美电容式多指触控的电阻式触控技术,但技术的实现复杂度较高,应用市场也需要一段时间考验。

  电容式触控技术,由iPhone大量使用造成全球关注与疯狂,iPhone可谓是电容式触控技术的最佳宣传样品,其多指触控与顺畅的操作体验,更吸引不少触控技术大厂纷纷投入预算,开发近似的多指触控技术与关键零组件。

  触控技术多元

  电阻式触控其原理是由上/下2组ITO导电薄膜迭合,利用压力致使电极出现导电现象,经由控制器侦测电压变化计算触点位置,完成整个触点侦测过程,使用的关键材料即为导电薄膜,而使用薄膜的透明度,却会让显示效果因此受到影响,但优势是技术成熟、没有专利负担,成本也自然大幅压低。

  再观察目前触控技术市场,虽以电阻式触控技术应用量最多,其余是热门的电容式触控技术,另有红外线、超音波…等多元技术实践模式,但红外线与超音波技术都比较适合大屏幕应用,如数字广告牌或电子白板…等触控方式。先前也有略微提及Surface技术,这是以大型背投屏幕做出类似iPhone的多指触控效果,其触控面积可大到如同1张桌面,发展的触控应用就更加有趣许多。

  比较特别的是,触控技术并不如处理器、内存、硬盘机这类科技,只要最新、最快、最大…等产品表现,都能取得一定的市场认同与市占。但触控技术就相当不同,如果该技术无法满足使用者习惯,也将影响该技术的成败关键。

  例如,以多指触控见长的iPhone触控技术,或许用于手机有其应用价值,但若应用在笔电中型屏幕尺寸的产品,可能多指触控的产品功能需求相对变低许多,甚至,因应多指化操控所增加的零件成本,也会影响产品进入市场接受度。

  电阻、电容技术不分轩轾

  为了抢食触控市场大饼,对触控面板而言,仍占市场大宗的电阻式触控技术,即便占有主场优势,却也不敢轻忽。以前电阻触控技术在透光率、灵敏度、准确度与使用寿命…等多项性能表现重点上,都有着致命的限制与缺点,但为持续延续市场优势,相关业者也开发出采非PE膜方式(玻璃)的电阻触控模块,在透光率、耐用度与准确度,因小小的材质改进而大幅改善原有技术限制。

  此外,在多点触控的设计要求部分,亦有业者推出电阻式触控构造、却同时能达到多指触控、辨识的新颖技术,已经推翻「多指触控」=「电容式触控」的技术优势。反观电容触控技术,因为采电场评析、检测目前触控坐标的技术原理,导致触控面板无法有效在制造尺寸方面增大,相对限制其市场推展。目前电容式触控面板主流尺寸仍限于15吋以下,但在业者反复技术改良下,目前成本尺寸已可达32吋左右,相关技术已具量产实力,下一步即是如何有效压低制造成本。

  如何解决专利紧箍咒,电容式触控抢市关键

  现阶段电容式触控技术相关专利,大多被几大厂所掌握,尤其是关键的触控IC好坏,更影响实际触控体验的效能表现。因为,电容式触控是利用LCD面板的ITO以透明导线镀层,在面板表面形成电场,当使用者以手指触按时导致电容值变化,此时触控IC即换算精确触按坐标,整个过程面板可能同时接收噪声,其动作感测运算过程繁复,其中就有一堆专利技术限制,让其它厂商无法轻易进入市场,制造商也可能碍于触控IC取得成本,而致使产品成本增加。

  一般认为,电容式触控技术较难突破尺寸的限制,可能发展的尺寸相对电阻式触控显得较小一些,其实,电容式触控在较大尺寸面板不是办不到,是其成本架构无法与同尺寸的电阻式触控面板技术相抗衡,导致相关厂商量产的兴趣缺缺。

  消弭尺寸限制,中、大尺寸应用看俏

  同以15吋的触控屏幕成本观察,使用电容式触控技术,会让成本暴增为电阻式技术的3~4倍,但这个状况已在各厂商的努力下改善不少,原先成本的差距正逐步拉近中,而尺寸限制在实验室的试做品,亦可达接近40吋之谱。

  但电容触控技术实现的关键,在于感测使用者触按屏幕引起的微弱电流变化,若开发的面板尺寸不断加大,相对触控感测IC接收到的噪声即急遽增加,大面板也带来触控IC更严苛的噪声抑制考验。

  此外,电容式触控面板目前的作法,是在ITO进行透明导线涂布,面板越大也代表着阻抗增加,感应时相当大的机会出现感应触发讯号不平均、无法明确确认触发状况的问题。新的方法是采数组扫描改善,将面板区域分割成数个方块区域,透过系统循序进行感测、验证,由于采多任务分析,可补单个感测IC的效能限制,透过多方比对、分析,也能将背景噪声有系统的滤除。

  大尺寸高利润、高难度

  虽然触控屏幕以中、小尺寸的市场最为大宗,但实际上毛利却不高,对相关组件业者来说,其获利能力有限,反而是难度较高的中、大尺寸应用,其毛利就相对可观许多。

  但触控面板随尺寸增大,虽拥有高毛利优势,但发展大尺寸触控技术的技术瓶颈,却相对复杂许多。例如,触控屏幕大尺寸化,首要处理的问题即面板的线性准确度要求,既然「触控」的目的在于取代鼠标操作,线性表现不准确即会发生频繁的误动作问题。

  当触控面板越大,同时也代表线路相对较多且杂,撇开制作成本增加不谈,在电容式的触控环境,还有棘手的杂散电容、环境干扰…等问题待解,如何降低设计复杂度,也是开发大尺寸产品的关键。

  尺寸越大,其实面板也将放大原有制品的精密问题。再来观察实务将面临的设计问题,大尺寸面板制成,当然也会有产品的重量问题,当面板增大,产品重量也将增加。以30吋的触控面板来说成品重量即高达2公斤,比单纯的面板重量高许多,如何设计专属搬运治具?或是在运送过程中防止运送碰撞与压力,均为考虑重点。

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