觸控面板技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

標(biāo)簽：觸控  面板顯示

當(dāng)消費(fèi)者已不再滿足于單純的面板顯示功能，更有趣、直覺的觸控面板技術(shù)，成為目前極為熱門的討論焦點(diǎn)，不管是終端商品從小尺寸至大尺寸相繼導(dǎo)入觸控技術(shù)，核心技術(shù)也從電阻式主流觸控技術(shù)發(fā)展更多元的解決方案，加上Windows 7與iPhone…等話題產(chǎn)品帶動(dòng)，觸控儼然已成為目前IT、3C產(chǎn)業(yè)的顯學(xué)。

預(yù)計(jì)2009年底上市的Windows 7操作系統(tǒng)，由于強(qiáng)調(diào)整合觸控體驗(yàn)的新穎操作環(huán)境，可以說是2009年點(diǎn)燃中、大尺寸觸控面板市場(chǎng)的重要引信，而iPhone、Android、WM手機(jī)所帶起的小尺寸觸控面板熱潮，與在大、小尺寸需求觸控面板兩方上、下齊發(fā)，觸控面板技術(shù)與產(chǎn)品，儼然已是今年各大廠的必爭(zhēng)之地。

觸控屏幕(Touch Screen)，大量被應(yīng)用于如個(gè)人數(shù)字助理、行動(dòng)電話…等應(yīng)用上，此處暫不討論無顯示功能的觸控技術(shù)，討論將聚焦在顯示面板整合觸控操作支持的相關(guān)產(chǎn)品與技術(shù)趨勢(shì)。

以目前電子業(yè)者推出的相關(guān)終端產(chǎn)品中，號(hào)稱可以透過「摸」來操作的的計(jì)算機(jī)設(shè)備，越來越多元，例如JVC的硬盤攝影機(jī)，就已導(dǎo)入非顯示的觸控技術(shù)，而 2009年熱門的 Netbook、Nettop…等產(chǎn)品，呼應(yīng)這波觸控?zé)岢?，如宏碁、微星、華碩…等即發(fā)展以Netbook解決方案為基礎(chǔ)的觸控計(jì)算機(jī)。

由于觸控產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，在DisplaySearch第1次針對(duì)觸控面板發(fā)表的報(bào)告中，光2007年全球觸控面板出貨量已達(dá)到31億片，2008年則具有 35億片的出貨水平，僅1年之差，出貨量可增加4億片，觀察2007年出貨金額為12億美元，2008年的出貨金額則高達(dá)23億美元，兩者比較等于成長(zhǎng) 80%以上。

觸控面板的尺寸關(guān)鍵

在觸控面板市場(chǎng)中，尺寸越大往往與價(jià)格并不會(huì)呈現(xiàn)等比增加，而是視其實(shí)行技術(shù)基礎(chǔ)與相關(guān)組件成本而定，但尺寸仍是討論此技術(shù)的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。尤其不同的應(yīng)用環(huán)境與實(shí)踐產(chǎn)品，其面板需求各有不同，對(duì)于其觸控技術(shù)的精密度要求也會(huì)有差異。

●小尺寸觸控面板(4吋以下)

一般小尺寸，泛指4吋以下的產(chǎn)品，最常用于數(shù)字相機(jī)、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、PND…等消費(fèi)性電子產(chǎn)品，此市場(chǎng)的應(yīng)用產(chǎn)品十分廣泛，且商品與零組件的技術(shù)成熟度高，相對(duì)在產(chǎn)品毛利表現(xiàn)即顯得最為低微。

●中、小尺寸觸控面板(5～9吋)

此以5～9吋等級(jí)的觸控面板尺寸居多，目前以進(jìn)階型商品應(yīng)用最多，例如，較高階的PND、數(shù)字相框、ATM，或是戶外KIOSK…等，電容式面板多半用于需高度耐用要求的戶外KIOSK設(shè)備為主，而消費(fèi)性的PND與數(shù)字相框，仍以低成本電阻式觸控面板應(yīng)用為主。

●中、大尺寸觸控面板(10～21吋)

泛指10～21吋尺寸等級(jí)面板，此部份應(yīng)用以工業(yè)用計(jì)算機(jī)、商用觸控屏幕居多，主要技術(shù)以電容式觸控為主，雖然也有采聲波感應(yīng)式、電阻式等不同觸控設(shè)計(jì)產(chǎn)品，但電容式觸控技術(shù)擁有耐刮、耐用、抗臟污…等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，是中、大尺寸較多仍以電容觸控為主的原因。

●大尺寸觸控面板(22吋以上)

即為22吋以上觸控產(chǎn)品，大尺寸的觸控屏幕導(dǎo)入技術(shù)較為多元，因?yàn)殡娮枋?、電容式在大尺寸屏幕的表現(xiàn)有其物理限制，雖然目前大尺寸化的技術(shù)相繼有實(shí)作產(chǎn)品推出，但此市場(chǎng)使用技術(shù)相對(duì)較多元。國外較常見的是用于自助服務(wù)系統(tǒng)，例如處理樂透(Lottery)、賓果(Bingo)下單機(jī)臺(tái)，或是游戲機(jī)臺(tái) (Gaming Machine)…等應(yīng)用。

而觸控面板隨著尺寸增加，系統(tǒng)必須與建構(gòu)的機(jī)臺(tái)進(jìn)行組件整合，若因?yàn)橛|控技術(shù)的先天限制(例如體積變大、重量變重)，而影響整合后的產(chǎn)品，都不是系統(tǒng)業(yè)者所樂于見到的結(jié)果，因此，聲波式、紅外線式這些可能增加產(chǎn)品體積的觸控需求實(shí)踐技術(shù)，市場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用有限，反而以電阻式、電容式觸控較易受相關(guān)業(yè)者青睞。

電容式觸控緊追在后

目前整合觸控技術(shù)的裝置相當(dāng)多元，主要有手機(jī)、PND、游戲機(jī)、PMP…等多媒體或通訊周邊，現(xiàn)階段的應(yīng)用仍以小尺寸為主流，大型觸控面板，反而在市場(chǎng)應(yīng)用方面相對(duì)冷門。尤其是iPhone智慧手機(jī)，吸引人的操控體驗(yàn)是觸控技術(shù)產(chǎn)品沖量的關(guān)鍵，而大尺寸產(chǎn)品，在Windows 7和微軟先前發(fā)表的SuRFace計(jì)算機(jī)技術(shù)，也將刺激中、大尺寸的觸控應(yīng)用市場(chǎng)加溫。

現(xiàn)有市場(chǎng)需求以電阻式與電容式觸控2大應(yīng)用為主，因電阻式觸控技術(shù)發(fā)展較成熟，但相對(duì)制品的利潤(rùn)也較低，而其在多指觸控方面的技術(shù)實(shí)現(xiàn)有其限制，雖有廠商已針對(duì)多指觸控需求開發(fā)媲美電容式多指觸控的電阻式觸控技術(shù)，但技術(shù)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較高，應(yīng)用市場(chǎng)也需要一段時(shí)間考驗(yàn)。

電容式觸控技術(shù)，由iPhone大量使用造成全球關(guān)注與瘋狂，iPhone可謂是電容式觸控技術(shù)的最佳宣傳樣品，其多指觸控與順暢的操作體驗(yàn)，更吸引不少觸控技術(shù)大廠紛紛投入預(yù)算，開發(fā)近似的多指觸控技術(shù)與關(guān)鍵零組件。

觸控技術(shù)多元

電阻式觸控其原理是由上/下2組ITO導(dǎo)電薄膜迭合，利用壓力致使電極出現(xiàn)導(dǎo)電現(xiàn)象，經(jīng)由控制器偵測(cè)電壓變化計(jì)算觸點(diǎn)位置，完成整個(gè)觸點(diǎn)偵測(cè)過程，使用的關(guān)鍵材料即為導(dǎo)電薄膜，而使用薄膜的透明度，卻會(huì)讓顯示效果因此受到影響，但優(yōu)勢(shì)是技術(shù)成熟、沒有專利負(fù)擔(dān)，成本也自然大幅壓低。

再觀察目前觸控技術(shù)市場(chǎng)，雖以電阻式觸控技術(shù)應(yīng)用量最多，其余是熱門的電容式觸控技術(shù)，另有紅外線、超音波…等多元技術(shù)實(shí)踐模式，但紅外線與超音波技術(shù)都比較適合大屏幕應(yīng)用，如數(shù)字廣告牌或電子白板…等觸控方式。先前也有略微提及SuRFace技術(shù)，這是以大型背投屏幕做出類似iPhone的多指觸控效果，其觸控面積可大到如同1張桌面，發(fā)展的觸控應(yīng)用就更加有趣許多。

比較特別的是，觸控技術(shù)并不如處理器、內(nèi)存、硬盤機(jī)這類科技，只要最新、最快、最大…等產(chǎn)品表現(xiàn)，都能取得一定的市場(chǎng)認(rèn)同與市占。但觸控技術(shù)就相當(dāng)不同，如果該技術(shù)無法滿足使用者習(xí)慣，也將影響該技術(shù)的成敗關(guān)鍵。

例如，以多指觸控見長(zhǎng)的iPhone觸控技術(shù)，或許用于手機(jī)有其應(yīng)用價(jià)值，但若應(yīng)用在筆電中型屏幕尺寸的產(chǎn)品，可能多指觸控的產(chǎn)品功能需求相對(duì)變低許多，甚至，因應(yīng)多指化操控所增加的零件成本，也會(huì)影響產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)接受度。

電阻、電容技術(shù)不分軒輊

為了搶食觸控市場(chǎng)大餅，對(duì)觸控面板而言，仍占市場(chǎng)大宗的電阻式觸控技術(shù)，即便占有主場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，卻也不敢輕忽。以前電阻觸控技術(shù)在透光率、靈敏度、準(zhǔn)確度與使用壽命…等多項(xiàng)性能表現(xiàn)重點(diǎn)上，都有著致命的限制與缺點(diǎn)，但為持續(xù)延續(xù)市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，相關(guān)業(yè)者也開發(fā)出采非PE膜方式(玻璃)的電阻觸控模塊，在透光率、耐用度與準(zhǔn)確度，因小小的材質(zhì)改進(jìn)而大幅改善原有技術(shù)限制。

此外，在多點(diǎn)觸控的設(shè)計(jì)要求部分，亦有業(yè)者推出電阻式觸控構(gòu)造、卻同時(shí)能達(dá)到多指觸控、辨識(shí)的新穎技術(shù)，已經(jīng)推翻「多指觸控」=「電容式觸控」的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。反觀電容觸控技術(shù)，因?yàn)椴呻妶?chǎng)評(píng)析、檢測(cè)目前觸控坐標(biāo)的技術(shù)原理，導(dǎo)致觸控面板無法有效在制造尺寸方面增大，相對(duì)限制其市場(chǎng)推展。目前電容式觸控面板主流尺寸仍限于15吋以下，但在業(yè)者反復(fù)技術(shù)改良下，目前成本尺寸已可達(dá)32吋左右，相關(guān)技術(shù)已具量產(chǎn)實(shí)力，下一步即是如何有效壓低制造成本。

如何解決專利緊箍咒，電容式觸控?fù)屖嘘P(guān)鍵

現(xiàn)階段電容式觸控技術(shù)相關(guān)專利，大多被幾大廠所掌握，尤其是關(guān)鍵的觸控IC好壞，更影響實(shí)際觸控體驗(yàn)的效能表現(xiàn)。因?yàn)?，電容式觸控是利用LCD面板的 ITO以透明導(dǎo)線鍍層，在面板表面形成電場(chǎng)，當(dāng)使用者以手指觸按時(shí)導(dǎo)致電容值變化，此時(shí)觸控IC即換算精確觸按坐標(biāo)，整個(gè)過程面板可能同時(shí)接收噪聲，其動(dòng)作感測(cè)運(yùn)算過程繁復(fù)，其中就有一堆專利技術(shù)限制，讓其它廠商無法輕易進(jìn)入市場(chǎng)，制造商也可能礙于觸控IC取得成本，而致使產(chǎn)品成本增加。

一般認(rèn)為，電容式觸控技術(shù)較難突破尺寸的限制，可能發(fā)展的尺寸相對(duì)電阻式觸控顯得較小一些，其實(shí)，電容式觸控在較大尺寸面板不是辦不到，是其成本架構(gòu)無法與同尺寸的電阻式觸控面板技術(shù)相抗衡，導(dǎo)致相關(guān)廠商量產(chǎn)的興趣缺缺。

消弭尺寸限制，中、大尺寸應(yīng)用看俏

同以15吋的觸控屏幕成本觀察，使用電容式觸控技術(shù)，會(huì)讓成本暴增為電阻式技術(shù)的3～4倍，但這個(gè)狀況已在各廠商的努力下改善不少，原先成本的差距正逐步拉近中，而尺寸限制在實(shí)驗(yàn)室的試做品，亦可達(dá)接近40吋之譜。

但電容觸控技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，在于感測(cè)使用者觸按屏幕引起的微弱電流變化，若開發(fā)的面板尺寸不斷加大，相對(duì)觸控感測(cè)IC接收到的噪聲即急遽增加，大面板也帶來觸控IC更嚴(yán)苛的噪聲抑制考驗(yàn)。

此外，電容式觸控面板目前的作法，是在ITO進(jìn)行透明導(dǎo)線涂布，面板越大也代表著阻抗增加，感應(yīng)時(shí)相當(dāng)大的機(jī)會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)觸發(fā)訊號(hào)不平均、無法明確確認(rèn)觸發(fā)狀況的問題。新的方法是采數(shù)組掃描改善，將面板區(qū)域分割成數(shù)個(gè)方塊區(qū)域，透過系統(tǒng)循序進(jìn)行感測(cè)、驗(yàn)證，由于采多任務(wù)分析，可補(bǔ)單個(gè)感測(cè)IC的效能限制，透過多方比對(duì)、分析，也能將背景噪聲有系統(tǒng)的濾除。

大尺寸高利潤(rùn)、高難度

雖然觸控屏幕以中、小尺寸的市場(chǎng)最為大宗，但實(shí)際上毛利卻不高，對(duì)相關(guān)組件業(yè)者來說，其獲利能力有限，反而是難度較高的中、大尺寸應(yīng)用，其毛利就相對(duì)可觀許多。

但觸控面板隨尺寸增大，雖擁有高毛利優(yōu)勢(shì)，但發(fā)展大尺寸觸控技術(shù)的技術(shù)瓶頸，卻相對(duì)復(fù)雜許多。例如，觸控屏幕大尺寸化，首要處理的問題即面板的線性準(zhǔn)確度要求，既然「觸控」的目的在于取代鼠標(biāo)操作，線性表現(xiàn)不準(zhǔn)確即會(huì)發(fā)生頻繁的誤動(dòng)作問題。

當(dāng)觸控面板越大，同時(shí)也代表線路相對(duì)較多且雜，撇開制作成本增加不談，在電容式的觸控環(huán)境，還有棘手的雜散電容、環(huán)境干擾…等問題待解，如何降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度，也是開發(fā)大尺寸產(chǎn)品的關(guān)鍵。

尺寸越大，其實(shí)面板也將放大原有制品的精密問題。再來觀察實(shí)務(wù)將面臨的設(shè)計(jì)問題，大尺寸面板制成，當(dāng)然也會(huì)有產(chǎn)品的重量問題，當(dāng)面板增大，產(chǎn)品重量也將增加。以30吋的觸控面板來說成品重量即高達(dá)2公斤，比單純的面板重量高許多，如何設(shè)計(jì)專屬搬運(yùn)治具?或是在運(yùn)送過程中防止運(yùn)送碰撞與壓力，均為考慮重點(diǎn)。