電容式觸控面板IC與光學(xué)技術(shù)發(fā)展前景

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(shù)得以商品化，除了得益于平面顯示器的普及、操作系統(tǒng)納入人機接口應(yīng)用、材料與生產(chǎn)制造技術(shù)上的突破外，最重要的還包括了蘋果(Apple)的iPhone營銷策略。

根據(jù)近期美國一份市調(diào)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接口設(shè)計，80%以上的受訪者認為其價值主要在于觸控應(yīng)用在使用上的直覺性與便利性。若是細心觀察生活中人機界面的變化，必然不難發(fā)現(xiàn)觸控應(yīng)用已迅速蔓延。近期DisplaySearch更預(yù)測2009年將是便攜式消費電子產(chǎn)品大量應(yīng)用觸控技術(shù)急速增長的一年。

盡管目前成熟或發(fā)展中的觸控技術(shù)多達20多種，但是成功導(dǎo)入應(yīng)用并已量產(chǎn)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(xué)式、電磁感應(yīng)式與數(shù)字式等。其中電阻式因為結(jié)構(gòu)簡單且成本具有優(yōu)勢，長期享有最高市占率，SCT則因過去受限于專利限制，加上成本較高(制程技術(shù)與光學(xué)處理部份尤甚)，其市占率始終不及電阻式。近年來由于專利限制過期與光學(xué)技術(shù)的進步，在在為SCT普及率帶來新的契機；PCT由于其設(shè)計原理可實現(xiàn)多點觸控的應(yīng)用，集眾所矚目于一身，各界預(yù)期將增長最快，觸控相關(guān)產(chǎn)業(yè)也均投入研發(fā)生產(chǎn)此一產(chǎn)品。

雖然觸控接口的使用特性在選定特定觸控技術(shù)時即已確定；如電阻式的結(jié)構(gòu)，光學(xué)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(jié)構(gòu)上尋找出路，如現(xiàn)行的ITO PET材料，導(dǎo)電多分子(Conductive Polymer)與納米碳管(Nano Carbon Tube)；為提高強光環(huán)境下面板的可讀性，電阻式衍生出不同結(jié)構(gòu)的線性極化與圓形極化選擇。然而這些方案均基于一個基本假設(shè)：即在電阻式上尋求解決遠較在他種技術(shù)上更符合經(jīng)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，擁有制造傳感器(Sensor)也具有電子技術(shù)與信號處理知識的廠商，將重新定位SCT、PCT與電阻式之間的競爭關(guān)系。

來自IC的挑戰(zhàn)

顯而易見，SCT或PCT技術(shù)在耐受性、光學(xué)上的優(yōu)勢是電阻式無可比擬的，其之所以無法普及的原因在于：1. 現(xiàn)行IC控制器或芯片價格居高不下，或受主要供應(yīng)來源長期壟斷；2. 生產(chǎn)制造的專有知識；3. 光學(xué)處理制程多采外包，因而提高了生產(chǎn)成本；4. 傳統(tǒng)上面板制造與IC供應(yīng)端長期缺乏技術(shù)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(fā)展中尤其顯著。

基本上，PCT的初期發(fā)展被應(yīng)用在觸控板時是屬于非透明式的觸控面板，IC供貨商如Quantum、Cypress、Synaptics、Alps、Broadcom及義隆電為主要的技術(shù)與IC來源。PCT是于一層或多層表面上，以ITO排列組成許多感測單體(Sensing element)。由于其具有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(shù)量相對增多，此時除面板出線數(shù)增加外，內(nèi)阻值增大等不利因素均為現(xiàn)行IC僅能服務(wù)小尺寸PCT的主因。
因此，當面板制造商缺乏‘跨領(lǐng)域’知識時，從技術(shù)到價格將由IC供應(yīng)端來主導(dǎo)，即使是面板制造商能提供質(zhì)量穩(wěn)定、高信號噪聲比(S/N)值的面板，在受到IC供應(yīng)端希望以既有產(chǎn)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(chǎn)業(yè)現(xiàn)況，無助于觸控市場或產(chǎn)品的進化。

突破光學(xué)限制

iPhone給消費者的印象，除了多點觸控之外，即是光學(xué)上的優(yōu)質(zhì)表現(xiàn)。事實上高透光率、低反射率或表面處理即為電容式產(chǎn)品勝出電阻式最大的優(yōu)勢。目前電阻式的透光率通常在80±2%(film/glass)，使用特殊材料也僅能達到87±2%。電容式的光學(xué)處理直接作用在玻璃原材上；實務(wù)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、防菌及抗指紋也可經(jīng)由電容式生產(chǎn)制程一并達成，不僅增加產(chǎn)品價值同時也降低成本。利用電容式光學(xué)優(yōu)勢加上結(jié)構(gòu)上的調(diào)整，這種解決強光環(huán)境下面板可讀性的做法，必然較電阻式圓形偏光應(yīng)用更為有效。

圖 1:光學(xué)處理前后之玻璃穿透率比較圖。

圖 2:光學(xué)處理前后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占率，其原因并非由于電阻式的功能優(yōu)于它者，而是電容式普及化的障礙并未移除。就技術(shù)層面來看，電阻式顯然無須具備電子與信號處理的背景知識；然而，電容式卻大相徑庭，其成功應(yīng)用不僅需要傳感器制造端了解如何制造出光學(xué)與結(jié)構(gòu)上優(yōu)質(zhì)的面板，更要能在電子信號上提供穩(wěn)定均勻與高質(zhì)量信號，IC處理才能依其優(yōu)勢架構(gòu)出不同的信號處理邏輯程序，以有效發(fā)揮電容式觸控面板的整體效能。

換言之，擁有電子背景的面板制造商了解如何才能產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的面板，它代表知識實質(zhì)增加到生產(chǎn)優(yōu)勢的過程，也區(qū)分出制造業(yè)中勞力密集與知識經(jīng)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(yīng)的問題而已，而是如何與上下游整合以創(chuàng)造面板制造、IC供應(yīng)及消費者三贏的局面。

Peter Dagang Pen

營銷業(yè)務(wù)副總

萬達光電科技