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[導讀]觸控面板技術的應用發(fā)展趨勢

標簽:觸控  面板顯示

當消費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,成為目前極為熱門的討論焦點,不管是終端商品從小尺寸至大尺寸相繼導入觸控技術,核心技術也從電阻式主流觸控技術發(fā)展更多元的解決方案,加上Windows 7與iPhone…等話題產(chǎn)品帶動,觸控儼然已成為目前IT、3C產(chǎn)業(yè)的顯學。

預計2009年底上市的Windows 7操作系統(tǒng),由于強調(diào)整合觸控體驗的新穎操作環(huán)境,可以說是2009年點燃中、大尺寸觸控面板市場的重要引信,而iPhone、Android、WM手機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),觸控面板技術與產(chǎn)品,儼然已是今年各大廠的必爭之地。

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

以目前電子業(yè)者推出的相關終端產(chǎn)品中,號稱可以透過「摸」來操作的的計算機設備,越來越多元,例如JVC的硬盤攝影機,就已導入非顯示的觸控技術,而 2009年熱門的 Netbook、Nettop…等產(chǎn)品,呼應這波觸控熱潮,如宏碁、微星、華碩…等即發(fā)展以Netbook解決方案為基礎的觸控計算機。

由于觸控產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,在DisplaySearch第1次針對觸控面板發(fā)表的報告中,光2007年全球觸控面板出貨量已達到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23億美元,兩者比較等于成長 80%以上。

觸控面板的尺寸關鍵

在觸控面板市場中,尺寸越大往往與價格并不會呈現(xiàn)等比增加,而是視其實行技術基礎與相關組件成本而定,但尺寸仍是討論此技術的重要衡量標準。尤其不同的應用環(huán)境與實踐產(chǎn)品,其面板需求各有不同,對于其觸控技術的精密度要求也會有差異。

●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、手機、個人數(shù)字助理、PND…等消費性電子產(chǎn)品,此市場的應用產(chǎn)品十分廣泛,且商品與零組件的技術成熟度高,相對在產(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吋等級的觸控面板尺寸居多,目前以進階型商品應用最多,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設備為主,而消費性的PND與數(shù)字相框,仍以低成本電阻式觸控面板應用為主。

●中、大尺寸觸控面板(10~21吋)

泛指10~21吋尺寸等級面板,此部份應用以工業(yè)用計算機、商用觸控屏幕居多,主要技術以電容式觸控為主,雖然也有采聲波感應式、電阻式等不同觸控設計產(chǎn)品,但電容式觸控技術擁有耐刮、耐用、抗臟污…等應用優(yōu)勢,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入技術較為多元,因為電阻式、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相繼有實作產(chǎn)品推出,但此市場使用技術相對較多元。國外較常見的是用于自助服務系統(tǒng),例如處理樂透(Lottery)、賓果(Bingo)下單機臺,或是游戲機臺 (Gaming Machine)…等應用。

而觸控面板隨著尺寸增加,系統(tǒng)必須與建構的機臺進行組件整合,若因為觸控技術的先天限制(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踐技術,市場實際應用有限,反而以電阻式、電容式觸控較易受相關業(yè)者青睞。

電容式觸控緊追在后

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

現(xiàn)有市場需求以電阻式與電容式觸控2大應用為主,因電阻式觸控技術發(fā)展較成熟,但相對制品的利潤也較低,而其在多指觸控方面的技術實現(xiàn)有其限制,雖有廠商已針對多指觸控需求開發(fā)媲美電容式多指觸控的電阻式觸控技術,但技術的實現(xiàn)復雜度較高,應用市場也需要一段時間考驗。

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

觸控技術多元

電阻式觸控其原理是由上/下2組ITO導電薄膜迭合,利用壓力致使電極出現(xiàn)導電現(xiàn)象,經(jīng)由控制器偵測電壓變化計算觸點位置,完成整個觸點偵測過程,使用的關鍵材料即為導電薄膜,而使用薄膜的透明度,卻會讓顯示效果因此受到影響,但優(yōu)勢是技術成熟、沒有專利負擔,成本也自然大幅壓低。

再觀察目前觸控技術市場,雖以電阻式觸控技術應用量最多,其余是熱門的電容式觸控技術,另有紅外線、超音波…等多元技術實踐模式,但紅外線與超音波技術都比較適合大屏幕應用,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,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)展的觸控應用就更加有趣許多。

比較特別的是,觸控技術并不如處理器、內(nèi)存、硬盤機這類科技,只要最新、最快、最大…等產(chǎn)品表現(xiàn),都能取得一定的市場認同與市占。但觸控技術就相當不同,如果該技術無法滿足使用者習慣,也將影響該技術的成敗關鍵。

例如,以多指觸控見長的iPhone觸控技術,或許用于手機有其應用價值,但若應用在筆電中型屏幕尺寸的產(chǎn)品,可能多指觸控的產(chǎn)品功能需求相對變低許多,甚至,因應多指化操控所增加的零件成本,也會影響產(chǎn)品進入市場接受度。

電阻、電容技術不分軒輊[!--empirenews.page--]

為了搶食觸控市場大餅,對觸控面板而言,仍占市場大宗的電阻式觸控技術,即便占有主場優(yōu)勢,卻也不敢輕忽。以前電阻觸控技術在透光率、靈敏度、準確度與使用壽命…等多項性能表現(xiàn)重點上,都有著致命的限制與缺點,但為持續(xù)延續(xù)市場優(yōu)勢,相關業(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、耐用度與準確度,因小小的材質(zhì)改進而大幅改善原有技術限制。

此外,在多點觸控的設計要求部分,亦有業(yè)者推出電阻式觸控構造、卻同時能達到多指觸控、辨識的新穎技術,已經(jīng)推翻「多指觸控」=「電容式觸控」的技術優(yōu)勢。反觀電容觸控技術,因為采電場評析、檢測目前觸控坐標的技術原理,導致觸控面板無法有效在制造尺寸方面增大,相對限制其市場推展。目前電容式觸控面板主流尺寸仍限于15吋以下,但在業(yè)者反復技術改良下,目前成本尺寸已可達32吋左右,相關技術已具量產(chǎn)實力,下一步即是如何有效壓低制造成本。

如何解決專利緊箍咒,電容式觸控搶市關鍵

現(xiàn)階段電容式觸控技術相關專利,大多被幾大廠所掌握,尤其是關鍵的觸控IC好壞,更影響實際觸控體驗的效能表現(xiàn)。因為,電容式觸控是利用LCD面板的 ITO以透明導線鍍層,在面板表面形成電場,當使用者以手指觸按時導致電容值變化,此時觸控IC即換算精確觸按坐標,整個過程面板可能同時接收噪聲,其動作感測運算過程繁復,其中就有一堆專利技術限制,讓其它廠商無法輕易進入市場,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。

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

消弭尺寸限制,中、大尺寸應用看俏

同以15吋的觸控屏幕成本觀察,使用電容式觸控技術,會讓成本暴增為電阻式技術的3~4倍,但這個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,而尺寸限制在實驗室的試做品,亦可達接近40吋之譜。

但電容觸控技術實現(xiàn)的關鍵,在于感測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,相對觸控感測IC接收到的噪聲即急遽增加,大面板也帶來觸控IC更嚴苛的噪聲抑制考驗。

此外,電容式觸控面板目前的作法,是在ITO進行透明導線涂布,面板越大也代表著阻抗增加,感應時相當大的機會出現(xiàn)感應觸發(fā)訊號不平均、無法明確確認觸發(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)個方塊區(qū)域,透過系統(tǒng)循序進行感測、驗證,由于采多任務分析,可補單個感測IC的效能限制,透過多方比對、分析,也能將背景噪聲有系統(tǒng)的濾除。

大尺寸高利潤、高難度

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

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

當觸控面板越大,同時也代表線路相對較多且雜,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,如何降低設計復雜度,也是開發(fā)大尺寸產(chǎn)品的關鍵。

尺寸越大,其實面板也將放大原有制品的精密問題。再來觀察實務將面臨的設計問題,大尺寸面板制成,當然也會有產(chǎn)品的重量問題,當面板增大,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2公斤,比單純的面板重量高許多,如何設計專屬搬運治具?或是在運送過程中防止運送碰撞與壓力,均為考慮重點。

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