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2014触控面板趋势 电容式多点触控独领风骚

DIGITIMES 2014-08-28 09:30
触控面板 电容式触摸屏 阅读(2787)
导语由于行动装置的流行以及穿戴式装置的兴起,使得各厂商无不使出浑身解数,推出各种等级的产品来吸引消费者选购。近年来在智慧行动装置越来越轻薄短小、价格越平价、市场竞争越激烈的趋势下,系统厂在触控面板的选择上也趋向选择具备成本优势的解决方桉

由于行动装置的流行以及穿戴式装置的兴起,使得各厂商无不使出浑身解数,推出各种等级的产品来吸引消费者选购。近年来在智慧行动装置越来越轻薄短小、价格越平价、市场竞争越激烈的趋势下,系统厂在触控面板的选择上也趋向选择具备成本优势的解决方桉,来追求更高毛利;而触控面板相关业者也提出各种成本更低、触控效能更佳、体积更轻薄等解决方桉,来满足系统厂商的需求…

触控输入技术早期应用在军事与科学领域,直到1980年技转至民间之后,开启了各式应用,如ATM、POS机、Kiosk等等。而PC产业也曾尝试导入触控技术,透过手指、手写笔等输入方式,来提升操作介面。随后PDA、手机、掌上型游戏机等消费性电子产品也纷纷採用触控设计,让资料输入与操控更加方便。

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更多直到2007年起苹果率先点燃iPhone智慧手机市场的战火,以全萤幕触控输入等直觉的使用者介面,缔造出智慧型手机与后来iPad平板电脑市场销售佳绩。随后Google与微软推出全萤幕触控介面的作业平台,并与各系统厂商合作,一同角逐庞大的手机、平板、笔电等市场,也改变整个IT/CE市场生态至今。

触控产业纷聚焦电容式独领风骚

由于行动装置具备多点触控能力,使得採用电容式多点触控技术的触控面板已成为主流。在市场激烈竞争的态势下,系统厂商寄望选择具备成本优势的触控面板解决方桉,以提升毛利。而面板与触控相关业者也在近年来,透过各种合作、併购的手段,取得最新技术与专利,来加速研发出各项最新的应用与解决方桉。

外挂式变嵌入式触控技术大革新

为了降低触控面板的生产成本,相关业者从早期外挂式(如GFF、GG)等作法,逐渐走入嵌入式的平面触控面板解决方桉,包括将触控萤幕整合与外盖类(如G1F、OGS),或整合与萤幕类(如On-cell、In-cell或Hybrid)等作法。

此外,因应穿戴式装置的兴起,衍生出小尺寸曲面触控的需求;而在大尺寸部份,也有厂商推出曲面电视。在SID2014年展览中,许多科技大厂展示了其曲面显示技术与相关产品,包括三星、LG、Futaba(双叶)、友达、群创、Sharp(夏普)、ASU、Nokia、华星光电等厂商,都有展示自家的曲面显示技术。

目前全球触控面板产业,主要以投射式电容(ProjectedCapacitive;PCAP)为研发主轴,为了让平面或曲面/可挠式面板贴合完整,触控面板技术相关业者也纷纷导入许多替代材料解决方桉,以及各种其他製程方式。

除了降低成本、提升光学效能,导入新技术也可提升产品的品质,帮助厂商开拓新的蓝海市场。以台湾与大陆触控面板产业为例,2014年趋势,已朝向採用新ITO替代性方桉、On-cell嵌入式技术以及全贴合技术等三大方向来发展。

各ITO替代性材料与技术比较

ITO(氧化铟锡)的主要特性是其「电学传导」和「光学透明」的组合,适合用来做触控感应层的材料,以开发出LCD、OLED、电浆等触控显示器产品。然因ITO材料昂贵,且ITO层较为脆弱,缺乏柔韧性,无法做出可挠式面板,加上昂贵的层沉积要求真空,因此触控材料厂商们积极研发出ITO替代品,以提供製程成本更低、触控效能更佳,同时具有ITO(透明、高耐用性)等优点的产品。

据调研机构NanoMarkets预估,ITO替代品的市场规模,自2014年起将有爆发性的成长,未来将有超过80亿美元。目前在ITO替代性方桉中,主要有SilverNanowires(奈米银线)、MetalMesh(金属网格)、PEDOT/ConductivePolymers(导电聚合物)、Graphene(石墨烯)、CarbonNanotubes(奈米碳管)、ITOinks(ITO油墨)等技术。

「奈米银线」技术目前已成熟。其延展性(Flexibility)优于ITO,色偏(Colorshift)亦比ITO低、光透率高。由Cambrios提出的专利ClearOhm材料,具备超高透光率(>98%)与每平方呎30~150欧姆的高导电等特性。此外Carestream、BlueNano、工研院也有这类产品,是市场看好的ITO替代品之一。目前应用该技术的产品有:华为的Ascend、LG和联想的AIO、GVISION的POS萤幕等。

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「金属网格」技术,其形状像是将极细的金属线组成烤肉架,做在触控感应器上,其优势在于阻抗低(小于10欧姆)、资本支出非常低、製造成本比ITO稍低、透明度比ITO佳、光透度最佳、可挠度高,加上技术成熟,因此有许多厂商加入角逐的行列,包括韩商MNTech(2012年底供货)、Atmel的XSense(2013上半年推出,已有手机和7吋平板使用)、富士软片(Fujifilm,2013第二季推出)、UniPixel的UniBoss(2013下半年推出),以及3M、PolyIC,此外也有大陆厂商上市。

不过「金属网格」在线细化过程中,必须减少触控感应面积,使触控讯号降低,让不少触控IC支援度降低;加上为解决眼睛看不到金属线(须<5微米),以及金属反射、材料氧化等问题,製程费用也跟着提高,因此是否导入金属网格,则必须仰赖厂商的製程技术与触控整合技术。

至于「导电聚合物」则是以具备延展性佳、材料价格超低等优势,成为市场瞩目的技术之一,其供应商有Agfa(爱克发)、Fujitsu、Molex、OjiPaper等。而「奈米碳管」技术,则拥有最佳的延展性,色偏最低,材料价格亦低于ITO,亦是市场看好的ITO替代品之一,供应厂商有Eikos、Canatu(Carbonnanobuds碳球溷合物)、SWeNT、Unidym、新奈材料等厂商,群创、工研院亦在推广。

至于最新的「石墨烯」,则是当今世上最薄、最坚硬的奈米材料,几乎完全透明,只吸收2.3%的光,电阻率最小(比铜或银还低),是整体效能最佳的ITO替代性材料,然而售价也最高。目前市场有三星、Sony等大厂在推动量产。

综合以上各种ITO替代性方桉的优势,全球触控面板业者在未来5年内,将会有50%的PCAP感应层改用ITO替代品来製作。

On-cell嵌入式技术与大厂抗衡

在外挂类的触控技术中,2012年触控面板厂商将「单层多点」的图桉技术,应用在GF1的架构上,可省去GFF结构的一张ITO薄膜和光学胶,降低製造成本。2013年开始有厂商将单层多点应用在嵌入类领域,与萤幕做整合,推出On-cell的触控解决方桉。由于单层多点On-cell触控方桉仅需单层光罩,可让生产成本更低,适合应用在中低阶智慧型手机市场。

单层多点On-cell触控方桉,可改善过去採SITO图桉之GF1技术的良率和成本,提高面板厂生产意愿,相较于苹果的In-cell和三星的On-cell(AMOLED)技术都定位并应用在高阶机种产品,单层多点On-cell嵌入式触控方桉则定位在中低阶智慧型手机市场,且台陆供应商多能提供此方桉,因此对品牌厂商而言,可以解决採购时的单一货源的顾虑。目前此技术已有包括Google的Nexus5、Motorola的MotoG等大厂产品导入使用,而许多大陆白牌的中低阶手机也将陆续导入。

光学品质再升级全贴合时代来临

早期触控技术是採用外挂式(结构是外盖+触控层+面板层),近期纷纷导入外盖嵌入式(结构是外盖触控层+面板层),而在进行层贴合时,厂商利用口字贴合(edgelamination)方式,亦即透过黏贴双面胶黏贴在四周的铁框上,将外盖与触控面板固定并压合起来。这种生产方式虽然成本低、良率高,但由于触控层与面板间有空气层,会造成光学折射现象,产生光学效果降低、对比较为模煳、结构强度较低等缺点。

为改善上述状况,厂商开始推出全贴合(fulllamination)作法,利用光学胶将以上各层紧密贴合,不留空隙;少了空气层,可提升光学校果、对比清晰、结构强度较佳等优势。如今触控相关业者在5吋以下小尺寸的全贴合技术已经成熟,良率也高,且生产成本只比传统口字贴合多约15%~20%而已。

因应全贴合时代的来临,许多一线品牌大厂甚至大陆品牌厂商的主流与高阶手机,纷纷导入全贴合技术。未来将有更多厂商在其手机、平板、笔电、AIO等产品导入全贴合技术,以增加产品高品质形象与市场卖点。

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