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展更多元的解決方案,加上Windows 7與iPhone…等話題產品帶動,觸控儼然已成為目前IT、3C產業的顯學。
預計2009年底上市的Windows 7操作系統,由于強調整合觸控體驗的新穎操作環境,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,觸控面板技術與產品,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品與技術趨勢。
以目前電子業者推出的相關終端產品中,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…等產品,呼應這波觸控熱潮,如宏碁、微星、華碩…等即發展以Netbook解決方案為基礎的觸控計算機。
由于觸控產業蓬勃發展,在DisplaySearch第1次針對觸控面板發表的報告中,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。尤其不同的應用環境與實踐產品,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吋以下的產品,最常用于數字相機、手機、個人數字助理、PND…等消費性電子產品,此市場的應用產品十分廣泛,且商品與零組件的技術成熟度高,相對在產品毛利表現即顯得最為低微。
●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品,但電容式觸控技術擁有耐刮、耐用、抗臟污…等應用優勢,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有其物理限制,雖然目前大尺寸化的技術相繼有實作產品推出,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,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),而影響整合后的產品,都不是系統業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品沖量的關鍵,而大尺寸產品,在Windows 7和微軟先前發表的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有其限制,雖有廠商已針對多指觸控需求開發媲美電容式多指觸控的電阻式觸控技術,但技術的實現復雜度較高,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導電現象,經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、內存、硬盤機這類科技,只要最新、最快、最大…等產品表現,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品,可能多指觸控的產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,也會影響產品進入市場接受度。
電阻、電容技術不分軒輊
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…等多項性能表現重點上,都有著致命的限制與缺點,但為持續延續市場優勢,相關業者也開發出采非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,已經推翻「多指觸控」=「電容式觸控」的技術優勢。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。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感應觸發訊號不平均、無法明確確認觸發狀況的問題。新的方法是采數組掃描改善,將面板區域分割成數個方塊區域,透過系統循序進行感測、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,雖擁有高毛利優勢,但發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,線性表現不準確即會發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,在電容式的觸控環境,還有棘手的雜散電容、環境干擾…等問題待解,如何降低設計復雜度,也是開發大尺寸產品的關鍵。
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,當然也會有產品的重量問題,當面板增大,產品重量也將增加。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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