各式各樣的降低成本的方法被提出,有使用塑料或壓克力來取代玻璃,或使用薄膜取代玻璃,將原本雙層的結(jié)構(gòu)硬擠在單層結(jié)構(gòu)里面等方法,到最后形成將Sensor做在保護(hù)玻璃上(Touch on Lens) 與做在LCD里面(In-Cell)的兩種終級方法的對決。
近年來在行動裝置掀起的觸控風(fēng)潮,如大火燎原般的一發(fā)不可收拾,觸控已成為生活的一部份,朝未來看去趨勢更是無法抵擋,由小尺寸的手機(jī),中尺寸的平板計(jì)算機(jī),NB,到大尺寸的電視,家電等,都將為觸控所滲透,觸控產(chǎn)業(yè)的規(guī)模也就越來越大,根據(jù)DisplaySearch最新出版觸控面板市場分析報(bào)告指出,2011年全球觸控面板產(chǎn)值將達(dá)134億美元,其中三分之二的觸控面板使用在手機(jī)預(yù)計(jì)達(dá)8.68億片,其余成長最快的就是平板超過7200萬片,約有30~40億美元的產(chǎn)值。
降成本!Touch on Lens良率高
試想看看134億美元相當(dāng)于3800億臺幣,如果有人能想出降低成本50%的方法,就可以創(chuàng)造1900億臺幣的利潤,如果將成本降低80%,就可以創(chuàng)造3000億臺幣的利潤,而且每年都在成長,上述的利潤相信看到的人很難不心動,當(dāng)然業(yè)界也不例外,各式各樣的降低成本的方法被提出,有使用塑料或壓克力來取代玻璃,或使用薄膜取代玻璃,將原本雙層的結(jié)構(gòu)硬擠在單層結(jié)構(gòu)里面等方法,到最后形成將Sensor做在保護(hù)玻璃上(Touch on Lens) 與做在LCD里面(In-Cell)的兩種終級方法的對決,這兩種方法在材料成本上幾乎沒有差別,但在生產(chǎn)成本與良率上卻有很大的差異,而這些差異會形成勝負(fù)的關(guān)鍵。
然而要做到單層電容式觸控于保護(hù)玻璃上(Touch on Lens),有那些要求與考量,以下是幾個(gè)重點(diǎn):
單層電容式觸控于保護(hù)玻璃上(Touch on Lens)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
●只用單層的保護(hù)玻璃就可以完成觸控的功能。
●Sensor做在保護(hù)玻璃上。
●最好為真正的單層結(jié)構(gòu),不要有立體的跨橋結(jié)構(gòu)。
●最少的制作程序
●最薄,最輕的結(jié)構(gòu)
●最好的光學(xué)效果
●最低材料成本
●最低的生產(chǎn)設(shè)備成本投資
●最大的觸控面板產(chǎn)出能力
基本上立體的跨橋結(jié)構(gòu),是造成生產(chǎn)良率不佳的主因,會增加許多的生產(chǎn)制作程序與成本,在與LCD貼合時(shí)增加困難度,這些都是生產(chǎn)廠商心中的痛,當(dāng)然某些技術(shù)高超的廠商也擁有相對的競爭優(yōu)勢,不過一旦技術(shù)瓶頸被克服將會造成觸控面板生產(chǎn)快速進(jìn)入成熟期,也由于技術(shù)門檻的降低,后來者大量的加入,形成一片紅海競爭的局面。
由于單層結(jié)構(gòu)將制作程序減到最少,也讓雷射蝕刻與印刷的技術(shù)可以被引入,有機(jī)會取代黃光制程,如此可以減少化學(xué)污染,節(jié)省水資源,符合環(huán)保的要求,不過廠商最樂見的還是生產(chǎn)設(shè)備成本的大幅降低,畢竟黃光制程的設(shè)備是相當(dāng)昂貴,而雷射蝕刻與印刷的技術(shù)則相對低廉,且生產(chǎn)環(huán)境的要求也比黃光制程來的低,但是雷射蝕刻的弱點(diǎn)是產(chǎn)出能力不如黃光制程高,設(shè)備的耗損也必須仔細(xì)考量,網(wǎng)版印刷的成本則決定于網(wǎng)版的堵塞所造成的損耗可否得到控制,總結(jié)的說單層的結(jié)構(gòu)造就了制程的多樣性,廠商的競爭能力也由單純的設(shè)備投資,演化到復(fù)雜的生產(chǎn)組合,變得更有彈性。
玻璃VS塑料 面板載體的選擇
要生產(chǎn)單層電容式觸控面板有三個(gè)層面的問題要考量,首先是載體的選擇。也就是保護(hù)層的材質(zhì)要選擇玻璃或是塑料(壓克力),玻璃的硬度,光學(xué)特性與觸控靈敏度都比塑料好,然而,塑料卻贏在好施工、不易破損、安全性高,就筆者的觀點(diǎn),玻璃適用于中小尺寸的面板如手機(jī)與平板計(jì)算機(jī),而塑料適用于大尺寸,原因在安全性問題為優(yōu)先考量,而且塑料可以制作成薄膜直接貼到LCD上,貼合的成功率非常高,反之使用玻璃貼合的成功率大為降低,而且玻璃面積愈大,破裂的機(jī)率也愈高,單層結(jié)構(gòu)下不論玻璃或塑料光學(xué)穿透率都可以到90%所以在光學(xué)的特性上差異不大,但是塑料為有機(jī)物質(zhì),分子數(shù)量較大,光線通過時(shí)會有繞射現(xiàn)象,會影響屏幕顯示的分辨率,如iPhone 4使用400 dpi的分辨率使用塑料當(dāng)觸控面板時(shí),屏幕顯示分辨率看起來像200 dpi,會失去400 dpi的價(jià)值,不過大尺寸的顯示面板不會采用高分辨率如400 dpi,較不受塑料材質(zhì)光繞射的影響。
性能大不同 Sensor圖案選擇學(xué)問大
第二要考量的因素為Sensor的圖案。之前Apple所使用的雙層互電容式觸控面板,采用X,Y軸交錯(cuò)矩陣式結(jié)構(gòu),是目前最多人使用的方法,然后有人提出將雙層結(jié)構(gòu)擠壓到單層結(jié)構(gòu)的方法,也就是目前常見的菱形跨橋結(jié)構(gòu),為了降低成本,在中國大陸開始有人采用早期使用于自電容式觸控按鈕的技術(shù),將三角形一維滑軌的結(jié)構(gòu)排列成平面,成為單層電容式觸控面板最早的版本,也有使用互電容式的改良方法,然而不論自電容式或互電容式,這兩種方法雖然簡單但是卻有分辨率不足的缺點(diǎn),同一條水平線不能同時(shí)兩指以上的碰觸,會造成無法識別,也無法使用于中大尺寸,目前最常使用于3.5寸含以下的觸控面板,據(jù)有些業(yè)者表示此款單層電容式觸控面板在低價(jià)的手機(jī)上使用量還真不少,也讓臺灣許多面板廠,觸控IC設(shè)計(jì)公司,積極的投入這個(gè)市場。
All Points的單層式觸控技術(shù)早在2004年Apple提出的觸控面板發(fā)明申請(US 7,663,607 B2) 時(shí)就以經(jīng)提出此觀念,但是申請的權(quán)利范圍沒有包含 All Points結(jié)構(gòu),以X,Y軸的結(jié)構(gòu)為主體,其實(shí)早期的Keyboard結(jié)構(gòu)許多也使用All Points的結(jié)構(gòu),All Points也是多點(diǎn)觸控的最原始結(jié)構(gòu),因?yàn)槊恳籔oint都是獨(dú)立的偵測點(diǎn),所以 All Points的總點(diǎn)數(shù)就是多點(diǎn)觸控總數(shù)的最大值,舉例說明,如果由10行 X 10列 相當(dāng)于100 Points所組成的觸控面板,是可以允許100根手指同時(shí)觸碰在各別的100 Point 上,現(xiàn)在大家所認(rèn)知的多點(diǎn)觸控,也就是Apple所用的X,Y軸式的矩陣型互電容式觸控面板,其實(shí)是由All Points所演變而來,近年來推廣All Points結(jié)構(gòu)不遣余力非IDT的PureTouch不可,由于能生產(chǎn)出超低價(jià)位的觸控面板,據(jù)說已有大陸的電子書生產(chǎn)廠商采用。
至于超低的觸控面板價(jià)格從何而來?不論IDT使用的方法或是之前單層的三角形Pattern都能有效的降低成本達(dá)40%以上,再結(jié)合將Sensor制作在保護(hù)玻璃 (Cover lens)上,成本可有效的降低60~70%,如此大的降低成本的方法為什么主流的產(chǎn)品沒有使用,智能手機(jī)與平板計(jì)算機(jī)都沒見到知名廠商采用,原因在于上述的兩種方法都無法使用在中大尺寸的觸控面板,三角形的圖案拉的愈長,誤差會愈大,分辨率就會愈差,而IDT的All Points的方法超過五寸時(shí)中心位置的點(diǎn)就無法走線出來,所以All Points的方式受限于走線的空間,要加大走線的空間,就必須增加觸控的靈敏度與SNR比才有機(jī)會成功,所以愈小尺寸的觸控面板使用上述兩種方法的效果愈好,依此推理在低價(jià)位的小尺寸的觸控裝置應(yīng)該有不少是使用這兩種方法。
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