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多点电容式触控应用发展动向

2015-04-29 09:46:30 huangjun 33

       宇辰光电总经理王贵璟以自身在触控产业十多年的经历,阐述多点投射式电容触控市场动态,以及各种相关触控技术的应用原理与技术优劣,更深入探讨相关触控技术涉及的制程与成本分析…

   

       在「多点电容式触控应用发展动向」主题演讲中,宇辰光电(eTurboTouch)总经理王贵璟先生,以自身十多年长期在触控产业领域的观察与感想,点出当今多点电容式触控市场动态、多点触控模组结构技术原理、大尺寸多点触控面板应用及可挠性电容多点触控面板等议题。

   

       首先在多点电容式触控市场动态上,王总引述DisplaySearch针对2010年触控模组出货量与产值的统计资料,2009年触控面板出货量与产值达6.07亿片、43.32亿美元,2010年成长到8亿片、61.77亿美元,2011年因平板电脑也采用投射式电容触控面板,使出货量与产值提高到9.87亿片、76.46亿美元,2012年达11.61亿片、 89亿美元,2013年13.41亿片、101.46亿美元,2014年15.38亿片、113.31亿美元,2015年17.35亿片、124亿美元,从2009~2015年以年复合成长率25%的速度成长。 
  
     王总指出,出货量与产值的成长曲线相近,以面板产值除以出货量可得到从2011年以后的平均触控面板单价,每年下降0.1~0.2美元的幅度,而市场现实单价下滑的速度还更快。以YoY今年对去年的相对成长率来说,2010 YoY vs 2011 YoY从41%降到27.8%,Netbook、平板电脑、MID装置的2010 YoY vs 2011 YoY将从873%降到41.2%,这代表着年对年的触控面板应用的成长动能趋缓之势。

 

     王总由此推测,触控面板将快速而持续的往大尺寸应用迈进,藉由中尺寸PC(DT+NB)以及大尺寸AIO电脑等高单价触控面板出货的成长,把整体面板单价与产值拉高。他也认为,行动装置、IT产品以及大尺寸面板,仍会是未来触控面板的主要应用趋势。

   

      尽管各家投顾或产业分析有所不同,对传统PC(DT+NB)搭载触控面板的趋势看法却是方向一致。平板电脑以超高速成长带动触控产业,Netbook与平板电脑应用于2010年后快速成长,同时总体PC触控市场规模将扩大2倍,而PC(DT+NB)成为目前市场上触控技术增长最迅速的领域。

       

     多点触控面板的技术趋势与竞争态势

   

      王总经理引用DisplaySearch数据指出,未来3年内,投射电容式与电阻式仍为主流技术,而投射电容式以惊人渗透速率成长,预计在2012年占所有触​​控面板比例会​​超过50%;而12吋以下面板以电阻式与投射式电容触控为主要技术,互相竞争,互有消长,投射式电容触控技术将从小尺寸、中尺寸朝大尺寸发展。

   

      触控面板技术趋势的演进从最早的单点触控加手势(Single Touch+Gesture),进化到能支援5点以上的多点触控(Multi-touch),接下来支援多重输入方式如触控笔写输入加上掌纹输入等方式,最后则是走向可挠式多点触控面板的趋势。

  

       在投射电容技术竞争态势上,王总指出台湾产业过去不注重工业设计(Industry Design;ID),也不注重软体发展。 Apple订出Pad规格:高硬体规格、强大的ID、低单价的价格策略,以及结合自家的软体发展实力与高创意整合度胜出。但因投射式电容技术为苹果所采用而成为主流,真实多点触控应用技术与控制IC能力发展依存度高。

  

       目前台湾许多中小尺寸面板厂商转战触控面板产业,已经有60几家集中研制电容触控面板的产品;而相关技术层次多元、商业模式多变,同时竞争规模巨大,全球中小尺寸面板产业板块仍持续移动,从日本转移到南韩、台湾,再由日本或台湾转移部分低阶生产线或模组厂到大陆。

  

       在玻璃电容式触控面板供给部分,2010年iPad为1,150万台,平板为200万台,2011年iPad为2,450万台、平板电脑为1,050万台,而CF厂投入平板的ITO玻璃产能分配比重,在2010与2011年分别为60、70%论断,假设各厂良率以60%计算,2010年ITO玻璃面积供需OK,但2011年将吃紧。据了解,iPad触控面板受限贴合技术问题,初期良率仅2~3成,至今已提升到4~5成,由此推估ITO玻璃面积到2011年将会供不应求,此时ITO薄膜将成为替代材料之一。

  

       以宇辰最近争取到的日本客户为例,他们就要可以笔写的电阻式触控面板,因为投射电容式需露出手指来点触,对冰天雪地执行公务的警察人员来说像是一种虐待。王总也认为目前投射式电容成为主流,主要是因为苹果采用,3年前还没有人提到过;但它在3、5年后还是不是主流,则不见得,业​​界不应该太集中、偏颇于某项技术。宇辰光电也有推可挠性的多点触控面板。

  

       触控模组结构与大尺寸多点触控面板应用

   

      王总经理以电容触控的公式C=εr*8.85A/T(介电常数乘以8.85再乘以触控面积A再除以玻璃厚度T),由于反应时间与电容值有关,大尺寸萤幕的玻璃需维持一定厚度,导致C电容值固定,会造成触控反应延迟的现象,因此大尺寸触控目前仍由光学式触控应用为主。

 

      另外在模组结构上,图腾(Pattern)有钻石型(Diamond)以及栅栏型(Grid);钻石型图腾是搭自体电容(Self-Capacitance),以侦测碰触点该轴向的扫瞄线的电容感应值,而栅栏型图腾则搭配相互电容(Mutual Capacitance)的感应设计,可作感触点相邻水平X轴与垂直Y轴向扫瞄,其触控点的灵敏度与精准度会提升。

   

      至于投射式电容的多元结构,有苹果使用的G/G(Glass/Glass)、G/F/F(Glass/ITO X Film/ITO Y Film),On-cell TFT LCD、In-cell TFT LCD与On-cell AMOLED,另外还有减低感测层基板厚度如SOC、OGS or G2、G2 with PET、G1F以及PET+CS-Sensor等制程结构技术。

 

      在大尺寸多点触控面板应用上,以各市调机构的统计预估数字,15.6~27吋萤幕的AIO一体成形电脑,2011年的出货量可达1,400万台;iPad-like的7~ 12吋平板电脑,出货量可达1,450万部,另外在数位看板、电子白板与数位大萤幕也有50万台的利基市场。而无论是美国或日本的统计数据,iPad最多用途的是玩游戏。另外,2012年7吋以上触控面板应用与渗透率,笔电达86%、Netbook达30%、PC占65%、整体大尺寸触控的渗透率将达到92%。

   

      王总列出各种多点触控面板技术的优劣比较表。以功耗而言,Resistive Touch电阻式触控面板,在睡眠(Sleep)、闲置(Idle)、作用模式(Active)下功耗各为30μA、9mA、9mA,类比电阻式多点触控(Analog Resistive Multi-touch)面板,功耗则为200μA、200uA、24mA;投射式电容多点触控面板(Projective Capacitive Multi-touch)的功耗为18μA、24μA、50mA,电容式触控则为N/ A、55mA与65mA。

 

       另外,像Resistive Touch电阻式触控无法做到多点触控,抗噪讯力也不佳,掌纹输入功能需另外加模组,也不具可挠性,其余像手势、Windows 7、笔写输入均支援,成本也最低;类比式电阻则比前者增加多点触控的支援,但成本提高一些;光学式多点触控技术,则也可以支援多点触控、手势、Windows 7以及笔写输入,仅掌纹输入不支援且成本偏高,也不具可挠性。

  

       而投射式电容除了成本偏高、仅支援手指碰触且不支援掌纹输入之外,功能上均支援多点触控、手势应用、Wi​​ndows 7以及独特的可挠性设计。王总也认为在未来注重ID设计以及户外数位广告看板应用的发展态势下,可挠式电容多点触控面板技术,会有更多的应用空间。