投射式電容觸控面板技術原理與製程發展趨勢
- 謝朝國
-
前言：投射式電容觸控技術為透過捕捉電極間的電容變化，進行觸控位置偵測。由於人體會攜帶水分，已是優秀的導體，因此，當人體靠近電極時，手指與電極之間的電容值會增加，此時只要調查出哪條線的靜電容量變大，就可得知是哪個點被觸控了，因為此種觸控機制具備多項優勢，也成為目前電子產品的觸控解決方案首選...
本文：
進一步解釋投射式電容觸控技術，當手指觸及到觸控面板時，手指與導電玻璃間會產生電容效應進而引發電流，然後利用控制器計算電流相對於四個角落的差異，進而計算出手指觸控的座標。
整體而言，幾乎可說是觸控切換器在使用電容感測方式時的二次元擴充版。由於投射式電容觸控技術的原理是藉著手指頭上的靜電在觸控面板上定義出位置所在，因此信賴度較高，不同於阻抗膜電極變形的方式，投射式電容觸控面板在距離觸控面板表面10毫米也能夠進行感測。
投射式電容觸控面板模組的組成有觸控感應玻璃(Cover Sensor)與軟性電路板(FPC；Flexible Print Circuit)；觸控感應玻璃為單一片的ITO(Indium Tin Oxide)玻璃，非三明治式的堆疊結構，沒有使用ITO薄膜，而是在一塊鍍玻璃上，直接進行線路圖形的製作，並在感應區的四周設置均勻分佈的電場；軟性電路板負責訊號的傳遞工作，軟板上有電路、觸控控制器與連結器，會先將觸控感應玻璃的訊號傳送至觸控控制器進行判定，然後再將定位訊號透過連結器傳送給主機板，交由軟體執行解讀與反應的工作。
投射式電容觸控面板的製程步驟繁瑣，製程時間與成本高居不下，良率也不高，屬於高價產品，廠商能否在製程上加以改善與進化成為獲利的關鍵。其主要製程乃屬黃光製程，也就是微影製程，基本上包含上光阻劑(在晶片上塗佈光阻劑)、軟烤(增加光阻劑在晶片表面附著力)、對準與曝光(將光罩上的元件設計圖形轉移到光阻上)、烘烤(降低駐波效應)、顯影(光阻形成元件設計圖形)、硬烤(去除殘餘溶劑，增加光阻強度)。
有些簡單的製程可能簡化至上光阻、曝光、顯影，但都離不開此製程的主角---光阻劑。光阻劑是感光材料，與傳統相機底片上的感光材料類似，在半導體製程中會選用對紫外線(UV)靈敏的感光材料，因為對UV敏感，對藍光、綠光多少也有些反應，但是沒有照明，人看不到又沒辦法操作，所以需要有照明的光源，但又不能有藍光、綠光，所以就使用黃光做為照明。
投射式電容觸控模組製作流程
高穿透素玻璃異型切割—洗淨、烘烤、研磨—表面拋光—玻璃化強處理—鍍膜處理？黃光製程—高溫熱硬化，表面鍍膜(抗污、抗指紋、抗反射、抗眩、鏡面效果)—黏著上軟性電路板熱壓
素玻璃依觸控面板外觀尺寸進行異型切割與研磨導角後進行表面拋光處理，玻璃拋光清洗後浸入熔鹽池中進行化學化強處理，玻璃表面增強它的抗力(化強後強度可大過於普通玻璃的五倍)，玻璃經過化學化強後做鍍膜等後製程加工，玻璃切割研磨再化學強化，避免化學強化之後，因裂片研磨製程造成玻璃表面抗力失效問題。
縮短製程與成本 是觸控面板獲利關鍵
富創得科技致力於降低縮短投射式電容觸控面板模組的加工製程及流程，務求降低成本及製程時間，移除多層推疊投射式電容觸控面板的結構，改以單片ITO玻璃，不僅具有價格上的優勢，更可滿足終端產品對輕薄短小的外型需求。在製程上，改以「先切後曝」方式，以切割後的素玻璃進行各種加工處理，然後才進行高溫的圖形曝曬製程，此舉不僅可提升產品的良率，更可大幅增加整體的製程彈性度。
此外，富創得還擁有保護塗層的技術，除了可以完美地取代實體鏡面之外，更能加強觸碰訊號，廠內的自動化獨特鍍膜設備與獨特鍍膜生產技術，可依客戶需求進行加工需求，如抗污、抗指紋、防炫光、防反射(高反射與低反射)、鏡面效果等鍍膜加工功能，鍍膜加工可提高產品附加價值與產品競爭優勢，亦可增加觸控面板的透光率，使得觸控面板的強化玻璃，具有優異的抗刮性、耐久性與耐環境性。
滿足特定功能需求及差異化
對小尺寸手持式消費電子產品來說，輕薄短小是必然的趨勢，因此要能搭配使用的觸控面板便需朝更加輕薄短小的方向邁進，惟價格成本也必需具有競爭力，才能讓消費者所接受。高色彩飽和度、高靈敏的觸控反應也是消費者對觸控手持裝置的絕對要求，因此觸控面板必需具有高度的透光率，使得顯示器的高畫質品質得以精采呈現，同時觸控面版也必需具有精準快速的觸控定位，實現消費者美好的產品使用經驗。
在商業與工業中，對觸控應用的需求較消費產品發展來地早，為能增進工作效率，觸控功能成為絕佳的好幫手，但商業用與工業用的環境較為嚴苛，因此在品質與耐用度上的要求也較為嚴格，舉凡防水、防塵污、抗強光、抗刮、抗反射、抗指紋等都是基本的條件，有時甚至為要能顧及公共安全，必要的特殊加工需求更是不可輕忽，諸如防爆、耐衝擊等特殊要求也很常見。
觸控面板是使用者會直接觸碰到的操作平台裝置，因此許多表面加工處理都會需要直接在觸控面板上執行。無論是消費電子產品所追求的全平面與鏡面產品外觀設計，或是工業與商業用途電子產品所要求的高耐用度與特殊環境適應性，以玻璃做為基材的投射式電容觸控面板，因為具有耐高溫的特性，所以可以接受進行各種的特殊處理，同時多種加工程序也可以在玻璃上執行。
富創得科技主張「先切後曝」的程序方式，如此高彈性的製程，可以提升觸控面板的加工處理便利性，以因應客戶所提出的各種客製化要求。額外的製作程序使得觸控面板不再是個單純的輸入裝置，其實觸控面板所扮演的角色可以更具多樣化與趣味性，進一步擴大終端產品的應用，並提升整體產品的總價值。(本文作者為富創得科技品保副理)
