多點電容式觸控應用發展動向
- DIGITIMES企劃
-
宇辰光電總經理王貴璟以自身在觸控產業十多年的經歷，闡述多點投射式電容觸控市場動態，以及各種相關觸控技術的應用原理與技術優劣，更深入探討相關觸控技術涉及的製程與成本分析…
在「多點電容式觸控應用發展動向」主題演講中，宇辰光電(eTurboTouch)總經理王貴璟先生，以自身十多年長期在觸控產業領域的觀察與感想，點出當今多點電容式觸控市場動態、多點觸控模組結構技術原理、大尺寸多點觸控面板應用及可撓性電容多點觸控面板等議題。
首先在多點電容式觸控市場動態上，王總引述DisplaySearch針對2010年觸控模組出貨量與產值的統計資料，2009年觸控面板出貨量與產值達6.07億片、43.32億美元，2010年成長到8億片、61.77億美元，2011年因平板電腦也採用投射式電容觸控面板，使出貨量與產值提高到9.87億片、76.46億美元，2012年達11.61億片、89億美元，2013年13.41億片、101.46億美元，2014年15.38億片、113.31億美元，2015年17.35億片、124億美元，從2009~2015年以年複合成長率25%的速度成長。
王總指出，出貨量與產值的成長曲線相近，以面板產值除以出貨量可得到從2011年以後的平均觸控面板單價，每年下降0.1~0.2美元的幅度，而市場現實單價下滑的速度還更快。以YoY今年對去年的相對成長率來說，2010 YoY vs 2011 YoY從41%降到27.8%，Netbook、平板電腦、MID裝置的2010 YoY vs 2011 YoY將從873%降到41.2%，這代表著年對年的觸控面板應用的成長動能趨緩之勢。
王總由此推測，觸控面板將快速而持續的往大尺寸應用邁進，藉由中尺寸PC(DT+NB)以及大尺寸AIO電腦等高單價觸控面板出貨的成長，把整體面板單價與產值拉高。他也認為，行動裝置、IT產品以及大尺寸面板，仍會是未來觸控面板的主要應用趨勢。
儘管各家投顧或產業分析有所不同，對傳統PC(DT+NB)搭載觸控面板的趨勢看法卻是方向一致。平板電腦以超高速成長帶動觸控產業，Netbook與平板電腦應用於2010年後快速成長，同時總體PC觸控市場規模將擴大2倍，而PC(DT+NB)成為目前市場上觸控技術增長最迅速的領域。
多點觸控面板的技術趨勢與競爭態勢
王總經理引用DisplaySearch數據指出，未來3年內，投射電容式與電阻式仍為主流技術，而投射電容式以驚人滲透速率成長，預計在2012年佔所有觸控面板比例會超過50%；而12吋以下面板以電阻式與投射式電容觸控為主要技術，互相競爭，互有消長，投射式電容觸控技術將從小尺寸、中尺寸朝大尺寸發展。
觸控面板技術趨勢的演進從最早的單點觸控加手勢(Single Touch+Gesture)，進化到能支援5點以上的多點觸控(Multi-touch)，接下來支援多重輸入方式如觸控筆寫輸入加上掌紋輸入等方式，最後則是走向可撓式多點觸控面板的趨勢。
在投射電容技術競爭態勢上，王總指出台灣產業過去不注重工業設計(Industry Design；ID)，也不注重軟體發展。Apple訂出Pad規格：高硬體規格、強大的ID、低單價的價格策略，以及結合自家的軟體發展實力與高創意整合度勝出。但因投射式電容技術為蘋果所採用而成為主流，真實多點觸控應用技術與控制IC能力發展依存度高。
目前台灣許多中小尺寸面板廠商轉戰觸控面板產業，已經有60幾家集中研製電容觸控面板的產品；而相關技術層次多元、商業模式多變，同時競爭規模巨大，全球中小尺寸面板產業板塊仍持續移動，從日本轉移到南韓、台灣，再由日本或台灣轉移部分低階生產線或模組廠到大陸。
在玻璃電容式觸控面板供給部分，2010年iPad為1,150萬台，平板為200萬台，2011年iPad為2,450萬台、平板電腦為1,050萬台，而CF廠投入平板的ITO玻璃產能分配比重，在2010與2011年分別為60、70%論斷，假設各廠良率以60%計算，2010年ITO玻璃面積供需OK，但2011年將吃緊。據了解，iPad觸控面板受限貼合技術問題，初期良率僅2~3成，至今已提升到4~5成，由此推估ITO玻璃面積到2011年將會供不應求，此時ITO薄膜將成為替代材料之一。
以宇辰最近爭取到的日本客戶為例，他們就要可以筆寫的電阻式觸控面板，因為投射電容式需露出手指來點觸，對冰天雪地執行公務的警察人員來說像是一種虐待。王總也認為目前投射式電容成為主流，主要是因為蘋果採用，3年前還沒有人提到過；但它在3、5年後還是不是主流，則不見得，業界不應該太集中、偏頗於某項技術。宇辰光電也有推可撓性的多點觸控面板。
觸控模組結構與大尺寸多點觸控面板應用
王總經理以電容觸控的公式C=εr*8.85A/T(介電常數乘以8.85再乘以觸控面積A再除以玻璃厚度T)，由於反應時間與電容值有關，大尺寸螢幕的玻璃需維持一定厚度，導致C電容值固定，會造成觸控反應延遲的現象，因此大尺寸觸控目前仍由光學式觸控應用為主。
另外在模組結構上，圖騰(Pattern)有鑽石型(Diamond)以及柵欄型(Grid)；鑽石型圖騰是搭自體電容(Self-Capacitance)，以偵測碰觸點該軸向的掃瞄線的電容感應值，而柵欄型圖騰則搭配相互電容(Mutual Capacitance)的感應設計，可作感觸點相鄰水平X軸與垂直Y軸向掃瞄，其觸控點的靈敏度與精準度會提升。
至於投射式電容的多元結構，有蘋果使用的G/G(Glass/Glass)、G/F/F(Glass/ITO X Film/ITO Y Film)，On-cell TFT LCD、In-cell TFT LCD與On-cell AMOLED，另外還有減低感測層基板厚度如SOC、OGS or G2、G2 with PET、G1F以及PET+CS-Sensor等製程結構技術。
在大尺寸多點觸控面板應用上，以各市調機構的統計預估數字，15.6~27吋螢幕的AIO一體成形電腦，2011年的出貨量可達1,400萬台；iPad-like的7~12吋平板電腦，出貨量可達1,450萬部，另外在數位看板、電子白板與數位大螢幕也有50萬台的利基市場。而無論是美國或日本的統計數據，iPad最多用途的是玩遊戲。另外，2012年7吋以上觸控面板應用與滲透率，筆電達86%、Netbook達30%、PC佔 65%、整體大尺寸觸控的滲透率將達到92%。
王總列出各種多點觸控面板技術的優劣比較表。以功耗而言，Resistive Touch電阻式觸控面板，在睡眠(Sleep)、閒置(Idle)、作用模式(Active)下功耗各為30μA、9mA、9mA，類比電阻式多點觸控(Analog Resistive Multi-touch)面板，功耗則為200μA、200uA、24mA；投射式電容多點觸控面板(Projective Capacitive Multi-touch)的功耗為18μA、24μA、50mA，電容式觸控則為N/A、55mA與65mA。
另外，像Resistive Touch電阻式觸控無法做到多點觸控，抗噪訊力也不佳，掌紋輸入功能需另外加模組，也不具可撓性，其餘像手勢、Windows 7、筆寫輸入均支援，成本也最低；類比式電阻則比前者增加多點觸控的支援，但成本提高一些；光學式多點觸控技術，則也可以支援多點觸控、手勢、Windows 7以及筆寫輸入，僅掌紋輸入不支援且成本偏高，也不具可撓性。
而投射式電容除了成本偏高、僅支援手指碰觸且不支援掌紋輸入之外，功能上均支援多點觸控、手勢應用、Windows 7以及獨特的可撓性設計。王總也認為在未來注重ID設計以及戶外數位廣告看板應用的發展態勢下，可撓式電容多點觸控面板技術，會有更多的應用空間。
