台触控面板厂争相开发新型结构传感器

上网时间: 2013年11月22日? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:触控面板? 触控面板产业? 触控模组?

2013年对台湾触控面板产业而言是相当震撼的一年,倍受中国大陆触控面板业者剧烈的竞争冲击。随着应用市场已经高度成长多年,智能手机需求成长平缓,而平板电脑市场虽成长快速,但即将日趋成熟。正由于市场的成熟与终端产品激烈的价格竞争,智能手机及平板电脑的触控面板市场面临着激烈的价格战。如果笔记本电脑触控面板需求能在2013年落实,那么台湾触控面板产业就有了新的成长契机,以接替失去的、在苹果供应链中的重要性。然而,事与愿违,当前真正能够创造大量触控面板需求的还需回到智能手机及平板电脑上。不过竞争总会带来创新,除了触控模组厂外,台湾的面板厂持续展现他们对整合触控与液晶面板的兴趣。

台湾厂商在2013年所提出的创新中,友达光电约在2013年的第一季度提出"嵌入型触控"(eTP, embedded touch panel),而群创光电则在第二季度中宣布采用义隆光电芯片方案的"InnoTouch",强调产品更轻薄、价格更亲民。这两种方案的成形与微软对Windows 8的触控设计规范变革有关,同时也是为了解决全平面(edge-to-edge)OGS触控面板成本偏高的问题。一线大厂宸鸿(TPK)为了迎合市场的低价化趋势,也于2013年8月份宣布推出低价解决方案。另外,在第二季度,群创光电也开始推出采用内嵌式触控面板(on-cell)整合型方案(TOD, touch on display),并将目标瞄准智能手机市场。

群创光电的触控显示屏(TOD)

约在2009年友达光电很早就开始生产内嵌式触控面板(on-cell),提供给Samsung的数码相机和Dell的智能手机使用。该触控传感器结构采用SITO结构,由达虹(Cando,现在的达鸿)生产。SITO结构的内嵌式触控面板(on-cell)对面板上玻璃来说,除了彩色滤光片,还要多一道触控传感器的制程,这除了会增加光罩的成本外,最终的直通良率也会是成本影响的因素。

基于成本、良率、客户导入等因素,采用内嵌式触控面板(on-cell)最成功的是Samsung Display,这是由于下游有强劲的品牌支撑的缘故。Samsung Display所使用的是AMOLED,而不是LCD。Samsung Display的AMOLED采用RGB镀膜,没有滤光片,所以上玻璃非常简单,因而很适合on-cell结构。2013年群创光电采用Synaptics芯片方案,推出约4.5吋720p的TOD。

新一代的TOD on-cell LCD采用的是"单层多点"的传感器图案,俗称caterpillar pattern。多数的触控芯片供货商均有Caterpillar Pattern的设计,不过为了避开专利问题,彼此间多少有些图案上的差异。"单层多点"图案最早在2012年左右导入GF结构,目的是为了节省一张ITO薄膜的需求,并藉以取代GFF结构。虽然ITO薄膜并非一定不能如同玻璃基板一样采用SITO结构,但受限于设备、良率,一直是以GFF结构为主。GF三角形结构则并非是真正的多点触控,因此多半用在较低阶的手机上。2013年"单层多点"图案从GF结构走到on-cell LCD,主要是减少过去SITO结构的光罩数与提高制程良率。

相比于SITO结构,"单层多点"图案不需要在X-Y电极间架桥做绝缘(桥下垫有光阻),因此对黄光设备与良率的严苛度均有改善。然而,基于投射式电容(自电容)的基本原理,"单层多点"图案还是不能在X-Y电极间相碰触。被切成许多段后的电极片段固然不会与另一电极交叉(所以不需要做绝缘),但需要额外的引线将之相连。而当面板越大时,通常触控分辨率就越高(X-Y channels),所需要的引线就越多。这些过多的引线在触控区中可能会造成感应灵敏度的下降,因此"单层多点"目前多被限制在5吋以下。目前4.5吋720p的TOD已经受到品牌(如:酷派、Motorola)的引进,台厂像华映、彩晶也有引进计划。

TPK的低价解决方案

一般所谓的OGS(one glass solution)指的是全平面的表面玻璃设计,至于贴合则可以采用全贴合(optical bonding)或是口字胶贴合(air bonding)。OGS的制程分为大片制程(sheet type)与小片制程(piece type)。虽然前者的生产效率更高,但是在其表面玻璃加工阶段时,由于表面已经有镀好的传感器线路,因此加工过程必须格外注意。大片制程几乎已经是OGS在笔记本电脑应用的标准。2013年上半年,由于OGS的成本仍然偏高(约$50-$70,且不含全贴合),低成本的eTP和InnoTouch才会被推出。虽然OGS在2013年下半年成本大幅下降(约$30-40),但低成本方案仍然对笔记本电脑品牌有相当的吸引力。

这些低成本方案在外观上并不如OGS可以达到全平面的表面玻璃设计,但是却可以显著降低成本。在上半年,高阶和低阶的笔记本电脑均只有相同的OGS或是GFF触控面板方案可用,但有了这些低成本方案,高阶和低阶产品就可以区别化,采用不同成本与规格的解决方案。

不仅是友达与群创,连一线大厂宸鸿也不得不推出低成本方案以面对市场的激烈竞争。宸鸿在今年第三季为笔记本电脑推出了三种低成本设计。其中两种与群创第一代的InnoTouch类似,没有外观客制化的传感器玻璃直接被外框覆盖。这样的设计可以节省表面玻璃加工的成本,而且增加共享件的机会。为了便于使用者从边缘滑入(swipe from edge),外框靠近玻璃的一边被设计成斜角,这样可以减少滑入时手指因为高度段差所造成的不适。第三种设计则是传感器玻璃采取阶梯式边缘,第二阶被外框覆盖,而第一阶则与外框齐平,每一阶高度约为0.4mm。

整个笔记本电脑的供应链,包含Wintel和品牌,在2013年上半年均对触控笔记本电脑的接受度持乐观态度,认为透度接近30%的大有人在,无奈到了下半年却逐渐发现事与愿违。其中最直接的原因是终端产品无法吸收触控面板模组的高成本。虽然从第四季开始,OGS的价格不断走低,但触控笔记本电脑的接受度是否可以就此提高还是个问号。触控面板模组成本偏高是最表面的原因,但Windows 8的设计质量、使用方式均还未达到使用者认可的程度才是最根本的原因。如果使用者认为触控对Windows 8有不可或缺性(must-have),像触控对iOS和Android一般,自然就会有较高的预算容忍度;相反,若只是有趣的特色(nice-to-have),使用者就不会特意增加他们的预算。Windows 8的设计理念并没有错,一台设备兼具工作与浏览信息使用功能。问题是当使用者希望他们在iOS和Android的使用经验可以无缝地转移到Modern UI (metro)时,Windows 8似乎还没有足够的吸引力造成这样的移转,Surface RT的销售不如预期,多少也反映了这样的失望。进入2014年,Android、Chrome和iOS(或MacOS X)都很有可能进入10吋以上、原先属于Wintel的市场,因此笔记本电脑的触控需求有可能因为这些新操作系统的加入,再次被点燃。

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    触控面板原理
    触控面板是一个压感装置,当手指触碰传感器时,会有一模拟讯号输出,由控制器将模拟讯号转换为计算机可以接受的数字讯号,再经由计算机里的触控驱动程序整合各组件编译,最后由显示卡输出屏幕讯号在屏幕上显示出所触碰的位置。

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