触控面板产品和技术源自二、三十年前,当时只专为军事、国防用途而开发,历经个人电脑及其周边、通讯、资讯家电等产业的蓬勃发展,迄今已广泛地被应用至各个消费性、商业性、公共性等相关系统产品上。它的利基在于能提供最直接、快速、有效的人、机沟通方式,消除传统电脑操作方法的复杂性障碍,让使用者在面对琳琅满目的电脑、通讯产品,以及各式各样的作业系统和应用软体时,能以最简单的途径达到资讯运用的最高满足。
触控面板的技术特性
触控技术将类比结构的线路布置在触控面板,如导电玻璃、导电玻璃加导电薄膜,或是特殊玻璃上,当使用者轻触面板,依面板不同的材料、设计、与技术种类,借着电压、电流、光源、音波等不同作动原理,可以精确地检测出需求位置,并产生感测讯号,接着再依设计程序形成指令,透过控制介面与电脑主机沟通,过程既快速且准确。
特别在高阶触控面板的设计架构上,它具有准确度高、用于校正资料的记忆单元,是一种可读可写的电子式抹除唯读记忆体(EEPROM),它不会因切关电源而使资料消失,且可随时更改记忆单元内的资料,举个简单的例子,它的记忆功能就像PDA一样,可以任意更换储存电话、日期、地址,或行动电话内部SIM卡的资料。
触控面板的技术类别
触控面板主要分为纯玻璃技术和玻璃加导电膜两大系统,另外也有电磁式技术,专门用于手写笔输入的某些特殊产品及应用,电磁式技术因其普及性的限制,故本文不予多做分析。
纯玻璃技术
纯玻璃技术又可分为电容式、音波式、及红外线式,它具备了高耐用、高透光度、耐高低温、高寿命等优点,常应用在公共领域上,诸如ATM、Gaming、公共查询系统、国防、工业、军事、医疗等特殊领域,因设计及制造技术难度高,过去一、二十年来均为美商所生产,亚洲地区仅台湾的宇宙光电投入生产研发。
玻璃加导电膜技术
玻璃加导电膜技术则以四线电阻式、五线电阻式、六线电阻式为主。其中四线电阻式属低价、低成本、低技术元件,大多用于PDA、遥控器、家电等小尺寸消费性产品,因为它的技术专利早已过期,且生产门槛低,因此厂商之间的竞争相当激烈,生产者以日系公司为主,台湾、大陆、韩国等地区的厂商近年来亦相继投入。
而电阻式高阶产品的五线及六线设计技术目前均有专利保护,因其线路、制程、材料应用颇具专业性,尤其是专用的驱动程式、控制器及韧体的开发过程耗时耗力,非一般业者皆可跨入。
目前五线电阻式为美商Elo(Tyco集团)独家专利,六线电阻式为宇宙光电的独家专利。五、六线式因其耐用度及可靠度较四线式高出许多,所以大多应用在POS、公共资讯查询、GPS、工业电脑、资讯家电、医疗设备等商业用途,以及中、高阶消费性产品上。
@中标:触控面板之基本架构及作动原理
四线电阻式
一维座标线路(X轴)在PET导电面膜上;一维座标线路(Y轴)在玻璃面上,PET膜为塑胶材质,导电镀膜易因塑胶变形造成脱落,便产生功能故障(一维无法读取)。
六线、五线电阻式
二维座标(X、Y轴)线路图形均在玻璃上,PET导电膜仅作讯号导通用,即使导电镀膜区部脱落,仅造成局部点之无法读取,绝大区域功能仍正常。六线式面板之第六线提供消除面板杂讯之功能,整体设计有专利保护,为四线式面板所无法提供。
纯玻璃技术
二维座标(X、Y轴)线路图形均在玻璃上,并配合高硬度之保护膜且无塑胶材质。作动原理在利用手指或触控笔造成电流/电容值改变形成之讯号作侦测。因无软质之塑胶,所以在透光度、防水、防刮、耐高温、不畏污染及面板使用次数上均远优于电阻式产品,其设计均有专利保护。
内容
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玻璃+薄膜(电阻式)
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纯玻璃
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电磁技术
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四线
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五线
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六线
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电流电容式
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电容式
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光学式
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音波式
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电磁式
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专利厂商
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已过期
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Elo
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宇宙光电
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宇宙光电
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已过期
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已过期
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Elo
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Wacom
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感应方式
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感测电压
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侦测电流
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侦测电流
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讯号遮断
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侦测声波
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电磁感应
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触控媒介
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手或任何介质
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手
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手
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手或任何介质
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手或软性介质
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专用电磁笔
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耐用度
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1百万次以上
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3千5百万次以上
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5千万次以上
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N/A
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透光度
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83%±5%
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90%±2%
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< 88%
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90%
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90%
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N/A
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操作温度
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0℃~50℃
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-10℃~60℃
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-15℃~70℃
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-15℃~70℃
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-20℃~70℃
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-20℃~50℃
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5℃~35℃
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储存温度
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-30~70℃
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-40℃~75℃
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-50℃~85℃
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-50℃~85℃
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-40℃~85℃
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-40℃~75℃
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N/A
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硬度
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3H (JIS 5400 Standard)
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7(Moh's hardness)
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N/A
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耐刮度
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差
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佳
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佳
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优
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优
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优
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优
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N/A
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防水性
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可
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佳
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佳
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优
|
优
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差
|
差
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N/A
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解析度
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佳
|
佳
|
佳
|
佳
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佳
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佳
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佳
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优
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下一代Touch Panel产业趋势
多元应用 商机无限
后PC时代来临,人性化资讯家电、可携式及3C相关资讯、通讯产品大量推出,而嵌入式系统整合产品亦因应科技的进步,搭配应用软体的推陈出新不断升级,目前已广泛地被设计推广到各种商业、公共领域、工业、医疗、国防用途上,而无线与触控已成为不可或缺的功能之一。
对应时代趋势,台湾平面显示器产业呈现爆发性的成长,促使触控面板功能与TFT-LCD等显示面板制程相结合,形成模组化元件(Touch-LCD ),为下游系统制造商及系统整合商提供了更具体、简便的解决方案。
下一代纯膜可挠式触控面板的开发,目的在于去除玻璃易碎、重量、厚度、不可折叠等缺点,并保有其高透光度、耐用度及对高环测要求的优点,目标为应用于对规格要求相当严苛的汽车卫星导航系统,或是使用在下一代IA、通讯产品上,由上述趋势可看出,日后触控面板产业的发展将朝向多元和普及化用途,而这个产业的未来更存在着无限商机。
技术的开发与整合是关键
从产业及技术的结构上来看,其重要关键就在材料的钻研开发、整合软硬体设计、以及量产化后的制程良率能力。多年来,高技术的纯玻璃及五线电阻式面板一直是美商特有的技术,而低阶的四线电阻式又以日系厂商自成体系,台湾虽有多家厂商投入触控面板产业,但多半以生产四线电阻式为主。
台湾触控面板产业的展望
除了研发与材料两项因素外,台湾触控面板产业其实拥有与美商与日商竞争的相对优势,这个优势包括台湾长期培养出独特、高效率的总体制造能力,且地处全世界最大的资讯产品制造中心─ 台湾和中国大陆。在结合下游系统产品的生产上,无论是技术支援或运筹补给,其弹性和效率均非美、日厂商所能比拟,而整体产品的产出成本,亦是与美、日系竞争的利器。
在上游方面,除了薄膜原材与玻璃素材外,台湾本地从事的玻璃透明导电镀膜(ITO )、抗反射镀膜(AR)、防眩镀膜(AG)、hard coating等研发,也因多年的努力而渐趋成熟稳定,而类玻璃素材,奈米分子纯膜素材也都在研发当中。
台湾触控面板厂商唯有强化设计、制程、与客制化整合能力,并且在行销布局上走向世界化,强化售后服务体系,摆脱纯代工、区块营运的次等产业型态,方能迎头赶上,在全球触控产业中崭露头角。 (作者现为宇宙光电总经理)
表二 触控面板应用范围及全球市场规模
(每年以平均24%以上成长率快速成长)
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产品技术
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应用范围
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市场规模(新台币值)
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2003
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2006
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纯玻璃技术
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ATM、Gaming、POS….等公共应用市场,及国防、医疗…等特殊领域
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163
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280
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五线、六线电阻式
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POS、GPS、医疗设备、工业电脑…等商用市场,及IA eBook平板电脑、Mira…等中高阶消费性产品
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57
|
84
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四线电阻式
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PDA、遥控器、小家电、IA…等中小尺寸消费性产品
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160
|
336
|
合计
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380
|
700
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