2012/06/19

觸控面板

觸控面板

過去人與電腦或機器之溝通介面主要以鍵盤和滑鼠為主,隨著科技產品
走向更人性化,方便多功能之操作介面,使得觸控式顯示面板應用範圍越來越廣泛。一般公共資訊應用如ATM、Kiosk(公共資訊查詢站)、售票機,以及工商業應用如POS、機台控制面板、賭博機、醫療用器材等已廣泛使用觸控面板,而在2007年Apple公司推出全螢幕觸控板的iPhone產品後,引起了全球高度的注意及迴響,並掀起觸控面板應用風潮,使得觸控面板已脫離過去以工業應用為主, 及僅少數利基型可攜式電子產品如PDA 或採微軟(Microsoft)作業系統的智慧型手機採用的時代,逐漸邁入全民普及化。手
機、PMP/MP3播放器、個人導航裝置等手持式電子產品採用觸控面板比重均持續增加。在這些應用別之中,手機仍是中小尺寸觸控面板最主要的應用,目前手機全年總出貨量約在14.5億支,是市場規模最大的中小尺寸面板應用,而隨著智慧型手機及大陸山寨機市場規模增加,觸控面板在手機滲透率將逐年增加。


觸控面板應用於手機之熱潮方興未艾,
2010年Apple iPad帄板電腦上市,市場反應熱烈,使得觸控面板之應用領域延伸至帄板裝置(Tabletdevice),並成為最熱門的應用領域,2009年觸控面板應用於帄板電腦之全球出貨量僅有600仟片,


2010年隨著iPad引起熱潮,其在帄板電腦之出貨量預估將達18,680仟片。觸控面板應用於手機市場之持續成長,加上在帄板電腦市場拓展開來,依據Digitimes資料所示,


2009~2011年全球中小尺寸觸控面板總出貨量分別為6.34億片、7.68億片及9.16億片,其年成長率約在2成左右。

若以觸控式面板目前之發展趨勢觀之,主要產品技術可分為電阻式、表
面電容式、投射式電容、紅外線式、超音波式、電磁感應等等,其中

市場最為普遍使用之技術為電阻式及投射式電容觸控面板,消費性電子資訊產品如手機、PND、MP3播放器及帄板電腦等所用觸控面板多為電阻式或投射式電容,2010年電阻式與投射電容出貨量市佔率將達近98%,預估在未來幾年仍是技術主流,到2016年估計此二技術將佔82%出貨量。
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A.電阻式觸控面板:

電阻式技術原理是手指或觸控筆在觸碰ITO Film表面後,ITO Film
會因壓力而形成凹陷,與下層的ITO Glass接觸後因導電而造成產生電
阻的變化,控制IC則經由計算電阻變化的位置來定位。由於在大尺寸
應用上有物理障礙(如阻抗增加等,電阻式觸控面板較適用於中小尺寸
面板。一般設計上可大致分為4線~8線等形式,其中4線式最為基本,
5線式以上則是利用增加導線的方式降低環境干擾以及增加定位精確
度,不過基本原理並無不同。電阻式技術簡單成熟,成本也相當低廉,
因此多年來一直佔有絕大多數的小尺寸應用市場。惟電阻式觸控表面
之ITO Film是以PET薄膜製成的軟性材質,因此容易被刮傷,使用壽命
較短。再者由於其透光率不佳,使得下方的LCD面板需要較強的背光,
增加耗電量。此外,反應速度較慢,以及使用者對於壓力掌握的不穩
定容易造成輸入上的誤差,也是常見的缺點之一。

B.電容式觸控面板:


目前可區分為表面電容式及投射式電容兩種,二者相同在於觸控
的物體必頇為導體,例如人的手指,使用一般的觸控筆無法使其產生
動作。而表面電容式的結構僅為一片玻璃基板,上、下層鍍上ITO 透
明電極,操作原理為在觸控面板四周施加電壓使面板表面形成均勻電
場。當手指觸控面板時,手指與導電玻璃間產生電容效應進而引發電
流,其電流值與手指至面板四周的距離成反比,依據電流大小計算出
手指座標位置。表面電容式技術發展已久,主要以美商為領導廠商,
並廣泛的應用在工業用儀器,及ATM、Kiosk、POS 等公共資訊系統。
由於此類應用的環境多為戶外或是對溫溼度規格要求較為嚴苛,加以
產品價格不以低價為主要考量,故表面電容式觸控面板優異的耐用特
性則為此類應用最佳的選擇。

Apple 推出的iPhone 所使用的為投射式電容(Projected
Capacitive)觸控技術。其主要差異在於上、下層ITO 透明電極分別蝕
刻成X、Y 方向的長條狀,進而形成一個矩陣式的電極分佈,因此當手
指接觸面板表面時,為每一個觸控點均可以分別偵測其X、Y座標,故
主要優點即在於適合開發多點式觸控(Multi-touch)技術。

AppleiPhone應用投射式電容觸控技術,開發出嶄新的使用者介面模式,
變消費者的使用習性,對於帶動手機及消費性產品應用觸控面板有極
大的推升作用。雖目前礙於成本及技術障礙,並非所有的手機及消費
性產品大量採用投射式電容式觸控面板。惟就整體市場而言,受到
iPhone風潮的帶動,觸控面板功能已成為手機及各項消費性電子產品
的訴求。

投射式電容技術依其結構可分為玻璃跟薄膜兩種,各有其優
缺點,並有其擁護者。

投射式電容結構比較

玻璃式 薄膜式
重量 重 輕
厚度 較厚 較薄
耐用性 較高 較低
表面
玻璃表面
(Expensive looking finish)
薄膜表面
(low quality looking finish)

穿透度 高 較低
設計 彈性低 彈性高
鍍膜過程 較難 較簡單

目標市場 高階產品 中階或低階產品
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整體而言,因投射式電容技術在透光率、反應速度、耐用性、外觀方面都
大幅優於電阻式觸控面板,更具有多點觸控能力的優點,故市場普遍看好有機會逐漸取代傳統電阻式觸控技術。依Display Search預估投射式電容觸控面板之出貨量將於2011年超越電阻式,並預估在2009~2013年在手機市場其複合成長率(CAGR)為38%,相對於電阻式之複合成長率為10%。

全球觸控面板主要廠商
電阻式 薄膜電容式 玻璃電容式

日本
Nissha Printing
Alps、郡是
Nissha Printing、
郡是
Sharp、Nissha Printing

台灣
熒茂、介面、洋華
富晶通、時緯
熒茂、介面、洋華
富晶通、時緯
勝華、TPK、和鑫
奇美電子、達虹、凌巨

韓國
Digitech
Moreens
Melfas、Digitech
ELK、LG Innotek
LG Innotek
大陸
信利、中華意力、深
越、瑞陽、牧東
信利、中華意力、
深越、瑞陽、牧東


資料來源:Macquarie Research Feb. 2011;台新證整理

2008年以前觸控面板之技術及優勢係由日商掌握,由於近年來台灣觸
控面板業者在產能、良率及生產成本上皆有長足進步,故已取代日廠在手
機用觸控面板之優勢,其出貨量及產值已居於全球領先地位。

根據DisplaySearch的調查,台灣廠商在2009年全世界的觸控面板市場中佔有
43.5%的出貨量比重。

在觸控面板各項技術之供應方面,大陸觸控面板供應商多以電阻式技術為主,並以供應大陸本土品牌或山寨低階產品為主;

台商及日商則已淡出電阻式低階產品,高階產品出貨量方面,因台灣廠商
生產成本較低,已超越日商而成為領導供應商。投射式電容產能仍多半由
台灣和日本廠商所掌握,

其中玻璃式投射電容觸控面板,主要供應鏈80%
集中在台灣廠商,以TPK、勝華、奇美電等為主;

而薄膜式投射電容觸控面板,則因部分設備與電阻式面板設備共用,故吸引日、韓、台等電阻式觸控面板廠轉入,如日商Nissha Printing、郡是及台商熒茂光學、洋華、介面等公司,然有別於電阻式觸控面板之生產經驗,電容技術之學習曲線在於貼合良率,因而帶來產業重新洗牌機會,
台灣廠商之薄膜式電容技術可與日本及韓國相提並論,加以具有成本優勢,在產業大幅成長之際,台灣在薄膜式電容技術供應鍊將佔一席之地。

整體而言,台灣廠商延續過去在手機用觸控面板市場優異成績,在以
iPad為首之帄板裝置用觸控模組市場亦已搶得先機,加上PC大廠與手機大
廠紛紛推出iPad-like之帄板裝置,而台灣廠商在投射式電容技術上著墨甚
深,並陸續有產能擴充計畫,預估台灣廠商在觸控面板產業供應鍊之地位
將更加穩固,並持續扮演觸控產業未來成長之動力。

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