近年來，人機互動功能已經成為消費性電子裝置重要的特色之一。人類與機器間的自然互動的行為，首先是由視覺接受訊號，再藉由操作者的動作對設備下達指令，這其中顯示器扮演了非常重要的角色，因此大部分的人機互動介面與顯示裝置都有著密不可分的重要依存關係。

製程、結構、材料及功能面並進

工研院顯示中心經理貢振邦指出，由於目前的人機互動觸控介面，使用者大部分都是透過手指來進行操作，因此，產業界便以人機互動感測元件與顯示器裝置間的位置關係為主要依據，將產品設計歸類為In-Cell、On-Cell及Out-Cell等三大類。所謂的Cell其實就是顯示器上下基板間所構成的區域，其中，下基板內緣有下驅動電極，上基板內緣有上驅動電極，上下基板的電極間則為顯示介質，目前例如LCD、OLED等都是這樣的結構居多。而這三大類觸控設計，In-Cell是將觸控感測元件設計在上下基板所構成的區域內，On-Cell是將觸控感測元件設計在上下基板的外側，至於Out-Cell，則是在顯示器上下面板以外加上感測裝置，藉此來達到人機互動的目的。

In-Cell不單只做Photo Sensor，投射式電容也是適合的技術之一。儘管市場認為Photo Sensor可能會成為In-Cell主流技術，然而事實上卻不是這樣。貢振邦認為，這與演算法、感測晶片尚未成熟有直接關聯，此外產品定位也是關鍵的影響因素。

貢振邦說，為了降低成本、擴大使用面積並提高光學規格，觸控技術將加強製程、結構、材料及功能面等方面的進展。在製程方面，主要是簡化製程方法及設備，例如使用印刷製程取代傳統的濺鍍或蒸鍍製程，如此便可大幅降低設備的建置成本。

另外，採用roll-to-roll的設備，更大優勢是可以在生產速度大幅領先對手。目前此技術也是各家觸控面板製造廠商積極發展的技術，不過目前產品的規格與價格多少都受限於材料的特性與製程良率，未來還有很大的進步空間。至於材料面的發展， 未來將著重在開發配合印刷塗佈製程所需要的透明導電電極材料。至於應用方面，除了觸控面板外，包括太陽電池及顯示器都是該材料研發鎖定的應用領域。

《圖四　工研院顯示中心經理貢振邦說，這波觸控需求激長，如今已擴及台灣面板和彩色濾光片廠，他們正加緊研究垂直整合的一條龍生產模式。》

台廠研發一條龍生產模式

投射電容式觸控面板無疑已成為智慧手機的主流選擇，但如何在更大尺寸的市場提供高良率、低成本且性能可靠的解決方案，則是觸控業者致力於克服的研究方向。為了達到此目標，觸控業者正朝製程改善及材料替代的方向發展，例如將ITO Sensor與Cover lens甚至連TFT都一同整合，以降低生產成本、使厚度變薄，更可避免貼合不良的問題。

工研院顯示中心經理貢振邦說，這波觸控需求激長及整合的趨勢，如今已擴及台灣的面板和彩色濾光片廠，他們正積極重整生產線，轉移中小尺寸產線來投產觸控面板，並加緊研究垂直整合的「一條龍」式觸控面板生產模式，以集團資源來滿足品牌客戶的產能及品質需求，並拉大與競爭對手的距離。例如由彩色濾光片（Color Filter；CF）廠轉型的和鑫、達虹，以及用STN產線改造成為觸控面板產線的勝華、全台、凌巨等，都是以玻璃的結構為主，也就是其所生產的Touch Sensor均是ITO Glass。

當然，此舉將對規模較小的觸控業者造成衝擊，因而需提升自己的技術實力或客製化彈性才行。在新技術方面，可發展ITO之有機或無機替代材料、掌握軟性薄膜及基板技術，或在Cover Lens的材料上採用新塑膠材替代較昂貴的強化玻璃或PMMA塑膠板。

至於在In-Cell、On-Cell及Out-Cell的結構面發展上，On-Cell目前並無太多變化，所採用的技術一般是以投射式電容為主，近兩年較多變化主要集中在In-Cell 結構與Out-Cell 結構上。In-Cell觸控技術所使用的方法有三種，分別感測手指施加在上玻璃基板上應力，所造成的形變影響與偵測光源對手指的相對明暗變化關係。

第一種較常用的偵測方法為利用上下基板間的間距變化，進而在上下基板製作一些特定的電極裝置，利用該電極裝置偵測電容值或做為電壓開關使用。第二種方法則是利用環境光源或顯示器的背光源，在下板的電晶體陣列設計一些光感測元件與輸出電路，偵測手指在顯示器面板上方時所造成的陰影或反射的光影像。

至於Out-Cell方面，最早的Out-Cell投射式電容觸控面板採用的是一般玻璃基板，或稱為第一代觸控面板結構。原本的系統產品在採用第一代的觸控面板結構實現觸控功能時，最少需外加一片觸控玻璃，因此在光學特性上會造成一定程度的影響。

貢振邦說，目前In-Cell技術需藉由Pixel Design以及驅動及Pre-Signal Processing晶片來實現相關技術，對象以面板廠整合晶片廠為主。Out-Cell技術則以投射式電容及紅外光學式為主，近期投射式電容技術以材料與製程為重點。

單層觸控新戰場成型

美國專利商標局上個月通過蘋果4項專利申請，其中最重要的就是觸控手勢專利。這項專利早在蘋果第1代iPhone就提出申請，主要涵蓋使用一指或多指與觸控螢幕互動時，系統會對該手勢有所回應，且包括使用手指操作瀏覽器時，使用者可以在不影響頁面比例的情況下，單獨縮小或放大網頁嵌入的程式如地圖等，該專利也相當於蘋果擁有了電容式多點觸控的操作所有權。如今蘋果觸控專利多不勝數，包山包海讓相關業者直冒冷汗。細數目前蘋果手中的專利，包括多點觸控、螢幕解鎖等，均已廣泛運用在多數智慧手機與平板電腦中，一旦蘋果發動專利戰或開放授權，非蘋果陣營的業者都將面臨法律訴訟、或者索討高額權利金等情況，十分不利。

SuperC_Touch總經理李祥宇指出，事實上，第一場的觸控面板爭奪戰勝負已定，使用雙層結構的Apple是唯一的贏家，而代工的宸鴻也得利，後進業者很難撼動其地位，就算在群雄中勝出，也難再有高獲利。也因此，台灣觸控面板業者正積極籌劃觸控面板的新一輪爭奪戰，包括單層結構的觸控面板、Touch on Lens、Touch on Cover等，各路人馬來勢洶洶。但不論是在Cover Lens上做跨橋菱型結構、Cover Lens做ITO黏合ITO薄膜，或Cover Lens上作ITO黏合On Cell上作ITO等方法，都將面臨良率問題、LCD上V Com層的干擾，以及Cover玻璃表面硬化處理的問題間做取捨。

《圖五　SuperC_Touch總經理李祥宇指出，Touch on Lens的好處，在於材料成本最便宜、光學特性最好、重量最輕，因此可以使用在非顯示螢幕上。》

不跨橋、不雙層、少貼合

李祥宇說，SuperC_Touch提出最新的作法，可以達到最低成本，就是在Cover的玻璃上做單層的ITO，然後用光學膠直接黏在LCD面板上，但此法必須解決印刷面與玻璃強化的問題。或是將如圖的Pattern做在薄膜上再貼合Cover玻璃，壓合軟板後黏合LCD面板，如此一來就不需解決印刷面與玻璃強化問題。

然而要完成上述的結果必須克服最大的困難是V Com訊號的干擾，因為Sense層與LCD V Com層只間隔一層薄玻璃，互相干擾會更大，SuperC_Touch的技術不怕雜訊，正好可以克服這個問題。

李祥宇說，使用傳統方法跨橋的部份會造成良率與生產成本的增加，尤其頂蓋最後也需做各種加工，非常容易毀損跨僑部分的微結構，這是所有觸控面板廠心中永遠的痛，以及新進者的最大障礙，V Com層的訊號干擾也難克服。其他使用雙層結構者，則要多面臨成本較高的問題，所以如何設計不用跨橋、不要雙層、最少的貼合，又可提供多點觸控的新觸控面板結構，將會是未來的觸控產業發展的新戰場。

《圖七　如何設計不用跨橋、不用雙層、最少貼合，又可提供多點觸控的面板結構，將是未來的觸控新戰場。》

Touch on Lens漸成氣候

一般的電容式觸控面板，其結構都是採用在Cover Lens保護玻璃（或者PET薄膜）之下，加上一層Touch Sensor的多層化結構，這樣的結構除了增加設計難度、且提高成本也耗時。電容式觸控的終極方案，就是只用單層的保護玻璃就可以完成觸控的功能。這種將所有的Sensor電路全在保護玻璃上的方式，可以達到最薄最輕的結構、最低的材料成本、最低的生產設備成本投資、以及最大的觸控面板產出能力。要能符合這些條件的，才能真正達到市場的需求。

據了解，Touch on Lens（Sensor-on-Cover）技術減少了投射式電容觸控面板的結構層。有些觸控模組廠商早就開始提供這種結構的觸控面板產品，但直到2011年初，許多品牌廠商例如NOKIA、Apple、Samsung等，才開始要求更輕、更薄、更有成本競爭力的觸控面板，此舉預計將有助於Touch on Lens技術的加速普及。

由於傳統投射式電容觸控面板必須使用1～2片玻璃製作成Touch Sensor，加上Cover Lens，造成複雜的結構。因此，觸控面板模組廠商正積極將觸控感測器整合到表面蓋板，希望能降低材料成本、減少觸控面板模組的厚度和重量。

成本低、特性好、重量輕

SuperC_Touch總經理李祥宇指出，Touch on Lens的好處，就在於材料成本最便宜、光學特性最好、重量最輕，因此可以使用在非顯示螢幕上，如鏡子、桌子、窗戶、自動販賣機，或是取代鍵盤以及各種按鍵。應用上以工業用、軍用、戶外用途與外掛式觸控為主。

雖然各觸控模組廠對於這個新製程有不同命名，包括Touch on lens、one glass solution、window integrated sensor touch、direct patterned window、G2等等，但這些其實都屬於將觸控感測器整合到表面蓋板的方法。每個方法都採用了1片玻璃（或者是塑料複合膜），作為表面蓋板和觸控感測器的基板。

李祥宇說，在Touch on Lens的發展現況上，國內目前已有許多廠商採用一層玻璃貼合一層薄膜（X,Y軸）的方式，大陸則有廠商採用三角形的單層結構。至於使用菱形的立體結構，由於目前良率問題尚無法克服，因此仍待技術進一步突破。

Touch on Lens在開發上存在許多挑戰，例如是要先處理後鍍膜，還是先鍍膜後處理。而強化過程中的破片與刮傷、印刷面的處理、使用的鍍膜Pattern、導電薄膜的阻抗，以及與LCD Vcom層之間的電容耦合等問題。李祥宇表示，Touch on Lens的可行架構包括使用三角形Pattern的單點觸控、使用SuperC_Touch圓型結構的多點觸控等方式。先完成切邊、導角、鑽孔、強化，再用網版印刷製作印刷層與ITO導電層，銀膠導電層。

此外，整合觸控感測器的觸控面板新技術，還包括on-Cell和in-Cell。on-Cell是將觸控感測器整合到顯示器面板上（例如TFT-LCD等等），in-Cell則是將觸控感測器整合到彩色濾光片。這類技術的首選將會是顯示器面板製造商，因為它們將有能力充分利用其顯示器與觸控產能，而觸控面板也將不再另需基板。