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笔电触控面板三大技术趋势
低成本方案为客户首选

【作者: 楊仲瑜】2013年11月05日 星期二

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2012年第四季微软推出新一代操作系统Windows 8,推动投射式电容触控面板(Projected Capacitive Touch Panel, 以下称触控面板)朝中大尺寸应用,如笔记本电脑及All In One PC等IT产品发展,然而Windows 8笔记本电脑市场买气不如预期,市场普遍认为价格是影响触控笔记本电脑(以下简称触控笔电)销售成长的关键因素。


为驱动下半年笔记本电脑搭载触控面板渗透率向上提升,微软祭出补贴奖励政策,以协助笔记本电脑厂商降低触控面板搭载成本,缩短触控笔电与一般笔电价差,提高消费者选购意愿;而在供给端的部份,除玻璃式触控面板厂商积极提出低成本方案以因应市场降低成本需求外,薄膜式触控面板厂商亦提出新型大尺寸化技术方案应对。


笔记本电脑用触控面板市场分析

2013年笔记本电脑市场规模持续受全球经济环境疲软,以及平板计算机取代效应影响,而呈现下滑趋势,预期市场规模为1亿8000万台,较2012年衰退5.3%。面对笔记本电脑销售持续下滑,品牌厂商原本冀望微软推出新一代操作系统,优化触控操作接口的Windows 8平台上市后,可以带动市场买气回笼,甚至刺激换机需求,但销售情况却不如预期,预期2013年触控笔电销售量为2370万台,触控搭载渗透率13%。



图一 : 2011-2013(e)笔记本电脑市场规模及触控渗透率
图一 : 2011-2013(e)笔记本电脑市场规模及触控渗透率
  • 注1:笔记本电脑产品定义:笔记本电脑为个人计算机之一种形式,相对于桌面计算机,其系指具可移动特性,且在机构设计上多呈书本开阖型态之个人计算机,但不包括WebPad与Pocket PC。


  • 注2:触控笔电之统计不包含可插拔式(Detachable)的产品,可插拔式的产品形式列入平板计算机统计。


  • 数据源:资策会MIC



笔电触控技术寻求突破

虽然从笔记本电脑产品使用情境的角度来看,触控功能可补足笔记本电脑诉求娱乐性及轻度使用模式的使用需求,但上述产品定位锁定的目标市场却与平板计算机有一定程度的重迭,导致其直接面临到平板计算机取代效应的威胁,使触控笔电销售面临苦战。为突破困境,相关业者在技术上主要朝三大方向发展,分析如下。


薄膜触控大尺寸应用成形,威胁OGS主导地位

笔电用触控面板以OGS(One Glass Solution,单片玻璃解决方案)触控技术为主,2012年有近九成的市占比重。OGS触控面板在笔电应用上发展顺利,主要有若干外部因素共同支撑。


从需求端来看,一是笔电应用较无落摔考虑,对强度规格要求相对低(OGS触控传感器在制程过程中会因玻璃切割造成强度衰减,而中小尺寸应用存有落摔考虑,对强度规格要求较严苛,导致其在中小尺寸应用发展不顺利);二是微软Windows 8对触控规格要求严谨,玻璃式触控面板相对薄膜式触控面板较能满足Windows 8规格要求;从供给端来看,则是因为其竞争技术,如内嵌式(In cell/On cell)触控面板或薄膜式触控面板皆有大尺寸化不易的课题待解,无法满足笔记本电脑以上尺寸之应用需求。


然而,受惠于上游透明导电材料(触控传感器用电极材料)与触控IC技术的演进,薄膜式触控面板在笔记本电脑等大尺寸应用发展逐渐成形。薄膜式触控面板在笔电应用上,有两个发展方向,一是采用ITO薄膜触控传感器,再辅以较高性能的触控IC,以支持笔记本电脑以上尺寸应用;但考虑到随着应用尺寸变大,ITO薄膜触控传感器良率控制越不易,成本骤然提升,使其在14吋或15.6吋以上应用尺寸,相对OGS触控面板不具有成本竞争力,厂商亦朝具有低阻抗值及低成本结构的ITO替代材来发展。


多数薄膜式触控面板厂商选择以「金属网格」(Metal Mesh)作为新的触控传感器用电极。Metal Mesh的原材是一种导电性的油墨,一般为银(Ag)或铜(Cu)等金属材质,而结构的部份有金属线、奈米金属线或奈米金属粒子等,所形成的导电膜阻抗值在10Ω/□以下 (ITO阻抗值150~250Ω/□),可支持薄膜触控传感器在10吋以上尺寸的应用发展。


而为了提高两层Metal Mesh导电层的对位精准度,Metal Mesh触控传感器一般采用单片薄膜结构,如G1F或GF2等,可减少一片薄膜成本,且其材料具有一定程度的挠曲性,可采用Roll to Roll的印刷制程,对整体成本结构下降有显著优势。


Metal Mesh触控设计议题

Metal Mesh触控传感器与面板搭配时,易产生所谓的「干涉纹」(Moire) ,影响画面显示质量。干涉纹的产生原因有以下若干可能因素,一是因为Metal Mesh触控传感器与面板画素设计同为规则且网格状的排列,当Metal Mesh触控传感器与面板贴合时,两个规则网格排列的图案重迭,即会产生光学干涉纹,且网格状线条的线宽越粗,干涉纹的现象越容易发生。


另一个可能产生干涉纹的原因被认为是因为Metal Mesh网格的交叉点(节点)过粗所导致。因此,降低Metal Mesh的线宽,以及提高网格精细度是一个解决方向,其次则是要与面板有良好的配合,透过网格图案及与面板贴合角度的设计以降低干涉纹发生的机会。


Metal Mesh的制程可以采用印刷制程及黄光制程,采用印刷制程可以省去蒸镀、曝光、显影、蚀刻等工序及设备投资,直接在基材上印刷上所需图形,有较佳的成本优势,但网格的精细度控制不易,易有光学特性不佳的问题;此外,要做到可有较好的性能表现,Metal Mesh的线宽需低于5um,采印印刷制程的难度较高。


如采用黄光制程,虽然可以提供较精细的网格及相对细线的线宽,但成本却有显著提升,在市场降低成本需求的压力下,如何透过制程成本较低的印刷制程,得到低于5um以下的线宽设计,以及解决线路过细易产生断线等良率问题,成为厂商重点开发方向。


牺牲规格换取成本下降空间

多数品牌厂商在触控笔电的销售上,规划采取低价刺激买气的策略,因而积极向供应市场寻求低成本结构的触控面板,触控面板厂商纷纷提出降低规格要求的方案,以获取成本下降空间,其方向归纳如下:


1. OGS玻璃选择:

OGS采用的玻璃基板材质分为钠钙玻璃(Soda-lime glass)及铝硅酸盐玻璃(Alkaline- Aluminosilicate Glass),铝硅酸盐玻璃的强化深度较深,可以有较佳的强度表现,但相对价格高,以14吋OGS模块为比较基准,采用钠钙玻璃及铝硅酸盐玻璃的成品价差可达到7美元,因此在成本考虑下,选用钠钙玻璃的比重相对高。


2. 非强化的OGS:

OGS二次强化制程需要额外付出3~5美元的代价,品牌厂商为求成本下降空间,逐渐考虑降低对OGS强度规格要求的可能性,而以透过机构设计的补强,来减少触控面板落摔破裂的问题。


3. 以口字贴为主:

由于触控面板厂商在全贴合良率表现仍不佳,以14吋触控笔电为比较基准,采用全贴合跟口字贴合价差可达到20~30%,且越大尺寸的全贴合,来自于面板的干扰越严重,相对需要触控IC更多支持,成本亦会往上提升,使口字贴为低成本需求下的主流规格选择。


4. 降低客制化程度:

触控面板属于外观件,特别是整合触控传感器的保护外盖(即OGS),一般被厂商作为表现差异化的零组件,如按键配置、黑框区块大小、导角弧度、或品牌logo等整体ID设计,不仅影响产能表现,且依据客制化程度差异会有不同程度的良率损耗。为此,触控面板厂商提出降低客制化程度的触控面板产品,除了可减少高度客制化所造成的良率损失外,亦可将停机及换线时间损失降至最低,相较同尺寸客制化产品有10~20%的成本下降空间,品牌厂接受度高。



图二
图二

图三 : 笔记本电脑产品定位
图三 : 笔记本电脑产品定位
  • 数据源:资策会MIC



结论

触控笔电上市至今销售不如预期,而价格过高被认为是主要因素,低成本方案为现阶段客户首选,包括Metal Mesh或标准化触控面板解决方案,都是在终端产品降价压力下所衍生出的产品。但不管是Metal Mesh或标准化触控面板,一旦产品通过市场考验,基于其技术或结构原理,皆具备可大量生产的条件。倘若需求未同步成长,触控产能过度扩张的风险将大增,不利于产业健康发展,且在生产门坎降低后,预期将吸引更多产业厂商跨入竞争,牵动市场版图变迁。


标准化触控面板发展主要由面板厂所主导,因为产品设计需要与面板及系统端有较紧密的合作,达到最佳整合效果,拥有面板资源自然是面板厂商在发展标准化触控面板时的最大优势。


相对而言,专业触控面板厂商的优势反而是在于客制化的产品及服务,如何可以大量生产的技术完成客制化产品的提供,达到降低生产成本的目标,即为专业触控面板厂的发展课题,另一个可能的发展策略则是向面板厂采购,或以策略联盟的方式取得Open Cell,同样向市场供应标准化的触控面板解决方案,以迎合现阶段市场低成本需求。


(本文作者为资策会MIC 产业分析师)


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