觸控面板產品和技術源自二、三十年前,當時只專為軍事、國防用途而開發,歷經個人電腦及其週邊、通訊、資訊家電等產業的蓬勃發展,迄今已廣泛地被應用至各個消費性、商業性、公共性等相關系統產品上。它的利基在於能提供最直接、快速、有效的人、機溝通方式,消除傳統電腦操作方法的複雜性障礙,讓使用者在面對琳瑯滿目的電腦、通訊產品,以及各式各樣的作業系統和應用軟體時,能以最簡單的途徑達到資訊運用的最高滿足。
觸控面板的技術特性
觸控技術將類比結構的線路佈置在觸控面板,如導電玻璃、導電玻璃加導電薄膜,或是特殊玻璃上,當使用者輕觸面板,依面板不同的材料、設計、與技術種類,藉著電壓、電流、光源、音波等不同作動原理,可以精確地檢測出需求位置,並產生感測訊號,接著再依設計程序形成指令,透過控制介面與電腦主機溝通,過程既快速且準確。
特別在高階觸控面板的設計架構上,它具有準確度高、用於校正資料的記憶單元,是一種可讀可寫的電子式抹除唯讀記憶體(EEPROM),它不會因切關電源而使資料消失,且可隨時更改記憶單元內的資料,舉個簡單的例子,它的記憶功能就像PDA一樣,可以任意更換儲存電話、日期、地址,或行動電話內部SIM卡的資料。
觸控面板的技術類別
觸控面板主要分為純玻璃技術和玻璃加導電膜兩大系統,另外也有電磁式技術,專門用於手寫筆輸入的某些特殊產品及應用,電磁式技術因其普及性的限制,故本文不予多做分析。
純玻璃技術
純玻璃技術又可分為電容式、音波式、及紅外線式,它具備了高耐用、高透光度、耐高低溫、高壽命等優點,常應用在公共領域上,諸如ATM、Gaming、公共查詢系統、國防、工業、軍事、醫療等特殊領域,因設計及製造技術難度高,過去一、二十年來均為美商所生產,亞洲地區僅台灣的宇宙光電投入生產研發。
玻璃加導電膜技術
玻璃加導電膜技術則以四線電阻式、五線電阻式、六線電阻式為主。其中四線電阻式屬低價、低成本、低技術元件,大多用於PDA、遙控器、家電等小尺寸消費性產品,因為它的技術專利早已過期,且生產門檻低,因此廠商之間的競爭相當激烈,生產者以日系公司為主,台灣、大陸、韓國等地區的廠商近年來亦相繼投入。
而電阻式高階產品的五線及六線設計技術目前均有專利保護,因其線路、製程、材料應用頗具專業性,尤其是專用的驅動程式、控制器及韌體的開發過程耗時耗力,非一般業者皆可跨入。
目前五線電阻式為美商Elo(Tyco集團)獨家專利,六線電阻式為宇宙光電的獨家專利。五、六線式因其耐用度及可靠度較四線式高出許多,所以大多應用在POS、公共資訊查詢、GPS、工業電腦、資訊家電、醫療設備等商業用途,以及中、高階消費性產品上。
@中標:觸控面板之基本架構及作動原理
四線電阻式
一維座標線路(X軸)在PET導電面膜上;一維座標線路(Y軸)在玻璃面上,PET膜為塑膠材質,導電鍍膜易因塑膠變形造成脫落,便產生功能故障(一維無法讀取)。
六線、五線電阻式
二維座標(X、Y軸)線路圖形均在玻璃上,PET導電膜僅作訊號導通用,即使導電鍍膜區部脫落,僅造成局部點之無法讀取,絕大區域功能仍正常。六線式面板之第六線提供消除面板雜訊之功能,整體設計有專利保護,為四線式面板所無法提供。
純玻璃技術
二維座標(X、Y軸)線路圖形均在玻璃上,並配合高硬度之保護膜且無塑膠材質。作動原理在利用手指或觸控筆造成電流/電容值改變形成之訊號作偵測。因無軟質之塑膠,所以在透光度、防水、防刮、耐高溫、不畏污染及面板使用次數上均遠優於電阻式產品,其設計均有專利保護。
內容
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玻璃+薄膜(電阻式)
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純玻璃
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電磁技術
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四線
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五線
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六線
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電流電容式
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電容式
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光學式
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音波式
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電磁式
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專利廠商
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已過期
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Elo
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宇宙光電
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宇宙光電
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已過期
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已過期
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Elo
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Wacom
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感應方式
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感測電壓
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偵測電流
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偵測電流
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訊號遮斷
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偵測聲波
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電磁感應
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觸控媒介
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手或任何介質
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手
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手
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手或任何介質
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手或軟性介質
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專用電磁筆
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耐用度
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1百萬次以上
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3千5百萬次以上
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5千萬次以上
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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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操作溫度
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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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儲存溫度
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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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優
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優
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優
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優
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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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優
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優
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差
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差
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N/A
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解析度
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佳
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佳
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佳
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佳
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佳
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佳
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佳
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優
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下一代Touch Panel產業趨勢
多元應用 商機無限
後PC時代來臨,人性化資訊家電、可攜式及3C相關資訊、通訊產品大量推出,而嵌入式系統整合產品亦因應科技的進步,搭配應用軟體的推陳出新不斷升級,目前已廣泛地被設計推廣到各種商業、公共領域、工業、醫療、國防用途上,而無線與觸控已成為不可或缺的功能之一。
對應時代趨勢,台灣平面顯示器產業呈現爆發性的成長,促使觸控面板功能與TFT-LCD等顯示面板製程相結合,形成模組化元件(Touch-LCD ),為下游系統製造商及系統整合商提供了更具體、簡便的解決方案。
下一代純膜可撓式觸控面板的開發,目的在於去除玻璃易碎、重量、厚度、不可折疊等缺點,並保有其高透光度、耐用度及對高環測要求的優點,目標為應用於對規格要求相當嚴苛的汽車衛星導航系統,或是使用在下一代IA、通訊產品上,由上述趨勢可看出,日後觸控面板產業的發展將朝向多元和普及化用途,而這個產業的未來更存在著無限商機。
技術的開發與整合是關鍵
從產業及技術的結構上來看,其重要關鍵就在材料的鑽研開發、整合軟硬體設計、以及量產化後的製程良率能力。多年來,高技術的純玻璃及五線電阻式面板一直是美商特有的技術,而低階的四線電阻式又以日系廠商自成體系,台灣雖有多家廠商投入觸控面板產業,但多半以生產四線電阻式為主。
台灣觸控面板產業的展望
除了研發與材料兩項因素外,台灣觸控面板產業其實擁有與美商與日商競爭的相對優勢,這個優勢包括台灣長期培養出獨特、高效率的總體製造能力,且地處全世界最大的資訊產品製造中心 ─ 台灣和中國大陸。在結合下游系統產品的生產上,無論是技術支援或運籌補給,其彈性和效率均非美、日廠商所能比擬,而整體產品的產出成本,亦是與美、日系競爭的利器。
在上游方面,除了薄膜原材與玻璃素材外,台灣本地從事的玻璃透明導電鍍膜(ITO )、抗反射鍍膜(AR)、防眩鍍膜(AG)、hard coating等研發,也因多年的努力而漸趨成熟穩定,而類玻璃素材,奈米分子純膜素材也都在研發當中。
台灣觸控面板廠商唯有強化設計、製程、與客製化整合能力,並且在行銷佈局上走向世界化,強化售後服務體系,擺脫純代工、區塊營運的次等產業型態,方能迎頭趕上,在全球觸控產業中嶄露頭角。(作者現為宇宙光電總經理)
表二 觸控面板應用範圍及全球市場規模
(每年以平均24%以上成長率快速成長)
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產品技術
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應用範圍
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市場規模(新台幣值)
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2003
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2006
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純玻璃技術
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ATM、Gaming、POS….等公共應用市場,及國防、醫療…等特殊領域
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163
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280
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五線、六線電阻式
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POS、GPS、醫療設備、工業電腦…等商用市場,及IA eBook平板電腦、Mira…等中高階消費性產品
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57
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84
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四線電阻式
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PDA、遙控器、小家電、IA…等中小尺寸消費性產品
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160
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336
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合計
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380
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700
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