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跨领域整合 触控竞争力再升级
「展望2012 触控技术自主发展」研讨会

【作者: CTimes編輯部】2012年02月15日 星期三

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台湾触控面板厂商近几年来随着市场发展,产品线持续快速转移,从过去的传统4线电阻到全平面式电阻,到现阶段越来越多厂商开始切入电容式触控面板。但是国内触控面板厂商多属代工业者,缺乏独特技术与基础研发能量,无法掌握产品规格的主导权。


有鉴于此,为推动台湾触控产业掌握高价值自主技术,工研院电光所结合院内外相关研究资源,与CTimes共同举办此次「展望2012 触控技术自主发展」研讨会,探讨涵盖市场分析、软性触控、ITO替代材料、OSG/Touch on Lens与In-cell之竞争,以及关键性的贴合及对位技术发展现。最后时段还进行问答座谈,引发现场近150位与会者的热烈讨论回响。


2012触控市场发展分析展望

我们都可以清楚地感受到,一个有别于PC时代的新潮流已经到来。这是一个行动运算应用服务的时代,多点触控介面则是Apple划时代的一项代表性发明。


工研院IEK产经中心钟俊元组长强调,这会是一个以人为本的时代,智慧行动装置需提供满足使用者体验(UX)的设计,使体验经济发挥最大的效用,而触控是人们使用体验的第一步。


《图一钟俊元:除了触控外,更多直觉性的自然互动接口将会进入人们的生活中。》
《图一钟俊元:除了触控外,更多直觉性的自然互动接口将会进入人们的生活中。》

触控的应用范围不断拓展,从个人、家庭、办公室,走向公共领域;在尺寸上则由行动往大面积装置发展。在技​​术上,触控感测模组(Touch sensor)朝更轻薄、低成本的单玻璃方案(One-Glass Solution, OSG;又称Touch on Lens)发展;在LCD端的on-cell/in-cell技术也致力于突破发展瓶颈。预料两项技术不久将在市场上竞争交峰。


目前触控模组的市场持续快速的成长,根据DisplaySearch的分析,2015年的出货量将超过18亿台,产值上看140亿美元。未来触控功能将被广泛应用在包括手机、平板、LCD显示器、数位相机、NB等消费性及资讯产品上,以及各个垂直应用市场。


此外,钟俊元指出,触控的应用还会有很大的变化,例如为家用电视遥控器提供控制功能、加入触控回馈的反应、提供指纹触控辨识的安全解锁功能等等。而除了触控外,更多直觉性的自然互动介面将会进入人们的生活中,智慧人机互动的世代即将来临。


软性触控与R2R制程技术发展

对于行动产品而言,更轻薄是无可避免的目标,而今日的产品再走下,唯有采用软性电子技术,才有机会获得更大的突破。同样地,触控面板、触控模组自然也得符合软性的诉求。


工研院电光所路智强副组长表示,比较玻璃批次制程、塑胶批次制程及卷对卷(R2R)制程,R2R具有连续性、低温整合度高及可R2R贴合的差异化特性,而且建置成本低、产能高、产品轻薄,是未来极具竞争力的制程技术。目前各种R2R的材料及制程技术正不断地在进步中,这些技术包括Ultra Thin玻璃、透明导电电极(TCE)、精细印刷等等。


《图二路智强:提高台湾触控产业的自主技术能力,刻不容缓。》
《图二路智强:提高台湾触控产业的自主技术能力,刻不容缓。》

看好软性触控的发展,以及希望提高台湾触控产业的自主技术能力,工研院特结合产、官、学、研等单位,成立软电触控面板技术产业联盟(FlexTouch SIG),将分散的产业凝聚在一起,发挥整体力量,希望共同架构一个完整上、中、下游软性电子触控面板产业,将软性电子与触控面板作结合,创造国内软性电子的产业效益,提升台湾软性电子触控面板产业之国际地位。


路智强表示,FlexTouch SIG将进入第三年,希望在2012年能扩大联盟成员的数目,形成更大且完整的供应链;联盟的工作重点则将提供验证平台服务,以及更多创新的技术研究,很乐意将这些成果分享给台湾的业者,大家一起进步。


更轻薄、更省成本:Touch on Lens vs. In-cell

为了让自己的触控技术更有竞争力,触控产业与显示产业都在努力发展新的技术。对于触控业者,想做的自然是OSG/Touch on Lens。发明元素李祥宇总经理分析指出,终极的Touch on Lens必须做到只用单层的保护玻璃就能完成触控功能,也就是所有的Sensor电路都在保护玻璃上。这会是很大的挑战。


《图三李祥宇:不需改动LCD结构的触控技术已证实可行,可能终结触控产业。》
《图三李祥宇:不需改动LCD结构的触控技术已证实可行,可能终结触控产业。》

Touch on Lens必须采用更轻薄的结构,并降低材料成本,同时让生产设备的成本投资能够降低,还能达到最大的触控面板产出能力,这样才能一举取代现有的G/G、G/F 、G/F/F等结构。然而,在开发过程中,却有很大挑战横在眼前,包括该先处理后镀膜,或先镀膜后处理;化强过程的破片与刮伤问题;印刷面的处理;使用的镀膜Pattern等。


相较于Touch on Lens,由LCD出发的In-cell技术可得到更低的生产成本,且较不受尺寸限制,而且解析度高,不需校正。不过目前的发展瓶颈还很多,包括良率、开口率、驱动IC设计及演算法的限制等。这也是现阶段Touch on Lens胜出机会较高的原因。


透明导电材料技术及在触控面板之应用

透明导电薄膜(TCF)的应用很广,在LCD、OLED、触控面板、EL灯、太阳能电池、软性显示器等产品中,都可看到它的使用。工研院材化所黄淑娟主任表示,不用用途下对TCF的特性(表面阻抗)要求皆有不同,而在TCF的应用中,以ITO为最大宗,占了95%以上。


《图四黄淑娟:材料技术需要时间改进,相较于ITO,其他替代技术仍需努力。》
《图四黄淑娟:材料技术需要时间改进,相较于ITO,其他替代技术仍需努力。》

不过,ITO面临一些发展的瓶颈。首先是ITO的铟(In)是稀有材料,已出现短缺现象,其来源多数掌握在中国大陆。此外,针对软性电子的应用来说,ITO属于陶瓷氧化物,本质易脆,不耐弯曲。因此,市场上已出现不少替代性的TCF技术,例如导电高分子的PEDOT:PSS、奈米碳管、IZO或AZO、奈米银等等。


黄淑娟表示,工研院材化所目前投入开发基于奈米碳管的TCF,已有不错的成果。虽然导电性还比不上ITO,但它可弯曲,而且可采湿式涂布,比ITO的溅镀法更佳。目前已做出触控面板及EL可挠发光面板的原型设计。


整体而言,她指出材料技术的演进无法像电子技术一样快速进步。以ITO来说,由于是发展了50年的TCF技术,所以最为成熟。相较之下,其他的技术顶多只有20年​​的历史,还有很长的路要走。


机器视觉技术在触控面板设备之开发与应用

今日触控产业极力发展投射式电容技术,以因应由iPhone、iPad带来的多点触控应用需求。不过,触控厂商都遭遇到相同的问题,那就是多点触控面板的良率不易提升,尤其是大尺寸的触控面板,在玻璃镀膜以及贴合等制程方面,良率的提升相当困难。


金属中心林崇田副处长表示,触控面板本身有ITO导电层,在贴合时必须对应好显示面板,此外,玻璃与玻璃的贴合并不容易,除必须完全密合外,也不能有脏污、气泡等杂质产生,因此贴合技术相当精密。


他进一步指出,电容式触控面板生产时,表面玻璃与触控感测器贴合时,必须采用光学胶带(OCA)贴合,而这正是目前生产过程最大的困扰之一,因为很容易因气泡的产生而导致不良品的出现。由于OCA无法重工,瑕疵品只能报废。


「当尺寸进入中大型面板后,良率提升的难度更高,所以贴合技术已成为决定品质良率的关键。」林崇田表示,在此情况下,多层板自动精密对位的技术需求明显浮现,必须在层层叠叠的制程中达到细微的线路配置,就得做到全面性的精准对位。


《图五林崇田:触控产业应建立自主技术,才能将竞争力升级,脱离低利代工的艰难处境。》
《图五林崇田:触控产业应建立自主技术,才能将竞争力升级,脱离低利代工的艰难处境。》

由「机器视觉」和「运动控制」组成的「影像伺服」技术,才能够达到的视觉精密对位,如今已是触控制程设备必须仰赖的关键技术。此技术不仅对位精准,而且比人工方式快上数百倍以上。


「触控面板组装有三大关键,分别是精度、速度和品质。然而实际生产上却面临智慧型自动精密对位与检测设备昂贵,以及缺乏多量、多样之量产机台精密机构设计等问题。 」


林崇田呼吁触控产业进行跨领域的整合,将光、机、电、资、材料和制程之间的依存问题彻底掌握,进而能建立自主的本土化制程设备,才能将竞争力升级,脱离低利代工的艰难处境。


结论

在最后的座谈会中,大家都对FlexTouch SIG能为触控产业带来的价值升级感到很大的兴趣,路智强则强调最重要的是将兴趣化为行动,及早做出承诺来进行软性、R2R等技术的开发与学习,工研院很愿意将已有的成果与业界分享。


事实上,软性触控的意义不必然是要做到可弯、可挠曲的触控面板,软性技术意谓着能做出更轻薄的方案,也是行动装置的必然发展趋势。这也是为何触控产业着力于做出OSG或In-cell技术的原因。


不过,就如同李祥宇在会中所提出的终结性触控技术,不论快慢,终究可能出现颠覆性的局面,值得及早因应。对于台湾的面板厂商来说,若能及早掌握,则可以是拉大与对手差距的杀手级技术,就如同三星因掌握AMOLED技术而备受注目,可别再温温吞吞,又让敌人给掐住脖子、日子苦到都喘不过气来。


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