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跨領域整合 觸控競爭力再升級
「展望2012 觸控技術自主發展」研討會

【作者: CTimes編輯部】   2012年02月15日 星期三

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台灣觸控面板廠商近幾年來隨著市場發展,產品線持續快速轉移,從過去的傳統4線電阻到全平面式電阻,到現階段越來越多廠商開始切入電容式觸控面板。但是國內觸控面板廠商多屬代工業者,缺乏獨特技術與基礎研發能量,無法掌握產品規格的主導權。


有鑑於此,為推動台灣觸控產業掌握高價值自主技術,工研院電光所結合院內外相關研究資源,與CTimes共同舉辦此次「展望2012 觸控技術自主發展」研討會,探討涵蓋市場分析、軟性觸控、ITO替代材料、OSG/Touch on Lens與In-cell之競爭,以及關鍵性的貼合及對位技術發展現。最後時段還進行問答座談,引發現場近150位與會者的熱烈討論迴響。


2012觸控市場發展分析展望

我們都可以清楚地感受到,一個有別於PC時代的新潮流已經到來。這是一個行動運算應用服務的時代,多點觸控介面則是Apple劃時代的一項代表性發明。


工研院IEK產經中心鍾俊元組長強調,這會是一個以人為本的時代,智慧行動裝置需提供滿足使用者體驗(UX)的設計,使體驗經濟發揮最大的效用,而觸控是人們使用體驗的第一步。


《圖一鍾俊元:除了觸控外,更多直覺性的自然互動介面將會進入人們的生活中。》
《圖一鍾俊元:除了觸控外,更多直覺性的自然互動介面將會進入人們的生活中。》

觸控的應用範圍不斷拓展,從個人、家庭、辦公室,走向公共領域;在尺寸上則由行動往大面積裝置發展。在技術上,觸控感測模組(Touch sensor)朝更輕薄、低成本的單玻璃方案(One-Glass Solution, OSG;又稱Touch on Lens)發展;在LCD端的on-cell/in-cell技術也致力於突破發展瓶頸。預料兩項技術不久將在市場上競爭交峰。


目前觸控模組的市場持續快速的成長,根據DisplaySearch的分析,2015年的出貨量將超過18億台,產值上看140億美元。未來觸控功能將被廣泛應用在包括手機、平板、LCD顯示器、數位相機、NB等消費性及資訊產品上,以及各個垂直應用市場。


此外,鍾俊元指出,觸控的應用還會有很大的變化,例如為家用電視遙控器提供控制功能、加入觸控回饋的反應、提供指紋觸控辨識的安全解鎖功能等等。而除了觸控外,更多直覺性的自然互動介面將會進入人們的生活中,智慧人機互動的世代即將來臨。


軟性觸控與R2R製程技術發展

對於行動產品而言,更輕薄是無可避免的目標,而今日的產品再走下,唯有採用軟性電子技術,才有機會獲得更大的突破。同樣地,觸控面板、觸控模組自然也得符合軟性的訴求。


工研院電光所路智強副組長表示,比較玻璃批次製程、塑膠批次製程及卷對卷(R2R)製程,R2R具有連續性、低溫整合度高及可R2R貼合的差異化特性,而且建置成本低、產能高、產品輕薄,是未來極具競爭力的製程技術。目前各種R2R的材料及製程技術正不斷地在進步中,這些技術包括Ultra Thin玻璃、透明導電電極(TCE)、精細印刷等等。


《圖二路智強:提高台灣觸控產業的自主技術能力,刻不容緩。》
《圖二路智強:提高台灣觸控產業的自主技術能力,刻不容緩。》

看好軟性觸控的發展,以及希望提高台灣觸控產業的自主技術能力,工研院特結合產、官、學、研等單位,成立軟電觸控面板技術產業聯盟(FlexTouch SIG),將分散的產業凝聚在一起,發揮整體力量,希望共同架構一個完整上、中、下游軟性電子觸控面板產業,將軟性電子與觸控面板作結合,創造國內軟性電子的產業效益,提升台灣軟性電子觸控面板產業之國際地位。


路智強表示,FlexTouch SIG將進入第三年,希望在2012年能擴大聯盟成員的數目,形成更大且完整的供應鏈;聯盟的工作重點則將提供驗證平台服務,以及更多創新的技術研究,很樂意將這些成果分享給台灣的業者,大家一起進步。


更輕薄、更省成本:Touch on Lens vs. In-cell

為了讓自己的觸控技術更有競爭力,觸控產業與顯示產業都在努力發展新的技術。對於觸控業者,想做的自然是OSG/Touch on Lens。發明元素李祥宇總經理分析指出,終極的Touch on Lens必須做到只用單層的保護玻璃就能完成觸控功能,也就是所有的Sensor電路都在保護玻璃上。這會是很大的挑戰。


《圖三李祥宇:不需改動LCD結構的觸控技術已證實可行,可能終結觸控產業。》
《圖三李祥宇:不需改動LCD結構的觸控技術已證實可行,可能終結觸控產業。》

Touch on Lens必須採用更輕薄的結構,並降低材料成本,同時讓生產設備的成本投資能夠降低,還能達到最大的觸控面板產出能力,這樣才能一舉取代現有的G/G、G/F、G/F/F等結構。然而,在開發過程中,卻有很大挑戰橫在眼前,包括該先處理後鍍膜,或先鍍膜後處理;化強過程的破片與刮傷問題;印刷面的處理;使用的鍍膜Pattern等。


相較於Touch on Lens,由LCD出發的In-cell技術可得到更低的生產成本,且較不受尺寸限制,而且解析度高,不需校正。不過目前的發展瓶頸還很多,包括良率、開口率、驅動IC設計及演算法的限制等。這也是現階段Touch on Lens勝出機會較高的原因。


透明導電材料技術及在觸控面板之應用

透明導電薄膜(TCF)的應用很廣,在LCD、OLED、觸控面板、EL燈、太陽能電池、軟性顯示器等產品中,都可看到它的使用。工研院材化所黃淑娟主任表示,不用用途下對TCF的特性(表面阻抗)要求皆有不同,而在TCF的應用中,以ITO為最大宗,占了95%以上。


《圖四黃淑娟:材料技術需要時間改進,相較於ITO,其他替代技術仍需努力。》
《圖四黃淑娟:材料技術需要時間改進,相較於ITO,其他替代技術仍需努力。》

不過,ITO面臨一些發展的瓶頸。首先是ITO的銦(In)是稀有材料,已出現短缺現象,其來源多數掌握在中國大陸。此外,針對軟性電子的應用來說,ITO屬於陶瓷氧化物,本質易脆,不耐彎曲。因此,市場上已出現不少替代性的TCF技術,例如導電高分子的PEDOT:PSS、奈米碳管、IZO或AZO、奈米銀等等。


黃淑娟表示,工研院材化所目前投入開發基於奈米碳管的TCF,已有不錯的成果。雖然導電性還比不上ITO,但它可彎曲,而且可採濕式塗佈,比ITO的濺鍍法更佳。目前已做出觸控面板及EL可撓發光面板的原型設計。


整體而言,她指出材料技術的演進無法像電子技術一樣快速進步。以ITO來說,由於是發展了50年的TCF技術,所以最為成熟。相較之下,其他的技術頂多只有20年的歷史,還有很長的路要走。


機器視覺技術在觸控面板設備之開發與應用

今日觸控產業極力發展投射式電容技術,以因應由iPhone、iPad帶來的多點觸控應用需求。不過,觸控廠商都遭遇到相同的問題,那就是多點觸控面板的良率不易提升,尤其是大尺寸的觸控面板,在玻璃鍍膜以及貼合等製程方面,良率的提升相當困難。


金屬中心林崇田副處長表示,觸控面板本身有ITO導電層,在貼合時必須對應好顯示面板,此外,玻璃與玻璃的貼合並不容易,除必須完全密合外,也不能有髒污、氣泡等雜質產生,因此貼合技術相當精密。


他進一步指出,電容式觸控面板生產時,表面玻璃與觸控感測器貼合時,必須採用光學膠帶(OCA)貼合,而這正是目前生產過程最大的困擾之一,因為很容易因氣泡的產生而導致不良品的出現。由於OCA無法重工,瑕疵品只能報廢。


「當尺寸進入中大型面板後,良率提升的難度更高,所以貼合技術已成為決定品質良率的關鍵。」林崇田表示,在此情況下,多層板自動精密對位的技術需求明顯浮現,必須在層層疊疊的製程中達到細微的線路配置,就得做到全面性的精準對位。


《圖五林崇田:觸控產業應建立自主技術,才能將競爭力升級,脫離低利代工的艱難處境。》
《圖五林崇田:觸控產業應建立自主技術,才能將競爭力升級,脫離低利代工的艱難處境。》

由「機器視覺」和「運動控制」組成的「影像伺服」技術,才能夠達到的視覺精密對位,如今已是觸控製程設備必須仰賴的關鍵技術。此技術不僅對位精準,而且比人工方式快上數百倍以上。


「觸控面板組裝有三大關鍵,分別是精度、速度和品質。然而實際生產上卻面臨智慧型自動精密對位與檢測設備昂貴,以及缺乏多量、多樣之量產機台精密機構設計等問題。」


林崇田呼籲觸控產業進行跨領域的整合,將光、機、電、資、材料和製程之間的依存問題徹底掌握,進而能建立自主的本土化製程設備,才能將競爭力升級,脫離低利代工的艱難處境。


結論

在最後的座談會中,大家都對FlexTouch SIG能為觸控產業帶來的價值升級感到很大的興趣,路智強則強調最重要的是將興趣化為行動,及早做出承諾來進行軟性、R2R等技術的開發與學習,工研院很願意將已有的成果與業界分享。


事實上,軟性觸控的意義不必然是要做到可彎、可撓曲的觸控面板,軟性技術意謂著能做出更輕薄的方案,也是行動裝置的必然發展趨勢。這也是為何觸控產業著力於做出OSG或In-cell技術的原因。


不過,就如同李祥宇在會中所提出的終結性觸控技術,不論快慢,終究可能出現顛覆性的局面,值得及早因應。對於台灣的面板廠商來說,若能及早掌握,則可以是拉大與對手差距的殺手級技術,就如同三星因掌握AMOLED技術而備受注目,可別再溫溫吞吞,又讓敵人給掐住脖子、日子苦到都喘不過氣來。


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