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傳感器

觸控技術(shù)的發(fā)展動力及趨勢

2025China.cn   2010年07月15日

        人機接口產(chǎn)業(yè)在長期的醞釀之中由蘋果計算機的iPhone手機正式鳴鑼揭開序幕,眾人驚訝連連,久久不能平息。觸控技術(shù)在以藍天為幕,昭日引導,響亮的前進曲的氛圍中,引發(fā)廣泛回響,確為近年來產(chǎn)業(yè)界罕見的現(xiàn)象。目前已發(fā)表的觸控技術(shù)有電阻式、表面電容式、紅外線式、投射電容式、電磁式、光學成像式、內(nèi)嵌光檢式及復合式(指電磁與電容式)等不一而足,各家各派各具優(yōu)缺點,并各自擁有其應用面。雖然成本/性能是永遠的檢驗標準,但由于iPhone的出現(xiàn)使得觸控面板產(chǎn)生質(zhì)變,使得多手指觸控形成主流規(guī)格,并激發(fā)產(chǎn)業(yè)對人機界面的使用與應用重新思考,進而擠動各類觸控技術(shù)的使用版圖。

        面板技術(shù)特性將影響其最適合應用

        就觸控技術(shù)而言,所謂的最適合應用基本上得從兩個角度來討論:應用類別和使用情境。

        只要有屏幕做為輸出的地方,基本上都可外掛觸控面板做為輸入,但從應用類別來看,觸控面板基本上可分為消費性電子工業(yè)用及醫(yī)用電子產(chǎn)品,而使用情境則以筆控、指控、手寫/筆寫、多指、多人與環(huán)境的適應性等為主要的考慮重點。在iPhone的推波助瀾之下,最適合應用勢必產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上的變化。

        就消費電子產(chǎn)品而言:手機、GPS、多媒體播放器、數(shù)碼相機等一般手持裝置,都在5以下等將由傳統(tǒng)電阻式由筆控為主轉(zhuǎn)為手/筆控、多手指的應用,因此可預見投射電容式將成為主流。雖然電阻式目前以其成本優(yōu)勢(0.8-1/英寸)占大宗,但投射電容式成本每年以20%-30%的下降速度,估計至20年,將接近電阻式的價格,可推測至2012年,就5面板的應用,電容將幾乎取代電阻式。

        就中尺寸(5-10)的消費電子產(chǎn)品如導航器、車載、小筆電、UMPC等而言,由于控制IC與面板的貼合技術(shù)的門檻較小尺寸高,因此取代的速度較慢,估計也將到2014年方能全面上路。值得注意的是,由于消費性電子產(chǎn)品手寫輸入是個重要的使用情境,因復合式面板(筆寫/手寫)將會出現(xiàn)而產(chǎn)生另一波應用需求。就小尺寸而言,電阻式至少在2010年前仍將維持價格優(yōu)勢,但投射電容式優(yōu)越的使用情境,勢必成為下一波小尺寸觸控面板的主流。

        就工業(yè)用電子,如IPC、收款機、ATM、POS、醫(yī)療儀器面板、博奕機臺、電子告示板等使用情境不同的消費性電子產(chǎn)品,其最適合技術(shù)也有所不同。主要以面板尺寸與使用情境及環(huán)境適應性為考慮。如工業(yè)計算機需解決手套問題,醫(yī)學應用則常需筆控輸入,需求嚴苛,不適合電阻式。因此可推測大尺寸觸控面板將是紅外線式超聲波式的天下,在多指應用的使用情境,紅外線式則略勝一籌。

        至于中尺寸(10-15)則屬于尷尬區(qū),紅外線與超聲波式的成本無法與電阻式競爭,而目前投射電容仍無中尺寸(4.3)以上的解決方案。故中尺寸在短期內(nèi)仍為電阻式的天下,惟多指觸控的使用情境,10.4以下的投射電容式的面板如臺商升達科技(Sentelic)已著手開發(fā)。

        至于其它觸控面板技術(shù),如電磁式(N-ting)表面電容式,內(nèi)嵌光檢測式(友達)、光學成像式(Microsoft)等,大都因成本與良率或使用情境無法在短期內(nèi)形成競爭優(yōu)勢,恐非長期飯票。簡而言之,未來:

        (1)大尺寸應用:以紅外線與超音波及電阻式為主。

        (2)中尺寸(10-17):電阻式為主流。

        (3)中小尺寸(10.4以下):投射電容式將會是主流。

        成本與使用情境是未來技術(shù)發(fā)展的動力

        即使在寒冬下,太陽依舊會從東方升起,市場上的發(fā)展也是,兩岸猿聲啼不住,輕舟已過萬重山。市場導向一直也都是成本與使用情境在推動,使用情境簡單的說,就是功能。而觸控面板上強調(diào)是與使用者的互動,因此使用情境更為貼切。使用情境需以舞臺的布景、道具、燈光等硬件設施與整個表演軟件內(nèi)容為相互搭配演出。在硬件上:多指觸控(多指偵測)、手寫、筆寫、手控、筆控等會是主要趨勢,由于目前面板技術(shù)還無法同時支持以上功能,因此新的面板技術(shù)或者復合式面板(如電阻式+電容式,或電阻式+電容,或電磁式+電容式)將成為各家廠商研發(fā)的方向,如(美)N-ting開發(fā)電磁式與電容式的組合、美商WACOM開發(fā)電磁式與電阻式的組合,而臺商升達科技則著力電阻式與電容式的最具成本與使用情境的優(yōu)勢。

        硬件最主要的核心,則是控制IC與ITO光學薄膜(ITOFilm)的貼合,壓合為主要障礙,其中ITO薄膜原是電阻式的技術(shù)。需轉(zhuǎn)換到電容式的結(jié)構(gòu),估計難度不高,目前有日本的Nisha、臺商洋華、時緯、接口等廠商都積極與控制IC廠商臺美商新思、臺商升達、義隆電子積極配合,相輔相成。但關(guān)鍵在IC為開展使用情境,目前市面上并無控制IC可支持最終的使用情境。如無IC支持,軟件程序是無法完全支持的。如上所述,中小尺寸(10以下)的多指觸控、筆/手寫并進、筆手控雙修,都在在影響未來應用面及市場的發(fā)展。目前也有多家廠商積極投入在此一領域發(fā)展,觸控產(chǎn)業(yè)其實行之有年,無聲無息直到iPhone的多手指應用方才引爆,平地一聲雷,但投射電容式觸控IC因其門檻相當高,若非具相當研發(fā)實力恐難完成。其主要技術(shù)門檻在:(1)系統(tǒng)噪聲的處理;(2)手指上的汗、油、膏、污的克服;(3)Coverlens或機構(gòu)保護面的厚度使感應靈敏度降低;(4)人體體質(zhì)不同造成系統(tǒng)穩(wěn)定度降低;(5)在小尺寸應用上手指分辨率低使光標分辨率不易提升,往往使Demo容易,量產(chǎn)困難,若無長期經(jīng)驗累積是無法克服量產(chǎn)的穩(wěn)定問題的。

        目前美商新思與臺商升達在此方面有長期基礎,其它廠商恐將需渡過一段學習曲線。 
        專利布局勝出的關(guān)鍵

        至于ITO光學薄膜結(jié)構(gòu)上的專利更是多如牛毛,十多年來在觸控面板的發(fā)展,各家在專利上的布局已使這個產(chǎn)業(yè)地雷布滿各式觸控面板,當然其原創(chuàng)者都會有所保護。單就投射電容式面板相關(guān)專利即有100多種。后繼者幾乎完全沒有插手的空間,目前在投射電容面板主要掌握在美國Synaptics(新思)、蘋果(Apple)及臺灣升達科技手上。舉個簡單例子,觸控板上必然要單擊/雙擊的動作(新思、升達),若要多手指偵側(cè),那也是專利(升達、義隆),若要在板子上做滑動(升達、新思、義隆),多手指偵測后要做其它翻頁動作(Apple),那些都是專利。目前因投射電容式尚未有多家及大量產(chǎn)品投入,可見不久的將來,一定刀光四射。

        產(chǎn)業(yè)上下游的整合

        由于觸控產(chǎn)業(yè)牽動整個產(chǎn)業(yè)鏈,因此產(chǎn)業(yè)上下游的整合將會是未來發(fā)展的重要觀察指針。投射式電容本身最大的障礙在于系統(tǒng)整合與應用時的狀況,畢竟面板終究得安裝在屏幕上,其噪聲與系統(tǒng)其它電路所產(chǎn)生的噪聲極易對觸控產(chǎn)生干擾,造成定位不準,若只是手勢應用或許可行,若未來手寫與指針的應用、控制IC便是關(guān)鍵;第二:因系統(tǒng)機構(gòu)的設計致使Coverlens變厚,原則上問題將日益嚴重。另外,模塊廠是否需含客制化Coverlens也是產(chǎn)業(yè)供應鏈的一大挑戰(zhàn)。最后,當面板整合到LCD屏幕面板上的貼合,亦將考驗制程的能力,因為目前面板貼合良率本身也只有80%-85%而已,另一段的貼合勢必將使良率再低,而目前產(chǎn)業(yè)上下游整合的商業(yè)模式亦為明朗,除美商新思與臺商升達與臺商義隆電子等有較明顯進展,其它尚未清楚有具體方案。

        結(jié)論

        就以上討論,在整個觸控技術(shù)在現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)鏈,可有如下幾點結(jié)論:

        (1)目前觸控面板仍以小尺寸應用主(尤其是多指觸控),而投射電容式面板勢將成為主流而逐漸取代電阻式方案。

        (2)Demo不等于量產(chǎn),目前多指應用解決方案,Demo者多但可量產(chǎn)者少,其間仍有相當大的距離。

        (3)控制IC廠商本身的研發(fā)能量決定未來/電子/產(chǎn)品使用情境的發(fā)展。

        (4)選擇當面板技術(shù)是系統(tǒng)廠商最重要量。

        (5)與控制IC廠商的合作關(guān)系攸關(guān)觸控面板廠商的生存。

        (6)雖困難度高,但垂直整合勢在必行。

        總結(jié)觸控面板技術(shù),就多指觸控其技術(shù)成本及普遍應用性來看,目前以投射電容式為發(fā)展主流,但仍有諸多的障礙需克服解決。

(轉(zhuǎn)載)

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