電容式觸控獨領(lǐng)風騷 ITO替代性材料與技術(shù)比較

由于移動裝置的流行以及穿戴式裝置的興起，使得各廠商無不使出渾身解數(shù)，推出各種等級的產(chǎn)品來吸引消費者選購。近年來在智慧移動裝置越來越輕薄短小、價格越平價、市場競爭越激烈的趨勢下，系統(tǒng)廠在觸控面板的選擇上也趨向選擇具備成本優(yōu)勢的解決方案，來追求更高毛利。而觸控面板相關(guān)業(yè)者也提出各種成本更低、觸控效能更佳、體積更輕薄等解決方案，來滿足系統(tǒng)廠商的需求…

觸控輸入技術(shù)早期應(yīng)用在軍事與科學(xué)領(lǐng)域，直到1980年技轉(zhuǎn)至民間之后，開啟了各式應(yīng)用，如ATM、POS機、Kiosk等等。而PC產(chǎn)業(yè)也曾嘗試導(dǎo)入觸控技術(shù)，透過手指、手寫筆等輸入方式，來提升操作界面。隨后PDA、手機、手持式游戲機等消費性電子產(chǎn)品也紛紛采用觸控設(shè)計，讓資料輸入與操控更加方便。

更多直到2007年起蘋果率先點燃iPhone智慧手機市場的戰(zhàn)火，以全屏幕觸控輸入等直覺的使用者界面，締造出智能型手機與后來iPad平板電腦市場銷售佳績。隨后Google與微軟推出全屏幕觸控界面的作業(yè)平臺，并與各系統(tǒng)廠商合作，一同角逐龐大的手機、平板、筆電等市場，也改變整個IT/CE市場生態(tài)至今。

　　觸控產(chǎn)業(yè)紛聚焦 電容式獨領(lǐng)風騷

由于移動裝置具備多點觸控能力，使得采用電容式多點觸控技術(shù)的觸控面板已成為主流。在市場激烈競爭的態(tài)勢下，系統(tǒng)廠商寄望選擇具備成本優(yōu)勢的觸控面板解決方案，以提升毛利。而面板與觸控相關(guān)業(yè)者也在近年來，透過各種合作、并購的手段，取得最新技術(shù)與專利，來加速研發(fā)出各項最新的應(yīng)用與解決方案。

外掛式變嵌入式 觸控技術(shù)大革新

為了降低觸控面板的生產(chǎn)成本，相關(guān)業(yè)者從早期外掛式（如GFF、GG）等作法，逐漸走入嵌入式的平面觸控面板解決方案，包括將觸控屏幕整合與外蓋類（如G1F、OGS），或整合與屏幕類（如On-cell、In-cell或Hybrid）等作法。

此外，因應(yīng)穿戴式裝置的興起，衍生出小尺寸曲面觸控的需求；而在大尺寸部份，也有廠商推出曲面電視。在SID 2014年展覽中，許多科技大廠展示了其曲面顯示技術(shù)與相關(guān)產(chǎn)品，包括三星、LG、Futaba（雙葉）、友達、群創(chuàng)、Sharp（夏普）、ASU、Nokia、華星光電等廠商，都有展示自家的曲面顯示技術(shù)。

目前全球觸控面板產(chǎn)業(yè)，主要以投射式電容（Projected Capacitive；PCAP）為研發(fā)主軸，為了讓平面或曲面／可撓式面板貼合完整，觸控面板技術(shù)相關(guān)業(yè)者也紛紛導(dǎo)入許多替代材料解決方案，以及各種其他制程方式。

除了降低成本、提升光學(xué)效能，導(dǎo)入新技術(shù)也可提升產(chǎn)品的品質(zhì)，幫助廠商開拓新的藍海市場。以臺灣與大陸觸控面板產(chǎn)業(yè)為例，2014年趨勢，已朝向采用新ITO替代性方案、On-cell嵌入式技術(shù)以及全貼合技術(shù)等三大方向來發(fā)展。

　　各ITO替代性材料與技術(shù)比較

ITO（氧化銦錫）的主要特性是其“電學(xué)傳導(dǎo)”和“光學(xué)透明”的組合，適合用來做觸控感應(yīng)層的材料，以開發(fā)出LCD、OLED、電漿等觸控顯示器產(chǎn)品。然因ITO材料昂貴，且ITO層較為脆弱，缺乏柔韌性，無法做出可撓式面板，加上昂貴的層沉積要求真空，因此觸控材料廠商們積極研發(fā)出ITO替代品，以提供制程成本更低、觸控效能更佳，同時具有ITO（透明、高耐用性）等優(yōu)點的產(chǎn)品。

據(jù)調(diào)研機構(gòu)NanoMarkets預(yù)估，ITO替代品的市場規(guī)模，自2014年起將有爆發(fā)性的成長，未來將有超過80億美元。目前在ITO替代性方案中，主要有Silver Nanowires（納米銀線）、Metal Mesh（金屬網(wǎng)格）、PEDOT/Conductive Polymers（導(dǎo)電聚合物）、Graphene（石墨烯）、Carbon Nanotubes（納米碳管）、ITO inks（ITO油墨）等技術(shù)。

“納米銀線”技術(shù)目前已成熟。其延展性（Flexibility）優(yōu)于ITO，色偏（Color shift）亦比ITO低、光透率高。由Cambrios提出的專利ClearOhm材料，具備超高透光率（>98%）與每平方呎30~150歐姆的高導(dǎo)電等特性。此外Carestream、BlueNano、工研院也有這類產(chǎn)品，是市場看好的ITO替代品之一。目前應(yīng)用該技術(shù)的產(chǎn)品有：華為的Ascend、LG和聯(lián)想的AIO、GVISION的POS屏幕等。

“金屬網(wǎng)格”技術(shù)，其形狀象是將極細的金屬線組成烤肉架，做在觸控感應(yīng)器上，其優(yōu)勢在于阻抗低（小于10歐姆）、資本支出非常低、制造成本比ITO稍低、透明度比ITO佳、光透度最佳、可撓度高，加上技術(shù)成熟，因此有許多廠商加入角逐的行列，包括韓商MNTech （2012年底供貨）、Atmel的XSense（2013上半年推出，已有手機和7吋平板使用）、富士軟片（Fujifilm，2013第二季推出）、UniPixel的UniBoss（2013下半年推出），以及3M、PolyIC，此外也有大陸廠商上市。

不過“金屬網(wǎng)格”在線細化過程中，必須減少觸控感應(yīng)面積，使觸控訊號降低，讓不少觸控IC支援度降低；加上為解決眼睛看不到金屬線（須<5微米），以及金屬反射、材料氧化等問題，制程費用也跟著提高，因此是否導(dǎo)入金屬網(wǎng)格，則必須仰賴廠商的制程技術(shù)與觸控整合技術(shù)。

至于“導(dǎo)電聚合物”則是以具備延展性佳、材料價格超低等優(yōu)勢，成為市場矚目的技術(shù)之一，其供應(yīng)商有Agfa（愛克發(fā)）、Fujitsu、Molex、Oji Paper等。而“納米碳管”技術(shù)，則擁有最佳的延展性，色偏最低，材料價格亦低于ITO，亦是市場看好的ITO替代品之一，供應(yīng)廠商有Eikos、Canatu（Carbon nanobuds碳球溷合物）、SWeNT、Unidym、新奈材料等廠商，群創(chuàng)、工研院亦在推廣。

至于最新的“石墨烯”，則是當今世上最薄、最堅硬的納米材料，幾乎完全透明，只吸收2.3%的光，電阻率最?。ū茹~或銀還低），是整體效能最佳的ITO替代性材料，然而售價也最高。目前市場有三星、Sony等大廠在推動量產(chǎn)。

綜合以上各種ITO替代性方案的優(yōu)勢，全球觸控面板業(yè)者在未來5年內(nèi)，將會有50%的PCAP感應(yīng)層改用ITO替代品來制作。

On-cell嵌入式技術(shù)與大廠抗衡

在外掛類的觸控技術(shù)中，2012年觸控面板廠商將“單層多點”的圖桉技術(shù)，應(yīng)用在GF1的架構(gòu)上，可省去GFF結(jié)構(gòu)的一張ITO薄膜和光學(xué)膠，降低制造成本。2013年開始有廠商將單層多點應(yīng)用在嵌入類領(lǐng)域，與屏幕做整合，推出On-cell的觸控解決方案。由于單層多點On-cell觸控方案僅需單層光罩，可讓生產(chǎn)成本更低，適合應(yīng)用在中低階智能型手機市場。[!--empirenews.page--]

單層多點On-cell觸控方案，可改善過去采SITO圖桉之GF1技術(shù)的良率和成本，提高面板廠生產(chǎn)意愿，相較于蘋果的In-cell和三星的On-cell （AMOLED）技術(shù)都定位并應(yīng)用在高階機種產(chǎn)品，單層多點On-cell嵌入式觸控方案則定位在中低階智能型手機市場，且臺陸供應(yīng)商多能提供此方案，因此對品牌廠商而言，可以解決采購時的單一貨源的顧慮。目前此技術(shù)已有包括Google的Nexus 5、Motorola的Moto G等大廠產(chǎn)品導(dǎo)入使用，而許多大陸白牌的中低階手機也將陸續(xù)導(dǎo)入。

光學(xué)品質(zhì)再升級 全貼合時代來臨

早期觸控技術(shù)是采用外掛式（結(jié)構(gòu)是外蓋+觸控層+面板層），近期紛紛導(dǎo)入外蓋嵌入式（結(jié)構(gòu)是外蓋觸控層+面板層），而在進行層貼合時，廠商利用口字貼合（edge lamination）方式，亦即透過黏貼雙面膠黏貼在四周的鐵框上，將外蓋與觸控面板固定并壓合起來。這種生產(chǎn)方式雖然成本低、良率高，但由于觸控層與面板間有空氣層，會造成光學(xué)折射現(xiàn)象，產(chǎn)生光學(xué)效果降低、對比較為模煳、結(jié)構(gòu)強度較低等缺點。

為改善上述狀況，廠商開始推出全貼合（full lamination）作法，利用光學(xué)膠將以上各層緊密貼合，不留空隙；少了空氣層，可提升光學(xué)校果、對比清晰、結(jié)構(gòu)強度較佳等優(yōu)勢。如今觸控相關(guān)業(yè)者在5吋以下小尺寸的全貼合技術(shù)已經(jīng)成熟，良率也高，且生產(chǎn)成本只比傳統(tǒng)口字貼合多約15%~20%而已。

因應(yīng)全貼合時代的來臨，許多一線品牌大廠甚至大陸品牌廠商的主流與高階手機，紛紛導(dǎo)入全貼合技術(shù)。未來將有更多廠商在其手機、平板、筆電、AIO等產(chǎn)品導(dǎo)入全貼合技術(shù)，以增加產(chǎn)品高品質(zhì)形象與市場賣點。