大尺寸觸控面板結構是怎么樣的？趨勢又將如何？

過去大尺寸屏幕的觸控，僅能采成本低廉的是電阻式或成本高的聲波式、外掛光學式的設計；以往受限于貼合良率，僅能在中、小尺寸行動裝置所使用的投射式電容多點觸控技術，隨著G/G、in-cell等制程技術的純熟，以及觸控感測IC的進化，目前可在10～12寸平板、13～17寸輕?。姼偣P電、20～22寸AIO一體成型電腦等領域出現(xiàn)，更大尺寸（32～42寸）連網電視、電子白板的多點觸控也蓄勢待發(fā)中…

尺寸要大也要多點觸控

從ATM提款機、機關場所的互助導覽系統(tǒng)，到百貨公司的電子白板，這些需要觸控應用的裝置，就跟手機、平板一樣朝著大尺寸趨勢邁進。

大尺寸觸控屏幕以inCell&on-Cell做分野

目前Apple僅在中小尺寸的iPhone/iPod/iPad導入投射電容式多點觸控技術，在桌機、筆電部份僅開始導入觸控板回饋力道，尚未有大量導入觸控應用的設計方案；但在非Apple陣營來說，從Android手機、平板，到12～17寸主流的筆記型電腦均導入投射電容式多點觸控技術，甚至部分20寸的桌上型電腦或電腦餐桌、電子白板，也開始采用多點觸控技術。

早期在15寸以上較為常見的電阻式觸控技術，藉由手指或觸控筆去觸碰ITO Film造成下陷并產生電壓的變化，再經A/D轉換運算處理取得定位位置。由于出道較早，在材料與技術成本方面具極佳優(yōu)勢；但電阻式觸控技術會有電阻式薄膜影響屏幕透光率，采壓力感應的機械結構，在頻繁使用、長期大量按壓下造成使用壽命的縮減。

紅外線式和表面聲波式觸控技術，則是目前大尺寸觸控屏幕常見的技術。紅外線式在屏幕四邊設有大量的紅外線發(fā)射器和接收器，藉由手指點選時遮斷紅外線光源來計算出觸控的座標位置。其優(yōu)點在于可應用尺寸相當大（6～167寸），反應速度快、定位精確也相當耐用；缺點則因紅外線模組體積而無法做到高解析度，成本偏高，且日后落塵與周圍光線干擾也是此技術的瓶頸。

表面聲波式則是在屏幕三個角落，分別裝置表面聲波發(fā)射器和接受器，利用手指接觸屏幕時聲波能量被吸收的特性，計算出能量產生變化的座標。其應用尺寸僅10～32寸，但相較于紅外線式更有高解析度的優(yōu)點。但因為屏幕四周反射天線需客制化且良率不高，造成整體成本相對偏高。

更具成本效益的中大多點觸控屏幕方案

當用戶已習慣智慧手機、平板電腦的多點觸控體驗下，不少業(yè)者也積極研發(fā)中、大型屏幕的多點觸控應用方案，也使得過去僅以低成本電阻式技術的大型觸控屏幕技術，或者成本高昂的聲波、外掛光學式的觸控設計面臨到一定的挑戰(zhàn)。

大于10.1寸的中大型觸控屏幕，過去在防護玻璃與ITO（TFT Array）或AMOLED面板間，布設透明薄膜或玻璃材質的觸控感應層，制造工法則從過去GFF（Glass Film Film）、G/G（Glass to Glass Structure）結構，轉向內建于ITO像素層（In-Cell）或者外掛式（Out-Cell）的兩種設計。

以In-cell來說，目前已有針對VA/IPS/TN等不同形式的LCD屏幕整合方案，以適用大型屏幕的In-cell搭配覆蓋玻璃的設計方案，可在大型顯示范圍的產品獲得極佳的畫面效果，同時也能保有屏幕的料件薄度，比較適合講求產品薄化設計的高端 Ultrabook或是變形筆電產品。

2003年入駐新竹科學園區(qū)的劍揚股份有限公司（iDTi），透過與面板廠制程上的合作，直接以In-Cell制程，在TFT薄膜電晶體陣列層（TFT Array）增加一組光感測陣列（Photo detector），藉由偵測物體接近或碰觸在TFT像素層所造成的細微光源變化，以觸控控制電路板（TCB）的觸控IC每秒擷取120張畫面進行比對與運算處理后，進而計算出多少個碰觸點以及碰觸力道。此技術適用于1～100寸的液晶面板上，支援10點觸控以及觸控筆、雷射光筆等多樣化的應用，并獲得Windows 10觸控認證。

而在Out-cell外掛式方案中，G/G用于大于10寸的觸控產品，在更大尺寸（17寸），受限于G/G先天上結構上的厚度限制，廠商習慣以較單純的OGS（One Glass Solution）作為大尺寸觸控屏幕的解決方案。

ITO替代性材料

ITO （氧化銦錫）的主要特性是其「電學傳導」和「光學透明」的組合，適合用來做觸控感應層的材料，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；為了尋求平面或曲面／可撓式面板完整，以及大尺寸的觸控面板應用，相關業(yè)者也導入許多ITO的替代材料方案，像Silver Nanowires（奈米銀線）、Metal Mesh（金屬網格）、PEDOT/Conductive Polymers（導電聚合物）、Graphene（石墨烯）、Carbon Nanotubes（奈米碳管）、ITO inks（ITO油墨）等技術。

「奈米銀線」技術目前已成熟。其延展性（Flexibility）優(yōu)于ITO，色偏（Color shift）亦比ITO低、光透率高。像Cambrios提出的專利ClearOhm材料，具備超高透光率（》98%）與每平方尺30～150歐姆的高導電等特性。此外Carestream、BlueNano、工研院也有這類產品，是市場看好的ITO替代品之一。

「金屬網格」技術像是把極細的金屬線組成烤肉架，其做成觸控應用的優(yōu)勢在于阻抗低（小于10歐姆）、透明度比ITO佳、光透度最佳、可撓度高，且資本支出非常低、制造成本比ITO稍低。

但「金屬網格」在金屬線細化（須《5微米）過程，因減少觸控感應面積，使得不少觸控IC支援度降低；同時為了解決金屬反射與材料氧化等問題，制程費用也跟著提高。是否導入金屬網格，則須仰賴廠商的制程技術與觸控整合技術。目前有韓商MNTech （2012年底供貨）、Atmel的XSense（2013上半推出）、富士軟片（Fujifilm，2013第二季）、UniPixel的UniBoss（2013下半年推出）、3M、PolyIC，此外也有大陸廠商上市。

「導電聚合物」則具備延展性佳、材料價格超低等優(yōu)勢，成為市場矚目的技術之一。供應商有Agfa（愛克發(fā)）、Fujitsu、Molex、Oji Paper等?！改蚊滋脊堋箘t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，供應廠商有Eikos、Canatu （Carbon nanobuds碳球混合物）、SWeNT、Unidym、新奈材料等廠商，工研院、群創(chuàng)等亦在推廣。

至于「石墨烯」是當今世上最薄、最堅硬的奈米材料，只吸收2.3%的光，幾乎完全透明，電阻值比銅或銀還低，是整體效能最佳的ITO替代性材料與散熱材料，業(yè)界預料2016年大幅降價至每公斤200美元以下，增加其推廣性。目前市場有三星、Sony、***安炬科技（Graphage）等在推動量產。

綜合以上各種ITO替代性方案的優(yōu)勢，預估到2019年，全球觸控面板業(yè)者，將會把50%的PCAP感應層改用ITO替代品來制作。ITO Film第一大廠日東電工，不僅全力降低ITO薄膜電阻值，并大幅降價到25USD/m2，曾使幾家剛在市場站穩(wěn)腳步的ITO Film替代材料供應商，面臨到嚴峻的價格戰(zhàn)威脅。