Touch on Lens單層電容式觸控設(shè)計要點(diǎn)
[導(dǎo)讀]【撰文／李祥宇】
各式各樣的降低成本的方法被提出，有使用塑料或壓克力來取代玻璃，或使用薄膜取代玻璃，將原本雙層的結(jié)構(gòu)硬擠在單層結(jié)構(gòu)里面等方法，到最后形成將Sensor做在保護(hù)玻璃上(Touch on Lens) 與做在LCD里
【撰文／李祥宇】
各式各樣的降低成本的方法被提出，有使用塑料或壓克力來取代玻璃，或使用薄膜取代玻璃，將原本雙層的結(jié)構(gòu)硬擠在單層結(jié)構(gòu)里面等方法，到最后形成將Sensor做在保護(hù)玻璃上(Touch on Lens) 與做在LCD里面（In-Cell）的兩種終級方法的對決。
近年來在行動裝置掀起的觸控風(fēng)潮，如大火燎原般的一發(fā)不可收拾，觸控已成為生活的一部份，朝未來看去趨勢更是無法抵擋，由小尺寸的手機(jī)，中尺寸的平板計算機(jī)，NB，到大尺寸的電視，家電等，都將為觸控所滲透，觸控產(chǎn)業(yè)的規(guī)模也就越來越大，根據(jù)DisplaySearch最新出版觸控面板市場分析報告指出，2011年全球觸控面板產(chǎn)值將達(dá)134億美元，其中三分之二的觸控面板使用在手機(jī)預(yù)計達(dá)8.68億片，其余成長最快的就是平板超過7200萬片，約有30～40億美元的產(chǎn)值。
降成本！Touch on Lens良率高
試想看看134億美元相當(dāng)于3800億臺幣，如果有人能想出降低成本50%的方法，就可以創(chuàng)造1900億臺幣的利潤，如果將成本降低80%，就可以創(chuàng)造3000億臺幣的利潤，而且每年都在成長，上述的利潤相信看到的人很難不心動，當(dāng)然業(yè)界也不例外，各式各樣的降低成本的方法被提出，有使用塑料或壓克力來取代玻璃，或使用薄膜取代玻璃，將原本雙層的結(jié)構(gòu)硬擠在單層結(jié)構(gòu)里面等方法，到最后形成將Sensor做在保護(hù)玻璃上(Touch on Lens) 與做在LCD里面（In-Cell）的兩種終級方法的對決，這兩種方法在材料成本上幾乎沒有差別，但在生產(chǎn)成本與良率上卻有很大的差異，而這些差異會形成勝負(fù)的關(guān)鍵。
然而要做到單層電容式觸控于保護(hù)玻璃上(Touch on Lens)，有那些要求與考量，以下是幾個重點(diǎn)：
單層電容式觸控于保護(hù)玻璃上(Touch on Lens)的設(shè)計要點(diǎn)
●只用單層的保護(hù)玻璃就可以完成觸控的功能。
●Sensor做在保護(hù)玻璃上。
●最好為真正的單層結(jié)構(gòu)，不要有立體的跨橋結(jié)構(gòu)。
●最少的制作程序
●最薄，最輕的結(jié)構(gòu)
●最好的光學(xué)效果
●最低材料成本
●最低的生產(chǎn)設(shè)備成本投資
●最大的觸控面板產(chǎn)出能力
基本上立體的跨橋結(jié)構(gòu)，是造成生產(chǎn)良率不佳的主因，會增加許多的生產(chǎn)制作程序與成本，在與LCD貼合時增加困難度，這些都是生產(chǎn)廠商心中的痛，當(dāng)然某些技術(shù)高超的廠商也擁有相對的競爭優(yōu)勢，不過一旦技術(shù)瓶頸被克服將會造成觸控面板生產(chǎn)快速進(jìn)入成熟期，也由于技術(shù)門檻的降低，后來者大量的加入，形成一片紅海競爭的局面。
由于單層結(jié)構(gòu)將制作程序減到最少，也讓雷射蝕刻與印刷的技術(shù)可以被引入，有機(jī)會取代黃光制程，如此可以減少化學(xué)污染，節(jié)省水資源，符合環(huán)保的要求，不過廠商最樂見的還是生產(chǎn)設(shè)備成本的大幅降低，畢竟黃光制程的設(shè)備是相當(dāng)昂貴，而雷射蝕刻與印刷的技術(shù)則相對低廉，且生產(chǎn)環(huán)境的要求也比黃光制程來的低，但是雷射蝕刻的弱點(diǎn)是產(chǎn)出能力不如黃光制程高，設(shè)備的耗損也必須仔細(xì)考量，網(wǎng)版印刷的成本則決定于網(wǎng)版的堵塞所造成的損耗可否得到控制，總結(jié)的說單層的結(jié)構(gòu)造就了制程的多樣性，廠商的競爭能力也由單純的設(shè)備投資，演化到復(fù)雜的生產(chǎn)組合，變得更有彈性。
玻璃VS塑料 面板載體的選擇
要生產(chǎn)單層電容式觸控面板有三個層面的問題要考量，首先是載體的選擇。也就是保護(hù)層的材質(zhì)要選擇玻璃或是塑料(壓克力)，玻璃的硬度，光學(xué)特性與觸控靈敏度都比塑料好，然而，塑料卻贏在好施工、不易破損、安全性高，就筆者的觀點(diǎn)，玻璃適用于中小尺寸的面板如手機(jī)與平板計算機(jī)，而塑料適用于大尺寸，原因在安全性問題為優(yōu)先考量，而且塑料可以制作成薄膜直接貼到LCD上，貼合的成功率非常高，反之使用玻璃貼合的成功率大為降低，而且玻璃面積愈大，破裂的機(jī)率也愈高，單層結(jié)構(gòu)下不論玻璃或塑料光學(xué)穿透率都可以到90%所以在光學(xué)的特性上差異不大，但是塑料為有機(jī)物質(zhì)，分子數(shù)量較大，光線通過時會有繞射現(xiàn)象，會影響屏幕顯示的分辨率，如iPhone 4使用400 dpi的分辨率使用塑料當(dāng)觸控面板時，屏幕顯示分辨率看起來像200 dpi，會失去400 dpi的價值，不過大尺寸的顯示面板不會采用高分辨率如400 dpi，較不受塑料材質(zhì)光繞射的影響。
性能大不同 Sensor圖案選擇學(xué)問大
第二要考量的因素為Sensor的圖案。之前Apple所使用的雙層互電容式觸控面板，采用X,Y軸交錯矩陣式結(jié)構(gòu)，是目前最多人使用的方法，然后有人提出將雙層結(jié)構(gòu)擠壓到單層結(jié)構(gòu)的方法，也就是目前常見的菱形跨橋結(jié)構(gòu)，為了降低成本，在中國大陸開始有人采用早期使用于自電容式觸控按鈕的技術(shù)，將三角形一維滑軌的結(jié)構(gòu)排列成平面，成為單層電容式觸控面板最早的版本，也有使用互電容式的改良方法，然而不論自電容式或互電容式，這兩種方法雖然簡單但是卻有分辨率不足的缺點(diǎn)，同一條水平線不能同時兩指以上的碰觸，會造成無法識別，也無法使用于中大尺寸，目前最常使用于3.5寸含以下的觸控面板，據(jù)有些業(yè)者表示此款單層電容式觸控面板在低價的手機(jī)上使用量還真不少，也讓臺灣許多面板廠，觸控IC設(shè)計公司，積極的投入這個市場。
All Points的單層式觸控技術(shù)早在2004年Apple提出的觸控面板發(fā)明申請(US 7,663,607 B2) 時就以經(jīng)提出此觀念，但是申請的權(quán)利范圍沒有包含 All Points結(jié)構(gòu)，以X，Y軸的結(jié)構(gòu)為主體，其實(shí)早期的Keyboard結(jié)構(gòu)許多也使用All Points的結(jié)構(gòu)，All Points也是多點(diǎn)觸控的最原始結(jié)構(gòu)，因?yàn)槊恳籔oint都是獨(dú)立的偵測點(diǎn)，所以 All Points的總點(diǎn)數(shù)就是多點(diǎn)觸控總數(shù)的最大值，舉例說明，如果由10行 X 10列 相當(dāng)于100 Points所組成的觸控面板，是可以允許100根手指同時觸碰在各別的100 Point 上，現(xiàn)在大家所認(rèn)知的多點(diǎn)觸控，也就是Apple所用的X,Y軸式的矩陣型互電容式觸控面板，其實(shí)是由All Points所演變而來，近年來推廣All Points結(jié)構(gòu)不遣余力非IDT的PureTouch不可，由于能生產(chǎn)出超低價位的觸控面板，據(jù)說已有大陸的電子書生產(chǎn)廠商采用。
至于超低的觸控面板價格從何而來？不論IDT使用的方法或是之前單層的三角形Pattern都能有效的降低成本達(dá)40%以上，再結(jié)合將Sensor制作在保護(hù)玻璃 (Cover lens)上，成本可有效的降低60~70%，如此大的降低成本的方法為什么主流的產(chǎn)品沒有使用，智能手機(jī)與平板計算機(jī)都沒見到知名廠商采用，原因在于上述的兩種方法都無法使用在中大尺寸的觸控面板，三角形的圖案拉的愈長，誤差會愈大，分辨率就會愈差，而IDT的All Points的方法超過五寸時中心位置的點(diǎn)就無法走線出來，所以All Points的方式受限于走線的空間，要加大走線的空間，就必須增加觸控的靈敏度與SNR比才有機(jī)會成功，所以愈小尺寸的觸控面板使用上述兩種方法的效果愈好，依此推理在低價位的小尺寸的觸控裝置應(yīng)該有不少是使用這兩種方法。[!--empirenews.page--]
各式各樣的降低成本的方法被提出，有使用塑料或壓克力來取代玻璃，或使用薄膜取代玻璃，將原本雙層的結(jié)構(gòu)硬擠在單層結(jié)構(gòu)里面等方法，到最后形成將Sensor做在保護(hù)玻璃上(Touch on Lens) 與做在LCD里面（In-Cell）的兩種終級方法的對決。
近年來在行動裝置掀起的觸控風(fēng)潮，如大火燎原般的一發(fā)不可收拾，觸控已成為生活的一部份，朝未來看去趨勢更是無法抵擋，由小尺寸的手機(jī)，中尺寸的平板計算機(jī)，NB，到大尺寸的電視，家電等，都將為觸控所滲透，觸控產(chǎn)業(yè)的規(guī)模也就越來越大，根據(jù)DisplaySearch最新出版觸控面板市場分析報告指出，2011年全球觸控面板產(chǎn)值將達(dá)134億美元，其中三分之二的觸控面板使用在手機(jī)預(yù)計達(dá)8.68億片，其余成長最快的就是平板超過7200萬片，約有30～40億美元的產(chǎn)值。
降成本！Touch on Lens良率高
試想看看134億美元相當(dāng)于3800億臺幣，如果有人能想出降低成本50%的方法，就可以創(chuàng)造1900億臺幣的利潤，如果將成本降低80%，就可以創(chuàng)造3000億臺幣的利潤，而且每年都在成長，上述的利潤相信看到的人很難不心動，當(dāng)然業(yè)界也不例外，各式各樣的降低成本的方法被提出，有使用塑料或壓克力來取代玻璃，或使用薄膜取代玻璃，將原本雙層的結(jié)構(gòu)硬擠在單層結(jié)構(gòu)里面等方法，到最后形成將Sensor做在保護(hù)玻璃上(Touch on Lens) 與做在LCD里面（In-Cell）的兩種終級方法的對決，這兩種方法在材料成本上幾乎沒有差別，但在生產(chǎn)成本與良率上卻有很大的差異，而這些差異會形成勝負(fù)的關(guān)鍵。
然而要做到單層電容式觸控于保護(hù)玻璃上(Touch on Lens)，有那些要求與考量，以下是幾個重點(diǎn)：
單層電容式觸控于保護(hù)玻璃上(Touch on Lens)的設(shè)計要點(diǎn)
●只用單層的保護(hù)玻璃就可以完成觸控的功能。
●Sensor做在保護(hù)玻璃上。
●最好為真正的單層結(jié)構(gòu)，不要有立體的跨橋結(jié)構(gòu)。
●最少的制作程序
●最薄，最輕的結(jié)構(gòu)
●最好的光學(xué)效果
●最低材料成本
●最低的生產(chǎn)設(shè)備成本投資
●最大的觸控面板產(chǎn)出能力
基本上立體的跨橋結(jié)構(gòu)，是造成生產(chǎn)良率不佳的主因，會增加許多的生產(chǎn)制作程序與成本，在與LCD貼合時增加困難度，這些都是生產(chǎn)廠商心中的痛，當(dāng)然某些技術(shù)高超的廠商也擁有相對的競爭優(yōu)勢，不過一旦技術(shù)瓶頸被克服將會造成觸控面板生產(chǎn)快速進(jìn)入成熟期，也由于技術(shù)門檻的降低，后來者大量的加入，形成一片紅海競爭的局面。
由于單層結(jié)構(gòu)將制作程序減到最少，也讓雷射蝕刻與印刷的技術(shù)可以被引入，有機(jī)會取代黃光制程，如此可以減少化學(xué)污染，節(jié)省水資源，符合環(huán)保的要求，不過廠商最樂見的還是生產(chǎn)設(shè)備成本的大幅降低，畢竟黃光制程的設(shè)備是相當(dāng)昂貴，而雷射蝕刻與印刷的技術(shù)則相對低廉，且生產(chǎn)環(huán)境的要求也比黃光制程來的低，但是雷射蝕刻的弱點(diǎn)是產(chǎn)出能力不如黃光制程高，設(shè)備的耗損也必須仔細(xì)考量，網(wǎng)版印刷的成本則決定于網(wǎng)版的堵塞所造成的損耗可否得到控制，總結(jié)的說單層的結(jié)構(gòu)造就了制程的多樣性，廠商的競爭能力也由單純的設(shè)備投資，演化到復(fù)雜的生產(chǎn)組合，變得更有彈性。
玻璃VS塑料 面板載體的選擇
要生產(chǎn)單層電容式觸控面板有三個層面的問題要考量，首先是載體的選擇。也就是保護(hù)層的材質(zhì)要選擇玻璃或是塑料(壓克力)，玻璃的硬度，光學(xué)特性與觸控靈敏度都比塑料好，然而，塑料卻贏在好施工、不易破損、安全性高，就筆者的觀點(diǎn)，玻璃適用于中小尺寸的面板如手機(jī)與平板計算機(jī)，而塑料適用于大尺寸，原因在安全性問題為優(yōu)先考量，而且塑料可以制作成薄膜直接貼到LCD上，貼合的成功率非常高，反之使用玻璃貼合的成功率大為降低，而且玻璃面積愈大，破裂的機(jī)率也愈高，單層結(jié)構(gòu)下不論玻璃或塑料光學(xué)穿透率都可以到90%所以在光學(xué)的特性上差異不大，但是塑料為有機(jī)物質(zhì)，分子數(shù)量較大，光線通過時會有繞射現(xiàn)象，會影響屏幕顯示的分辨率，如iPhone 4使用400 dpi的分辨率使用塑料當(dāng)觸控面板時，屏幕顯示分辨率看起來像200 dpi，會失去400 dpi的價值，不過大尺寸的顯示面板不會采用高分辨率如400 dpi，較不受塑料材質(zhì)光繞射的影響。
性能大不同 Sensor圖案選擇學(xué)問大
第二要考量的因素為Sensor的圖案。之前Apple所使用的雙層互電容式觸控面板，采用X,Y軸交錯矩陣式結(jié)構(gòu)，是目前最多人使用的方法，然后有人提出將雙層結(jié)構(gòu)擠壓到單層結(jié)構(gòu)的方法，也就是目前常見的菱形跨橋結(jié)構(gòu)，為了降低成本，在中國大陸開始有人采用早期使用于自電容式觸控按鈕的技術(shù)，將三角形一維滑軌的結(jié)構(gòu)排列成平面，成為單層電容式觸控面板最早的版本，也有使用互電容式的改良方法，然而不論自電容式或互電容式，這兩種方法雖然簡單但是卻有分辨率不足的缺點(diǎn)，同一條水平線不能同時兩指以上的碰觸，會造成無法識別，也無法使用于中大尺寸，目前最常使用于3.5寸含以下的觸控面板，據(jù)有些業(yè)者表示此款單層電容式觸控面板在低價的手機(jī)上使用量還真不少，也讓臺灣許多面板廠，觸控IC設(shè)計公司，積極的投入這個市場。
All Points的單層式觸控技術(shù)早在2004年Apple提出的觸控面板發(fā)明申請(US 7,663,607 B2) 時就以經(jīng)提出此觀念，但是申請的權(quán)利范圍沒有包含 All Points結(jié)構(gòu)，以X，Y軸的結(jié)構(gòu)為主體，其實(shí)早期的Keyboard結(jié)構(gòu)許多也使用All Points的結(jié)構(gòu)，All Points也是多點(diǎn)觸控的最原始結(jié)構(gòu)，因?yàn)槊恳籔oint都是獨(dú)立的偵測點(diǎn)，所以 All Points的總點(diǎn)數(shù)就是多點(diǎn)觸控總數(shù)的最大值，舉例說明，如果由10行 X 10列 相當(dāng)于100 Points所組成的觸控面板，是可以允許100根手指同時觸碰在各別的100 Point 上，現(xiàn)在大家所認(rèn)知的多點(diǎn)觸控，也就是Apple所用的X,Y軸式的矩陣型互電容式觸控面板，其實(shí)是由All Points所演變而來，近年來推廣All Points結(jié)構(gòu)不遣余力非IDT的PureTouch不可，由于能生產(chǎn)出超低價位的觸控面板，據(jù)說已有大陸的電子書生產(chǎn)廠商采用。
至于超低的觸控面板價格從何而來？不論IDT使用的方法或是之前單層的三角形Pattern都能有效的降低成本達(dá)40%以上，再結(jié)合將Sensor制作在保護(hù)玻璃 (Cover lens)上，成本可有效的降低60~70%，如此大的降低成本的方法為什么主流的產(chǎn)品沒有使用，智能手機(jī)與平板計算機(jī)都沒見到知名廠商采用，原因在于上述的兩種方法都無法使用在中大尺寸的觸控面板，三角形的圖案拉的愈長，誤差會愈大，分辨率就會愈差，而IDT的All Points的方法超過五寸時中心位置的點(diǎn)就無法走線出來，所以All Points的方式受限于走線的空間，要加大走線的空間，就必須增加觸控的靈敏度與SNR比才有機(jī)會成功，所以愈小尺寸的觸控面板使用上述兩種方法的效果愈好，依此推理在低價位的小尺寸的觸控裝置應(yīng)該有不少是使用這兩種方法。[!--empirenews.page--]
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