大尺寸触控面板生产技术与应用趋势

目前Apple仅在中小尺寸的iPhone/iPod/iPad导入投射电容式多点触控技术，在桌机、笔电部份仅开始导入触控板回馈力道，尚未有大量导入触控应用的设计方案；但在非Apple阵营来说，从Android手机、平板，到12～17寸主流的笔记型电脑均导入投射电容式多点触控技术，甚至部分20寸的桌上型电脑或电脑餐桌、电子白板，也开始采用多点触控技术。

早期在15寸以上较为常见的电阻式触控技术，藉由手指或触控笔去触碰ITO Film造成下陷并产生电压的变化，再经A/D转换运算处理取得定位位置。由于出道较早，在材料与技术成本方面具极佳优势；但电阻式触控技术会有电阻式薄膜影响屏幕透光率，采压力感应的机械结构，在频繁使用、长期大量按压下造成使用寿命的缩减。

红外线式和表面声波式触控技术，则是目前大尺寸触控屏幕常见的技术。红外线式在屏幕四边设有大量的红外线发射器和接收器，藉由手指点选时遮断红外线光源来计算出触控的座标位置。其优点在于可应用尺寸相当大(6～167寸)，反应速度快、定位精确也相当耐用；缺点则因红外线模组体积而无法做到高解析度，成本偏高，且日后落尘与周围光线干扰也是此技术的瓶颈。

表面声波式则是在屏幕三个角落，分别装置表面声波发射器和接受器，利用手指接触屏幕时声波能量被吸收的特性，计算出能量产生变化的座标。其应用尺寸仅10～32寸，但相较于红外线式更有高解析度的优点。但因为屏幕四周反射天线需客制化且良率不高，造成整体成本相对偏高。

当用户已习惯智慧手机、平板电脑的多点触控体验下，不少业者也积极研发中、大型屏幕的多点触控应用方案，也使得过去仅以低成本电阻式技术的大型触控屏幕技术，或者成本高昂的声波、外挂光学式的触控设计面临到一定的挑战。

大于10.1寸的中大型触控屏幕，过去在防护玻璃与ITO(TFT Array)或AMOLED面板间，布设透明薄膜或玻璃材质的触控感应层，制造工法则从过去GFF(Glass Film Film)、G/G(Glass to Glass Structure)结构，转向内建于ITO像素层(In-Cell)或者外挂式(Out-Cell)的两种设计。

以In-cell来说，目前已有针对VA/IPS/TN等不同形式的LCD屏幕整合方案，以适用大型屏幕的In-cell搭配覆盖玻璃的设计方案，可在大型显示范围的产品获得极佳的画面效果，同时也能保有屏幕的料件薄度，比较适合讲求产品薄化设计的高端 Ultrabook或是变形笔电产品。

2003年入驻新竹科学园区的剑扬股份有限公司(iDTi)，透过与面板厂制程上的合作，直接以In-Cell制程，在TFT薄膜电晶体阵列层(TFT Array)增加一组光感测阵列(Photo detector)，藉由侦测物体接近或碰触在TFT像素层所造成的细微光源变化，以触控控制电路板(TCB)的触控IC每秒撷取120张画面进行比对与运算处理后，进而计算出多少个碰触点以及碰触力道。此技术适用于1～100寸的液晶面板上，支援10点触控以及触控笔、雷射光笔等多样化的应用，并获得Windows 10触控认证。

而在Out-cell外挂式方案中，G/G用于大于10寸的触控产品，在更大尺寸(17寸)，受限于G/G先天上结构上的厚度限制，厂商习惯以较单纯的OGS(One Glass SoluTIon)作为大尺寸触控屏幕的解决方案。

ITO (氧化铟锡)的主要特性是其「电学传导」和「光学透明」的组合，适合用来做触控感应层的材料，然因ITO材料昂贵，且ITO层较为脆弱，缺乏柔韧性，无法做出可挠式面板；为了寻求平面或曲面／可挠式面板完整，以及大尺寸的触控面板应用，相关业者也导入许多ITO的替代材料方案，像Silver Nanowires(奈米银线)、Metal Mesh(金属网格)、PEDOT/ConducTIve Polymers(导电聚合物)、Graphene(石墨烯)、Carbon Nanotubes(奈米碳管)、ITO inks(ITO油墨)等技术。

「奈米银线」技术目前已成熟。其延展性(Flexibility)优于ITO，色偏(Color shift)亦比ITO低、光透率高。像Cambrios提出的专利ClearOhm材料，具备超高透光率(>98%)与每平方尺30～150欧姆的高导电等特性。此外Carestream、BlueNano、工研院也有这类产品，是市场看好的ITO替代品之一。

「金属网格」技术像是把极细的金属线组成烤肉架，其做成触控应用的优势在于阻抗低(小于10欧姆)、透明度比ITO佳、光透度最佳、可挠度高，且资本支出非常低、制造成本比ITO稍低。

但「金属网格」在金属线细化(须<5微米)过程，因减少触控感应面积，使得不少触控IC支援度降低；同时为了解决金属反射与材料氧化等问题，制程费用也跟着提高。是否导入金属网格，则须仰赖厂商的制程技术与触控整合技术。目前有韩商MNTech (2012年底供货)、Atmel的XSense(2013上半推出)、富士软片(Fujifilm，2013第二季)、UniPixel的UniBoss(2013下半年推出)、3M、PolyIC，此外也有大陆厂商上市。

「导电聚合物」则具备延展性佳、材料价格超低等优势，成为市场瞩目的技术之一。供应商有Agfa(爱克发)、Fujitsu、Molex、Oji Paper等。「奈米碳管」则拥有最佳的延展性，色偏最低，材料价格亦低于ITO，亦是市场看好的ITO替代品之一，供应厂商有Eikos、Canatu (Carbon nanobuds碳球混合物)、SWeNT、Unidym、新奈材料等厂商，工研院、群创等亦在推广。

至于「石墨烯」是当今世上最薄、最坚硬的奈米材料，只吸收2.3%的光，几乎完全透明，电阻值比铜或银还低，是整体效能最佳的ITO替代性材料与散热材料，业界预料2016年大幅降价至每公斤200美元以下，增加其推广性。目前市场有三星、Sony、台湾安炬科技(Graphage)等在推动量产。

综合以上各种ITO替代性方案的优势，预估到2019年，全球触控面板业者，将会把50%的PCAP感应层改用ITO替代品来制作。ITO Film第一大厂日东电工，不仅全力降低ITO薄膜电阻值，并大幅降价到25USD/m2，曾使几家刚在市场站稳脚步的ITO Film替代材料供应商，面临到严峻的价格战威胁。