高效益低成本之一維多點(diǎn)電容觸控螢?zāi)患夹g(shù)
北京時(shí)間10月10日消息，寶威科技援引DIGITIMES訊，目前蔚為主流的投射式電容式觸控螢?zāi)?，必須采制造工序繁瑣的雙層結(jié)構(gòu)加互電容設(shè)計(jì)，造成其成本居高不下與良率偏低；科邑光電以「卍」變形圖案在基材上設(shè)置單層導(dǎo)電線路，借感測點(diǎn)四周的導(dǎo)電線交互計(jì)算出觸控點(diǎn)電容值，這樣的真實(shí)多點(diǎn)觸控技術(shù)可以用低成本、簡單工序的單層結(jié)構(gòu)觸控面板來實(shí)作，成為科邑光電競爭中小尺寸觸控螢?zāi)幻姘宓纳癖?hellip;
科邑光電研發(fā)三部周經(jīng)理，在主題演講一開始介紹科邑光電(Super Union Optical；SUO)，科邑光電是一家從事2.8~19吋投射式電容觸控螢?zāi)灰约肮鈱W(xué)3D電腦周邊研發(fā)的光電產(chǎn)品研發(fā)制造商，它成立于1996年，總公司設(shè)于臺(tái)灣高雄臨廣加工區(qū)，資本額新臺(tái)幣6.6億元，雇用員工數(shù)在臺(tái)灣280人，在大陸則達(dá)到450人，其中專業(yè)的RD研發(fā)人力超過60人。產(chǎn)能以7吋面板計(jì)算，相當(dāng)于月產(chǎn)能90萬片，預(yù)估到明(2012)年可達(dá)200??萬片。
于簡報(bào)中介紹科邑光電高雄廠房內(nèi)的設(shè)備機(jī)臺(tái)，尤其在最重要的感測器Sensor這部分，整個(gè)廠區(qū)有兩條黃光制程的2.5代LCD生產(chǎn)線，公司以Top line的產(chǎn)品規(guī)劃方式，來面對整個(gè)市場的需求。他指出在Touch Panel的生產(chǎn)上，有許多連動(dòng)的部分組成，包括從上而下對Cover lens的部分、對ITO的Sensor，對FPD的連接，對IC的成形以及對GD的部分。
除了Touch Panel的制造之外，還考量落成的方式，包含結(jié)合在LCD、LCM模組，甚至OLED這種低功耗的顯示設(shè)備，以及配合日后3D顯示╱電視的偏光眼鏡、Shutter快門式眼鏡或裸視3D顯示設(shè)備，也就是將整個(gè)Touch Panel system，放置在客戶端的顯示系統(tǒng)上。以SUO的實(shí)力，目前在ITO Sensor的生產(chǎn)已經(jīng)居于臺(tái)灣主導(dǎo)地位，也是Driver IC與模組都能配合生產(chǎn)的模范，Cover Lens亦為科邑光電能掌握的項(xiàng)目，未來將朝向3D與LLED的模組整合方向發(fā)展。
投射式電容觸控螢?zāi)唤Y(jié)構(gòu)
客戶對觸控的需求，從最早的單指觸摸(Single Touch)、兩點(diǎn)手勢(Gesture)，iPhone/iPad掀起的真實(shí)多點(diǎn)觸摸(Real Multi-Touch)功能，到未來的手寫功能(Handwriting) ?？埔毓怆?張臣榮董事長(以下簡稱張董事長)指出，投射式電容觸控螢?zāi)唤Y(jié)構(gòu)上，可分為雙層結(jié)構(gòu)(Dual- Substrate Projected Capacitive Touch Panel)與單層結(jié)構(gòu)(Single-Substrate Projected Capacitive Touch Panel)。雙層結(jié)構(gòu)由最上層玻璃、塑膠或其他非導(dǎo)電材料層(Glass, Plastic & Other Non-Conductive Materials)，光學(xué)膠(Optically Clear Adhesive；OCA)、ITO電極與感測層(ITO Electrode Layer & Sense Line )，第2層玻璃╱塑膠或其他透光非導(dǎo)電材料，最底下則是ITO電極與驅(qū)動(dòng)線路(ITO Electrode Layer & Drive Line)；而單層結(jié)構(gòu)則僅1層玻璃╱塑膠或其他透明非導(dǎo)電層材料，底下接ITO電極與感測層、隔離層(Insulator layer)，最底下則是ITO電極與驅(qū)動(dòng)線路。
ITO電極與感測層，是由1層負(fù)責(zé)X軸以及另1層負(fù)責(zé)Y軸偵測的多個(gè)菱形圖案結(jié)構(gòu)的感測器玻璃或薄膜上下疊合，每個(gè)菱形感測器有電容對，每一個(gè)電容對之間會(huì)存在共生電容(CM)，在感測器表面產(chǎn)生電界，透過透明玻璃或塑膠薄膜等非導(dǎo)電體投射到螢?zāi)煌鈧?cè)；控制IC會(huì)周期性地讀取面板每一個(gè)XY軸ITO電極的狀態(tài)，先對某一Drive端口提供脈沖電壓，再從對應(yīng)Sense端口讀取一相應(yīng)電壓，當(dāng)使用者直接觸碰玻璃時(shí)，碰觸點(diǎn)所在的感測器其共生電容值會(huì)改變，經(jīng)過控制IC進(jìn)行資料分析后，其結(jié)果就能表達(dá)面板是否有發(fā)生手指觸碰動(dòng)作。
投射式電容觸控螢?zāi)灰离娙莸母袘?yīng)形式，可分為傳統(tǒng)的Self Sense(自電容感應(yīng))與Mutual Sense (互電容感應(yīng))。自電容感應(yīng)是每個(gè)軸向的電容對是單一獨(dú)立的感應(yīng)通道，每一個(gè)碰觸點(diǎn)發(fā)生時(shí)，會(huì)分別在水平軸向與垂直軸向的感測器產(chǎn)生碰觸點(diǎn)所造成的訊號波峰，藉由交叉比對，計(jì)算出碰觸點(diǎn)的座標(biāo)位置。自電容的缺點(diǎn)在于相同且相鄰軸向的多點(diǎn)感測碰觸時(shí)，容易有所謂的鬼點(diǎn)產(chǎn)生；特別是鬼點(diǎn)的角動(dòng)量與真實(shí)點(diǎn)的角動(dòng)量位置相同時(shí)，更難判斷，因此采自電容感應(yīng)的傳統(tǒng)電容觸控螢?zāi)?，往往只能做?點(diǎn)座標(biāo)加2點(diǎn)手勢的操控功能。
互電容感應(yīng)(Mulual Sense)設(shè)計(jì)的觸控螢?zāi)?，則是由某軸向的驅(qū)動(dòng)線與另一軸向的感測線交疊而成，每一個(gè)感測器由driver發(fā)出電子訊號，并由另一個(gè)軸向的sensor負(fù)責(zé)接收，藉由計(jì)算電容被手指碰觸時(shí)帶走的電容量，來得出碰觸點(diǎn)的座標(biāo)值。即使在同一軸向感測線同時(shí)有多點(diǎn)碰觸時(shí)，所反應(yīng)的是電容值被帶走的多寡，并不會(huì)有被判讀成鬼點(diǎn)的情況，因此互電容感應(yīng)的設(shè)計(jì)，可以做到真實(shí)的多點(diǎn)觸控應(yīng)用效果。
張董事長指出，單層結(jié)構(gòu)的觸控螢?zāi)粌?yōu)點(diǎn)，在于節(jié)省材料成本，并簡化制造工序，但缺點(diǎn)是只能做到手勢兩點(diǎn)，特別是在同一條軸向線上的兩個(gè)點(diǎn)會(huì)被判斷成單一個(gè)點(diǎn)。而雙層結(jié)構(gòu)由于將兩個(gè)軸向的ITO感測層中間以玻璃或塑膠隔開，其優(yōu)點(diǎn)是可以做到手勢兩點(diǎn)，且具備良好的線性；缺點(diǎn)則是材料成本高，且制造工序繁瑣。目前各廠除了采用菱形圖案(Pattern)結(jié)構(gòu)的感測層之外，也紛紛在感測圖形上再求改進(jìn)，以獲得更好的觸控效果。
科邑光電發(fā)表的卍佛朝宗感測Pattern，就是將感測器Pattern設(shè)計(jì)成類似佛教卍的圖形，與4個(gè)相鄰感測點(diǎn)的圖形于4個(gè)角落相互嵌入契合；而感測中心點(diǎn)剛好落在觸控指尖約8~10mm的圓圈范圍內(nèi)，觸按下去時(shí)，感測中心點(diǎn)與周遭上下左右4個(gè)相鄰感測器都有電容值產(chǎn)生，藉由中心點(diǎn)電容值以及上下左右4個(gè)相鄰點(diǎn)的電容值交互計(jì)算，得出確實(shí)的感觸點(diǎn)位置以及移動(dòng)的方位量。而這種感測器圖形也可配合自電容感應(yīng)或互電容感應(yīng)的觸控IC，僅需要在ITO驅(qū)動(dòng)訊號線部分做些調(diào)整即可。
張董事長提到以1個(gè)采雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的4.3吋多點(diǎn)觸控螢?zāi)粸槔粢悦總€(gè)感測點(diǎn)大約4mm寬度來計(jì)算，大約需要水平13條感測線與垂直23條感測╱驅(qū)動(dòng)線，一共劃分成299個(gè)感測點(diǎn)，才能做多點(diǎn)觸控；而以科邑的卍佛朝宗感測Pattern技術(shù)，僅需要單層面板結(jié)構(gòu)，以水平5個(gè)感測線、垂直8個(gè)感測線也就是40個(gè)感測點(diǎn)，就能達(dá)成與前者一樣的敏銳多點(diǎn)觸控的效果。而目前單顆觸控IC的主流規(guī)格，大約就是能負(fù)荷40個(gè)感測點(diǎn)的監(jiān)控計(jì)算。
張董事長也展示一個(gè)工程示范圖，來說明目前科邑的卍佛朝宗Pattern技術(shù)，已可以在單層結(jié)構(gòu)上做到5點(diǎn)多點(diǎn)觸控，還能做到手指模擬筆劃書寫的功能，將來可以做到15個(gè)點(diǎn)的多點(diǎn)觸控功能，搭配自電容或互電容感應(yīng)的觸控IC也沒有問題。
張董事長總結(jié)科邑光電卍佛朝宗Pattern技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，首先是可以單層結(jié)構(gòu)來制作，省略1層ITO感測層與Glass/PET透光玻璃╱塑膠膜，不僅生產(chǎn)過程變得更容易，而且降低成本，整個(gè)觸控螢?zāi)划a(chǎn)能也得以加倍；同時(shí)具備較少的感測通道，容易尋找合宜的觸控IC解決方案。接下來它可做到真實(shí)多點(diǎn)觸控的功能，并且可支援自電容感應(yīng)或互電容感應(yīng)的觸控IC。卍佛朝宗Pattern技術(shù)將成為中小尺寸觸控螢?zāi)还?yīng)商中，具備低成本、高良率╱產(chǎn)能且支援真實(shí)多點(diǎn)觸控的觸控螢?zāi)唤鉀Q方案。
