回顾和分析中小型触控面板技术

 

　　据DigiTimes网站报道，自从iPhone采用多点触控面板，引发触控面板市场需求，触控面板应用于消费性电子技术重点，由单点式的电阻，转至多点式的电容触控，触控面板模块因为牵涉ITO薄膜制程，技术门坎高，下游厂商对薄膜耐用度及耐磨损度要求相对提高，是未来需要去克服的问题。

　　触控面板（Touch Panel）起源于1970年代，美国为军事用途而发展，而现阶段由于个人计算机与随身数字多媒体装置，广泛被应用于日常生活中，过去传统输入装置如键盘、滑鼠、轨迹球等产品，已经渐渐不敷使用，触控面板因具备简单操作、容易使用的特性，日渐应用在各项消费性电子终端产品上，由过去配角的身分转变成为关键零组件。本文将探讨这类中小型触控面板的技术发展动向。

　　触控技术多元

　　电阻式触控其原理是由上/下2组ITO导电薄膜迭合，利用压力致使电极出现导电现象，经由控制器侦测电压变化计算触点位置，完成整个触点侦测过程，使用的关键材料即为导电薄膜，而使用薄膜的透明度，却会让显示效果因此受到影响，但优势是技术成熟、没有负担，成本也自然大幅压低。

　　再观察目前触控技术市场，虽以电阻式触控技术应用量多，其余是热门的电容式触控技术，另有红外线、超音波…等多元技术实践模式，但红外线与超音波技术都比较适合大屏幕应用，如数字广告牌或电子白板…等触控方式。先前也有略微提及SuRFace技术，这是以大型背投屏幕做出类似iPhone的多指触控效果，其触控面积可大到如同1张桌面，发展的触控应用就更加有趣许多。比较特别的是，触控技术并不如处理器、内存、硬盘机这类科技，只要、快、…等产品表现，都能取得一定的市场认同与市占。但触控技术就相当不同，如果该技术无法满足使用者习惯，也将影响该技术的成败关键。

　　触控面板的特性

　　东芝松下DISPLAY TECHNOLOGY开发的输入显示器内建光传感器，形成所谓的板内式（In-Panel）触控面板，它的光传感器使用Pin二极管，TFT-LCD面板内设有可以将二极管输出电流增幅的电路，光传感器会感测手指触压面板时，触压部位的外光减少变化，以及手指产生的反射光两种光线的变化。

　　飞利浦则将阻抗式触控单元设置在Cell内部，形成所谓的TFT-LCD触控面板，具体结构是在Cell内部设置厚度比Cell更薄的导电材料，接着利用覆膜的球状隔离片（Spacer）与平版印刷技术，在对向基板使ITO膜层堆栈凸出形成板内式触控面板，类似这样的触

控面板板内化技术未来如果商品化，可能会对触控面板业者造成巨大冲击。

　　各类触控面板原理与技术动向

　　a. 阻抗式四线触控面板

　　图1是上下各二个电极构成的阻抗式四线触控面板的基本结构，次使用阻抗式四线触控面板时，必需依序在画面四个角落触压进行初期位置偏差修正设定。

 

 

　　b. 阻抗式八线触控面板

　　图2是八线触控面板的基本结构，它是由一条平行电极连接两条导线，其中一条是施加电压用主电极，另一条则是检测施加于平行电极电压的辅助电极，它可以自动修正偏差位置，减少烦琐的初期位置修正动作。

 

 

　　c. 高穿透率触控面板

　　一般阻抗式触控面板的光线穿透率大约80％左右，主要原因是传统阻抗式触控面板，使用光线穿透率90％的ITO/玻璃基板当作下方电极，上方电极则使用光线穿透率80％的ITO/树脂膜片，因此触控面板整体的光线穿透率只有80％。

　　近研究人员利用抗反射（AR；Anti Reflection）技术，开发光线穿透率高达98％触控面板用材料，它可以使传统触控面板80％的光线穿透率提高至87％。

　　图3是一般ITO/玻璃基板与穿透率ITO/玻璃基板的基本结构比较；图4是高穿透率触控面板的基本结构。

 

 

　　c. 低反射触控面板

　　一般阻抗式触控面板的光线反射率大约是10～20％左右，反射光造成面板对比降低，尤其在强烈阳光下会变成致命性的伤害。

　　如果一般阻抗式触控面板的表面黏贴1/4λ膜片，与偏光膜片构成的圆偏光膜片，通过该膜片的反射光会被圆偏光膜片吸收，进而有效消除触控面板的反射光。

　　图5是内侧式（Inner）触控面板的基本结构；照片1是传统阻抗式触控面板与内侧式触控面板的比较。

 

 

　　根据实验结果显示内侧式触控面板的对比，大约是传统阻抗式触控面板2倍左右。

　　d. 抗碎裂型触控面板

　　PDA、GPS、iPhone等携带型终端机器摔落时令人担忧之处，在于触控面板有破裂之虞，事实上，制作过程中触控面板也经常发生面板碎裂现象，主要原因是触控面板的下方电极，使用厚度只有0.5~2.0mm 的玻璃基板，虽然理论上玻璃越厚越不容易碎裂，然而实际上，切割方式同样对碎裂具有决定性影响。

　　提高玻璃基板强度除了切割面的取面加工必需非常平滑之外，采用化学强化处理，将玻璃表面的钠离子置换成钾离子非常有效。图6是抗碎裂型触控面板的基本结构。

 

 

　　e. 树脂型触控面板

　　近部份触控面板基于成本考虑，改用树脂膜片/树脂膜片（F/F: Film/Film，以下简称为F/F）触控面板。树脂型触控面板主要缺点是输入时，LCD画面会模糊不清。

 

 

　　如图7（a）所示，F/F触控面板的下方电极底部，利用黏着剂黏贴树脂膜片，形成所谓的树脂型触控面板。F/F触控面板主要缺点是下方电极膜片的背面，与黏贴层表面容易混入异物、气泡，造成良品率偏低、生产性降低等困扰。

　　图7（b）是改良后的树脂型触控面板断面结构，如图所示上方电极使用聚酯（Polyester）膜片，下方电极底部则使用厚 的聚碳酸酯纤维（Polycarbonate）膜片。必需注意的是树脂型触控面板的银质电路硬化过程，要求不能影响光学特性。

　　f. 防窥视型触控面板

　　银行的ATM与行动电话用液晶显示器，基于隐私权等考虑要求具备防窥视功能。

　　基本上，防窥视型触控面板是在下方电极的背面黏贴视角调整膜片，使用者可以从正面读取影像，两侧斜角方向无法清楚判读影像（照片2）。图8是防窥视触控面板的基本结构。