触控面板产业最新趋势
市场对于触控面板技术最有兴趣的话题之一,莫过于玻璃式电容与薄膜式电容技术之间的竞争,并且试图去回答竞争后可能的胜负结果。然而,对于触控这个新兴、尚在发展中的领域来说,往往未来会是出乎意料的。从过去PDA的时代到早期的触控手机,电阻式的技术一度引领风骚,而当2007年第一代的iPhone正式将投射式电容带进智能型手机应用后,仅到2011年、尚不到五年的时间里,投射式电容就即将取代电阻,成为出货量最大的触控技术。同时,即使是投射式电容与电阻仍然维持倍数的成本价差,依然改变不了这个趋势。
对于投射式电容的传感器(touch sensor)结构,下游的品牌有不同的技术偏好,主要的两种结构分别是玻璃式电容和薄膜式电容。前者是以一片玻璃作为X/Y感应线路基板,线路可以是单面双层(SITO)重迭或是双面单层(DITO);后者则是以两片ITO薄膜来承载感应线路。玻璃式电容最主要的品牌代表就是Apple,而采用薄膜式电容的典型就是Samsung。正是因为品牌间有不同的传感器结构选择,而且背后还有不同阵营的触控模块供应链,所以对许多触控产业的观察者来说,也几乎最有兴趣猜测这两个阵营的最终竞争结果。然而,未来的可能结果却会比玻璃与薄膜的孰胜孰败更为戏剧性,同时并不需要太久的时间,仅在未来的一、两年内趋势就会更加清楚起来。现有的外挂式触控模块,不论是玻璃或是薄膜式,都必须往单片式玻璃触控方案(sensor on cover or one glass solution)布局,而玻璃或是薄膜之间的竞争,也将转换成单片式玻璃触控与面板内嵌式触控(in-cell and on-cell touch)之间的竞争。
传感器结构的新演进
目前现有的投射式电容绝大多数是外挂式,“外挂式”指的是以独立于面板之外的基板(sensor substrate)来承载触控感应线路(sensor pattern);此一基板将会与面板作进一步地贴合。严格来说,表面玻璃(cover lens)并非触控模块的一个必要功能部分,但是由于表面玻璃具有美观与保护的功能,几乎没有一个手机或平板电脑没有设计表面玻璃,因此在一般较非技术面的看法上,也将之视为整个触控的一部分。以外挂式结构的堆栈来看,由上到下分别是表面玻璃、感应线路基板、显示面板。贴合方式可以是全贴合(full lamination or direct bonding)或是胶带边缘贴合(air gap or air bonding);前者指的是以光学胶(固态或液态)充满两个层之间,后者则仅是以胶带围绕堆栈层的四个边缘贴合。
触控感应线路的基板选择通常不是玻璃就是薄膜(PET)。玻璃的好处是可以承受较高的制程温度、耐受性高,也因此在进行ITO触控感应层溅镀时,往往可以有较好的阻抗值。相比之下,薄膜的阻抗值一般就没有玻璃来得理想;不过薄膜在厚度、重量上却有着明显的优势。感应线路基板材料的选择往往也反映出触控模块厂既有的制程与设备。通常选择玻璃的触控模块厂多半以黄光制程(photolithography)来完成感应线路,这是由于其制程温度多半在400℃左右,薄膜材料根本无法承受;不过也有些厂商采用低温(约140℃)黄光制程与薄膜材料。至于一般采用薄膜的触控模块厂则是以蚀刻(图案)和印刷(导线)来完成感应线路。然而,玻璃材料也可以应用于蚀刻印刷的方式,像是目前20吋以上等级的all-in-one PC所需要的传感器多是以玻璃和此制程来进行;这个选择与当前用于触控传感器的黄光世代线和需求量有关。
由于堆栈的层与层之间需要进行贴合,因此触控模块的最终成本除了材料成本外,就跟贴合的良率息息相关,特别是进行全贴合的方式。以玻璃式电容来说,需要在表面玻璃与感应线路基板之间进行一次贴合,而另一次的贴合则是在基板与面板之间。如果为了减少全反射的现象而采用全贴合,那么脱泡与贴合良率的控制就会成为比材料成本更重要的关键;因为良率不佳而造成的表面玻璃和甚至面板于贴合过程中的消耗、报废,必然会使得触控模块厂的毛利成为负值。即使对薄膜式电容也是一样,特别是薄膜式电容由于采用两层ITO薄膜作为基板的缘故,还比玻璃式电容多了一道贴合程序。目前一线厂在手机的全贴合已经有机会达到九成以上的良率,但是对于平板电脑来说,由于面积大、控制不易,所以在面板与基板之间仍多是采用胶带边缘贴合的方式。
因此,若是能够提高贴合良率、甚至减少贴合次数,就会成为触控制程技术的发展方向;对真正的最终生产成本而言,这比起基板的材料选择明显来得更为重要。目前触控产业已经有两种新技术正在发展中,而这两种技术的目的均是要取消掉感应线路基板的使用;一种是单片式玻璃触控方案,另一种则是面板内嵌式触控方案。单片式玻璃触控方案的发展来自于原先的触控模块厂,而面板内嵌式触控方案自然是来自面板厂。感应线路基板的取消并非就没有了感应线路,而是将线路或传感器整合至其他组件;单片式玻璃触控是与表面玻璃整合,而面板内嵌式触控则是在面板的上或下层玻璃基板上布置线路,若是上层基板(可能同时有彩色滤光片)称之为On-cell,若是下层基板则是In-cell。减少了感应线路基板的使用后,贴合次数也仅剩下一次,也就是表面玻璃和面板之间的贴合。这两种技术目前均还未至完全成熟,特别是触控感应线路对来自面板的噪声干扰,以单片式玻璃触控方案来说,往往需要增加一层阻绝层(shielding layer)并加上触控控制芯片的配合,才有办法维持既有外挂式触控模块的灵敏度。然而,发展的趋势已经底定,只待成熟后导入、逐年增加的成长率。
没有了感应线路基板以后
在既有外挂式触控模块的价值链中,上下游串联虽然复杂、但是角色分明;包含了表面玻璃加工、光学胶材料、ITO靶材、铜箔软扁平电缆、感应线路基板(玻璃或薄膜)、模块贴合、控制芯片等, 一般我们所称的触控模块厂指的就是模块贴合这一段。当触控模块厂选择单片式玻璃触控方案,企图将感应线路整合到表面玻璃上时,对产业与价值链所产生的影响其实远超过表面上的技术演进。表面玻璃加工跟触控模块是完全不同的制程,前者至少包含成形(forming)、化学强化(chemical strengthening)与光学镀膜(coating)等流程。当已经加工好的表面玻璃(piece type)要进一步进行ITO感应线路处理时,原有的黄光制程或是蚀刻印刷产线制程势必要另做调整。又或者选择先以大片强化后的玻璃(sheet type)进行感应线路处理后再切割成小片,如此将会使原有的强化玻璃强度(CS, compressive strength)减少约40%。
制程的问题终究会随学习曲线与时间得到改善或解决。然而当一线的触控模块厂选择单片式玻璃触控方案后,必然也要整合表面玻璃加工这项关键。其中的原因包含有:可以掌控表面玻璃的成本,表面玻璃处理的工法、制程与感应线路制程必须进行调整和整合,还有就是长距离的物流运送容易对玻璃造成破损。整合表面玻璃加工后除了可以缩短供应链的时间、提高整合效率外,同时也改变了价值链的上下游关系。
相比之下,面板内嵌式触控方案在整合上比较单纯,主要是牵涉到TFT LCD或AMOLED面板厂内部的研发能力,加上配合的触控控制芯片商之间的合作,比较没有牵涉到上下游的问题。面板内嵌式方案触控方曾经有大量出货记录的是on-cell技术,包含三星SMD(Samsung Mobile Display)和友达;前者是On-cell AMOLED(又称为Super AMOLED),后者是On-cell TFT LCD。而至今还有大量持续出货的仅