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筆電觸控面板三大技術趨勢
低成本方案為客戶首選

【作者: 楊仲瑜】   2013年11月05日 星期二

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2012年第四季微軟推出新一代作業系統Windows 8,推動投射式電容觸控面板(Projected Capacitive Touch Panel, 以下稱觸控面板)朝中大尺寸應用,如筆記型電腦及All In One PC等IT產品發展,然而Windows 8筆記型電腦市場買氣不如預期,市場普遍認為價格是影響觸控筆記型電腦(以下簡稱觸控筆電)銷售成長的關鍵因素。


為驅動下半年筆記型電腦搭載觸控面板滲透率向上提升,微軟祭出補貼獎勵政策,以協助筆記型電腦廠商降低觸控面板搭載成本,縮短觸控筆電與一般筆電價差,提高消費者選購意願;而在供給端的部份,除玻璃式觸控面板廠商積極提出低成本方案以因應市場降低成本需求外,薄膜式觸控面板廠商亦提出新型大尺寸化技術方案應對。


筆記型電腦用觸控面板市場分析

2013年筆記型電腦市場規模持續受全球經濟環境疲軟,以及平板電腦取代效應影響,而呈現下滑趨勢,預期市場規模為1億8000萬台,較2012年衰退5.3%。面對筆記型電腦銷售持續下滑,品牌廠商原本冀望微軟推出新一代作業系統,優化觸控操作介面的Windows 8平台上市後,可以帶動市場買氣回籠,甚至刺激換機需求,但銷售情況卻不如預期,預期2013年觸控筆電銷售量為2370萬台,觸控搭載滲透率13%。



圖一 :  2011-2013(e)筆記型電腦市場規模及觸控滲透率
圖一 : 2011-2013(e)筆記型電腦市場規模及觸控滲透率
  • 註1:筆記型電腦產品定義:筆記型電腦為個人電腦之一種形式,相對於桌上型電腦,其係指具可移動特性,且在機構設計上多呈書本開闔型態之個人電腦,但不包括WebPad與Pocket PC。


  • 註2:觸控筆電之統計不包含可插拔式(Detachable)的產品,可插拔式的產品形式列入平板電腦統計。


  • 資料來源:資策會MIC



筆電觸控技術尋求突破

雖然從筆記型電腦產品使用情境的角度來看,觸控功能可補足筆記型電腦訴求娛樂性及輕度使用模式的使用需求,但上述產品定位鎖定的目標市場卻與平板電腦有一定程度的重疊,導致其直接面臨到平板電腦取代效應的威脅,使觸控筆電銷售面臨苦戰。為突破困境,相關業者在技術上主要朝三大方向發展,分析如下。


薄膜觸控大尺寸應用成形,威脅OGS主導地位

筆電用觸控面板以OGS(One Glass Solution,單片玻璃解決方案)觸控技術為主,2012年有近九成的市占比重。OGS觸控面板在筆電應用上發展順利,主要有若干外部因素共同支撐。


從需求端來看,一是筆電應用較無落摔考量,對強度規格要求相對低(OGS觸控感測器在製程過程中會因玻璃切割造成強度衰減,而中小尺寸應用存有落摔考量,對強度規格要求較嚴苛,導致其在中小尺寸應用發展不順利);二是微軟Windows 8對觸控規格要求嚴謹,玻璃式觸控面板相對薄膜式觸控面板較能滿足Windows 8規格要求;從供給端來看,則是因為其競爭技術,如內嵌式(In cell/On cell)觸控面板或薄膜式觸控面板皆有大尺寸化不易的課題待解,無法滿足筆記型電腦以上尺寸之應用需求。


然而,受惠於上游透明導電材料(觸控感測器用電極材料)與觸控IC技術的演進,薄膜式觸控面板在筆記型電腦等大尺寸應用發展逐漸成形。薄膜式觸控面板在筆電應用上,有兩個發展方向,一是採用ITO薄膜觸控感測器,再輔以較高性能的觸控IC,以支援筆記型電腦以上尺寸應用;但考量到隨著應用尺寸變大,ITO薄膜觸控感測器良率控制越不易,成本驟然提升,使其在14吋或15.6吋以上應用尺寸,相對OGS觸控面板不具有成本競爭力,廠商亦朝具有低阻抗值及低成本結構的ITO替代材來發展。


多數薄膜式觸控面板廠商選擇以「金屬網格」(Metal Mesh)作為新的觸控感測器用電極。Metal Mesh的原材是一種導電性的油墨,一般為銀(Ag)或銅(Cu)等金屬材質,而結構的部份有金屬線、奈米金屬線或奈米金屬粒子等,所形成的導電膜阻抗值在10Ω/□以下 (ITO阻抗值150~250Ω/□),可支援薄膜觸控感測器在10吋以上尺寸的應用發展。


而為了提高兩層Metal Mesh導電層的對位精準度,Metal Mesh觸控感測器一般採用單片薄膜結構,如G1F或GF2等,可減少一片薄膜成本,且其材料具有一定程度的撓曲性,可採用Roll to Roll的印刷製程,對整體成本結構下降有顯著優勢。


Metal Mesh觸控設計議題

Metal Mesh觸控感測器與面板搭配時,易產生所謂的「干涉紋」(Moire) ,影響畫面顯示品質。干涉紋的產生原因有以下若干可能因素,一是因為Metal Mesh觸控感測器與面板畫素設計同為規則且網格狀的排列,當Metal Mesh觸控感測器與面板貼合時,兩個規則網格排列的圖案重疊,即會產生光學干涉紋,且網格狀線條的線寬越粗,干涉紋的現象越容易發生。


另一個可能產生干涉紋的原因被認為是因為Metal Mesh網格的交叉點(節點)過粗所導致。因此,降低Metal Mesh的線寬,以及提高網格精細度是一個解決方向,其次則是要與面板有良好的配合,透過網格圖案及與面板貼合角度的設計以降低干涉紋發生的機會。


Metal Mesh的製程可以採用印刷製程及黃光製程,採用印刷製程可以省去蒸鍍、曝光、顯影、蝕刻等工序及設備投資,直接在基材上印刷上所需圖形,有較佳的成本優勢,但網格的精細度控制不易,易有光學特性不佳的問題;此外,要做到可有較好的性能表現,Metal Mesh的線寬需低於5um,採印印刷製程的難度較高。


如採用黃光製程,雖然可以提供較精細的網格及相對細線的線寬,但成本卻有顯著提升,在市場降低成本需求的壓力下,如何透過製程成本較低的印刷製程,得到低於5um以下的線寬設計,以及解決線路過細易產生斷線等良率問題,成為廠商重點開發方向。


犧牲規格換取成本下降空間

多數品牌廠商在觸控筆電的銷售上,規劃採取低價刺激買氣的策略,因而積極向供應市場尋求低成本結構的觸控面板,觸控面板廠商紛紛提出降低規格要求的方案,以獲取成本下降空間,其方向歸納如下:


1. OGS玻璃選擇:

OGS採用的玻璃基板材質分為鈉鈣玻璃(Soda-lime glass)及鋁矽酸鹽玻璃(Alkaline- Aluminosilicate Glass),鋁矽酸鹽玻璃的強化深度較深,可以有較佳的強度表現,但相對價格高,以14吋OGS模組為比較基準,採用鈉鈣玻璃及鋁矽酸鹽玻璃的成品價差可達到7美元,因此在成本考量下,選用鈉鈣玻璃的比重相對高。


2. 非強化的OGS:

OGS二次強化製程需要額外付出3~5美元的代價,品牌廠商為求成本下降空間,逐漸考量降低對OGS強度規格要求的可能性,而以透過機構設計的補強,來減少觸控面板落摔破裂的問題。


3. 以口字貼為主:

由於觸控面板廠商在全貼合良率表現仍不佳,以14吋觸控筆電為比較基準,採用全貼合跟口字貼合價差可達到20~30%,且越大尺寸的全貼合,來自於面板的干擾越嚴重,相對需要觸控IC更多支援,成本亦會往上提升,使口字貼為低成本需求下的主流規格選擇。


4. 降低客製化程度:

觸控面板屬於外觀件,特別是整合觸控感測器的保護外蓋(即OGS),一般被廠商作為表現差異化的零組件,如按鍵配置、黑框區塊大小、導角弧度、或品牌logo等整體ID設計,不僅影響產能表現,且依據客製化程度差異會有不同程度的良率損耗。為此,觸控面板廠商提出降低客製化程度的觸控面板產品,除了可減少高度客製化所造成的良率損失外,亦可將停機及換線時間損失降至最低,相較同尺寸客製化產品有10~20%的成本下降空間,品牌廠接受度高。



圖二
圖二

圖三 : 筆記型電腦產品定位
圖三 : 筆記型電腦產品定位
  • 資料來源:資策會MIC



結論

觸控筆電上市至今銷售不如預期,而價格過高被認為是主要因素,低成本方案為現階段客戶首選,包括Metal Mesh或標準化觸控面板解決方案,都是在終端產品降價壓力下所衍生出的產品。但不管是Metal Mesh或標準化觸控面板,一旦產品通過市場考驗,基於其技術或結構原理,皆具備可大量生產的條件。倘若需求未同步成長,觸控產能過度擴張的風險將大增,不利於產業健康發展,且在生產門檻降低後,預期將吸引更多產業廠商跨入競爭,牽動市場版圖變遷。


標準化觸控面板發展主要由面板廠所主導,因為產品設計需要與面板及系統端有較緊密的合作,達到最佳整合效果,擁有面板資源自然是面板廠商在發展標準化觸控面板時的最大優勢。


相對而言,專業觸控面板廠商的優勢反而是在於客製化的產品及服務,如何可以大量生產的技術完成客製化產品的提供,達到降低生產成本的目標,即為專業觸控面板廠的發展課題,另一個可能的發展策略則是向面板廠採購,或以策略聯盟的方式取得Open Cell,同樣向市場供應標準化的觸控面板解決方案,以迎合現階段市場低成本需求。


(本文作者為資策會MIC 產業分析師)


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