行動顯示受矚目　觸控/背光模組搶市當仁不讓

當觸控面板感測外界給予的按壓或光影變化等刺激後，導電物體便會改變電場或電容值，再把這些類比訊號轉換成數位訊號傳送到控制IC，進而由控制IC將接觸點的位置資訊傳給後端的微控制器(MCU)和軟體做出反應；根據工研院產經中心(IEK)的研究，目前觸控面板最常見的輸入模式有四線電阻、投射電容及內嵌式(In-cell)等三種，各有其優劣及適合的應用(圖1)。

資料來源：工研院IEK 圖1　觸控面板的運作原理

四線電阻式及投射電容式觸控暫居主流  

圖2　工研院IEK分析師賴彥中表示，若台灣觸控面板廠商能善用在PDA手機領域的先進優勢，並設法朝推出整合性方案發展，將有助於切入國際供應鏈。

早在1990年代便被用於個人數位助理(PDA)的四線電阻式產品，當感受到外力時，其二維導電介質--氧化銦錫(ITO)的X軸與Y軸便會產生導通，可用於手寫文字輸入；然由於ITO上層是薄膜、下層是玻璃材質，一旦被刮傷，將會局限使用範圍，產品生命周期較短為其缺點。另由於其ITO只有X和Y軸兩個維度，原則上只能進行單點輸入；若要達到多點觸控(Multi-touch)目的，必須仰賴軟體的協助。此外，電阻式透光度差，導致面板背光模組的功耗亦較大。  

工研院IEK分析師賴彥中(圖2)表示，過去因考慮到封裝需要，手機的螢幕及外殼間常存在一個「段差」，導致外觀設計不美觀，且容易卡灰塵、戶外辨識度亦不足，故業界擬將觸控面板與外殼一體成型的呼聲日高；而知名電子設備製造服務(EMS)大廠鴻海精密，亦一反早先把觸控面板視為元件的作法，自2007年將它重新歸類為機構件，宣示在產品設計一開始就必須做整體性的考量，已因此大幅提高抵抗外界灰塵與光照威脅的能力。  

他並提到，為因應新的市場需求，部分廠商會在基本的X軸和Y軸訊號外，加入縱向的Z軸訊號。當紅的手持電視接收或Multi-touch應用，就必須在前端控制IC加入時間參數，才能根據不同時間序列所得到的訊號做回饋判斷；例如若在1秒內從左至右移動0.5公分的距離，即定義為在翻頁。再輔以軟體程式，便可定義出許多使用者行為，正是廠商所能創造附加價值之處。  

投射電容式則是從2007年獲蘋果iPhone率先採用後即一炮而紅，其最大的好處是上下皆以矩陣型式解析，具有多工能力，同一時間點可偵測多個X軸或Y軸訊號，自然可支援多點觸控；且其透光度高，對背光模組功耗使用較具彈性。然而，它也具有手指輸入線條過粗，導致解析度不夠、辨識不易，以及戴手套無法進行操作等問題(表1)。

表1　四線電阻式和投射電容式的比較
項目	四線電阻式	投射電容式
手寫辨識	成熟	尚未成熟
多點觸控	否	是
透光度	80%	95%
成本	較低	較高
操作介質	手或尖銳物質	僅能用手
投入廠商	超過十家	宸鴻、勝華、洋華、介面、義隆

資料來源：工研院IEK

產品定義不同衝擊觸控面板生態  

資料來源：蘋果 圖3　蘋果iPhone為觸控螢幕掀起熱潮

依市場規模來看，手機、遊戲機、等個人導航裝置(PND)和數位相機(DSC)等小尺寸觸控面板仍是最熱門者，其次為銷售點系統(Point of Selling, POS)、手持終端、辦公室及醫療用等中尺寸產品，然後才是自動櫃員機(ATM)、互動式多媒體資訊站(Kiosk)、票務機和數位招牌(Digital Singage)等大尺寸應用。  

自2007年蘋果iPhone(圖3)打開全螢幕觸控手機的全新市場後，IEK認為，拜行動服務及定位服務(Location Base Service, LBS)方興未艾之賜，PDA和全球衛星定位系統(GPS)將是未來觸控手機的兩大推力。賴彥中具體描繪，手機內建GPS晶片可帶動更多的LBS，使用者藉由GPS定位可獲得不同的景點資訊(Point of Internet, POI)，包括同好發現(Buddy Finder)及行動搜尋(Mobile Search)等服務，將有助於電信業者增加每戶平均貢獻值(ARPU)。  

他並表示，以往的GPS手機只須負責導航，而未來LBS的興起將使GPS手機與使用者有更多的互動，有助觸控面板滲透率逐漸上升，兩者相輔相成；2008年以前，行動商務將帶動觸控手機蓬勃發展，明年起則將由行動上網與行動搜尋擔綱觸控面板滲透率的主要驅動力量，其中，手勢辨識(Gesture Recognition)將成為觸控面板在手機產品的重要附加價值來源。  

觸控面板的大行其道，改變的不只是使用者行為，面板模組的生態亦受到影響。賴彥中指出，隨著行動商務到行動服務的演進，為了在有限的螢幕上看清資訊，最佳解析度必須設定在640×480VGA，促使面板廠商須提高解析度以適應。值得留意的是，對於面板廠商而言，將產品定義為GPS高階手機或低階PND的議價力和利潤率截然不同。  

以4.3吋的PND為例，採用三星面板的成本約為30美元，遠低於3.5吋手機的面板成本；換言之，對於中小尺寸的面板供應商來說，將面板售予手機觸控模組廠的獲利空間較大。另一方面，由於手機應用已推展到極致，面板廠商為提高附加價值，正力圖一改外掛式作法，悄然掀起內嵌式風潮，意即面板大廠先向觸控業者取得產品並內嵌在面板後，再連同觸控模組一起售予後段組裝廠商。  

內嵌式觸控蓄勢待發  

相較於投影電容式已有量產產品驗證，內嵌式觸控擁有更高的透光率、更低的成本，也較易與其他產品整合，不過目前仍處於研發試驗階段，尚未完全成熟；主要感測技術有照度、電容及電阻三類。照度感測(Photo Sensor)因已與薄膜電晶體(TFT)陣列整合，有標準化製程，且不須外加一層觸控玻璃及額外的元件，故成本最低，模組產品也相對輕薄；其乃藉由光學鏡頭感受外界光影變化，適用於攝影或掃描，亦可省下背光模組功耗。但水能載舟亦能覆舟，此一易受外界光源影響的特性，可能導致不同膚色人種所呈現的效果不同；且在光線較暗的地方，感應上不如直接碰觸面板的方式來得靈敏。

電容式的運作原理則是基於導電物質接近時，電容或電場會因而改變；只要按壓便能導通電路，特別適合電子書翻頁等手勢辨識應用，它也是內嵌式觸控面板中較易量產者，但其缺點則是可能與系統中的石英晶體產生交互作用。至於電阻式則最適合手寫辨識之用，但可惜生命周期較短，約僅能承受三十五萬次的按壓，與投射電容式可達一百萬次的水準相去甚遠。  

雖然不同應用產品各有適合的對應觸控技術，但就現況而言，台灣在電阻式觸控面板產業仍居領導地位，去年在全球的市占率已由2006年的38%提升至41%；弔詭的是，台灣的電阻式觸控面板產業結構乃呈現上弱下強的態勢。賴彥中透露，這和台灣最初的策略動向有關。  

由於PND屬中小尺寸顯示，對解析度的要求較高，偏偏一開始的出貨量不大，因此台灣廠商對PND面板的接單意願並不高，讓夏普(Sharp)和三星(Samsung)等日韓面板廠有了可乘之機；延續穩固的合作基礎，導致現今國際航電(Garmin)、TomTom和宇達電通Mio等PND大廠，有高達八、九成皆採用日韓面板，反造成台商切入的困難。IEK建議，已掌握低成本製造、經濟規模及彈性生產等優勢的台灣電阻式廠商，未來應積極往上游原材料布局，同時密切留意切入硬體結構和產業鏈相對簡化的內嵌式觸控之機會。

背光模組攸關顯示輸出品質  

行動顯示除了考慮到輸入的便利性外，影像輸出的掌握更須謹慎以待。以數位相機為例，觸控面板雖有助使用者在拍攝時進行對焦或捕捉運動瞬間，亦可作為修飾、塗鴉等攝後處理之用；若結合無線功能，還可實現Web 2.0互動分享。不過對於講究視覺的數位相機來說，「色頻」的處理著實是一門學問。由於觸控薄膜普遍皆有偏黃現象，為解決此問題，觸控面板的製造商會尋求偏藍的面板供應商搭配，以取得白平衡效果。  

圖4　英特矽爾總裁兼執行長David B. Bell(右)和台灣區總經理呂學亭(左)表示，配合台灣產業聚落優勢，英特矽爾除了將繼續發展個人電腦相關市場，亦將大力推展TFT-LCD等ASSP業務。

此外，一旦手持裝置畫面過亮，不僅耗電，在夜間使用時更容易讓眼睛感覺疲勞，甚至瞳孔會因突如其來的刺激而出現暈眩；因此，借助照度感測器的分光特性探測環境亮度，據以決定顯示背光模組的發光強度，便開始大受歡迎。近年來花費甚多心力在特定應用標準產品(ASSP)的類比廠商英特矽爾(Intersil)，早在兩年多前便已發掘此一市場需求；該公司總裁兼執行長David B. Bell(圖4右)表示，英特矽爾於2005年首推能自動感測外部環境光照度的感測器，將LCD背光源調整至適合人眼觀看的境界；除了行動裝置外，液晶電視、電腦顯示器、車用儀表/車機產品或其他醫療或工業應用，皆是其目標市場。  

英特矽爾台灣區總經理呂學亭(圖4左)補充，這種照度感測技術因同時涉及到類比與數位輸出，技術門檻較高，業界多只能做到0與1的二元控制，即偵測到暗房環境便觸動背光，反之若外界有光源存在，則讓背光強度變暗。但英特矽爾的解決方案可支援的可見光範圍極廣，可進一步將光源細分成許多種，據以辨別光的強度後再進行調整；並可動態控制傳送到顯示器或背光的電流，進而達到降低系統總功耗或保護視力的目的。  

檢視英特矽爾去年的銷售成果，運算、消費、通訊和工業仍是該公司主要營收來源；雖然有人認為通訊產業過去幾年的快速發展可能已近高峰，未來恐將趨緩，但Bell認為，隨著頻寬的增加，會有越來越多的應用被整合到手持式裝置上，原則上，通訊產業仍將持續成長，而手持裝置、視訊傳輸和汽車電子正是英特矽爾最看好的三大新興應用。