【導讀】隨著大尺寸AIO、LCD顯示器相繼導入觸控人機接口,觸控技術開始進入成本效能的優化階段。因為可以改善高成本、低良率問題,OGS正在成為中大尺寸首選。OGS技術方案能繼續維持成本優勢,成為觸控屏幕集成的主流嗎?
微軟Windows 8推出重點在擴增筆記本電腦、桌上型計算機觸控人機互動機制,觸控人機接口自智能型手機、平板計算機擴及中/大型尺寸應用,先不論微軟Windows 8推廣現況,至少在行動裝置、個人運算設備全面集成觸控操作接口的時代已經來臨,而觸控技術也必須針對成本、效能進一步進行產品優化…
Windows 8操作系統推出后,掀起WinTel硬件運算平臺全面性的搭載觸控屏幕潮流,而常規筆記本在沒有觸控屏幕支持下,使用新版操作系統總感覺少了一點便利性,不只在筆記本產品出現大量搭載觸控屏幕設計方案,連大屏幕的AIO甚至是新款寬屏幕液晶屏周邊,都有針對這波觸控操作系統熱潮,推出集成觸控人機互動設計的硬件產品。
Acer變形筆記本產品利用OGS觸屏技術強化產品的薄化設計
Google Nexus 7平板計算機采行OGS觸屏設計
大尺寸AIO、LCD顯示器 相繼導入觸控人機接口
以目前的觸控筆記本、變形筆記本乃至于AIO桌上型計算機、觸控LCD屏幕等產品,由于Apple產品的電容式觸控體驗影響,在這波主流產品所集成的觸控屏幕機制,大多也以電容式觸控方案為主,雖然少部分較早期的AIO產品仍以光學式觸控感測為主,但光學式觸控僅能在AIO這類對厚度要求不高的產品進行集成,因為必須在屏幕周邊或四角設置光傳感器元件,將造成AIO屏幕的邊框加大、墊高。
而利用光感測的觸控方案業界評估在PC產業會逐漸式微,一方面是電容觸控人機互動機制可以較容易做到精準的5觸點甚至10觸點追蹤定位,光感測機制的觸點偵測對多觸點追蹤仍有其應用極限,加上消費者對3C/IT產品的設計要求變高,大屏幕產品亦開始風行窄邊框、無邊框或超薄外型設計,這將導致適用于大尺寸屏幕的光感測觸控設計方案使用限制。而針對中/大屏幕的觸控應用需求,目前OGS也可因應如觸控筆記本、變形筆記本與AIO應用產品開發需要,未來用量與導入終端產品的使用狀況值得持續觀察。
全屏幕觸控人機接口集成 已成高階產品功能訴求
早期推廣觸控筆記本、變形筆記本的阻力,姑且不論Windows 8操作系統改版的升級誘因問題,大多不在產品功能性的要求,反而是因為搭載了觸控人機互動接口,使得產品整體的料件成本提升,在市面上消費者的競價條件相對較差,導致影響了實際的銷售表現,以2013年的觸控筆記本、AIO產品觀察,會發現集成觸控人機接口的產品已與常規筆記本、AIO價格差距越來越接近,而觸控型產品也已成為高端定位型號的必備功能項目,是否搭載觸控現已成為進階型功能選項。
而就中端產品而言,產品的價格是能否在市場存活擴展出貨量的關鍵,在最大量的中階應用方面,產品的整體料件成本控制會是開發的重要要求,其中觸控模塊的選用也必須考量料件成本問題,OGS觸控模塊的成本已決定了觸控型產品市場擴充的重要因素之一。
OGS可改善高成本、低良率問題
在料件成本方面,OGS本身即已改善了GG的多玻璃貼合可能造成的料件成本較高、量產良率較差問題,面對G1F來說OGS本身單玻璃的光學特性,可讓觸控模塊的透光度進一步提升,加上產品結構單純、易于進行加工,在中型尺寸產品的應用需求幅度有逐步提升現象。
與行動裝置不同的是觸控筆記本、變形筆記本因為觸屏有筆記本機箱保護,使用上對于面板的強度不會像智能手機要求這么高,因此OGS也可選用強度稍低的保護玻璃改善產品的整體料件成本結構。尤其是筆記本或AIO產品,對于OGS的觸控玻璃強度要求,即可使用強度適用、成本較低的鈉鈣玻璃(Soda-lime Glass),不只在材料上更為精省,搭配OGS本身的制程簡化、成本壓縮優勢,可迎合中/大尺寸型態的裝置開發需求。
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大尺寸化OGS可在用料優化成本結構
反而是像以高端定位開發的高強度保護玻璃(如康寧Gorilla系列產品),如鋁矽酸鹽玻璃(Alkali-Aluminosilicate Glass)在強度表現極佳,但實際上與鈉鈣玻璃料件成本卻多出數倍,對于要求精省的開發目標互斥,實際上鈉鈣玻璃料件在用于觸控筆記本/AIO產品時,因為中端市場定位設計機箱本身即能穩固觸控面板相關設計,OGS邊緣亦有主機邊框機箱保護,加上移動性使用的強度并未如智能型手機、平板要求高,因此成本相對較低的鈉鈣玻璃料件雖在強度表現稍弱,但也足以滿足中/大型屏幕的觸控保護玻璃應用需求。
此外,現階段OGS為了達到基本的保護作用,部分變形筆記本或是觸控筆記本產品,也可選擇針對性的保護玻璃進行二次強化處理,提升OGS本身材料硬度與強度表現,即便OGS模塊施加二次強化處理制程,其整體的成本仍舊是優于高強度保護玻璃材料,反而是移動需求極低的AIO或是觸控LCD屏幕外圍產品,使用的OGS面積大,在省略了二次強化處理制程亦可獲得極佳的料件成本節約空間。
由于觸控筆記本、變形筆記本產品,若與常規筆記本同場比較,基本上兩者的價差即為集成觸控面板的直接差異,在競爭相對激烈的筆記本市場中,如何節約制程或料件成本,就成產品設計關鍵。
不同貼合方式 影響成本甚鉅
另在顯示模塊的成本關鍵方面,貼合方式也是影響成本甚鉅,目前有采用全貼合(Direct Bonding)與框貼(Air Bonding)為主,全貼合的制程優勢在于可減少終端產品的厚度,這類制作方式在因應要求薄化設計表現的變形筆記本、觸控筆記本來說較具效益,但也僅止于高階的薄型產品為主,因為全貼合制作方式雖可有助于改善顯示效果、同時也可減少產品厚度,但實際上目前制作良率約在90%上下,成本與制作耗損對價格敏感度較高的中/低階或桌上型產品來說并不劃算,對于要求成本優勢的中階或是移動性需求不高的設計方案,大多仍會采取 Air Bonding貼合方式。
相較In-cell等先進技術,其實OGS在技術成熟度更高,目前In-cell透過高度集成優化的觸控面板薄化差異,目前在維持良率與制作成本前提下,其實薄化模塊的優勢相當有限,反倒是OGS可在薄化、成本要求均具備量產優勢,也能因應終端產品要求投入中/大型觸控屏幕集成需求,加上對應之觸控IC成本低廉、可因應終端產品需求進行客制化設計,OGS在未來投入終端應用的成長可以期待。
In-cell來勢洶洶 OGS架構方案積極應戰
尤其在料件成本方面,OGS的成本控制可以較In-cell架構產品來得低許多,其實兩者在結構上僅在于觸控感測層設置方式,因為In-cell的架構方案需要搭配全貼合的制作方式,來確保觸點偵測的性能表現,但相反地OGS因為將觸控感應層與玻璃一體化,OGS與LCD間不會有影響觸控表現的問題,是否選擇Direct Bonding或Air Bonding全視終端產品的設計與市場定位而定,提供產品開發者更大的設計彈性,也可針對成本問題進行大幅材料制作優化選項,這是In-cell觸控應用架構最大的成本差異關鍵。
加上In-cell制作的立體結構相對復雜,對LCD屏幕制作與量產能力來說是相當大的考驗,目前In-cell技術方案也必須克服良率改善的問題,至于LCD與觸控感應層的高度集成,當觸控感測需提升感測效能、與提高偵測觸點訊號的SNR,需在驅動訊號進行提高時,若感測層出現漏電流也會直接影響LCD的顯示表現,但若為了維持顯示表現而降低感測層驅動時,也會影響觸點偵測的準確度,不但增加了觸控偵測IC與算法的設計復雜度,LCD與觸控感應層的依存關系過高,也會導致設計的復雜度相對提升不少。
目前在中尺寸行動裝置采行OGS觸控方案最熱門的產品,即為Google Nexus 7平板計算機為其代表,因為現階段OGS在保護玻璃強度、制作良率等各方面都有頗大的改善空間,若OGS技術方案若能維持成本優勢、改善材料強度問題,應可吸引更多行動裝置導入,加上OGS優異的透光效能,是否能成為觸控屏幕集成主流,值得持續關注。