觸控屏幕產業鏈廣大,不僅牽涉到的元件眾多,且下游端更需集合不同業者的力量,最后才能送到消費者手中。Pixcir Microelectronics CEO洪錦維在「DTF消費電子暨電子書技術與設計論壇」中表示:「融入產業鏈,才能將生意做大?!挂虼撕殄\維有別于其它廠商,改以供應鏈的角度來探討產業發展。
觸控屏幕供應鏈
觸控屏幕產業鏈到底有多大?從上游到下游橫跨了將近20個次產業,由上游元件來看,觸控感測IC、微處理器、韌體三者間緊密結合成為觸控控制器,另外還有Flex和電容傳感器,這些上游元件組裝之后才能成為觸控面板,加上表面鏡片和顯示器,成為觸控屏幕;表面鏡片的貼合是良率的關鍵所在。
觸控屏幕再結合操作系統和圖形化的使用者界面(GUI),由OEM、ODM或CM業者整合為完整產品,然后送交電信服務商、VAR、系統整合商、零售商等,最后才交到消費者的手中。
下面將針對每項重要元件進一步說明。
感測IC為獨立的IC,可感測觸控面板上的電容變化。微處理器以應用主機控制測量和界面,韌體儲存于微處理器中,定義測量頻率、通訊協定和功率輸出模式。感測IC加微處理器可成為單芯片解決方案,這對小尺寸面板十分理想;這些可組合為一顆觸控控制器。
洪錦維指出,韌體將原始資料轉換為座標,這是最困難的部分,Pixcir本身就已更新至100多版。感測方法和特性會使MCU變得更為復雜,韌體支持單指、4指、11指、全部的手指;至于為何是11指?因為蘋果公司的觸控支持11指,所以大家都跟進;另也支持2指加手勢/2指實際位置;手勢的專利較多,因此許多廠商沒有導入。其它的特性則有,校正、漂移補償、雜訊拒絕、開機加載功能、功率輸出模式、界面處理(I2C, SPI, USB)等各種消費者特性。
Flex方面,印刷電路板要很有彈性,以上頭有觸控控制IC的情況來說,IC嵌在Flex上,一顆連接到傳感器,另一顆連接到主界面,接合處容易斷裂是制造上的難題。以上頭沒有觸控控制IC的情況來說,Flex連接電極訊號到系統板,而觸控控制器則嵌在系統板上。
電容傳感器方面,在基板上有透明導電物質,通常是ITO,另外還有正在實驗中的單壁奈米碳管(Carbon nanotubes)也有機會。基板材質則包括玻璃、塑料膜、聚碳酸酯和其它透明基板。
顯示器方面,大部分觸控面板都是使用LCD顯示器,電子紙和OLED顯示器正在開發中,投射式電容觸控屏幕使用的LCD面板小自2寸大至26寸,像Pixcir在COMPUTEX展出21.5寸產品,可能取代All-in-one市場。
在OEM/ODM/CM制造方面,在包括筆記型計算機、Netbook、電子書、手機、網絡服務、家庭自動化、醫療裝置、平板計算機等各方面使用愈來愈廣的趨勢下,投入投射式電容制造的廠商也愈來愈多。
ITO測試
Pixcir COO Vincent Fuentes介紹ITO測試重點。ITO測試是很重要的項目,包括開路測試(ITO電極的連續性)、短路測試(在2電極間、接地和接VCC等三方面)、偏移測試、雜訊層測試、PC電路時間常數測試。
觸控面板模塊組合流程可分成12項,第一就是ITO測試,二、ITO清潔,三、保護膜,四、ACF黏合,五、軟性電路板接合,六、檢查/接合后測試,七、CTP/表面鏡片貼合,八、檢查/貼合測試,九、CTP/LCD接合,十、紫外線,十一、最終檢查/最后測試,十二、保護膜。
觸控偵測的韌體設計
Pixcir CTO Lionel Portmann介紹了觸控IC最困難的韌體部分。他說,觸控聽起來好像很簡單,實際上有很多重點在里面,以韌體來說有三大重點,一是電極掃描,二是觸控座標,三是主紀錄。
電極掃描要考量的面向包括雜訊拒絕、偏移消除、漂移補償、非平面處理。觸控座標要考量的包括水分排除、側邊重建、門檻值(Thresholds)、線性校正、鬼影排除、尺寸和壓力考量。
主紀錄要考量的是接觸誤判(Palm Rejection)、歷史紀錄緩沖、最終使膜平滑、手勢、功率管理。然而,這些都做到就夠了嗎?事實上,韌體考量還需顧及使用者界面,以及與計算機/顯示器的連結的工程模式,并且也需要自我測試模式。
另外,還有開機加載的資料更新,包括故障安全(Failsafe)界面、Decypher、Flash page writer等。此外,該韌體的微處理器平臺也有許多重點,像快閃記億體的大小在8k或4k到32k或64k、RAM的大小在512byte到32kbyte、處理功率自8bit/4MIPS到無限制。
誰提供韌體呢?感測IC供應商、協力廠商都是可能的選項,不過觸控模塊廠商會是更好的選擇,因為觸控模塊廠商可提供最好的控制韌體特性,并可與競爭對手產生差異化。