高效益低成本之一維多點電容觸控螢幕技術

科邑光電位於高雄臨廣加工區，提供高效益低成本的電容式觸控技術。

目前蔚為主流的投射式電容式觸控螢幕，必須採製造工序繁瑣的雙層結構加互電容設計，造成其成本居高不下與良率偏低；科邑光電以「卍」變形圖案在基材上設置單層導電線路，藉感測點四周的導電線交互計算出觸控點電容值，這樣的真實多點觸控技術可以用低成本、簡單工序的單層結構觸控面板來實作，成為科邑光電競爭中小尺寸觸控螢幕面板的神兵利器…

科邑光電研發三部周經理，在主題演講一開始介紹科邑光電(Super Union Optical；SUO)，科邑光電是一家從事2.8~19吋投射式電容觸控螢幕以及光學3D電腦週邊研發的光電產品研發製造商，它成立於1996年，總公司設於台灣高雄臨廣加工區，資本額新台幣6.6億元，僱用員工數在台灣280人，在大陸則達到450人，其中專業的RD研發人力超過60人。產能以7吋面板計算，相當於月產能90萬片，預估到明(2012)年可達200萬片。

於簡報中介紹科邑光電高雄廠房內的設備機台，尤其在最重要的感測器Sensor這部分，整個廠區有兩條黃光製程的2.5代LCD生產線，公司以Top line的產品規劃方式，來面對整個市場的需求。他指出在Touch Panel的生產上，有許多連動的部分組成，包括從上而下對Cover lens的部分、對ITO的Sensor，對FPD的連接，對IC的成形以及對GD的部分。

除了Touch Panel的製造之外，還考量落成的方式，包含結合在LCD、LCM模組，甚至OLED這種低功耗的顯示設備，以及配合日後3D顯示╱電視的偏光眼鏡、Shutter快門式眼鏡或裸視3D顯示設備，也就是將整個Touch Panel system，放置在客戶端的顯示系統上。以SUO的實力，目前在ITO Sensor的生產已經居於台灣主導地位，也是Driver IC與模組都能配合生產的模範，Cover Lens亦為科邑光電能掌握的項目，未來將朝向3D與LLED的模組整合方向發展。

投射式電容觸控螢幕結構

客戶對觸控的需求，從最早的單指觸摸(Single Touch)、兩點手勢(Gesture)，iPhone/iPad掀起的真實多點觸摸(Real Multi-Touch)功能，到未來的手寫功能(Handwriting)。科邑光電-張臣榮 董事長(以下簡稱張董事長)指出，投射式電容觸控螢幕結構上，可分為雙層結構(Dual- Substrate Projected Capacitive Touch Panel)與單層結構(Single-Substrate Projected Capacitive Touch Panel)。雙層結構由最上層玻璃、塑膠或其他非導電材料層(Glass, Plastic & Other Non-Conductive Materials)，光學膠(Optically Clear Adhesive；OCA)、ITO電極與感測層(ITO Electrode Layer & Sense Line)，第2層玻璃╱塑膠或其他透光非導電材料，最底下則是ITO電極與驅動線路(ITO Electrode Layer & Drive Line)；而單層結構則僅1層玻璃╱塑膠或其他透明非導電層材料，底下接ITO電極與感測層、隔離層(Insulator layer)，最底下則是ITO電極與驅動線路。

ITO電極與感測層，是由1層負責X軸以及另1層負責Y軸偵測的多個菱形圖案結構的感測器玻璃或薄膜上下疊合，每個菱形感測器有電容對，每一個電容對之間會存在共生電容(CM)，在感測器表面產生電界，透過透明玻璃或塑膠薄膜等非導電體投射到螢幕外側；控制IC會週期性地讀取面板每一個X-Y軸ITO電極的狀態，先對某一Drive端口提供脈衝電壓，再從對應Sense端口讀取一相應電壓，當使用者直接觸碰玻璃時，碰觸點所在的感測器其共生電容值會改變，經過控制IC進行資料分析後，其結果就能表達面板是否有發生手指觸碰動作。

投射式電容觸控螢幕依電容的感應形式，可分為傳統的Self Sense(自電容感應)與Mutual Sense (互電容感應)。自電容感應是每個軸向的電容對是單一獨立的感應通道，每一個碰觸點發生時，會分別在水平軸向與垂直軸向的感測器產生碰觸點所造成的訊號波峰，藉由交叉比對，計算出碰觸點的座標位置。自電容的缺點在於相同且相鄰軸向的多點感測碰觸時，容易有所謂的鬼點產生；特別是鬼點的角動量與真實點的角動量位置相同時，更難判斷，因此採自電容感應的傳統電容觸控螢幕，往往只能做到3點座標加2點手勢的操控功能。

互電容感應(Mulual Sense)設計的觸控螢幕，則是由某軸向的驅動線與另一軸向的感測線交疊而成，每一個感測器由driver發出電子訊號，並由另一個軸向的sensor負責接收，藉由計算電容被手指碰觸時帶走的電容量，來得出碰觸點的座標值。即使在同一軸向感測線同時有多點碰觸時，所反應的是電容值被帶走的多寡，並不會有被判讀成鬼點的情況，因此互電容感應的設計，可以做到真實的多點觸控應用效果。

卍佛朝宗感測Pattern 低成本高敏感的多點觸控方案

張董事長指出，單層結構的觸控螢幕優點，在於節省材料成本，並簡化製造工序，但缺點是只能做到手勢兩點，特別是在同一條軸向線上的兩個點會被判斷成單一個點。而雙層結構由於將兩個軸向的ITO感測層中間以玻璃或塑膠隔開，其優點是可以做到手勢兩點，且具備良好的線性；缺點則是材料成本高，且製造工序繁瑣。目前各廠除了採用菱形圖案(Pattern)結構的感測層之外，也紛紛在感測圖形上再求改進，以獲得更好的觸控效果。

科邑光電發表的卍佛朝宗感測Pattern，就是將感測器Pattern設計成類似佛教卍的圖形，與4個相鄰感測點的圖形於4個角落相互嵌入契合；而感測中心點剛好落在觸控指尖約8~10mm的圓圈範圍內，觸按下去時，感測中心點與周遭上下左右4個相鄰感測器都有電容值產生，藉由中心點電容值以及上下左右4個相鄰點的電容值交互計算，得出確實的感觸點位置以及移動的方位量。而這種感測器圖形也可配合自電容感應或互電容感應的觸控IC，僅需要在ITO驅動訊號線部分做些調整即可。

張董事長提到以1個採雙層結構設計的4.3吋多點觸控螢幕為例，若以每個感測點大約4mm寬度來計算，大約需要水平13條感測線與垂直23條感測╱驅動線，一共劃分成299個感測點，才能做多點觸控；而以科邑的卍佛朝宗感測Pattern技術，僅需要單層面板結構，以水平5個感測線、垂直8個感測線也就是40個感測點，就能達成與前者一樣的敏銳多點觸控的效果。而目前單顆觸控IC的主流規格，大約就是能負荷40個感測點的監控計算。

張董事長也展示一個工程示範圖，來說明目前科邑的卍佛朝宗 Pattern技術，已可以在單層結構上做到5點多點觸控，還能做到手指模擬筆劃書寫的功能，將來可以做到15個點的多點觸控功能，搭配自電容或互電容感應的觸控IC也沒有問題。

張董事長總結科邑光電卍佛朝宗 Pattern技術的優點，首先是可以單層結構來製作，省略1層ITO感測層與Glass/PET透光玻璃╱塑膠膜，不僅生產過程變得更容易，而且降低成本，整個觸控螢幕產能也得以加倍；同時具備較少的感測通道，容易尋找合宜的觸控IC解決方案。接下來它可做到真實多點觸控的功能，並且可支援自電容感應或互電容感應的觸控IC。卍佛朝宗 Pattern技術將成為中小尺寸觸控螢幕供應商中，具備低成本、高良率╱產能且支援真實多點觸控的觸控螢幕解決方案。