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OGS、G1F技术竞逐中大型触控商机

OGS、G1F技术竞逐中大型触控商机
来源:我爱方案网 时间:2013-07-26

【导读】OGS为利用外挂单片玻璃集成的触控解决方案,将原有电容式触控常用的GG、GG2方案大幅增强了触控模块的薄化幅度,但随著新颖的嵌入式触控解决方案相继推出,也进一步侵蚀OGS的市场,形成触控技术多方竞逐态势…

触控人机接口持续发烧,其实触控式的屏幕设计发展相当早,但早期多采用电阻式触控技术,利用屏幕表面披覆电阻触控感测模块,透过感应屏幕表面的触压机械式动作导致表面电阻值的变化追踪触点。但电阻式触控模块有几个致命的问题在应用架构上无法积极突破,例如透光性较差影响屏幕表现,另在电阻式触控发展多触点侦测会造成触控模块结构趋于复杂,导致原有的成本优势尽失。


Windows 8需大量精细触控手势操作,在中大型屏幕使用相对精准的电容触控操作体验较佳。

电容式触控 人机互动体验佳

而随之发展的电容式触控技术,由于是透过屏幕表面的手指与屏幕间的触按电容微弱变化,进而侦测再分析取得对应触点座标,使用的触控感测机制相对较电阻式触控设计为佳,后Apple采用GG(Glass-Glass)结构方案发展iPhone产品,使得iPhone在兼具电容触控优势外,又因其采用GG架构触控模块,使得其显示表现明显优于仍采行电阻式触控方案的智能手机,带起全球性的智能手机、平板计算机电容触控集成潮流。

观察电容式触控方案,在触控感测机制与触屏模块的设计方向不同,也会直接影响其使用效益与料件规格与特色,以电容触控来说,目前主流会有嵌入式触控模块设计(In-cell/On-cell)、OGS(One Glass Solution)、G/G(Cover Glass/Sensor Glass)、GFF(Cover Glass Film/Film)等,先不谈嵌入式触控方案,以外挂形式的GG(双玻璃)触控架构、OGS(单玻璃触控方案)与GFF(Cover Glass/Sensor Film X/Sensor Film Y)等方案观察,外挂式的集成难度较低,也是中低价位产品常使用的触控设计方案。



Asus VIVO号称导入OGS触控显屏,显示屏透光度可达到94%
而观察In-cell的制程架构会发现,由于触控架构与液晶直接集成,这也会对液晶本身的开口率造成影响,但为了达到终端装置对显示的基本要求,也代表著在实际产品设计上必须增加In-cell触控面板的耗电量需提高,虽然现阶段LCD触控集成采行In-cell看起来结构单纯、技术原理可行,但实际上在核心技术、量产技术方面仍有许多瓶颈需要进一步突破。就目前用量观察,In-cell的触控液晶显示架构,较大量的用量仍集中在5寸上下的智能型手机采行为多。

至于集成触控架构液晶概念转到彩色滤光片与偏光片之间的On-cell技术方案,目前以Samsung、LG、Hitachi等厂商发展较为积极,而Samsung则将该技术大量部署于AMOLED显示产品中,为其对应产品提供大幅薄化的设计优势。On-cell为在彩色滤光片、偏光板利用简单的电极图案形成触控感应层,相较把感测机制制作于液晶中的In-cell架构,On-cell可避免液晶内的干扰问题,制作难度也大幅降低,而On-cell或In-cell的改变是将原本触控感应层制作于显示材料上,等于是改变了触控显示屏的产业链接构,原有显示、触控模块分由不同产业进行分工的模式也将转由显示业者一手独揽。

由显示技术业者进行触控集成,业界一般认为是个相当显著的发展趋势,因为显示技术业者具有生产与技术开发优势,尤其是面对轻量化与薄化设计趋势方面,高度集成才能满足未来需求,目前In-cell技术方案应是终极的触控集成方向,但In-cell技术架构在生产难度、材料结构方面的技术门槛较多,目前仅有小尺寸应用较显著,技术优化仍有相当程度的空间尚待努力,至于On-cell技术架构,虽然为折衷的技术方案,但业界一般认为这只是In-cell的过渡技术,在终极集成设计方面,仍以In-cell技术优化的条件与价值。

即便如此,In-cell与On-cell目前虽是极具潜力的技术方案,但市场主流仍以成本优势较高的OGS、G1F等触控技术为主,在OGS与G1F持续抢占中/大尺寸应用上,AIO产品也有对应技术导入现象,而在微软Windows 8触控操作系统强势推广下,集成触控的人机互动体验将成为近代计算机的重要变革,即便目前仍有部分大尺寸AIO、触控屏幕为使用光学式触控方案,在多触点侦测更具使用优势的电容式触控技术方案下,仍以OGS、G1F等触控技术更具发展空间。


中/大尺寸AIO产品,也积极导入触控屏幕设计方案
G1F感测层阻抗低 触控基础信号质量优异

G1F采行Metal Mesh的优势在于成本优势,原有GFF的两层薄膜硬是减少到仅需一层,这代表著贴合成本也将减少一半,而Metal Mesh的特色在于阻抗极低,一般仅5~10欧姆,若是GG的感测层约在50~100欧姆,而PET材料的感测层阻抗约在150欧姆以上,阻抗过高问题会导致感测触点的讯息杂讯相对增加,干扰较多会导致触控IC的设计复杂度与成本相对增加,而Metal Mesh因为阻抗极低,相对感测触点的基础信号质量相对提升,触控IC的制作难度与分析质量也可以相对提升不少。

目前OSG与G1F大多在中/大型尺寸产品上使用,如平板计算机、触控笔记本甚至触控AIO计算机都看得到。尤其是2012~2013年Windows 8触控操作系统推出,将进一步扩增中/大型尺寸的非苹果产品的触控应用市场,重点在触控笔记本的应用上使得10~15寸的中型触控面板的需求激增,置于15寸以上AIO使用的较大尺寸触控面板,使用触控技术方案的需求也会较往年更为显著,而OGS或G1F应用方案,在中/大尺寸应用上均具一定程度的市场竞争力。

In-cell为触控屏幕终极集成方案 未来发展不可小觑

另一方面在小尺寸产品方面,In-cell、On-cell在小/中尺寸的应用,尤其是智能型手机的用量较为明显,从In-cell的发展角度观察,为将触控感应层做到液晶里头,这代表著In-cell可以更简化整体设计,使触控层与液晶屏幕得到更高度的集成,但问题是液晶内的运行频率相当高,也会相对增加解析微弱的触点信息的杂讯干扰,形成对触控IC解析触点的技术门槛,而高度集成的优势可以让触控显示模块更为薄化、保护玻璃因为不需过度加工与薄化,也可在成本结构在玻璃部分达到优化效果。


制程简化 OGS 薄化优势较GG、GFF佳

而OGS的优势还相当多,相较GG、GFF来说,OGS在制程上等于大幅简化制造的复杂度,象是GG的制程良率问题会发生在感应层玻璃贴合部分,而GFF较大的问题需要多层贴合造成的成本与制程复杂度提升,而OGS因为已将触控感应层与上玻璃进行集成,等于可让以往GFF的繁复制程大幅简化,在单片玻璃就已集成了感应层等繁复设计。


大型显示屏也开始导入多点触控支持
但GFF的问题在于使用了两片PET薄膜与搭配OCA贴合的结构问题,为了改善GFF的结构厚度、制程复杂度与两片PET薄膜的成本问题,随后也推出改进版的G1F技术方案,此已形成OGS感测架构的头号劲敌!基本上G1F的特色在于,整个触控模块架构已经简化至仅需单层PET感测薄膜即可完成组构,其原理是利用类似网状结构的金属细线建构的Metal Mesh导电材料披覆于PET薄膜底材上,用以取代先前GFF的ITO film、ITO薄膜之类的导电材料。


GFF制程繁复 材料成本高

若以厚度来观察,GFF可以说是外挂式触控方案中较厚的设计,GFF由上而下由Cover Glass、OCA(固态光学胶)、CNB、PET film、OCA、PET film、OCA、LCD构成,GFF的特色为利用Film type PET薄膜建构触控感应层,为将ITO利用光蚀刻或是印刷技术制作于PET薄膜之上,利用PET膜的优势在于由薄膜建构的感测层成本可低于玻璃材质感测架构,生产材料成本也会较低,但较麻烦的是PET感应层或印刷/蚀刻技术大多掌握在日商手上,虽然GFF可改善GG结构方案的玻璃贴合技术方案的成本问题,与改善GG的贴合良率问题。


新一代操作系统,均已改用触控操作人机互动作为主要操作辅助方式

即便GFF具材料成本优势,但GFF的组成架构仍稍嫌复杂,导致触控模块的薄化程度有限,为了满足电子产品的薄化设计趋势,近年来触控模块厂商也纷纷投入开发OGS单片式玻璃触控模块设计架构,目标在减少ITO薄膜或是ITO玻璃的使用量,利用简化或集成架构概念使触控模块可以达到更薄的设计目标,触控功能材料越简化、薄化,也可进一步增加液晶显示模块的透光率与更佳的色彩表现,也能让整体触控显示模块具更轻盈的模块重量,等于是一举数得的技术方案。