高效益低成本之一维多点电容触控屏幕技术

科邑光电位于高雄临广加工区，提供高效益低成本的电容式触控技术。

目前蔚为主流的投射式电容式触控屏幕，必须采制造工序繁琐的双层结构加互电容设计，造成其成本居高不下与良率偏低；科邑光电以「卍」变形图案在基材上设置单层导电线路，藉传感点四周的导电线交互计算出触控点电容值，这样的真实多点触控技术可以用低成本、简单工序的单层结构触控面板来实作，成为科邑光电竞争中小尺寸触控屏幕面板的神兵利器…

科邑光电研发三部周经理，在主题演讲一开始介绍科邑光电(Super Union Optical；SUO)，科邑光电是一家从事2.8~19寸投射式电容触控屏幕以及光学3D电脑周边研发的光电产品研发制造商，它成立于1996年，总公司设于台湾高雄临广加工区，资本额新台币6.6亿元，雇用员工数在台湾280人，在大陆则达到450人，其中专业的RD研发人力超过60人。产能以7寸面板计算，相当于月产能90万片，预估到明(2012)年可达200万片。

于简报中介绍科邑光电高雄厂房内的设备机台，尤其在最重要的传感器Sensor这部分，整个厂区有两条黄光制程的2.5代LCD生产线，公司以Top line的产品规划方式，来面对整个市场的需求。他指出在Touch Panel的生产上，有许多连动的部分组成，包括从上而下对Cover lens的部分、对ITO的Sensor，对FPD的连接，对IC的成形以及对GD的部分。

除了Touch Panel的制造之外，还考量落成的方式，包含结合在LCD、LCM模块，甚至OLED这种低功耗的显示设备，以及配合日后3D显示╱电视的偏光眼镜、Shutter快门式眼镜或裸视3D显示设备，也就是将整个Touch Panel system，放置在客户端的显示系统上。以SUO的实力，目前在ITO Sensor的生产已经居于台湾主导地位，也是Driver IC与模块都能配合生产的模范，Cover Lens亦为科邑光电能掌握的项目，未来将朝向3D与LLED的模块整合方向发展。

投射式电容触控屏幕结构

客户对触控的需求，从最早的单指触摸(Single Touch)、两点手势(Gesture)，iPhone/iPad掀起的真实多点触摸(Real Multi-Touch)功能，到未来的手写功能(Handwriting)。科邑光电-张臣荣 董事长(以下简称张董事长)指出，投射式电容触控屏幕结构上，可分为双层结构(Dual- Substrate Projected Capacitive Touch Panel)与单层结构(Single-Substrate Projected Capacitive Touch Panel)。双层结构由最上层玻璃、塑胶或其他非导电材料层(Glass, Plastic & Other Non-Conductive Materials)，光学胶(Optically Clear Adhesive；OCA)、ITO电极与传感层(ITO Electrode Layer & Sense Line)，第2层玻璃╱塑胶或其他透光非导电材料，最底下则是ITO电极与驱动线路(ITO Electrode Layer & Drive Line)；而单层结构则仅1层玻璃╱塑胶或其他透明非导电层材料，底下接ITO电极与传感层、隔离层(Insulator layer)，最底下则是ITO电极与驱动线路。

ITO电极与传感层，是由1层负责X轴以及另1层负责Y轴侦测的多个菱形图案结构的传感器玻璃或薄膜上下叠合，每个菱形传感器有电容对，每一个电容对之间会存在共生电容(CM)，在传感器表面产生电界，透过透明玻璃或塑胶薄膜等非导电体投射到屏幕外侧；控制IC会周期性地读取面板每一个X-Y轴ITO电极的状态，先对某一Drive端口提供脉冲电压，再从对应Sense端口读取一相应电压，当使用者直接触碰玻璃时，碰触点所在的传感器其共生电容值会改变，经过控制IC进行数据分析后，其结果就能表达面板是否有发生手指触碰动作。

投射式电容触控屏幕依电容的感应形式，可分为传统的Self Sense(自电容感应)与Mutual Sense (互电容感应)。自电容感应是每个轴向的电容对是单一独立的感应通道，每一个碰触点发生时，会分别在水平轴向与垂直轴向的传感器产生碰触点所造成的信号波峰，藉由交叉比对，计算出碰触点的座标位置。自电容的缺点在于相同且相邻轴向的多点传感碰触时，容易有所谓的鬼点产生；特别是鬼点的角动量与真实点的角动量位置相同时，更难判断，因此采自电容感应的传统电容触控屏幕，往往只能做到3点座标加2点手势的操控功能。

互电容感应(Mulual Sense)设计的触控屏幕，则是由某轴向的驱动线与另一轴向的传感线交叠而成，每一个传感器由driver发出电子信号，并由另一个轴向的sensor负责接收，藉由计算电容被手指碰触时带走的电容量，来得出碰触点的座标值。即使在同一轴向传感线同时有多点碰触时，所反应的是电容值被带走的多寡，并不会有被判读成鬼点的情况，因此互电容感应的设计，可以做到真实的多点触控应用效果。

卍佛朝宗传感Pattern 低成本高敏感的多点触控方案

张董事长指出，单层结构的触控屏幕优点，在于节省材料成本，并简化制造工序，但缺点是只能做到手势两点，特别是在同一条轴向在线的两个点会被判断成单一个点。而双层结构由于将两个轴向的ITO传感层中间以玻璃或塑胶隔开，其优点是可以做到手势两点，且具备良好的线性；缺点则是材料成本高，且制造工序繁琐。目前各厂除了采用菱形图案(Pattern)结构的传感层之外，也纷纷在传感图形上再求改进，以获得更好的触控效果。

科邑光电发表的卍佛朝宗传感Pattern，就是将传感器Pattern设计成类似佛教卍的图形，与4个相邻传感点的图形于4个角落相互嵌入契合；而传感中心点刚好落在触控指尖约8~10mm的圆圈范围内，触按下去时，传感中心点与周遭上下左右4个相邻传感器都有电容值产生，藉由中心点电容值以及上下左右4个相邻点的电容值交互计算，得出确实的感触点位置以及移动的方位量。而这种传感器图形也可配合自电容感应或互电容感应的触控IC，仅需要在ITO驱动信号线部分做些调整即可。

张董事长提到以1个采双层结构设计的4.3寸多点触控屏幕为例，若以每个传感点大约4mm宽度来计算，大约需要水平13条传感线与垂直23条传感╱驱动线，一共划分成299个传感点，才能做多点触控；而以科邑的卍佛朝宗传感Pattern技术，仅需要单层面板结构，以水平5个传感线、垂直8个传感线也就是40个传感点，就能达成与前者一样的敏锐多点触控的效果。而目前单颗触控IC的主流规格，大约就是能负荷40个传感点的监控计算。

张董事长也展示一个工程示范图，来说明目前科邑的卍佛朝宗 Pattern技术，已可以在单层结构上做到5点多点触控，还能做到手指模拟笔划书写的功能，将来可以做到15个点的多点触控功能，搭配自电容或互电容感应的触控IC也没有问题。

张董事长总结科邑光电卍佛朝宗 Pattern技术的优点，首先是可以单层结构来制作，省略1层ITO传感层与Glass/PET透光玻璃╱塑胶膜，不仅生产过程变得更容易，而且降低成本，整个触控屏幕产能也得以加倍；同时具备较少的传感通道，容易寻找合宜的触控IC解决方案。接下来它可做到真实多点触控的功能，并且可支持自电容感应或互电容感应的触控IC。卍佛朝宗 Pattern技术将成为中小尺寸触控屏幕供应商中，具备低成本、高良率╱产能且支持真实多点触控的触控屏幕解决方案。