中低價行動裝置將成為觸控面板廠新的角力戰場。智慧型手機與平板裝置平價高規發展日益火熱,為迎合此一趨勢,觸控面板廠無不積極尋求新的導電薄膜材料并簡化設計結構,以打造成本更低的投射式電容觸控解決方案。
投射式電容觸控面板的產量,隨智慧型手機與平板電腦的成長而在近幾年大幅增加,但受到參與觸控面板產業的廠商激增,導致產能過剩問題一直未能解決;再者,制程的改進、良率的提升與關鍵零組件價格降低等影響,使投射式電容觸控面板的平均單價(ASP)快速下跌,投射式電容觸控面板的產業整體獲利能力也隨之大幅下滑,部分公司甚至出現虧損的窘境。
由于智慧型手機市場的飽和,高價的智慧型手機在成熟市場的買氣不如預期,唯新興市場的中低價智慧型手機仍維持一定的成長動能,尤其中國大陸在一千元人民幣左右的智慧型手機,已然成為國際大廠極大的壓力來源。平板電腦在2012年掀起低價風潮后,于2013年趨勢更甚,7?8寸以下的199美元平板電腦已成為市場的主流產品。
總的來說,由于終端市場未來幾年的競爭加劇,無論是智慧型手機還是平板電腦,在銷售價格的部分必然下滑。智慧型手機或平板電腦廠商在設計一款新產品時,會先鎖定目標客群以相對應的銷售價格,而屬于高材料成本的核心元件的觸控面板,便無法幸免于終端產品平均單價下滑的沖擊,迫使觸控面板廠商開發更具價格競爭力的低價觸控面板。
另一方面,智慧型手機廠商為提高產品差異化,不斷追求研發更輕薄且提供更多附加功能的手機,這也使得持續投入中高階產品觸控面板廠的研發能量不斷。
因應市場需求 觸控面板研發分路而行
當今適用在高階產品的觸控面板,在性能上大致被要求具備輕薄、優異的大尺寸與光學表現、可撓可折疊螢幕、窄邊框,以及筆(Digitizer)或懸浮(Hovering)等附加功能;適用在低價產品的觸控面板,其研發方向則集中在降低更多的成本,如單層感測器技術、塑膠保護罩、制程的精簡、低檢驗標準、更便宜的感測器材料(non-ITO)與標準化,以達到提高良率或減少成本的效果,取得更高的價格優勢(圖1)。
圖1 高低階觸控面板研發面向 資料來源:IHS
掌握手機生產/供應 大陸市場成動向指標
如上述,隨成熟市場智慧型手機市場趨于飽和,各大智慧型手機廠商開始專注于開發新興市場低價智慧型手機市場。低價智慧型手機的主要生產供應與其市場在中國大陸,因此中國大陸智慧型手機市場的動向攸關整個觸控面板產業的發展。
目前中國大陸的智慧型手機使用投射式電容觸控面板的市場,以“手機的尺寸”與“市場銷售價格”這兩個因素來分析(圖2),可發現幾點有趣的趨勢:
圖2 智慧型手機螢幕尺寸與觸控面板類型的關聯 資料來源:IHS
1. 單層感測器且支援一或二點觸控,多適用在4.3寸以下與600元人民幣左右的低價智慧型手機,投射式電容觸控面板的結構多以GF1或GG1為主。
2. 單層感測器且支援五點觸控,多適用在4?5寸螢幕,600?1,000元人民幣的智慧型手機,投射式電容觸控面板的結構多以GF1、GG1及G1為主。
3. 雙層感測器且支援十點觸控,多適用在4?6寸螢幕,價格在800元人民幣以上的智慧型手機,GF1、GG、GFF、G2(OGS)、On-cell與In-cell等多種投射式電容觸控面板的結構在此領域呈現混戰,為投射式電容觸控面板產業逐鹿中原的領域。
拜訪多家中國的智慧型手機、觸控面板及觸控面板控制晶片廠商,了解到目前的智慧型手機市場,由人民幣1,000元以下、擁有單層感測器且支援二或五點觸控的GF1取得絕對的競爭優勢,擁有相當高的市占率。
但人民幣1,000元以上的智慧型手機,采用5寸螢幕的比例越來越多,中國大陸智慧型手機廠商對適用在此領域的觸控面板有以下幾點需求,值得我們特別留意(圖3)。
圖3 低階智慧型手機觸控面板結構變化 資料來源:IHS
1. 為了提供絕佳的手握手感,5寸以上的觸控面板開始重視單邊2.5毫米(mm)以下的窄邊框設計。
2. 由于螢幕尺寸的放大,對觸控筆的需求也同時增加,如觸控面板無電磁感應(EMR)的情況下提供2.5或2.0?以下的被動式觸控筆的話,會獲得非常大的反響。
3. 智慧型手機為貼身裝置,不僅會在寒冷的環境中使用,更應用于記錄自行車等戶外運動數據,這使得手套觸控的需求漸受重視。
4. 輕薄是中國大陸智慧型手機廠商開發新機種時的重點,須要盡可能采用更薄的保護玻璃、感測器及光學貼合膠(OCA),以減少整體觸控面板模組的厚度。
5. 為了實現更薄的整機厚度與優異的光學特性,全貼合(Direct Bonding)逐漸成為5寸以上智慧型手機的標準規格(圖4)。
圖4 觸控面板正朝向窄邊框、觸控筆、手套觸控與全貼合設計?!≠Y料來源:IHS
Slim GFF與Slim GG將重返光榮
雙玻璃(GG)與雙薄膜(GFF)可謂投射式電容觸控面板的開山鼻祖,曾擁有約70%的智慧型手機市占率,但自三星(Samsung)全力支持自家的主動式矩陣有機發光二極體(AMOLED)On-cell、蘋果(Apple)從iPhone 5開始改用In-cell、低價智慧型手機開始采用單層感測器的GF1后,便使得GG與GFF的市占率大幅下滑。
眾所周知,GG雖然在窄邊框、生產性、良率、強度以及價格上擁有較好的優勢,但在智慧型手機朝向大尺寸且輕薄方向發展之際,GG因其“厚、重”而逐漸失去原有的市場。
另一方面,GFF雖然在生產彈性(多樣小量生產)、開發時間、設備投資規模以及良率上擁有較明顯的優勢,但由于需要二張ITO Film與二層貼合,導致光學效果不佳,且若使用印刷方式制作走線,則無法滿足窄邊框的要求,因此在高階市場逐漸失去其魅力;而低階智慧型手機市場開始改采使用單層感測器的GF1結構方案,GFF亦失去此市場。
觸控面板與材料供應商為扭轉頹勢,朝減少厚度的方向進行材料與制程的研發,提出Slim GFF與Slim GG結構的投射式電容觸控面板(圖5)。Slim GFF將過去厚100微米(μm)的ITO Film減薄至50微米的水準,如貼合層的厚度不變,不包含保護玻璃的厚度則可從原先的325微米減少到225微米,厚度減少30.8%。Slim GG則將達400微米的ITO Glass經化學或物理減薄制程,減少到200微米的水準,不包含保護玻璃的厚度可減少42.1%。
圖5 更輕薄的Slim GFF與GG 資料來源:IHS
既有的GFF與GG減薄之后,保有原先的競爭優勢,又彌補其在厚度與重量上缺點,更在光學效果上更上一層樓,加強整體產品競爭力。如Slim GFF短期能解決Slim ITO Film的生產良率與產能問題,而Slim GG解決減薄ITO Glass額外追加的成本與良率,預期可在市場上獲得一定程度的歡迎。
自三星在高階采AMOLED面板的智慧型手機導入On-cell,以及蘋果從iPhone 5開始棄GG采用In-cell以來,In-cell與On-cell的發展一直是觸控面板產業關注的焦點。
In-cell與On-cell來勢洶洶
目前面板廠商可量產供應In-cell的公司有日本顯示器(JDI)、樂金顯示(LG Display)及夏普(Sharp)三家公司,而On-cell則有友達電子、群創光電、瀚宇彩晶、中華映管、京東方及天馬,三星顯示(Samsung Display)仍在開發階段。
In-cell的發展主要來自蘋果,其三家供應商--日本顯示器、樂金顯示及夏普的產能也都集中供應蘋果。但2012年起,日本顯示器開始向索尼(Sony)、宏達電、泛泰(Pantech)、華為以及Google供應與蘋果不同結構的In-cell“Pixel Eyes”,并計畫在2014年集中擴大中國大陸市場。而LG Display將在今年下半年開始供應自容方式的投射式電容In-cell“AIT(Advanced In Cell Touch)”給非蘋果客戶,預計在未來中高階市場In-cell的出貨量將大幅增加。
On-cell方面,除了三星的高階機種皆采用AMOLED On-cell,是AMOLED On-cell最大的支持者之外,自2013年開始陸續有眾多液晶顯示器(LCD)廠商開始量產LCD On-cell,但目前LCD On-cell除中華映管供應雙層感測器十點觸控的產品之外,大多數LCD面板廠商所供應的是采單層感測器五點觸控的產品,使得被定位為適用在中低階智慧型手機產品的產品,導致在中低階市場面臨與低價的GF1競爭,無法取得預期的成果(圖6)。
圖6 LCD On-cell面板的優缺點 資料來源:IHS
大部分智慧型手機廠商至今無法大力支持LCD On-cell的原因,除價格問題之外,仍對干擾、穩定且彈性的供應鏈有著較大的疑慮,因此如供應鏈能消除這些終端客戶的顧慮,相信未來LCD On-cell在觸控面板獲得一定的市占。
良率/供應鏈未成熟 ITO替代材料瓶頸待破
目前觸控感測器的材料絕大部分都使用銦錫氧化物(Indium Tin Oxide, ITO),但由于銦屬于稀土類,長期以來在能否穩定供應與價格上存在著非常大的疑慮,另外隨著投射式電容觸控面板的應用產品逐漸朝向大尺寸應用產品發展,使得采用ITO為導電材料的薄膜感測器(GFF與GF2)陣營,面臨因阻抗偏高問題而無法有效切入大尺寸市場的窘境,因此觸控面板相關產業正急于覓尋可以取代ITO的替代導電材料。
目前可替代ITO且已量產的導電材料有銀與銅兩種材料(圖7),使用銀材料的有銀奈米線(Ag Nanowire)、鹵化銀(Ag Halide)與銀金屬網格(Ag Mesh)等,而使用銅材料的有銅金屬網格(Cu Mesh)。目前投入銀奈米線的公司有宸鴻科技(TPK)、樂金電子(LGE)、明興光電(UniDisplay)等,鹵化銀以富士軟片(Fujifilm)為代表,銀金屬網格的則有歐菲光與LG Innotek,銅金屬網格為LG Innotek等。
圖7 每一種薄膜導電材料的功能特色 資料來源:IHS
盡管覓尋ITO替代導電材料勢在必行,綜上所述,也有多家廠商投入這項研發。但無論何種ITO替代材料,目前皆面臨良率偏低、光學效果不佳(摩爾紋)、氧化及供應鏈不成熟的問題,而與產業發展相當成熟的ITO陣營相比,仍亟需在生產設備、生產制程以及材料上不斷進行改善。
總的來看,雖說ITO替代材料的市場是可預期的,但想在短期內替代ITO仍屬不易,需要長期的投資與發展。
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