2010 year_Win 7 Multi-touch 應用趨勢下的觸控驗證_ITRI

1
Copyright 2009 ITRI 工業技術研究院
Win 7 Multi-touch 應用趨勢下
的觸控驗證
戴鴻名
工研院量測技術中心
AOIEA 大會技術發展分享
大綱
• 微軟與觸控產業
• 當前面臨問題
• 量測技術
• 產業標準
• 展望

2
觸控技術滲透歷程觸控技術滲透歷程觸控技術滲透歷程觸控技術滲透歷程
Military Industry Kiosk 3C
Home/Office/Business/
Medical
Panel Size (inch)
Time
10
20
30
40
Apple &
Windows 7
Microsoft in PC Industry
• 微軟視窗作業系統現階段在市場上仍居龍頭，整
體市佔率高達92%，大幅領先Mac的5.16%與Linux
的1.02% (資料來源: Net Applications, 2010/02) 。
• Windows XP仍是最受歡迎的作業系統，今年1月
的市佔率為66.15%，不過，XP市佔顯然也受到
Windows 7的侵蝕，從去年10月的70.48%，下滑
到今年1月的66.15%，同一期間Windows Vista也
自18.83%下滑到17.47%。
• 去年10月，Windows 7的市佔率為4%，今年1月
31日的市佔率已達9.23% 。

3
Windows 7 影響範圍
車用電腦
硬體與驅動程式
Kiosk
Notebook
辦公室自動化
工業電腦
智慧家電電腦
桌上型電腦
醫療裝置/電腦
電子書

4
฀A set of touch performance standards designed to ensure a
high-quality user experience
฀Test 1: Sampling Rate
฀Test 2: Single-Touch Taps in 4 Corners
฀Test 2: Single-Touch Taps in 5 Other Locations
฀Test 3: Single-Touch Press-and-Hold
฀Test 4: Double Taps
฀Test 5: Multi-Touch Points
฀Test 6: Press and Tap
฀Test 7: Straight-Line Accuracy
฀Test 8: Maximum Touch Lines
฀Test 9: Multi-Touch Straight Lines
฀Test 10: Line Accuracy Velocity
฀Test 11: Single-Touch Arcs
฀Test 12: Pivot
฀Test 13: Multi-Touch Arcs
฀Test 14: Ghost Point Test
Windows-7 Logo Test
Source : Microsoft
觸控產品產業標準
Windows Touch Gestures
Source : Microsoft

5
按壓
直線拖曳(畫線)
弧線拖曳(畫弧)
兩點同動
Windows-7 Logo Test 機械動作
Multi-Touch Tester in ITRI

6
無人商店
大綱
• 量測技術
• 產業標準
• 展望

7
iPhone 3G(8G) HTC Diamond
DSP/Memory/Power 82.7 68.7
GPS 38.8 48.8
LTPS觸控螢幕 25 22
Touch Panel 18.2 16.2
機構零件 12 15
其他被動元件及零件 10 10
照相模組 7 13
電池 6 5
Wireless 5.9 5.9
PCB基板 5 5
MEMS 3 0
Audio IC 3 3
G-Sensor 2.3 2.3
FM Radio 0 1
總合 218.9 215.9
(8.3%) (7.5%)
資料來源：MIC
觸控產品硬體成本分析觸控產品硬體成本分析觸控產品硬體成本分析觸控產品硬體成本分析((((美元美元美元美元))))
Past, 24%Past, 24%Past, 24%Past, 24%
ITO Glass, 24%ITO Glass, 24%ITO Glass, 24%ITO Glass, 24%
ITO Film, 38%ITO Film, 38%ITO Film, 38%ITO Film, 38%FPC, 14%FPC, 14%FPC, 14%FPC, 14%
TP材料材料材料材料
成本展開成本展開成本展開成本展開
Cost BOM for iPad (16M)
Cost in USD
Display module
26%
Touch screen(9.7" Capacitive)
12%
Touch screen controller
1%
Touch screen Driver
1%
All enclosure metal, plastic, PCB
13%
Battery
9%
DSP
8%
SDRAM
3%
WLAN+FM module
4%
Audio IC
1%
Power management IC
1%
Power management IC
1%
其它電路
8%
NAND
12%
Display module
Touch screen(9.7" Capacitive)
Touch screen controller
Touch screen Driver
All enclosure metal, plastic, PCB
Battery
DSP
SDRAM
WLAN+FM module
Audio IC
Power management IC
Power management IC
其它電路
NAND
(Source : iSupply, 2010)

8
產業發展空間
• 高成長率 (>15% annually) 已經可以被預期
• 滲透率還有十倍數以上空間
• 觸控面板公司名列台灣高價股前五名之一
上游生產流程簡示生產流程 &量測需求與技術(1)
(參考資料 : 冠華)
下游 Touch panel 生產流程簡示
ITO
Glass/Film檢驗
ITO
Glass/Film檢驗貼合貼合壓烤壓烤乾燥乾燥品質判定品質判定
FPC 貼合FPC 貼合UV 固化UV 固化直線性/絕緣性
/外觀檢查
直線性/絕緣性
/外觀檢查終檢終檢成品成品

9
非線性/電性缺陷實例
儀器控制面板破裂 iPhone 破裂
實例
ITO 受應力損傷實例
牛頓環
連結照片
觸控面板反射炫光問題
強環境光普通室內環境光

10
Problems & Challenges - ITO
• Difficult manufacturing control and low yield !!!
– Example: ELK (Korea) yield rate 70% level in 2009.
(資料來源: Macquarie Research Equities - Report)
• Different experience from TFT LCD
No sticking issueToo low Ra causes sticking
for resist type TP
ITO Roughness
Control Dilemma
Substrate/film induces stress“Touch” induces stress;
Substrate/film induces stress
Stress problem
< 70 ohm/sq300-1000 ohm/sqITO Resistance
Thicker
(>100nm)
Thinner
(<20nm)
ITO thickness
(View region)
TFT LCDTouch Panel
ITO Thickness Effects
(Reference :Tsai & Lee, 2008)

11
多種圖樣設計
•為迴避專利與提升效能所產生之新
電極設計，加深製造與分析之困
難。
Source : DisplaySearch 2009
投射電容電極設計形式
• DITO Structure
• Stack Structure
DITO structure
Stacked structure

12
ITO Sensor Structure
(圖片來源: 合鑫)
大綱
• 量測技術
• 產業標準
• 展望

13
量測參數
•量測項目
–DITO
–Cover glass
–PSA
–Anti-reflection film
–成品
•瑕疵缺陷特徵
–DITO: 鍍層不均勻、線路偏移、ITO線路異常 …大於 20項
–CG: 刮傷…、大於 10項
–PSA: 氣泡、殘膠 …、約 10項
–AR: 斑點、…約 10項
–成品: 針孔 …大於 20項按此連結照片
Touch panel 電極
結構
邊緣金屬電極
Touch Panel 缺陷
案例
連結照片

14
缺陷-短路
連結照片
1. Profile & defects metrology
白光干涉技術 & 彩色共焦技術for三維形貌量測
ITO film defect optical inspection technology
薄膜參數(厚度/折射率/吸收係數)量測
2. Optical properties metrology
反射率/穿透率量測
色度/輝度量測技術
穿透霧度(Haze)量測
殘留應力量測
3. Electrical Characteristics metrology
線性度量測
準確度量測
電阻、電容、電場量測
要項整理 : 觸控面板製程量測技術

15
觸控用高透明 ITO/PET 膜白光干涉 3D 量測技術
軟性軟性軟性軟性 Touch Panel 測試樣本測試樣本測試樣本測試樣本困難點：
高分子基材太軟、ITO 膜太薄，不適合用 alpha stepper 量測膜厚
高透明度之雷射加工凹塹，傳統非法非常不易測量
• 技術涵量
– 自行開發之創新“雙波包去偶合演算法”技術，提升量測透明薄膜精度
– 現場量測重複性 (1s = 6nm@3um階高) 已經獲得面板廠 third party 驗證
– 在 ITO/PET & Laser scribing inspection 方面累積大量經驗
電極斷差形貌電極斷差形貌電極斷差形貌電極斷差形貌
剖面圖剖面圖剖面圖剖面圖
(10X干涉
物鏡 x
0.35X減
倍鏡)
雷射加工形貌雷射加工形貌雷射加工形貌雷射加工形貌
剖面圖剖面圖剖面圖剖面圖
進階觸控膜白光干涉 3D 斷層量測技術
• 技術涵量
– 獨具立體內層分析能力
Glass ~ 550 um
下層ITO pattern
~ 20 nm
上層ITO pattern
~ 20 nm
下層SiO2
50~100 nm
上層SiO2
50~100 nm
內層重建影像 ITO pattern 高度分析
一般影像

16
ITO
67.9 nm
67.9 nm
觸控面板ITO薄膜厚度量測
探針式階高量測儀膜厚量測結果(標準追溯)
ITO薄膜參考件外觀圖
光學反射式量測儀膜厚量測結果光學反射式膜厚量測儀
PET基板應力量測
DuPont DTC
白光影像應力影像
觸控面板應力量測
觸控面板應力量測
VIS應力量測系統架構圖

17
偏光影像
應力影像
Sample 1 Sample 2 Sample 3
雷射切割應力量測雷射切割應力量測
Residual Stress Defect Analyzer
Touch panel 夾層厚度量測
連結照片

18
Lamination - UV Resin
Lamination - OCA for LCM

19
驗證工具
基板量測機
白光干涉儀光延遲量測儀
共焦量測儀膜厚量測機
應力缺陷量測儀
光彈係數量測儀觸控書寫測試儀原子力顯微儀玻璃檢查儀
大綱
• 量測技術
• 產業標準
• 展望

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部分被沿用之產業標準
Impact resistance UL-1950 and CSA C22.2 No. 950
ball drop test
Sealing capability NEMA12 and NEMA 4X and
IP65
標準
材料
原件
模組系統
Microsoft
Android
…<SEMI>
JIS
ASTM
JIS
ISO
ASTM
NEMA
將標準轉換至檢測分析項目將標準轉換至檢測分析項目將標準轉換至檢測分析項目將標準轉換至檢測分析項目

21
大綱
• 量測技術
• 產業標準
• 展望
展展展展望望望望
Internet-Devices-People
Services
Internet
Information
Communication
Last Mile of I-C-S to Human
材料
原件
模組系統

22
展展展展望望望望
ITRI、AOIEA協助國內觸控產業廠商，進
行建立關鍵量測、標準與創新工具。
AOIEA SIG 廣邀業界參予，協助業界爭取
資源
台灣在各種觸控技術、AP 、系統軟硬體上
加快積極合作，共同做大 Smart Device 產品
市場。
Thank You.
討論
致謝
莊凱評/王浩偉
林有崧/蔡偉雄
…等工研院團隊
微軟公司團隊

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