2012年是中國智能手機的爆發(fā)年，本刊預(yù)計今年中國手機廠商設(shè)計與制造的智能手機出貨量將可望突破2億只，而這些智能手機無疑全部都需要采用電容觸控屏。除智能手機外，平板電腦市場對于5-10寸觸控屏的需求也是急增，預(yù)計今年中國平板電腦的出貨量可能超過5000萬臺。而英特爾于四月展開強烈攻勢的Ultrabook也會推薦采用觸控屏，這又是觸控屏市場另一個巨大的金礦。更重要的是，伴隨著手機向超薄，大屏發(fā)展，以及平板和超極本對觸控屏的需求，今年觸控顯示技術(shù)正在發(fā)生快速演進，孕育多年的新型觸控顯示技術(shù)包括Touch on lens(也有稱為One Glass)，互容式單層多點觸控，On cell/in cell，以及柔性顯示等技術(shù)都會在今年開始商用面市，而對于iphone5將采用in cell的期待，無疑這個市場變得異常精彩而刺激。
面對這一巨大的觸控IC市場，除了早先的幾個歐美玩家比如Synatics，Atmel，Cypress，ST和義隆外，更多的本土公司已參與進來，而這些本土公司又分為去年已打出江山的敦泰、匯頂(MTK入股)，和今年準備殺入市場的思立微電子(格科微投資子公司)、北京集創(chuàng)、上海艾為電子等等新生軍。當然，還有臺灣雙雄“M”——MTK與Mstar，也已進入電容觸控IC市場，Mstar新推出的單層ITO多點觸控已大批量產(chǎn)，具說可以使TP 模組成本比多層ITO的方案降低2美元。這些公司從不同的角度推動著觸控顯示技術(shù)與市場的發(fā)展。下面，電子工程專輯獨家采訪了一些主流的公司，看看他們在這些新技術(shù)上的最新進展，以及他們對于目前多種新一代觸控顯示技術(shù)的商用前景預(yù)測。
受訪人：敦泰科技市場副總裁白培霖
目前新一代的顯示觸控技術(shù)包括OGS(one glass，也稱touch on lens)，單層互電容式和incell/oncell等等。
對于OGS而言，目前仍然有一些困難，比如強度和加工成本。普通雙片式電容觸摸屏，由于Lens和sensor分開，Lens是先切割，鉆孔，打磨，然后再做強化。這些工藝流程已經(jīng)非常成熟。而OGS是Lens與sensor集成在一起。通常是先強化，然后鍍膜，蝕刻，最后切割。在強化玻璃上切割是非常麻煩的，成本高，良率低，并且造成玻璃邊沿形成一些毛細裂縫，這些裂縫降低了玻璃的強度。業(yè)內(nèi)也有一些解決辦法，比如先切割，再強化，后鍍膜蝕刻，但這種辦法效率極低，量產(chǎn)成本極高。所以一般采取的辦法是降低強化深度，從而降低切割難度，在切割后再做二次強化來提高強度。但這樣做OGS的強度也僅僅達到正常強化玻璃的50%~60%。康寧最新出了一種玻璃，這種玻璃做成OGS后還能達到正常強化玻璃的70%~80%，已經(jīng)滿足業(yè)內(nèi)的要求。
單層ITO互電容技術(shù)，是目前各家公司研究的重點。目前的主要困難在pattern和高阻抗。各家公司都在努力解決這些問題。
市場預(yù)計，iPhone5將采用incell技術(shù)。Incell/oncell一下成為了目前最熱門的討論話題。由于oncell并沒有帶來明顯的減薄和成本優(yōu)勢，市場都還沒有形成，在incell的火爆人氣前就已經(jīng)式微了。Incell之前鮮有人提起，主要是技術(shù)非常困難。主要表現(xiàn)在怎么集成電容感應(yīng)sensor，怎么解決顯示部分和觸摸部分的相互影響，怎么降低電容式觸摸sensor的負載，怎么在復(fù)雜的工藝流程上實現(xiàn)足夠高的良率等等。如果 iPhone 5真的采用incell，則說明這些技術(shù)已經(jīng)得到較為完善的解決。
柔性顯示技術(shù)是業(yè)內(nèi)非常前沿的技術(shù)，各大公司和研究機構(gòu)在研究。
針對這些新型顯示技術(shù)，敦泰科技有不同的策略。由于OGS是單層結(jié)構(gòu)，沒有屏蔽層，非常容易受到干擾。敦泰科技的電容式觸摸屏控制器以抗干擾能力強著稱，特別是最新推出FT5216，F(xiàn)T5316，F(xiàn)T5506，F(xiàn)T5606，F(xiàn)T5816等IC，集成了最新的抗噪聲技術(shù)，完全能應(yīng)對這些噪聲。采用 FT5816作為控制器的 10.1" OGS觸摸屏pad，預(yù)計將于5月底上市。此外，敦泰科技有一支陣容強大的研發(fā)隊伍。在單層互電容的pattern設(shè)計和應(yīng)對高通道阻抗方面的研究已經(jīng)取得顯著進展。
在大屏觸控方面，敦泰科技在2011年10月推出了針對7"~12"的觸摸屏單芯片解決方案。其中FT5506主要針對7"，F(xiàn)T5606主要針對 10 ~ 12"，F(xiàn)T5816主要針對12 ~ 14"。如果把芯片級聯(lián)，采用多芯片方案，最多能支持到29"。其中在2012年Intel IDF上展出的18.5" AIO PC的OGS觸摸屏就是采用敦泰科技的多芯片方案。FT5506、FT5816也用在了世界頂級客戶的Pad上，其中FT5506已經(jīng)開始design in，而采用FT5816的pad預(yù)計在5月底上市。無論是單芯片還是多芯片方案，都能基本符合Win8標準，給客戶提供流暢的觸摸體驗。
敦泰科技正在開發(fā)的FT5926，將單芯片支持到15.6"，完全符合Win8標準，預(yù)計將于2012年9月提供工程樣片。屆時，敦泰科技將實現(xiàn)對超級本單芯片全系列覆蓋。
敦泰科技在電容式觸摸屏上深耕多年，有著深厚的技術(shù)積累。目前的專利覆蓋屏體結(jié)構(gòu)，屏體圖案，電路實現(xiàn)，解調(diào)方式，信號處理算法等方面。已經(jīng)申請的國際國內(nèi)專利30多項。
值得一提的是，敦泰是和國內(nèi)廠商一起成長，一起迎接智能手機起飛元年(2012)。敦泰將研發(fā)中心放在深圳，重點放在大陸客戶，以世界級的技術(shù)和產(chǎn)品，提供最本地化的服務(wù)。敦泰的研發(fā)技術(shù)團隊，直接到第一線和我們的客戶共同開發(fā)新產(chǎn)品。最明顯的例子就是我們和客戶一起開發(fā)新產(chǎn)品所需要的時間，經(jīng)常是競爭對手，甚至國際大廠，的三分之一或更短。
匯頂：支持OGS和GIF，優(yōu)勢在COB應(yīng)用
受訪人：匯頂(Goodix)市場總監(jiān)陳偉
從我們目前得到的信息來看，今年One glass和G1F會投入商用階段。而on cell/in cell由于牽涉到LCD的制程革新，LCD driver與TP driver之間技術(shù)的融合，暫時還不會那么快，頂多在國際tier one品牌先試驗。
目前One glass主要分兩種做法：A：Sensor先強化->涂上ITO pattern->切割成片。這種做法邊緣的強度會受損，且目前加工良率較低。B：玻璃切割完->單片強化->涂上ITO pattern。這種方式是逐片加工，效率太低。若采用模具組合，很難保證質(zhì)量。在IC檢測層面上，OGS所面臨的挑戰(zhàn)主要是來自LCD的干擾。因為少了傳統(tǒng)G+G的屏蔽層，因此LCD工作時的干擾會直接影響TP檢測。
G1F的主要挑戰(zhàn)在于IC檢測技術(shù)，要在G1F上實現(xiàn)多點檢測，如何設(shè)計ITO圖案是最大的關(guān)鍵，因為要重塑電路檢測模型，目前G1F的ITO pattern都是各家方案公司的專利。另外就是與one glass所面臨的同樣問題，來自LCD的干擾。
除了TP模組制造上的革新，隨著市場對電容觸控的理解越來越深，產(chǎn)生了更多的應(yīng)用需求，如one glass與LCD全貼合、更強的抗共模干擾能力、在互容的基礎(chǔ)上支持“接近感應(yīng)”功能。
針對這些新型顯示技術(shù)，匯頂?shù)膐ne glass方案和G1F均會在5月份發(fā)布。One glass方案依然采用現(xiàn)有IC支持，目前在做的就是細化對堆疊的指導(dǎo)。G1F的方案GT868目前處在專利審核階段。
同時在7月份，匯頂還會發(fā)布最新產(chǎn)品GT9xx系列，將支持one glass與LCD全貼合，會更適用于one glass和G1F的應(yīng)用。
大屏超極本等應(yīng)用方面，我們會在7月份發(fā)布量產(chǎn)版GT9110，該方案單芯片可支持到13”，當然也保持我們一貫堅持的10點觸控功能。在MID/ 平板電腦上，匯頂主要分成兩撥產(chǎn)品，分別面向cost down應(yīng)用和高端應(yīng)用。GT811目前是大部分客戶所使用，主要針對千元以下的MID市場;而我們的高端產(chǎn)品有GT827、GT8110等，除了檢測通道數(shù)較多外，最主要特點就是支持SITO w/o shielding，并已經(jīng)量產(chǎn)驗證。支持SITO w/o shielding，其效果等同于one glass。
經(jīng)過幾年的積累，匯頂目前的主要優(yōu)勢是COB的應(yīng)用，到目前我們已經(jīng)有了兩年的應(yīng)用經(jīng)驗，開展項目1,500多個，每條產(chǎn)品線均是統(tǒng)一軟件版本，以此來支持客戶的物料管理系統(tǒng)。
專利除了IC內(nèi)部檢測電路的檢測和COB的應(yīng)用方式外，主要申請的專利是ITO pattern圖案，因為ITO圖案基本代表了方案公司對電容檢測技術(shù)的理解深度。另外就是一些特別軟件算法處理上，如防水、基準更新等。
Synaptics：in cell已量產(chǎn)，TDDI引導(dǎo)另一革 命
受訪人：Synaptics手持業(yè)務(wù)部亞太區(qū)市場總監(jiān)顧東華
基于Synaptics觸控方案的SoL(sensor on lens)，oncell和incell觸控產(chǎn)品目前都已量產(chǎn)，并且Synaptics正在引導(dǎo)新的技術(shù)創(chuàng)新TDDI(Touch Display Driver Integration，觸控顯示驅(qū)動集成)，這將會使得顯示驅(qū)動IC與觸控IC集成，省去獨立的IC，從而實現(xiàn)更優(yōu)化的性能并能降低觸控顯示的成本。其中，SOL于去年六月量產(chǎn)，而今年二月也宣布了incell方案ClearPad 3250的量產(chǎn)，已被知名品牌手機廠商采用。預(yù)計基于TDDI的產(chǎn)品亦將會于今年底量產(chǎn)。我們ClearPad 3250中專有的圖形專利，可以消除顯示噪音。由于省去了獨立的觸控傳感器層，incell可以實現(xiàn)更通透的顯示，所以還可以減小背光源而節(jié)能。3250 中集成Synaptics 專利的SignalClarity技術(shù)，可以提升跟蹤精確度、具有手指獨立、和抗環(huán)境及電噪音的穩(wěn)定性。
在大屏方面，Synaptics是第一個宣布推出單顆觸控IC支持12寸大屏觸摸的公司，這可以支持平板以及MID應(yīng)用。這個觸控IC可以同時支持安卓與Windos OS。ClearPad S7300就是這類產(chǎn)品中有競爭力的一款，它的單ASIC架構(gòu)通過減小內(nèi)部空間可以允許平板電腦實現(xiàn)更薄更輕的設(shè)計，并且降低功耗。
至目前為止，新思已出貨超過十億片觸控IC，同時，我們也是業(yè)內(nèi)第一家touchpads, clickwheels, 多點觸控, in-cell和TDDI方案的提供商。
Atmel：推動超薄薄膜和柔性顯示技術(shù)商用
受訪人：愛特梅爾觸摸市場推廣總監(jiān)Binay Bajaj
愛特梅爾觸摸物料總監(jiān)Mariel van Tatenhove
2012年，對更薄的觸摸屏的需求將推動顯示屏結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，研發(fā)的焦點是覆蓋層觸摸(touch-on-lens) 等技術(shù)。在覆蓋層觸摸技術(shù)中，單層涂料在集成于LCD的一塊玻璃上提供x矩陣和y矩陣，而不是在安裝于LCD模塊頂部的玻璃面板上。這種結(jié)構(gòu)類型的另一個方案是將觸摸屏傳感器集成在LCD濾色鏡上，稱為外掛式(on-cell)結(jié)構(gòu)。
由于這些設(shè)計將電容式傳感器放在LCD電子裝置附近，因此噪聲問題比較嚴重。其中一個可行的解決方案是使用主動式矩陣有機發(fā)光二極管 (AMOLED) 顯示屏。雖然基于AMOLED的顯示屏比LCD更安靜，但是由于觸摸界面的電子與主動驅(qū)動顯示屏電路距離非常近，故也存在更高噪聲的風(fēng)險。任何利用電子屏蔽的嘗試都只會增加內(nèi)部反射，從而喪失AMOLED顯示屏所具有的高色彩飽和度。如果驅(qū)動器的設(shè)計未降低噪聲影響，噪聲便會破壞來自觸摸屏驅(qū)動器的讀數(shù)。
為此，愛特梅爾推出maXTouch S系列觸摸屏控制器。maXTouch S器件使用新一代噪聲消除技術(shù)，可以支持更小的外形尺寸、無屏蔽的覆蓋層傳感器設(shè)計(touch on lens)和外掛式傳感器設(shè)計(on cell)，以及超薄薄膜 (ultra-thin film) 傳感器設(shè)計。這種噪聲消除技術(shù)甚至能夠控制來自低成本充電器的噪聲，因而使用任何充電器均可實現(xiàn)完美的觸摸性能。這些先進的觸摸傳感器疊層的厚度比傳統(tǒng)的同類產(chǎn)品減小多達58%，可讓系統(tǒng)設(shè)計人員將最終產(chǎn)品的厚度減少1mm以上。此外，它們還具有減少產(chǎn)品重量的優(yōu)點，可在更長的使用期間實現(xiàn)令人更愉悅的體驗，并改進了底層顯示的光學(xué)清晰度和外觀亮度。
SlimSensor技術(shù)是maXTouch S系列的關(guān)鍵特性，是一項硬件和固件創(chuàng)新的突破性組合，能夠抑制來自任何類型顯示屏高達3.5V的顯示噪聲，包括ACVCOM LCD和噪聲較大的高像素密度顯示屏。更重要的是，這項技術(shù)不需要額外的偵聽通道、顯示屏?xí)r序同步或耗費時間調(diào)試，因此可以簡化設(shè)計過程。 SlimSensor技術(shù)具有突破性的性能水平，并為系統(tǒng)設(shè)計人員提供了其它觸摸屏控制器所無法匹敵的簡易性。
除了以上提的Touch on lens, on cell技術(shù)外，Atmel在2012年4月推出針對柔性顯示的電容觸控IC——高度柔性薄膜傳感器XSense。XSense觸摸傳感器以專有的卷式 (roll-to-roll) 金屬網(wǎng)格技術(shù)為基礎(chǔ)，在2012年將為新一代更薄、更輕的無邊弧型觸摸產(chǎn)品提供突破性的性能。XSense 觸摸傳感器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)新一代智能手機和平板電腦，還能夠?qū)⒂|控能力擴展到更廣泛的新型消費者產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品中。
