2012年是中國(guó)智能手機(jī)的爆發(fā)年，本刊預(yù)計(jì)今年中國(guó)手機(jī)廠(chǎng)商設(shè)計(jì)與制造的智能手機(jī)出貨量將可望突破2億只，而這些智能手機(jī)無(wú)疑全部都需要采用電容觸控屏。除智能手機(jī)外，平板電腦市場(chǎng)對(duì)于5-10寸觸控屏的需求也是急增，預(yù)計(jì)今年中國(guó)平板電腦的出貨量可能超過(guò)5000萬(wàn)臺(tái)。而英特爾于四月展開(kāi)強(qiáng)烈攻勢(shì)的Ultrabook也會(huì)推薦采用觸控屏，這又是觸控屏市場(chǎng)另一個(gè)巨大的金礦。更重要的是，伴隨著手機(jī)向超薄，大屏發(fā)展，以及平板和超極本對(duì)觸控屏的需求，今年觸控顯示技術(shù)正在發(fā)生快速演進(jìn)，孕育多年的新型觸控顯示技術(shù)包括Touch on lens(也有稱(chēng)為One Glass)，互容式單層多點(diǎn)觸控，On cell/in cell，以及柔性顯示等技術(shù)都會(huì)在今年開(kāi)始商用面市，而對(duì)于iphone5將采用in cell的期待，無(wú)疑這個(gè)市場(chǎng)變得異常精彩而刺激。
面對(duì)這一巨大的觸控IC市場(chǎng)，除了早先的幾個(gè)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(jìn)來(lái)，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(zhǔn)備殺入市場(chǎng)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(dāng)然，還有臺(tái)灣雙雄“M”——MTK與Mstar，也已進(jìn)入電容觸控IC市場(chǎng)，Mstar新推出的單層ITO多點(diǎn)觸控已大批量產(chǎn)，具說(shuō)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(dòng)著觸控顯示技術(shù)與市場(chǎng)的發(fā)展。下面，電子工程專(zhuān)輯獨(dú)家采訪(fǎng)了一些主流的公司，看看他們?cè)谶@些新技術(shù)上的最新進(jìn)展，以及他們對(duì)于目前多種新一代觸控顯示技術(shù)的商用前景預(yù)測(cè)。
受訪(fǎng)人：敦泰科技市場(chǎng)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(chēng)touch on lens)，單層互電容式和incell/oncell等等。
對(duì)于OGS而言，目前仍然有一些困難，比如強(qiáng)度和加工成本。普通雙片式電容觸摸屏，由于Lens和sensor分開(kāi)，Lens是先切割，鉆孔，打磨，然后再做強(qiáng)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(qiáng)化，然后鍍膜，蝕刻，最后切割。在強(qiáng)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(xì)裂縫，這些裂縫降低了玻璃的強(qiáng)度。業(yè)內(nèi)也有一些解決辦法，比如先切割，再?gòu)?qiáng)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(qiáng)化深度，從而降低切割難度，在切割后再做二次強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度。但這樣做OGS的強(qiáng)度也僅僅達(dá)到正常強(qiáng)化玻璃的50%~60%?？祵幾钚鲁隽艘环N玻璃，這種玻璃做成OGS后還能達(dá)到正常強(qiáng)化玻璃的70%~80%，已經(jīng)滿(mǎn)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(diǎn)。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(wèn)題。
市場(chǎng)預(yù)計(jì)，iPhone5將采用incell技術(shù)。Incell/oncell一下成為了目前最熱門(mén)的討論話(huà)題。由于oncell并沒(méi)有帶來(lái)明顯的減薄和成本優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)都還沒(méi)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(fù)載，怎么在復(fù)雜的工藝流程上實(shí)現(xiàn)足夠高的良率等等。如果 iPhone 5真的采用incell，則說(shuō)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(jī)構(gòu)在研究。
針對(duì)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(méi)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(qiáng)著稱(chēng)，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(duì)這些噪聲。采用 FT5816作為控制器的 10.1" OGS觸摸屏pad，預(yù)計(jì)將于5月底上市。此外，敦泰科技有一支陣容強(qiáng)大的研發(fā)隊(duì)伍。在單層互電容的pattern設(shè)計(jì)和應(yīng)對(duì)高通道阻抗方面的研究已經(jīng)取得顯著進(jìn)展。
在大屏觸控方面，敦泰科技在2011年10月推出了針對(duì)7"~12"的觸摸屏單芯片解決方案。其中FT5506主要針對(duì)7"，F(xiàn)T5606主要針對(duì) 10 ~ 12"，F(xiàn)T5816主要針對(duì)12 ~ 14"。如果把芯片級(jí)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(jí)客戶(hù)的Pad上，其中FT5506已經(jīng)開(kāi)始design in，而采用FT5816的pad預(yù)計(jì)在5月底上市。無(wú)論是單芯片還是多芯片方案，都能基本符合Win8標(biāo)準(zhǔn)，給客戶(hù)提供流暢的觸摸體驗(yàn)。
敦泰科技正在開(kāi)發(fā)的FT5926，將單芯片支持到15.6"，完全符合Win8標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)將于2012年9月提供工程樣片。屆時(shí)，敦泰科技將實(shí)現(xiàn)對(duì)超級(jí)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(zhuān)利覆蓋屏體結(jié)構(gòu)，屏體圖案，電路實(shí)現(xiàn)，解調(diào)方式，信號(hào)處理算法等方面。已經(jīng)申請(qǐng)的國(guó)際國(guó)內(nèi)專(zhuān)利30多項(xiàng)。
值得一提的是，敦泰是和國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商一起成長(zhǎng)，一起迎接智能手機(jī)起飛元年(2012)。敦泰將研發(fā)中心放在深圳，重點(diǎn)放在大陸客戶(hù)，以世界級(jí)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(tuán)隊(duì)，直接到第一線(xiàn)和我們的客戶(hù)共同開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。最明顯的例子就是我們和客戶(hù)一起開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品所需要的時(shí)間，經(jīng)常是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，甚至國(guó)際大廠(chǎng)，的三分之一或更短。
匯頂：支持OGS和GIF，優(yōu)勢(shì)在COB應(yīng)用
受訪(fǎng)人：匯頂(Goodix)市場(chǎng)總監(jiān)陳偉
從我們目前得到的信息來(lái)看，今年One glass和G1F會(huì)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(shí)還不會(huì)那么快，頂多在國(guó)際tier one品牌先試驗(yàn)。
目前One glass主要分兩種做法：A：Sensor先強(qiáng)化->涂上ITO pattern->切割成片。這種做法邊緣的強(qiáng)度會(huì)受損，且目前加工良率較低。B：玻璃切割完->單片強(qiáng)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(cè)層面上，OGS所面臨的挑戰(zhàn)主要是來(lái)自L(fǎng)CD的干擾。因?yàn)樯倭藗鹘y(tǒng)G+G的屏蔽層，因此LCD工作時(shí)的干擾會(huì)直接影響TP檢測(cè)。
G1F的主要挑戰(zhàn)在于IC檢測(cè)技術(shù)，要在G1F上實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)檢測(cè)，如何設(shè)計(jì)ITO圖案是最大的關(guān)鍵，因?yàn)橐厮茈娐窓z測(cè)模型，目前G1F的ITO pattern都是各家方案公司的專(zhuān)利。另外就是與one glass所面臨的同樣問(wèn)題，來(lái)自L(fǎng)CD的干擾。
除了TP模組制造上的革新，隨著市場(chǎng)對(duì)電容觸控的理解越來(lái)越深，產(chǎn)生了更多的應(yīng)用需求，如one glass與LCD全貼合、更強(qiáng)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(duì)這些新型顯示技術(shù)，匯頂?shù)膐ne glass方案和G1F均會(huì)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(xì)化對(duì)堆疊的指導(dǎo)。G1F的方案GT868目前處在專(zhuān)利審核階段。
同時(shí)在7月份，匯頂還會(huì)發(fā)布最新產(chǎn)品GT9xx系列，將支持one glass與LCD全貼合，會(huì)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(huì)在7月份發(fā)布量產(chǎn)版GT9110，該方案單芯片可支持到13”，當(dāng)然也保持我們一貫堅(jiān)持的10點(diǎn)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(hù)所使用，主要針對(duì)千元以下的MID市場(chǎng);而我們的高端產(chǎn)品有GT827、GT8110等，除了檢測(cè)通道數(shù)較多外，最主要特點(diǎn)就是支持SITO w/o shielding，并已經(jīng)量產(chǎn)驗(yàn)證。支持SITO w/o shielding，其效果等同于one glass。
經(jīng)過(guò)幾年的積累，匯頂目前的主要優(yōu)勢(shì)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(yàn)，開(kāi)展項(xiàng)目1,500多個(gè)，每條產(chǎn)品線(xiàn)均是統(tǒng)一軟件版本，以此來(lái)支持客戶(hù)的物料管理系統(tǒng)。
專(zhuān)利除了IC內(nèi)部檢測(cè)電路的檢測(cè)和COB的應(yīng)用方式外，主要申請(qǐng)的專(zhuān)利是ITO pattern圖案，因?yàn)镮TO圖案基本代表了方案公司對(duì)電容檢測(cè)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(zhǔn)更新等。
Synaptics：in cell已量產(chǎn)，TDDI引導(dǎo)另一革 命
受訪(fǎng)人：Synaptics手持業(yè)務(wù)部亞太區(qū)市場(chǎng)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(dòng)集成)，這將會(huì)使得顯示驅(qū)動(dòng)IC與觸控IC集成，省去獨(dú)立的IC，從而實(shí)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(jī)廠(chǎng)商采用。預(yù)計(jì)基于TDDI的產(chǎn)品亦將會(huì)于今年底量產(chǎn)。我們ClearPad 3250中專(zhuān)有的圖形專(zhuān)利，可以消除顯示噪音。由于省去了獨(dú)立的觸控傳感器層，incell可以實(shí)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(zhuān)利的SignalClarity技術(shù)，可以提升跟蹤精確度、具有手指獨(dú)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(gè)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(gè)觸控IC可以同時(shí)支持安卓與Windos OS。ClearPad S7300就是這類(lèi)產(chǎn)品中有競(jìng)爭(zhēng)力的一款，它的單ASIC架構(gòu)通過(guò)減小內(nèi)部空間可以允許平板電腦實(shí)現(xiàn)更薄更輕的設(shè)計(jì)，并且降低功耗。
至目前為止，新思已出貨超過(guò)十億片觸控IC，同時(shí)，我們也是業(yè)內(nèi)第一家touchpads, clickwheels, 多點(diǎn)觸控, in-cell和TDDI方案的提供商。
Atmel：推動(dòng)超薄薄膜和柔性顯示技術(shù)商用
受訪(fǎng)人：愛(ài)特梅爾觸摸市場(chǎng)推廣總監(jiān)Binay Bajaj
愛(ài)特梅爾觸摸物料總監(jiān)Mariel van Tatenhove
2012年，對(duì)更薄的觸摸屏的需求將推動(dòng)顯示屏結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，研發(fā)的焦點(diǎn)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(lèi)型的另一個(gè)方案是將觸摸屏傳感器集成在LCD濾色鏡上，稱(chēng)為外掛式(on-cell)結(jié)構(gòu)。
由于這些設(shè)計(jì)將電容式傳感器放在LCD電子裝置附近，因此噪聲問(wèn)題比較嚴(yán)重。其中一個(gè)可行的解決方案是使用主動(dòng)式矩陣有機(jī)發(fā)光二極管 (AMOLED) 顯示屏。雖然基于A(yíng)MOLED的顯示屏比LCD更安靜，但是由于觸摸界面的電子與主動(dòng)驅(qū)動(dòng)顯示屏電路距離非常近，故也存在更高噪聲的風(fēng)險(xiǎn)。任何利用電子屏蔽的嘗試都只會(huì)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(dòng)器的設(shè)計(jì)未降低噪聲影響，噪聲便會(huì)破壞來(lái)自觸摸屏驅(qū)動(dòng)器的讀數(shù)。
為此，愛(ài)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(wú)屏蔽的覆蓋層傳感器設(shè)計(jì)(touch on lens)和外掛式傳感器設(shè)計(jì)(on cell)，以及超薄薄膜 (ultra-thin film) 傳感器設(shè)計(jì)。這種噪聲消除技術(shù)甚至能夠控制來(lái)自低成本充電器的噪聲，因而使用任何充電器均可實(shí)現(xiàn)完美的觸摸性能。這些先進(jìn)的觸摸傳感器疊層的厚度比傳統(tǒng)的同類(lèi)產(chǎn)品減小多達(dá)58%，可讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(diǎn)，可在更長(zhǎng)的使用期間實(shí)現(xiàn)令人更愉悅的體驗(yàn)，并改進(jìn)了底層顯示的光學(xué)清晰度和外觀(guān)亮度。
SlimSensor技術(shù)是maXTouch S系列的關(guān)鍵特性，是一項(xiàng)硬件和固件創(chuàng)新的突破性組合，能夠抑制來(lái)自任何類(lèi)型顯示屏高達(dá)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(xiàng)技術(shù)不需要額外的偵聽(tīng)通道、顯示屏?xí)r序同步或耗費(fèi)時(shí)間調(diào)試，因此可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程。 SlimSensor技術(shù)具有突破性的性能水平，并為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了其它觸摸屏控制器所無(wú)法匹敵的簡(jiǎn)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(duì)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(zhuān)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(wú)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(jī)和平板電腦，還能夠?qū)⒂|控能力擴(kuò)展到更廣泛的新型消費(fèi)者產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品中。
