新一代觸控顯示技術(shù)下的專利布局
那么，在新一代觸控顯示來監(jiān)時，這些主流的觸控IC廠商都在如何布局呢？他們會如何幫到你？以下本刊挑選了幾個廠商詳細(xì)介紹他們的觀點(diǎn)。
明年新興觸控顯示層出不窮，敦泰在In-cell上占領(lǐng)橋頭堡
隨著Win8的推出，更多的PC將會轉(zhuǎn)向觸控屏，加上原有的平板市場，大屏觸控的需求很旺。然而，大屏目前遇到的困難主要是觸摸屏傳感器阻抗過大，無法提高刷新頻率，抗噪聲能力弱，成本高等。業(yè)內(nèi)廠家都在尋找能解決這些問題的方案。目前大屏，特別是10’’以上的屏，都傾向于采用OGS技術(shù)，盡管仍然存在諸多不足，但這是目前能解決上述問題的最佳方案。一些廠商提出了metal mesh的方案，相對于普通Film，metal mesh減少了傳感器阻抗，成本結(jié)構(gòu)也會好很多。當(dāng)然這個技術(shù)還在開發(fā)階段，大規(guī)模量產(chǎn)尚需時日?！?
泰科技市場副總白培霖 src="/21ic_image/21icimage/zb-images/120/20120803_1.2_baipeilin.jpg" border=0>
敦泰科技市場副總白培霖
對于小屏，選擇顯然多很多。從傳統(tǒng)的G/G和G/F/F，逐漸過渡到glass陣營的單層ITO G/G，OGS，單層ITO OGS；Film陣營的自電容G/F，超薄G/F/F，ipad Mini采用的GF2，互電容G/F，metal mesh film；以及平板顯示陣營的oncell和incell等等。這些都適合于小屏。由于選擇眾多，并且相關(guān)到各個技術(shù)之間的博弈，因此很難確定哪一個技術(shù)或方案一定會勝出。
從敦泰來看，我們就應(yīng)用選擇上作出如下建議：
對于低端智能機(jī)市場，將主要是自電容G/F和單層ITO G/G進(jìn)行競爭。目前的低端智能機(jī)，自電容G/F已經(jīng)是主流，但將來可能會遭到單層ITO G/G的競爭。從成本來看，二者相差并不多，但G/F會薄一些，可能稍具優(yōu)勢。
對于中高檔智能機(jī)，多點(diǎn)需求較為強(qiáng)烈。使用多點(diǎn)需求的方案也很多。從玻璃的工藝看，單層ITO G/G，OGS，單層ITO OGS都是可行的選擇。單層ITO G/G和OGS都已經(jīng)量產(chǎn)，并且預(yù)計將來的量會越來越大。單層ITO OGS技術(shù)正在研發(fā)當(dāng)中，預(yù)計在2013年Q1前完成量產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備，導(dǎo)入量產(chǎn)。對于Film陣營而言，互電容G/F，超薄G/F/F和metal mesh film都是選項(xiàng)。但互電容G/F受困于FPC熱壓良率，導(dǎo)入到量產(chǎn)還需要一定時間。超薄G/F/F已經(jīng)可以量產(chǎn)，由于其超薄特性和成本沒有下降，符合一些需要超薄的旗艦機(jī)型的選擇，例如HTC One系列。Metal mesh film技術(shù)正在開發(fā)當(dāng)中，量產(chǎn)還需要一些時間準(zhǔn)備。
真正改變市場格局的應(yīng)該是平板顯示屏廠家。包括CPT，奇美，京東方等，攜帶On-cell技術(shù)來勢洶洶。由于顯示屏的不可或缺，這些顯示屏廠家往往采用搭配銷售的做法，因此這些廠家有一些得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。但On-cell技術(shù)畢竟是雙面玻璃加工技術(shù)，并不特別適合大尺寸面板加工，因此在成本上可能并沒有特別的優(yōu)勢。這也是各家平板顯示器廠家全力以赴開發(fā)In-cell技術(shù)的根本原因。In-cell技術(shù)把觸摸屏集成到顯示屏的生產(chǎn)過程當(dāng)中，并且與現(xiàn)有的大尺寸面板加工工藝完全兼容，生產(chǎn)線只要稍作修改即可生產(chǎn)In-cell觸控顯示屏。自從蘋果iPhone 5上市和敦泰科技發(fā)布In-cell技術(shù)后，各個廠家已經(jīng)認(rèn)識到In-cell技術(shù)是完全可行的，因此都在不計成本的投入研發(fā)。而已經(jīng)研發(fā)出該技術(shù)的公司將獲得競爭的先發(fā)優(yōu)勢。一旦解決產(chǎn)線調(diào)整造成的良率問題，In-cell技術(shù)將以高性能，超薄并且極具競爭力的價格推向市場，給現(xiàn)有市場造成沖擊。我們預(yù)計在未來一段時間內(nèi)，glass，film和In-cell技術(shù)都會占據(jù)一部分市場份額。
敦泰科技通過這幾年積累的研發(fā)實(shí)力，預(yù)先布局，擁有最全的觸控產(chǎn)品線，支持各種類型的電容式觸控新方案和新技術(shù)。目前已經(jīng)量產(chǎn)的最新技術(shù)有OGS，單層ITO G/G，自電容G/F，超薄G/F/F等。已經(jīng)完成基礎(chǔ)研發(fā)，進(jìn)入項(xiàng)目design in階段的技術(shù)有In-cell，互容G/F。預(yù)計很快能完成研發(fā)階段的有單層ITO OGS。
特別一提的是，敦泰科技是世界上最早研發(fā)In-cell技術(shù)的公司之一，目前已經(jīng)成功研發(fā)出incell相關(guān)技術(shù)，積累了結(jié)構(gòu)、驅(qū)動及感應(yīng)方面的相關(guān)In-cell技術(shù)專利，已經(jīng)攻占了In-cell技術(shù)的橋頭堡。最近英特爾宣布投資敦泰，成為英特爾唯一投資的觸控IC公司，更進(jìn)一步肯定敦泰在In-cell上的技術(shù)。
引外，針對中大尺寸觸摸屏阻抗大，刷新頻率低等因素，敦泰科技已經(jīng)開發(fā)出多載波獨(dú)立解調(diào)專利技術(shù)，并將應(yīng)用于中大尺寸觸摸屏。針對日漸流行的單層互容技術(shù)，采用敦泰科技的最新專利技術(shù)，一方面可以適應(yīng)更高的通道電阻阻抗，另一方面可以減少連接引腳數(shù)量，大大促進(jìn)了該技術(shù)的成熟和廣泛使用。
雖然是一家臺灣地區(qū)的公司，但敦泰科技在觸摸屏方案具有完全的自主知識產(chǎn)品，已經(jīng)獲得世界諸多著名廠商采用。美國電子書商B&N的nook系列電子書全部采用敦泰科技的方案，預(yù)計今年Q4上市的兩個新系列電子書，也完全采用敦泰科技的方案。此外，東芝平板，宏基平板，阿爾卡特手機(jī)等國際品牌也大量采用敦泰科技的觸控方案。
獨(dú)辟蹊徑，賽普拉斯融合自電容和互電容再次創(chuàng)新
手機(jī)和平板之類的消費(fèi)產(chǎn)品正在變得越來越薄，為了讓產(chǎn)品變得更薄，設(shè)計者們采用的多層傳感器正在被單層傳感器(例如賽普拉斯的SLIM)所取代。我們同時還注意到一個趨勢，即直接把ITO傳感器做到手機(jī)的表面玻璃上，而非其自身的襯底上。未來幾年內(nèi)我們將會看到顯示系統(tǒng)的集成， 要么是On-cell，要么是In-cell。兩者均可讓產(chǎn)品做到更薄，同時可以簡化供應(yīng)鏈。不過，它們的技術(shù)復(fù)雜程度和可靠程度有所不同。基于On-cell的產(chǎn)品比基于In-cell的具有更好的抗充電器噪聲能力?！!--empirenews.page--]
賽普拉斯TrueTouch高級營銷總監(jiān)John Carey
考慮到終端產(chǎn)品會隨使用者走南闖北，觸摸屏控制器必須對各種環(huán)境干擾具有很強(qiáng)的抵抗力。移動終端面臨的最強(qiáng)的干擾源來自充電器，而賽普拉斯的Charger ArmorTM解決方案則可以應(yīng)對這一問題。另一個擔(dān)心是防水。為了達(dá)到最佳防水效果，觸摸控制器最好能夠同時具有自電容和互電容感應(yīng)能力，從而可以進(jìn)行差分信號分析，實(shí)現(xiàn)IP-67級別的防水產(chǎn)品。
最后，用戶總是想以更新奇的方式與產(chǎn)品進(jìn)行互動。大家正對諸如“懸?！钡裙δ苴呏酊F。懸停技術(shù)可以允許用戶在寒冷的季節(jié)帶著手套操控觸摸屏，同時還能為操作系統(tǒng)在新型應(yīng)用中提供更多信息，例如用手指實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)懸停(Mouse-Over)功能(即把鼠標(biāo)移動到某一位置，不點(diǎn)擊，即可顯示某些信息)。
所有這些都對觸摸控制器提出了很高的要求，使之成為半導(dǎo)體行業(yè)中一個非常先進(jìn)的領(lǐng)域。
賽普拉斯獨(dú)創(chuàng)地將自電容和互電容結(jié)合在一起，可以為觸摸屏控制器(TSC)提供更多信息，供它做出判斷。這些信息能使TSC實(shí)現(xiàn)更好的抗噪聲能力、信噪比和防水等更先進(jìn)的功能。賽普拉斯是目前唯一能在一片芯片上同時實(shí)現(xiàn)自電容和互電容的觸摸屏控制器供應(yīng)商，并且可以在這兩種感應(yīng)模式間有效地進(jìn)行切換。這一獨(dú)家秘笈能夠最好地發(fā)揮兩種感應(yīng)方式的長處：強(qiáng)大的信號獲取能力，以及高精度探測同時產(chǎn)生的多點(diǎn)觸摸動作的能力，以適應(yīng)高性能觸摸屏的要求。賽普拉斯正在申請專利的自電容+互電容感應(yīng)技術(shù)通過使用高級算法進(jìn)行差分信號分析， 實(shí)現(xiàn)業(yè)界最佳的抗噪聲性能、信噪比和防水功能。
此外，很多客戶的充電器和顯示屏噪聲值都很高。觸摸屏控制器的抗噪聲性能是基于信噪比(SNR)的；信噪比越高，器件在噪聲環(huán)境中的性能越好?？梢圆捎靡韵聝煞N方式中的任意一種來改善信噪比：第一，增強(qiáng)信號；第二，降低噪聲。擁有高電壓發(fā)端(Tx)的觸摸屏控制器(例如賽普拉斯TrueTouch 解決方案的10 V Tx)可以大大增強(qiáng)信號，從而將噪聲的影響最小化。賽普拉斯還提供獨(dú)家的Tx-Boost技術(shù)，能夠?qū)⑵骷脑夹旁氡忍嵘?，用于?qiáng)噪聲環(huán)境。我們也開發(fā)了降低噪聲的技術(shù)，例如賽普拉斯的充電器噪聲抑制技術(shù)(Charger Armor)。Charger Armor采用適應(yīng)性跳頻和非線性濾波技術(shù)主動抑制噪聲，達(dá)到最佳的抗充電器噪聲能力。
賽普拉斯是全球電容式觸摸技術(shù)最早的涉足者。我們在這方面的知識產(chǎn)權(quán)儲備龐大，擁有超過300項(xiàng)已授權(quán)及正在申請的專利。我們以技術(shù)為依托，不斷創(chuàng)新，為市場提供全新的解決方案。所以，我們內(nèi)容廣泛的專利集能確?？蛻衾糜|摸領(lǐng)域真正領(lǐng)先的創(chuàng)新技術(shù)，而不必?fù)?dān)心專利問題。目前，全球前十位的手機(jī)制造商中，只有一家沒有采用賽普拉斯的觸摸解決方案。我們在全球擁有超過30家合作伙伴。
超級本和筆記本中采用觸摸技術(shù)的步伐顯然比較慢。隨著Windows 8操作系統(tǒng)對觸摸功能的支持，支持觸摸的應(yīng)用程序也會隨之而來，我們預(yù)期這方面會有增長。用戶可以期待在移動計算平臺上使用觸摸功能，我們也期盼著這一趨勢的延續(xù)。
觸摸控制器中集成傳感器，Atmel用戶界面創(chuàng)新
現(xiàn)在，觸摸屏正著更薄的疊層、更低的功耗、質(zhì)量更高的屏幕 、更快的刷新率、更好的線性度、更好的抗噪性能和手寫筆支持等幾個重要方向發(fā)展，一切研究與創(chuàng)新都圍繞著這幾個重點(diǎn)。
智能手機(jī)和超級本制造商正在要求器件供應(yīng)商在觸摸控制器中集成更多的功能或其它硅器件，以節(jié)省PCB空間。在觸摸控制器中集成傳感器融合技術(shù)，一直是主要智能手機(jī)和超級本制造商所要求的最新發(fā)展趨勢。Atmel在這方面走在前列。
Atmel公司觸摸業(yè)務(wù)市場推廣總監(jiān) Binay Bajaj
我們最近發(fā)布了世界首款集成觸摸和傳感器中心功能，可以實(shí)現(xiàn)更佳的用戶體驗(yàn)的單芯片解決方案。這款新的解決方案以Atmel領(lǐng)先的maXTouch控制器為基礎(chǔ)，集成了我們獲得專利的maXFusion傳感器融合技術(shù)，以期滿足不斷增長的運(yùn)動傳感器市場需求。maXFusion控制器結(jié)合了多個運(yùn)動檢測傳感器的輸入，包括加速器、磁力儀和陀螺儀，提供實(shí)時方向、方位和傾斜度數(shù)據(jù)，為包括游戲、導(dǎo)航和虛擬現(xiàn)實(shí)的一系列應(yīng)用帶來顯著提升的性能。 通過組合多個傳感器系統(tǒng)，可以利用觸摸和運(yùn)動感測技術(shù)來開發(fā)新的功能，進(jìn)一步推動用戶界面開發(fā)的創(chuàng)新。
在大屏的超級本和筆記本電腦市場，隨著市場趨勢轉(zhuǎn)向更薄的觸摸屏，推動廠商開發(fā)具備較高的抗噪性能的器件，這些器件需要配合無屏蔽(shieldless)傳感器的采用，以及具有更高的數(shù)據(jù)處理能力來配合較多節(jié)點(diǎn)數(shù)目。mXT3432S觸摸屏控制器可讓設(shè)計人員開發(fā)出滿足其設(shè)計要求的新類型觸摸優(yōu)化產(chǎn)品。
愛特梅爾maXStylus是用于平板電腦和智能手機(jī)的主動手寫筆解決方案。
針對最新的薄膜觸控材料趨勢，Atmel于今年初宣布推出新型基于薄膜的高度柔性觸摸傳感器XSense系列。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)，能夠?yàn)楦 ⒏p、無邊弧形的新一代觸摸產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)突破性的高性能。XSense觸摸傳感器不僅能夠用于實(shí)現(xiàn)新一代智能手機(jī)和平板電腦，還能夠?qū)⒂|摸能力擴(kuò)展到更廣泛的新型消費(fèi)和工業(yè)產(chǎn)品中。
此外，Atmel今年推出的一款高性能手寫筆方案也值得一提：mXTS100采用多重感測(multiSense)功能，同時提供觸摸和手寫筆功能，允許用戶獲得豐富的觸摸屏體驗(yàn)，例如縮放同時進(jìn)行書寫和滾動；翻頁同時滾動；以及選擇工具或內(nèi)容等先進(jìn)的手勢動作。
愛特梅爾結(jié)合了其先進(jìn)的微控制器專業(yè)知識，并在2008年收購專注于觸摸技術(shù)的英國初創(chuàng)企業(yè) Quantum Research Group，讓公司成為觸摸技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先廠商。再者，電容式觸摸是一項(xiàng)不斷演進(jìn)的技術(shù)。愛特梅爾能夠利用在設(shè)計創(chuàng)新方面的技術(shù)應(yīng)對各種挑戰(zhàn)，如噪聲和無意觸摸抑制，并提升顯示屏分辨率和響應(yīng)時間，以及增加節(jié)點(diǎn)數(shù)量來支持更大的顯示屏。同時，愛特梅爾還致力于推動On-cell和In-cell顯示、覆蓋層觸摸(touch-on-lens)以及基于AMOLED觸摸屏等技術(shù)的研發(fā)，目標(biāo)是設(shè)計具有更高的光學(xué)透明度和亮度、而且更輕巧的顯示屏。[!--empirenews.page--]
艾為將觸控IC的模擬與數(shù)字分開，大幅降低成本
在滿足用戶體驗(yàn)的前提下，不論互容或自容技術(shù)，更低的成本是決定電容屏模組方案能否成為市場主流的最重要因素。低成本方案包括兩部分：觸控芯片、ITO SENSOR。ITO SENSOR結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝不斷簡化，提高了產(chǎn)出效率、降低了模組成本，而SENSOR的演進(jìn)則與觸控芯片檢測原理、可檢測范圍密切相關(guān)?！?/P>
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上海艾為電子技術(shù)有限公司CEO孫洪軍
傳統(tǒng)電容式觸摸屏控制芯片普遍采用“SENSOR檢測模塊＋MCU(內(nèi)嵌Flash)”單芯片解決方案，芯片內(nèi)部集成觸摸識別、坐標(biāo)計算、縮放等算法。而隨著智能手機(jī)平臺處理能力越來越強(qiáng)，MTK、展訊等主平臺處理器主頻均已達(dá)到1GHz以上，雙核、四核CPU運(yùn)算能力富足，完全可以將觸摸數(shù)據(jù)的計算處理放到BaseBand中，傳統(tǒng)架構(gòu)中內(nèi)嵌的MCU＋Flash已顯多余。
針對電容式觸控模組低成本化趨勢，艾為順勢推出eTouch電容式多點(diǎn)觸摸控制器系列。eTouch系列創(chuàng)新地采用“SENSOR檢測模塊＋Finger識別處理器”架構(gòu)，芯片負(fù)責(zé)采樣整屏數(shù)據(jù)，而觸摸坐標(biāo)計算等處理在主控芯片內(nèi)完成；獨(dú)創(chuàng)E-Island(Extract Island)觸摸映射專利技術(shù)，高效上報觸摸數(shù)據(jù)。已量產(chǎn)的AW5X06針對目前主流互容雙膜模組市場，AW5X08則緊隨單膜多點(diǎn)市場發(fā)展趨勢。
艾為eTouch系列正在申請相關(guān)專利。它采用E-Island觸摸數(shù)據(jù)映射技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)能分析手指特性，去除采樣數(shù)據(jù)中冗余信息。以往單一功能的純“SENSOR檢測”芯片由于數(shù)據(jù)傳輸量大，主平臺接口不堪重負(fù)，因此只有實(shí)驗(yàn)價值、不具備商用條件。艾為應(yīng)用E-Island?技術(shù)，解決了數(shù)據(jù)傳輸瓶頸，傳輸效率提高了15倍。例如，eTouch系列的AW5306產(chǎn)品搭配MTK6513平臺(200KHz IIC接口)觸摸報點(diǎn)率最快能達(dá)到160Hz。
前端模擬電路設(shè)計是艾為傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)，eTouch系列的精簡架構(gòu)，芯片功耗是傳統(tǒng)觸控芯片的1/3，ESD性能達(dá)到8000V。這種“BB+電容式SENSOR前端檢測芯片”方案將作為未來電容式觸摸屏芯片發(fā)展趨勢，也更適合于COB應(yīng)用。目前“SENSOR檢測模塊＋Finger識別處理器”芯片架構(gòu)和E-Island?摸數(shù)據(jù)映射技術(shù)均已申請專利。
互容技術(shù)的低成本單膜多點(diǎn)模組方案后續(xù)有替代自容技術(shù)的單點(diǎn)加手勢方案之勢。艾為看好單膜多點(diǎn)市場，eTouch系列中的AW5X08產(chǎn)品已應(yīng)用于OGS和G/F、G/G的單膜多點(diǎn)產(chǎn)品。艾為與SENSOR廠商南京福萊克斯進(jìn)行緊密合作，華興達(dá)、艾克達(dá)、德普特、健邦等是目前主要在配合的電容屏模組廠。
在電容式觸摸屏往更輕薄化、更大尺寸化趨勢發(fā)展過程中，技術(shù)成熟穩(wěn)定、成本低廉是能否大量出貨的關(guān)鍵。新興的In-cell等技術(shù)成熟仍需一定時間，產(chǎn)業(yè)鏈整合存在一定難度。
電容觸控市場我們不是第一個來的，但一定是最后一個走的。
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