單層多點(diǎn)與石墨烯 誰是觸摸屏未來的驅(qū)動力?

【導(dǎo)讀】在智能手機(jī)領(lǐng)域，觸控技術(shù)幾乎已成標(biāo)配。據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)ABI Research報告稱，2006年僅7%的智能手機(jī)采用觸摸屏，而到2016年97%的智能手機(jī)將采用觸摸屏。隨著Phablet和超極本的份額擴(kuò)展，大尺寸觸摸屏的需求也將不斷增長。

從電阻屏到電容屏，從G+G到OGS、In-cell、On-cell，智能手機(jī)及平板電腦用戶體驗(yàn)的飛速發(fā)展，得益于觸控技術(shù)的變革和應(yīng)用形式的豐富。除了觸控芯片的技術(shù)推陳出新，石墨烯、納米銀等各種觸摸新材料的出現(xiàn)也推動了觸控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。未來觸摸屏將往哪個方向發(fā)展?觸控廠商與芯片廠商將面臨哪些挑戰(zhàn)?本文將進(jìn)行詳細(xì)闡述。

觸控IC發(fā)展趨勢，單層多點(diǎn)仍為主流

隨著今年中移動集采以及“紅米”手機(jī)的發(fā)布，中低端智能機(jī)份額擴(kuò)大，手機(jī)廠商對于供應(yīng)鏈成本控制的需求越來越高。2012年賽普拉斯、晨星科技、匯頂科技、集創(chuàng)北方等多家觸控IC供應(yīng)商先后推出單層多點(diǎn)觸控解決方案，成本相比雙層方案大幅下降30%以上。觸控IC價格在國內(nèi)已開始接近底線，對TP的新工藝新技術(shù)的支持成為獨(dú)立觸控IC廠商生存的核心價值。

從工藝來看，G+G/G+F仍然是手機(jī)觸控屏的主流工藝，但是OGS和In-cell、On-cell方案發(fā)展非常迅速，成為2013年觸控市場新的亮點(diǎn)。今年在手機(jī)領(lǐng)域OGS將會慢慢的趨向于低端產(chǎn)品，調(diào)研機(jī)構(gòu)Display search預(yù)計，2013年OGS觸控屏需求量將達(dá)到3.17億片，較2012年0.53億片需求量增長502%。其中OGS主要針對中低端市場，On-cell /In-cell的技術(shù)成熟將改變行業(yè)的格局。

從OGS的觸控工藝來看，目前主要流行的是三種工藝：第一種是單層ITO實(shí)現(xiàn)兩指觸控，這種工藝在技術(shù)上有一定難度，但不用考慮架橋和銀漿跳線問題。其工作原理是將觸控層分割成了互不相連的多個矩陣，把每個矩陣的信號單獨(dú)用引腳引出到FPC上，從而消除“鬼影”的干擾。由于布線方式的改變，信號從FPC引出來而非傳統(tǒng)側(cè)面，因此可以將邊框設(shè)計得更窄，同時顯示屏邊緣的觸控性能也更加靈敏。單層無橋互容多點(diǎn)觸摸屏傳感器只需要鍍一層ITO膜，具有超薄單層無額外橋梁的特征，不僅簡化了單層無橋互容多點(diǎn)觸摸屏傳感器的工藝復(fù)雜度，成本也可降低高達(dá)40%。

第二種是菱形架橋方式，因?yàn)樾枰M(jìn)行五次光照，工藝復(fù)雜，設(shè)備投入也比較大。

第三種是單層三角形工藝，業(yè)界俗稱“毛毛蟲”工藝，這種工藝的好處是只鋪一層ITO sensor，相比菱形架橋工藝非常成熟而且成本很低，但穩(wěn)定性存在一定問題。

上海思立微科技區(qū)域總監(jiān)趙天明表示，OGS單層ITO成本具有最低優(yōu)勢，今年主要是全I(xiàn)TO和銀漿跳線兩種工藝相互競爭的格局，主要還是適用于中低端產(chǎn)品。他表示，思立微目前重點(diǎn)發(fā)展單層ITO方案，去年就推出了國內(nèi)首顆支持單層無橋互容多點(diǎn)觸摸屏芯片GSL168。

敦泰科技市場部副總經(jīng)理白培霖認(rèn)為，在中大型尺寸的高端智能手機(jī)上，單層多點(diǎn)互容與傳統(tǒng)互容將在市場上共存。他表示，敦泰的優(yōu)勢在于支持全I(xiàn)TO走線，大幅度降低成本。此外，敦泰擁有自主專利的兩點(diǎn)自容方案，同時敦泰也是海峽兩岸第一家量產(chǎn)In-Cell技術(shù)的公司。由于In-cell的重點(diǎn)目前主要是量產(chǎn)性和良率，能提供可量產(chǎn)的In-cell產(chǎn)品其意義不言而喻。

臺灣義隆電子董事長葉儀皓則表示，義隆目前在單層下可實(shí)現(xiàn)真正的兩指和五指操作。除了單層ITO方案，義隆的雙層ITO方案還可以實(shí)現(xiàn)防水并且可以利用手套觸控。此外，義隆正針對On-cell進(jìn)行積極地布局，目前已跟北京某客戶合作On-cell應(yīng)用，可以提供On-cell十指的應(yīng)用解決方案。

Synaptics已經(jīng)為多款手機(jī)提供了In-cell技術(shù)支持，目前Synaptics正在研發(fā)第三代In-cell技術(shù)，采用最新技術(shù)的手機(jī)產(chǎn)品即將上市。此外，Synaptics推出了業(yè)界首個單層多點(diǎn)On-cell電容觸控解決方案，將On-cell先進(jìn)工藝迅速擴(kuò)散至入門級智能手機(jī)市場。當(dāng)然，單層多點(diǎn)On-cell電容觸控技術(shù)的技術(shù)障礙顯著低于In-cell，因此在縮短產(chǎn)品上市時間方面有明顯優(yōu)勢。

被動筆控將取代主動式筆控

除了以上提到的新工藝外，包括防水觸控，懸浮觸控，手套觸控，筆控等功能也成為觸控IC目前新的發(fā)展方向。尤其是大尺寸Phablet的普及，越來越多的觸控設(shè)備增加了筆控功能。但是由于傳統(tǒng)的筆控采用的是Wacom的電磁筆加電磁屏的解決方案，成本比較高。因此業(yè)界開始傾向于采用低成本的主動和被動筆解決方案。

搭載觸控筆的大屏手機(jī)也是義隆重點(diǎn)關(guān)注的目標(biāo)。葉儀皓表示，采用義隆方案的觸控筆單價相當(dāng)便宜，加上還可以做防水、隔著手套觸控的功能，因此在市場上相當(dāng)受歡迎。匯頂科技日前也推出了主動式電容筆系列方案，包括915S、917S等，優(yōu)點(diǎn)是精確度高，配合壓力傳感器還可使實(shí)現(xiàn)筆跡粗細(xì)變化，可實(shí)現(xiàn)類似于原筆跡書寫的體驗(yàn)。配合主控芯片，匯頂科技還為用戶帶來特有的筆寫手擦的功能。當(dāng)寫錯字時，可以用手指輕松將它即時擦掉，讓消費(fèi)者在手機(jī)/平板電腦上獲得像在真實(shí)的紙上一樣的書寫體驗(yàn)。

主動式電容筆雖好也有其缺點(diǎn)，比如成本有所增加，開發(fā)手寫軟件需要投入大量的人力資源，電容筆也很容易丟失。相比之下，被動式電容筆雖然精確度偏低，但是消費(fèi)者用任何普通鉛筆、手指都可以書寫，沒有成本的增加，顯然是更加經(jīng)濟(jì)的方案。

Synaptics目前可以提供主動式和被動式電容筆的解決方案，支持15.6英寸以下的智能手機(jī)和平板電腦，筆尖懸停距離為5~10mm之間。其中被動筆控可以支持2~3毫米，主動筆控可以支持1.5毫米。日前Sony發(fā)布的6.4寸大屏手機(jī)Xperia Z Ultra直接用鉛筆觸控的功能就采用了Synaptics的ClearPad 4260。

觸控屏市場的迅速增長，不僅令新思、義隆、敦泰等傳統(tǒng)觸控IC廠商賺的盆滿缽滿，也吸引了Intel、聯(lián)發(fā)科、高通、博通、德州儀器、Nvidia等主控IC廠商加入戰(zhàn)局。其中聯(lián)發(fā)科就在投資匯頂之后，于2012年合并臺灣“小M”晨星，目前單月觸控IC出貨量已突破1000萬顆大關(guān)。由于主芯片廠商紛紛推出整合觸控IC的單芯片解決方案，集成化也成為未來獨(dú)立觸控IC廠商面臨的挑戰(zhàn)。[!--empirenews.page--]
【導(dǎo)讀】在智能手機(jī)領(lǐng)域，觸控技術(shù)幾乎已成標(biāo)配。據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)ABI Research報告稱，2006年僅7%的智能手機(jī)采用觸摸屏，而到2016年97%的智能手機(jī)將采用觸摸屏。隨著Phablet和超極本的份額擴(kuò)展，大尺寸觸摸屏的需求也將不斷增長。

從電阻屏到電容屏，從G+G到OGS、In-cell、On-cell，智能手機(jī)及平板電腦用戶體驗(yàn)的飛速發(fā)展，得益于觸控技術(shù)的變革和應(yīng)用形式的豐富。除了觸控芯片的技術(shù)推陳出新，石墨烯、納米銀等各種觸摸新材料的出現(xiàn)也推動了觸控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。未來觸摸屏將往哪個方向發(fā)展?觸控廠商與芯片廠商將面臨哪些挑戰(zhàn)?本文將進(jìn)行詳細(xì)闡述。

觸控IC發(fā)展趨勢，單層多點(diǎn)仍為主流

隨著今年中移動集采以及“紅米”手機(jī)的發(fā)布，中低端智能機(jī)份額擴(kuò)大，手機(jī)廠商對于供應(yīng)鏈成本控制的需求越來越高。2012年賽普拉斯、晨星科技、匯頂科技、集創(chuàng)北方等多家觸控IC供應(yīng)商先后推出單層多點(diǎn)觸控解決方案，成本相比雙層方案大幅下降30%以上。觸控IC價格在國內(nèi)已開始接近底線，對TP的新工藝新技術(shù)的支持成為獨(dú)立觸控IC廠商生存的核心價值。

從工藝來看，G+G/G+F仍然是手機(jī)觸控屏的主流工藝，但是OGS和In-cell、On-cell方案發(fā)展非常迅速，成為2013年觸控市場新的亮點(diǎn)。今年在手機(jī)領(lǐng)域OGS將會慢慢的趨向于低端產(chǎn)品，調(diào)研機(jī)構(gòu)Display search預(yù)計，2013年OGS觸控屏需求量將達(dá)到3.17億片，較2012年0.53億片需求量增長502%。其中OGS主要針對中低端市場，On-cell /In-cell的技術(shù)成熟將改變行業(yè)的格局。

從OGS的觸控工藝來看，目前主要流行的是三種工藝：第一種是單層ITO實(shí)現(xiàn)兩指觸控，這種工藝在技術(shù)上有一定難度，但不用考慮架橋和銀漿跳線問題。其工作原理是將觸控層分割成了互不相連的多個矩陣，把每個矩陣的信號單獨(dú)用引腳引出到FPC上，從而消除“鬼影”的干擾。由于布線方式的改變，信號從FPC引出來而非傳統(tǒng)側(cè)面，因此可以將邊框設(shè)計得更窄，同時顯示屏邊緣的觸控性能也更加靈敏。單層無橋互容多點(diǎn)觸摸屏傳感器只需要鍍一層ITO膜，具有超薄單層無額外橋梁的特征，不僅簡化了單層無橋互容多點(diǎn)觸摸屏傳感器的工藝復(fù)雜度，成本也可降低高達(dá)40%。

第二種是菱形架橋方式，因?yàn)樾枰M(jìn)行五次光照，工藝復(fù)雜，設(shè)備投入也比較大。

第三種是單層三角形工藝，業(yè)界俗稱“毛毛蟲”工藝，這種工藝的好處是只鋪一層ITO sensor，相比菱形架橋工藝非常成熟而且成本很低，但穩(wěn)定性存在一定問題。

上海思立微科技區(qū)域總監(jiān)趙天明表示，OGS單層ITO成本具有最低優(yōu)勢，今年主要是全I(xiàn)TO和銀漿跳線兩種工藝相互競爭的格局，主要還是適用于中低端產(chǎn)品。他表示，思立微目前重點(diǎn)發(fā)展單層ITO方案，去年就推出了國內(nèi)首顆支持單層無橋互容多點(diǎn)觸摸屏芯片GSL168。

敦泰科技市場部副總經(jīng)理白培霖認(rèn)為，在中大型尺寸的高端智能手機(jī)上，單層多點(diǎn)互容與傳統(tǒng)互容將在市場上共存。他表示，敦泰的優(yōu)勢在于支持全I(xiàn)TO走線，大幅度降低成本。此外，敦泰擁有自主專利的兩點(diǎn)自容方案，同時敦泰也是海峽兩岸第一家量產(chǎn)In-Cell技術(shù)的公司。由于In-cell的重點(diǎn)目前主要是量產(chǎn)性和良率，能提供可量產(chǎn)的In-cell產(chǎn)品其意義不言而喻。

臺灣義隆電子董事長葉儀皓則表示，義隆目前在單層下可實(shí)現(xiàn)真正的兩指和五指操作。除了單層ITO方案，義隆的雙層ITO方案還可以實(shí)現(xiàn)防水并且可以利用手套觸控。此外，義隆正針對On-cell進(jìn)行積極地布局，目前已跟北京某客戶合作On-cell應(yīng)用，可以提供On-cell十指的應(yīng)用解決方案。

Synaptics已經(jīng)為多款手機(jī)提供了In-cell技術(shù)支持，目前Synaptics正在研發(fā)第三代In-cell技術(shù)，采用最新技術(shù)的手機(jī)產(chǎn)品即將上市。此外，Synaptics推出了業(yè)界首個單層多點(diǎn)On-cell電容觸控解決方案，將On-cell先進(jìn)工藝迅速擴(kuò)散至入門級智能手機(jī)市場。當(dāng)然，單層多點(diǎn)On-cell電容觸控技術(shù)的技術(shù)障礙顯著低于In-cell，因此在縮短產(chǎn)品上市時間方面有明顯優(yōu)勢。

被動筆控將取代主動式筆控

除了以上提到的新工藝外，包括防水觸控，懸浮觸控，手套觸控，筆控等功能也成為觸控IC目前新的發(fā)展方向。尤其是大尺寸Phablet的普及，越來越多的觸控設(shè)備增加了筆控功能。但是由于傳統(tǒng)的筆控采用的是Wacom的電磁筆加電磁屏的解決方案，成本比較高。因此業(yè)界開始傾向于采用低成本的主動和被動筆解決方案。

搭載觸控筆的大屏手機(jī)也是義隆重點(diǎn)關(guān)注的目標(biāo)。葉儀皓表示，采用義隆方案的觸控筆單價相當(dāng)便宜，加上還可以做防水、隔著手套觸控的功能，因此在市場上相當(dāng)受歡迎。匯頂科技日前也推出了主動式電容筆系列方案，包括915S、917S等，優(yōu)點(diǎn)是精確度高，配合壓力傳感器還可使實(shí)現(xiàn)筆跡粗細(xì)變化，可實(shí)現(xiàn)類似于原筆跡書寫的體驗(yàn)。配合主控芯片，匯頂科技還為用戶帶來特有的筆寫手擦的功能。當(dāng)寫錯字時，可以用手指輕松將它即時擦掉，讓消費(fèi)者在手機(jī)/平板電腦上獲得像在真實(shí)的紙上一樣的書寫體驗(yàn)。

主動式電容筆雖好也有其缺點(diǎn)，比如成本有所增加，開發(fā)手寫軟件需要投入大量的人力資源，電容筆也很容易丟失。相比之下，被動式電容筆雖然精確度偏低，但是消費(fèi)者用任何普通鉛筆、手指都可以書寫，沒有成本的增加，顯然是更加經(jīng)濟(jì)的方案。

Synaptics目前可以提供主動式和被動式電容筆的解決方案，支持15.6英寸以下的智能手機(jī)和平板電腦，筆尖懸停距離為5~10mm之間。其中被動筆控可以支持2~3毫米，主動筆控可以支持1.5毫米。日前Sony發(fā)布的6.4寸大屏手機(jī)Xperia Z Ultra直接用鉛筆觸控的功能就采用了Synaptics的ClearPad 4260。

觸控屏市場的迅速增長，不僅令新思、義隆、敦泰等傳統(tǒng)觸控IC廠商賺的盆滿缽滿，也吸引了Intel、聯(lián)發(fā)科、高通、博通、德州儀器、Nvidia等主控IC廠商加入戰(zhàn)局。其中聯(lián)發(fā)科就在投資匯頂之后，于2012年合并臺灣“小M”晨星，目前單月觸控IC出貨量已突破1000萬顆大關(guān)。由于主芯片廠商紛紛推出整合觸控IC[!--empirenews.page--]的單芯片解決方案，集成化也成為未來獨(dú)立觸控IC廠商面臨的挑戰(zhàn)。
【導(dǎo)讀】在智能手機(jī)領(lǐng)域，觸控技術(shù)幾乎已成標(biāo)配。據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)ABI Research報告稱，2006年僅7%的智能手機(jī)采用觸摸屏，而到2016年97%的智能手機(jī)將采用觸摸屏。隨著Phablet和超極本的份額擴(kuò)展，大尺寸觸摸屏的需求也將不斷增長。

NVIDIA去年就與Synaptics、N-trig合作推出多點(diǎn)觸摸技術(shù)DirectTouch，旨在面向平板電腦市場推廣該技術(shù)。該技術(shù)能夠?qū)⑵桨逵|控部件收集到的觸控指令通過Tegra3來處理，而非傳統(tǒng)意義上通過觸控IC來處理，效果就是能夠讓觸控更靈敏同時降低耗電量。借助與NVIDIA的工程合作伙伴關(guān)系，Synaptics向OEM廠商提供了多種選擇的DirectTouch技術(shù)平板觸摸方案，包括最新宣布的高性能單芯片ClearPad 7300。

不過匯頂科技的陳偉則認(rèn)為，NVIDIA DirectTouch在行業(yè)中的影響有限，因?yàn)橛|控處理數(shù)據(jù)量不大，但是即時性很高，交給CPU處理系統(tǒng)資源浪費(fèi)大，并且觸控芯片最大的成本不在于MCU，簡化后還要受制于主控芯片，因此省掉一顆MCU意義不大。

目前，包括集創(chuàng)北方、思立微、艾為等一系列本土IC廠商借助地緣優(yōu)勢，與主控芯片廠商一起提供零Flash/MCU方案，可省略觸控芯片內(nèi)部的閃存和MCU，將數(shù)據(jù)處理全部交給CPU，從而進(jìn)一步降低成本。

石墨烯材料取代ITO的多重優(yōu)勢

除了觸控IC的技術(shù)發(fā)展，未來觸摸屏的更大挑戰(zhàn)與機(jī)遇還來自新材料的發(fā)展。

目前市場上觸摸屏的ITO導(dǎo)電薄膜材料主要為氧化銦錫，這種材料主要來自稀土，不僅價格高，而且易碎。目前越來越多的廠商開始采用石墨烯、納米銀、碳納米管等新興材料來取代傳統(tǒng)的氧化銦錫，不僅原材料獲取方便、制造成本低，而且制造成本低、制備工藝簡單。

常州二維碳素科技有限公司總經(jīng)理金虎表示，石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度，其材料擁有非常優(yōu)異的性能，可應(yīng)用到多種產(chǎn)業(yè)中。

用石墨烯材料做的導(dǎo)電薄膜，相比傳統(tǒng)的ITO具有許多優(yōu)勢。首先是原材料的取得比較容易，ITO原材料為稀有金屬銦，全世界儲量很低，隨著各國對稀土資源的保護(hù)性政策，其成本已經(jīng)不斷飚升，從02年$92/kg到現(xiàn)在的$930/kg。據(jù)2008年美國礦業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，目前已發(fā)現(xiàn)的銦礦儲量僅能使用到2028年，而2010年以來銦的使用量在快速放大。另外ITO廢舊電子產(chǎn)品也不易回收，銦有毒性，且回收成本高昂。

相對來說石墨烯的原材料為石墨，氫氣，甲烷，氬氣，可回收的金屬基底材料，以及化學(xué)腐蝕藥劑，廢舊電子產(chǎn)品處理容易。從原材料成本來看，石墨烯遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)ITO材料。此外，石墨烯觸摸屏sensor加工工序相對簡單，對生產(chǎn)設(shè)備、需求場地等投資要求低，可進(jìn)一步降低模組成本。

此外，ITO是陶瓷材料，柔韌性差，加工過程中因彎折而破碎，是重要的成本增加因素，同時在未來的柔性顯示趨勢中，ITO材料也不適合。相對來說柔性是石墨烯的重要特性，其彎折性能主要為其基底PET材料的彎折極限。

除了成本優(yōu)勢外，單層石墨烯還具有透光率好，只吸收2.3%光;理論電阻率低，比銅/銀電阻率還要低;同時耐高溫、防水、堿、鹽腐蝕等多種優(yōu)異性能。金虎認(rèn)為，未來石墨烯觸摸屏取代傳統(tǒng)ITO觸摸屏將是大勢所趨。

據(jù)金虎介紹，2012年，常州二維碳素科技有限公司與石墨烯研究院、力合光電在常州發(fā)布了世界首款手機(jī)用石墨烯電容式觸摸屏，領(lǐng)先于三星、Sony等國際大廠。金虎表示，石墨烯的制成需要有尖端的制備工藝，目前業(yè)內(nèi)主要有四種制備方法，分別是機(jī)械剝離法、外延生長法、氧化石墨還原法和氣相沉積法(CVD)。前三種的原材料均為石墨，CVD法原材料則為甲烷居多。其中三星采用的工藝路線是管式爐，計劃2015年在美國推出石墨烯觸摸屏手機(jī)，而據(jù)傳蘋果的iphone6也將使用石墨烯材料。

目前來看，石墨烯觸摸屏的發(fā)展還處在行業(yè)初級階段，但除了上游材料以外，下游供應(yīng)鏈的發(fā)展還比較遲緩，良率也有待提高。所以距離大規(guī)模商用還有一段時間，但相信隨著三星、蘋果等企業(yè)進(jìn)入該領(lǐng)域，這一時間將很快到來。

常州二維碳素科技有限公司總經(jīng)理金虎

除了成本優(yōu)勢外，單層石墨烯還具有透光率好，理論電阻率低，耐高溫、防水、堿、鹽腐蝕等多種優(yōu)異性能，石墨烯觸摸屏取代傳統(tǒng)ITO觸摸屏將是大勢所趨。

敦泰科技市場部副總經(jīng)理白培霖

在中大型尺寸的高端智能手機(jī)上，單層多點(diǎn)互容與傳統(tǒng)互容將在市場上共存。由于In-cell目前重點(diǎn)是量產(chǎn)性和良率，能提供可量產(chǎn)的In-cell產(chǎn)品其意義不言而喻。

上海思立微科技區(qū)域總監(jiān)趙天明

OGS單層ITO成本具有最低優(yōu)勢，今年主要是全I(xiàn)TO和銀漿跳線兩種工藝相互競爭的格局，主要還是適用于中低端產(chǎn)品。

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