摘要： 2013年In-cell、SITO觸控方案將在手機市場大放異彩。其中，SITO因用料精省，已吸引大量中低價手機業(yè)者青睞，今年市場滲透率將上看七成;至于In-cell則因能達成最輕薄的設計，加上良率與可靠度明顯攀升，亦可望站穩(wěn)高階手機應用市場。
關鍵字： In-cell，觸控方案，晶片
單層氧化銦錫(SITO)觸控方案今年將橫掃手機市場。中國大陸一、二線品牌廠及白牌業(yè)者正加足馬力沖刺中低價智慧手機市場，因而對觸控面板成本要求已日益嚴苛，帶動以單層氧化銦錫(Single ITO， SITO)透明導電膜結構為主的觸控方案出貨需求激增。目前觸控晶片及模組廠正競相擴產(chǎn)，預估今年SITO觸控面板在手機市場的滲透率將高達七成以上。
值此同時，內(nèi)嵌式(In-cell)觸控方案在高階手機市場的地位亦將更趨穩(wěn)固。由于晶片商與面板廠已合力研發(fā)出量產(chǎn)良率較高的In-cell觸控面板，并計畫于今年下半年大舉擴產(chǎn)，將逐漸紓解In-cell產(chǎn)能不足且成本高昂的疑慮，進而吸引更多手機品牌廠加速在新一代高階產(chǎn)品中導入該方案。
中低價手機拉抬 SITO觸控身價飆漲
敦泰電子行銷副總經(jīng)理白培霖(圖1)表示，智慧型手機快速朝中低價位演進，已牽動中國大陸手機製造商擴大轉用成本較低的SITO觸控面板，以打造更具價格競爭力的產(chǎn)品。此將大舉提高SITO方案的市場滲透率，侵蝕目前主流DITO(Double ITO)的市占。包括以玻璃做為主要感測層的SITO雙片玻璃(G/G)、單片玻璃(OGS)，以及薄膜技術陣營的SITO單片薄膜(G/F)等方案(圖 2)均將大發(fā)利市。
圖1 敦泰電子行銷副總經(jīng)理白培霖提到，5吋以上觸控面板部分，目前業(yè)界則看好OGS的發(fā)展?jié)摿?，晶片商與觸控模組廠正致力研發(fā)相關方案。
白培霖指出，以目前行動裝置品牌廠的訂單需求，以及觸控晶片、模組廠的備貨情形來看，今年SITO方案占整體市場出貨比重將上看七成，取得手機觸控技術主導地位。
SITO顧名思義係以單層ITO感測觸控訊號，其將X、Y軸感測金屬線置放在同一層ITO，再與玻璃基板或聚酯薄膜(PET)貼合組成觸控面板;相較于應用雙層ITO的傳統(tǒng)DITO技術，SITO可減少一道ITO對位、貼合工序及材料成本，製作過程較簡單，可滿足中低價智慧手機的物料清單(BOM)成本限制與快速上市等條件。不過，SITO將感測線集中在一層，會有電容值過大而降低精準度的問題，且面板結構大幅簡化也將減弱強度，係目前亟須克服的技術關卡。
圖2 各種觸控方案比較
[#page#]
現(xiàn)階段，觸控芯片片商與模組廠皆緊跟市場脈動，全力投入開發(fā)新一代SITO產(chǎn)品，并積極提升良率與可靠度，期爭取更多手機廠青睞。白培霖透露，今年幾乎所有中國大陸手機廠均將主攻中低階市場，由于產(chǎn)品價格考量勝于效能及穩(wěn)定性要求，且螢幕尺寸多設定在5吋以下毋須支援多點觸控;因此，敦泰已量身打造多款低成本SITO觸控感測晶片，包括單層自電容真實兩點感應、單層自電容兩指手勢感應及單層互電容多點感應等，全力拉攏手機業(yè)者。
另一方面，備受產(chǎn)業(yè)界矚目的In-cell觸控面板方案，則可望于今年下半年突破量產(chǎn)桎梏，進一步擴大在高階智慧型手機市場的影響力。
In-cell感測結構翻新 量產(chǎn)良率/可靠度激增
目前中小尺寸觸控方案中，量產(chǎn)良率與產(chǎn)能已達一定水準的GG、雙片薄膜(GFF)、OGS或On-cell，厚薄度多在2.1?3.0毫米(mm)之間，均不如In-cell可達到1.8毫米的極致輕薄表現(xiàn);而這毫釐之差，就是手機廠最重要的較勁之處，包括蘋果(Apple)、索尼(Sony)，甚至是中國大陸品牌業(yè)者均已全力投入布局，因而讓In-cell成為觸控產(chǎn)業(yè)焦點。
然而，In-cell將觸控感測層內(nèi)建在液晶顯示(LCD)面板中，不僅增加製作難度、損壞率與液晶雜訊問題，且感測精準度、穩(wěn)定性也還不到位;在整體良率偏低、產(chǎn)能短缺情況下，價格亦所費不貲。
白培霖透露，為克服In-cell嚴峻挑戰(zhàn)，進而加快終端產(chǎn)品上市與降價速度，敦泰已開發(fā)新一代In-cell觸控面板專利，可將良率拉高到和一般玻璃、薄膜式觸控方案相當程度。此一創(chuàng)新結構改良蘋果的In-cell作法，將感測層由LCD下方轉至上方貼合(圖3)，可拉近手指與感測層的距離，并避開嚴重的液晶層雜訊干擾。
圖3 現(xiàn)有In-cell技術架構比較，左為蘋果專利，右為敦泰專利。
盡管敦泰作法可望克服In-cell量產(chǎn)最大瓶頸，但由于LCD上方設計空間較下方更為吃緊，勢將拉近X、Y感測層距離，使兩極電容值放大，進而影響觸控訊號辨識與感應精準度。著眼于此，敦泰也將結合自家觸控IC軟硬體，以及合作面板廠底下LCD驅動IC供應鏈的硅智財(IP)技術，于今年下半年發(fā)布一款整合型系統(tǒng)單晶片(SoC)，以強化觸控和液晶訊號的同步或分時處理能力，讓新的In-cell感測結構運行無礙。
白培霖透露，敦泰已和多家中國大陸面板廠訂定新的In-cell觸控面板量產(chǎn)時程，并正持續(xù)與臺灣面板廠洽談合作，初期將鎖定4?5吋智慧型手機主流規(guī)格，在今年第二季后逐季放量，協(xié)助手機廠打造平價高規(guī)的In-cell產(chǎn)品。
據(jù)悉，除中國大陸華為、中興等一線品牌廠已計畫在新產(chǎn)品中導入In-cell觸控方案外，酷派也將在今年下半年推出一款號稱全球最薄6.5毫米的In-cell智慧型手機，足見In-cell的產(chǎn)能需求將愈來愈大。
In-cell好處眾所周知，一旦更優(yōu)異的感測結構與觸控晶片雙雙在下半年到位后，將逐漸發(fā)揮量產(chǎn)經(jīng)濟效益，迅速躋身中小尺寸觸控主流地位，并掀起新一波技術轉換潮。[!--empirenews.page--]
[#page#]
手機尺寸/價位多元 觸控方案需求多頭并進
盡管In-cell可望挾輕薄優(yōu)勢逐步攻占高階手機市場，但是，隨著手機廠競相轉向開發(fā)5?6吋、全高畫質(FHD)的平板手機(Phablet)產(chǎn)品，卻也為目前仍無法順利跨越5吋以上觸控面板量產(chǎn)，且支援畫素愈高愈難提高良率的In-cell技術發(fā)展埋下變數(shù)。
NPD DisplaySearch研究總監(jiān)謝忠利表示，除了蘋果以外，其他智慧型手機業(yè)者幾乎都將Phablet視為主力產(chǎn)品，因而帶動手機觸控技術朝大尺寸方向邁進。
由于較大尺寸的In-cell技術尚未發(fā)展成熟，且成本還是比其他技術高出許多;因此，行動裝置品牌廠為加速擴充Phablet機種陣容，勢將考慮應用其他觸控技術，包括On-cell、超薄GFF都將成為廠商布局重點，甚至也開始出現(xiàn)將導入現(xiàn)有7吋平板主流OGS(Nexus 7)、GF2(GF DITO)(iPad mini)等方案的聲浪。
此外，隨著中國大陸手機廠力拱中低價智慧手機，觸控模組廠為減少ITO材料成本，進而提供客戶更便宜的報價，亦將持續(xù)增加GF1(GF SITO)、GF△(GF Triangle)等薄膜觸控技術的產(chǎn)品投資比重。
謝忠利分析，由于上述兩項新興觸控面板解決方案均只採用一片ITO薄膜，可大幅降低用料成本，且前者已可實現(xiàn)多點觸控，后者亦能以手勢模擬方式支援兩點觸控，皆符合一般智慧型手機需求，將以低模組成本優(yōu)勢快速在市場崛起。
謝忠利認為，由于智慧型手機的尺寸與市場價格分布日益多元化，因此製造商也須因應產(chǎn)品規(guī)格選用適合的觸控面板技術，此將使各種玻璃、薄膜、OGS或On-cell、In-cell觸控方案各自在不同價位的終端產(chǎn)品設計領域嶄露鋒芒，促進整個觸控產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值持續(xù)翻揚。
據(jù)NPD DisplaySearch調查統(tǒng)計，2012年全球觸控面板產(chǎn)值已達到約160億美元，預估至2018年，產(chǎn)值將可望翻倍成長至319億美元，足見市場需求強勁。
觸控屏模塊市場趨勢分析
綜觀當前的觸控屏模塊市場，由于各種不同觸控技術的產(chǎn)品都有其發(fā)展的空間，因此在市場百花齊放的狀況下，觸控屏模塊在近年來的出貨量不斷升高。根據(jù)市場研究機構拓墣產(chǎn)業(yè)研究所的預測，即使不包含整合到TFT-LCD液晶面板的In-Cell及OLED面板的On-Cell觸控產(chǎn)品，2012年全球觸控屏模塊的出貨量仍可望達到12億片，年增長率約為26%，2013年全球觸控屏模塊的出貨量更預計可達13.8億片，年增長率約為15%。
其中，尤其是單片玻璃(OGS)方案觸控屏模塊的商機被后勢看漲。在貼合良率提升以及Windows 8新操作系統(tǒng)的帶動下，OGS觸控屏市場可望在2013年大幅成長。雖然Windows 8操作系統(tǒng)的硬件銷售成績不如預期，但據(jù)預測，大、中、小屏幕尺寸的移動終端設備仍將被持續(xù)導入。NPD DisplaySearch研究總監(jiān)謝忠利表示，筆記本電腦、平板電腦的部分品牌廠商為了使產(chǎn)品的制造成本更低、體積更輕薄，將會逐漸減少雙片玻璃 (GG)觸控屏的使用，轉而導入材料更省、貼合次數(shù)更少的OGS觸控屏，進而促進觸控屏市場的產(chǎn)值持續(xù)擴大。
2011年-2018年手機面板觸控技術發(fā)展趨勢
[#page#]
NPD DisplaySearch研究報告預測，觸控屏在筆記本電腦與平板電腦這兩大市場的產(chǎn)值將從2011年的29億美元，攀升至2015年的57億美元。其中，OGS觸控屏的產(chǎn)值在2012年可望達到3，000萬美元，預計2013-2014年OGS觸控屏的產(chǎn)值仍將繼續(xù)保持高速增長的勢頭。
據(jù)了解，目前13.3英寸含保護玻璃的GG觸控屏價格約為70-80美元，而OGS觸控屏僅為60-70美元。謝忠利指出，盡管OGS觸控屏在價格上已取得優(yōu)勢，但目前OGS觸控屏的供應鏈仍不及GG觸控屏完整，一些品牌廠商可能考慮到貨源及良率等因素，仍會大多采用GG觸控屏生產(chǎn)工藝，但未來在眾多廠商都開始投入OGS觸控屏量產(chǎn)之后，大尺寸OGS觸控屏將可望爭取更大的市場商機。
擴增OGS觸控屏產(chǎn)能
由于低成本與輕薄化已是下一代觸控技術發(fā)展的首要目標，因此僅在顯示面板外加上一層保護玻璃的OGS觸控屏方案倍受業(yè)界的期待，目前全球觸控屏模塊制造廠商已開始全力投入到OGS觸控屏技術的研發(fā)與生產(chǎn)中，并紛紛擴建生產(chǎn)線。例如，觸控屏模塊大廠TPK宸鴻集團為了保證觸控傳感器的貨源供應，目前正興建一條全新4.5代觸控傳感器生產(chǎn)線，并將于2013年下半年投產(chǎn)，預計2013年大尺寸觸控屏的月產(chǎn)能將達到200萬片。宸鴻新增的這條生產(chǎn)線主要就是針對 OGS觸控屏的商機而進行的布局。OGS觸控屏被視為導入觸控筆記本電腦產(chǎn)品的最佳解決方案，同時，較低價的平板電腦產(chǎn)品也將出現(xiàn)采用OGS觸控屏方案的趨勢。
另外，據(jù)了解，除了自行布建4.5代生產(chǎn)線之外，宸鴻還與觸控傳感器供貨商和鑫展開合作，和鑫5.3代生產(chǎn)線所供應的觸控傳感器將于2013年第一季開始供貨給宸鴻。也就是說，宸鴻在2013年將新增由5.3代及4.5代生產(chǎn)線所供應的觸控傳感器。
整體而言，每片4.5代線母基板玻璃約可切割36片7英寸面板，或18片10.1英寸面板。和鑫的5.3代線每片玻璃基板則大約可切割45片 10.1英寸面板，若僅就有效切割的角度來看，玻璃產(chǎn)線的世代越高，所生產(chǎn)的觸控傳感器就越有競爭力，然而若考慮到良率因素，則由于5.3代生產(chǎn)線的良率仍有待提升，因此4.5代線的成本效益未必低于5.3代線。
與此同時，另一家觸控屏模塊大廠勝華科技股份有限公司也將興建二期廠房，勝華目前OGS觸控屏的月產(chǎn)能為400萬片(以10英寸計算)，該公司于東莞松山湖廠區(qū)的生產(chǎn)線包括前段的保護玻璃到ITO工藝，以及后段的玻璃切割、CNC加工和模塊貼合等，在二期擴產(chǎn)完成后，屆時總產(chǎn)能將可達1，000萬片。勝華相關負責人表示，觸控筆記本電腦所使用的大尺寸OGS觸控產(chǎn)品的出貨量預期將會在2013年第一季獲得明顯提升。
值得關注的廠商還包括觸控模塊領域的新秀——宸慶科技股份有限公司，該公司新建的生產(chǎn)線于一月正式導入量產(chǎn)，加上原有的中小尺寸貼合生產(chǎn)線，宸慶目前已擁有完整的電容觸控模塊產(chǎn)品線。宸慶總經(jīng)理劉興棟介紹，宸慶位于臺灣竹南的新廠房已裝備月產(chǎn)25萬片的前段SENSOR涂布線、曝光蝕刻生產(chǎn)線;月產(chǎn) 10萬片的OGS觸控屏生產(chǎn)線;以及大尺寸觸控屏貼合生產(chǎn)線等。[!--empirenews.page--]
目前宸慶已開發(fā)完成3英寸至5英寸手機、7英寸平板、13.3英寸筆電、21.6英寸AIO等觸控屏模塊等，現(xiàn)階段公司以中小尺寸產(chǎn)品為主，鎖定智能手機應用市場，現(xiàn)已接到聯(lián)想等多家品牌大廠的訂單。
觸控IC朝單芯片發(fā)展
觸控屏模塊包含傳感器(sensor)及控制IC部分，隨著智能手機及平板電腦的市場熱銷，觸控IC的出貨量也不斷提高，2012年全球觸控IC的總營收預計將達15億美元，其中，觸控IC大廠的表現(xiàn)相當亮眼，Atmel、Cypress及Synaptics就占據(jù)了六成以上的市場。另外，包括臺灣大廠義隆、晨星、聯(lián)詠、奇景及韓國三星、LG等亞洲廠商也紛紛加入該市場。
借助Windows 8操作系統(tǒng)所帶來的商機，義隆電子股份有限公司2012年第四季W(wǎng)indows 8觸控屏IC的出貨量約為120-130萬套，隨著傳感器良率的提升，以及通過Windows 8認證的機種數(shù)量持續(xù)增加，預計義隆的Windows 8觸控屏IC出貨量將于2013年第一季進一步提升。
[#page#]
義隆相關負責人表示，該公司目前通過Win 8認證的機種主要包括11.6-15.6英寸，一共7個品牌、17款產(chǎn)品。此外，義隆還將支持的屏幕尺英寸延伸至18.4英寸，進一步跨入All-in- One PC產(chǎn)品領域。據(jù)了解，微軟Windows 8的觸控認證規(guī)格較Android平臺更嚴格，要達成符合Windows 8觸控IC的量產(chǎn)標準，最大挑戰(zhàn)在于提升產(chǎn)品的良率。為此，義隆采用高壓工藝生產(chǎn)觸控IC，大幅提高信噪比(SNR);降低環(huán)境噪聲對芯片的影響，從而提升產(chǎn)品的良率。
義隆目前針對11.6-15.6英寸面板所搭配的觸控芯片為2顆IC的解決方案，實際上，由于義隆觸控IC能有效減少控制板中的芯片數(shù)量，因此產(chǎn)品已在宏碁、聯(lián)想、索尼、戴爾、東芝及三星等品牌大廠的Windows 8平板和筆記本電腦中使用。
義隆董事長兼總經(jīng)理葉儀皓表示，Windows 8平板和筆記本電腦需要更薄的觸控屏，而義隆所提供的兩顆觸控IC解決方案，相較于3-4顆的方案，約可為11.6英寸面板減少20%的觸控控制板面積，以及2-4毫米厚度，最終生產(chǎn)出全球最薄的6毫米控制板。在提供兩顆IC的解決方案之后，義隆接下來將于2013第一季導入系統(tǒng)單芯片(SoC)的量產(chǎn)，以應對筆記本電腦窄邊化的趨勢。
觸控屏筆記本電腦成為目前廠商們開發(fā)的熱點
北京集創(chuàng)北方科技有限公司董事長張晉芳也指出，2013年的觸控屏發(fā)展重點主要為超薄、無邊框、抗干擾及環(huán)境自適應性能好等，在這些需求下，觸控芯片廠商需要對不同尺寸的應用提供相應的解決方案，以滿足市場和產(chǎn)業(yè)的需求。例如G1F玻璃設計可提高透光性和觸控效果;On-Cell或In-Cell方案需要節(jié)省觸控模塊的厚度;開發(fā)單片式OGS或TOL(Touch On Lens)的方案;低功耗前提下實現(xiàn)多點觸摸界面;為了支持高清視頻，要求觸控模塊IC要有更精準的線性度和報點率;以及更清晰的圖像和更好的使用體驗等等。
張晉芳強調，觸控IC廠商介于傳感器和下游系統(tǒng)客戶之間，在推廣觸控屏的過程中扮演著重要的角色，對于行業(yè)的認識也要求更深入，要在此領域勝出的條件就是要與產(chǎn)業(yè)鏈上的手機、觸摸屏、操作軟件等多方廠商一起合作，不斷推出定制化的產(chǎn)品。
[#page#]
為滿足市場需求，集創(chuàng)北方已推出ICN83XX系列In-Cell方案，可全面支持DITO GG/GFF及單層OGS/GG/GF/CTPM，具有優(yōu)秀的LCM/RF抗干擾性能，并支持Windows 8 USB及I2C/SPI通訊接口，可廣泛應用于現(xiàn)階段各大主要平臺，包括聯(lián)發(fā)科和展訊的整體平臺方案等，其中，集創(chuàng)北方與展訊共同開發(fā)的高性價比 single IC方案，可用于單層(OGS、TOL)和多層(G+G、GFF、PET+G)模塊中。
觸控IC需提升OGS屏用戶體驗
隨著越來越多觸控屏模塊大廠積極發(fā)展單片OGS觸控屏，使得包括Atmel、意法半導體、IDT、賽普拉斯等在內(nèi)的半導體大廠也紛紛推出薄型觸控屏控制芯片方案。
例如，Atmel的maXTouch E系列便是針對TOL(內(nèi)嵌式In-Cell方案)與On-Cell(外掛式)感測設計方案而推出的優(yōu)化產(chǎn)品，maXTouch E系列支持噪聲充電器、2mm手寫筆功能，觸控IC組件具備低功耗、高集成度、節(jié)省電路板空間等特性，目前已應用于Samsung Galaxy系列智能手機及平板電腦、LG Electronics Mobile開發(fā)的G-Slate平板電腦，以及Motorola XOOM系列產(chǎn)品中。
IDT則針對單層觸控模塊設計推出了LDS7000系列IC傳感器，新產(chǎn)品可改善多點觸控屏必須克服的觸控殘影問題。賽普拉斯的第四代 TrueTouch電容式觸控芯片針對全新的薄型觸控屏模塊進行優(yōu)化設計，在400MHz屏幕更新率、1kHz掃描速度的應用條件下，可根據(jù)操作系統(tǒng)的設計需求，提供精準的觸點感測信號噪聲排除設計。
整體而言，由于OGS觸控屏可減少一片玻璃貼合，使得傳感器與顯示器之間更加接近，因而也會造成LCD所放射的噪聲比兩片玻璃的方案更加嚴重，若采用噪聲處理效果較差的觸控控制器，則會導致終端產(chǎn)品在觸控操作時發(fā)生反應遲緩、畫面容易抖動失真、系統(tǒng)耗電量大等問題。因此，在OGS觸控技術興起后，觸控IC也正面臨著更大的設計挑戰(zhàn)，要求觸控芯片廠商必須在維持芯片高效率、低功耗及抗噪聲等條件下，為OGS觸控屏帶來更佳的操作體驗。
多點觸控In-Cell后勢看好
展望未來觸控屏模塊的發(fā)展，張晉芳引用IHS iSuppli的調查報告指出，在蘋果iPhone產(chǎn)品熱銷及其精致用戶接口的刺激下，未來幾年全球觸控屏顯示器模塊的出貨量將迅猛增長，且多點觸控將成為熱點。
他指出，iPhone產(chǎn)品已證明多點觸控技術可在便攜式產(chǎn)品中實現(xiàn)，加上平板電腦的市場增長趨勢，使得許多觸控屏生產(chǎn)廠商都已宣布開發(fā)制造多點觸控屏，多點觸控技術的普及已為期不遠，特別是智能手機對于In/On-Cell等觸控屏技術的需求不容小覷。
On-Cell技術是將觸控感應層做在顯示面板上的玻璃外層，因此顯示和觸控為一體化，可實現(xiàn)更輕薄化的產(chǎn)品效果，但缺點則是觸控感應層與顯示面板玻璃貼合的良率問題。In-Cell觸控工藝則是將觸控感應層整合在顯示面板內(nèi)，即彩色濾光片玻璃與薄膜晶體管玻璃整合于一體，相較于On- Cell，In-Cell可解決良率問題，不過，由于IC信號處理是借由LCD的數(shù)據(jù)與閘極驅動時的帶寬空隙來執(zhí)行的，導致觸控信號的響應時間受限，靈敏度受到影響。[!--empirenews.page--]
拓墣產(chǎn)業(yè)研究所認為，由于蘋果率先在新款iPhone產(chǎn)品中導入2012年崛起的In-Cell觸控技術，預料未來在高端智能手機市場的應用中，該技術的滲透率將會持續(xù)擴大。2012年全球In-Cell觸控屏在高端智能手機市場的占有率可能接近10%，到2015年，這一比例將提高到30%，In-Cell技術的后勢發(fā)展值得密切關注。
綜上所述，為了讓智能手機、超極本和平板電腦等移動終端設備可達到機身輕薄且觸控更靈敏的目標，廠商將逐漸放棄雙片玻璃(GG)的觸控屏結構，改為采用可簡化觸控感測層結構、降低觸控模塊生產(chǎn)成本的OGS與內(nèi)嵌式(In-Cell)觸控屏新技術。
下載文檔
