单层多点与石墨烯 谁是触摸屏未来的驱动力?

【导读】在智能手机领域，触控技术几乎已成标配。据调研机构ABI Research报告称，2006年仅7%的智能手机采用触摸屏，而到2016年97%的智能手机将采用触摸屏。随着Phablet和超极本的份额扩展，大尺寸触摸屏的需求也将不断增长。

从电阻屏到电容屏，从G+G到OGS、In-cell、On-cell，智能手机及平板电脑用户体验的飞速发展，得益于触控技术的变革和应用形式的丰富。除了触控芯片的技术推陈出新，石墨烯、纳米银等各种触摸新材料的出现也推动了触控技术的进一步发展。未来触摸屏将往哪个方向发展?触控厂商与芯片厂商将面临哪些挑战?本文将进行详细阐述。

触控IC发展趋势，单层多点仍为主流

随着今年中移动集采以及“红米”手机的发布，中低端智能机份额扩大，手机厂商对于供应链成本控制的需求越来越高。2012年赛普拉斯、晨星科技、汇顶科技、集创北方等多家触控IC供应商先后推出单层多点触控解决方案，成本相比双层方案大幅下降30%以上。触控IC价格在国内已开始接近底线，对TP的新工艺新技术的支持成为独立触控IC厂商生存的核心价值。

从工艺来看，G+G/G+F仍然是手机触控屏的主流工艺，但是OGS和In-cell、On-cell方案发展非常迅速，成为2013年触控市场新的亮点。今年在手机领域OGS将会慢慢的趋向于低端产品，调研机构Display search预计，2013年OGS触控屏需求量将达到3.17亿片，较2012年0.53亿片需求量增长502%。其中OGS主要针对中低端市场，On-cell /In-cell的技术成熟将改变行业的格局。

从OGS的触控工艺来看，目前主要流行的是三种工艺：第一种是单层ITO实现两指触控，这种工艺在技术上有一定难度，但不用考虑架桥和银浆跳线问题。其工作原理是将触控层分割成了互不相连的多个矩阵，把每个矩阵的信号单独用引脚引出到FPC上，从而消除“鬼影”的干扰。由于布线方式的改变，信号从FPC引出来而非传统侧面，因此可以将边框设计得更窄，同时显示屏边缘的触控性能也更加灵敏。单层无桥互容多点触摸屏传感器只需要镀一层ITO膜，具有超薄单层无额外桥梁的特征，不仅简化了单层无桥互容多点触摸屏传感器的工艺复杂度，成本也可降低高达40%。

第二种是菱形架桥方式，因为需要进行五次光照，工艺复杂，设备投入也比较大。

第三种是单层三角形工艺，业界俗称“毛毛虫”工艺，这种工艺的好处是只铺一层ITO sensor，相比菱形架桥工艺非常成熟而且成本很低，但稳定性存在一定问题。

上海思立微科技区域总监赵天明表示，OGS单层ITO成本具有最低优势，今年主要是全ITO和银浆跳线两种工艺相互竞争的格局，主要还是适用于中低端产品。他表示，思立微目前重点发展单层ITO方案，去年就推出了国内首颗支持单层无桥互容多点触摸屏芯片GSL168。

敦泰科技市场部副总经理白培霖认为，在中大型尺寸的高端智能手机上，单层多点互容与传统互容将在市场上共存。他表示，敦泰的优势在于支持全ITO走线，大幅度降低成本。此外，敦泰拥有自主专利的两点自容方案，同时敦泰也是海峡两岸第一家量产In-Cell技术的公司。由于In-cell的重点目前主要是量产性和良率，能提供可量产的In-cell产品其意义不言而喻。

台湾义隆电子董事长叶仪皓则表示，义隆目前在单层下可实现真正的两指和五指操作。除了单层ITO方案，义隆的双层ITO方案还可以实现防水并且可以利用手套触控。此外，义隆正针对On-cell进行积极地布局，目前已跟北京某客户合作On-cell应用，可以提供On-cell十指的应用解决方案。

Synaptics已经为多款手机提供了In-cell技术支持，目前Synaptics正在研发第三代In-cell技术，采用最新技术的手机产品即将上市。此外，Synaptics推出了业界首个单层多点On-cell电容触控解决方案，将On-cell先进工艺迅速扩散至入门级智能手机市场。当然，单层多点On-cell电容触控技术的技术障碍显著低于In-cell，因此在缩短产品上市时间方面有明显优势。

被动笔控将取代主动式笔控

除了以上提到的新工艺外，包括防水触控，悬浮触控，手套触控，笔控等功能也成为触控IC目前新的发展方向。尤其是大尺寸Phablet的普及，越来越多的触控设备增加了笔控功能。但是由于传统的笔控采用的是Wacom的电磁笔加电磁屏的解决方案，成本比较高。因此业界开始倾向于采用低成本的主动和被动笔解决方案。

搭载触控笔的大屏手机也是义隆重点关注的目标。叶仪皓表示，采用义隆方案的触控笔单价相当便宜，加上还可以做防水、隔着手套触控的功能，因此在市场上相当受欢迎。汇顶科技日前也推出了主动式电容笔系列方案，包括915S、917S等，优点是精确度高，配合压力传感器还可使实现笔迹粗细变化，可实现类似于原笔迹书写的体验。配合主控芯片，汇顶科技还为用户带来特有的笔写手擦的功能。当写错字时，可以用手指轻松将它即时擦掉，让消费者在手机/平板电脑上获得像在真实的纸上一样的书写体验。

主动式电容笔虽好也有其缺点，比如成本有所增加，开发手写软件需要投入大量的人力资源，电容笔也很容易丢失。相比之下，被动式电容笔虽然精确度偏低，但是消费者用任何普通铅笔、手指都可以书写，没有成本的增加，显然是更加经济的方案。

Synaptics目前可以提供主动式和被动式电容笔的解决方案，支持15.6英寸以下的智能手机和平板电脑，笔尖悬停距离为5~10mm之间。其中被动笔控可以支持2~3毫米，主动笔控可以支持1.5毫米。日前Sony发布的6.4寸大屏手机Xperia Z Ultra直接用铅笔触控的功能就采用了Synaptics的ClearPad 4260。

触控屏市场的迅速增长，不仅令新思、义隆、敦泰等传统触控IC厂商赚的盆满钵满，也吸引了Intel、联发科、高通、博通、德州仪器、Nvidia等主控IC厂商加入战局。其中联发科就在投资汇顶之后，于2012年合并台湾“小M”晨星，目前单月触控IC出货量已突破1000万颗大关。由于主芯片厂商纷纷推出整合触控IC的单芯片解决方案，集成化也成为未来独立触控IC厂商面临的挑战。[!--empirenews.page--]
【导读】在智能手机领域，触控技术几乎已成标配。据调研机构ABI Research报告称，2006年仅7%的智能手机采用触摸屏，而到2016年97%的智能手机将采用触摸屏。随着Phablet和超极本的份额扩展，大尺寸触摸屏的需求也将不断增长。

从电阻屏到电容屏，从G+G到OGS、In-cell、On-cell，智能手机及平板电脑用户体验的飞速发展，得益于触控技术的变革和应用形式的丰富。除了触控芯片的技术推陈出新，石墨烯、纳米银等各种触摸新材料的出现也推动了触控技术的进一步发展。未来触摸屏将往哪个方向发展?触控厂商与芯片厂商将面临哪些挑战?本文将进行详细阐述。

触控IC发展趋势，单层多点仍为主流

随着今年中移动集采以及“红米”手机的发布，中低端智能机份额扩大，手机厂商对于供应链成本控制的需求越来越高。2012年赛普拉斯、晨星科技、汇顶科技、集创北方等多家触控IC供应商先后推出单层多点触控解决方案，成本相比双层方案大幅下降30%以上。触控IC价格在国内已开始接近底线，对TP的新工艺新技术的支持成为独立触控IC厂商生存的核心价值。

从工艺来看，G+G/G+F仍然是手机触控屏的主流工艺，但是OGS和In-cell、On-cell方案发展非常迅速，成为2013年触控市场新的亮点。今年在手机领域OGS将会慢慢的趋向于低端产品，调研机构Display search预计，2013年OGS触控屏需求量将达到3.17亿片，较2012年0.53亿片需求量增长502%。其中OGS主要针对中低端市场，On-cell /In-cell的技术成熟将改变行业的格局。

从OGS的触控工艺来看，目前主要流行的是三种工艺：第一种是单层ITO实现两指触控，这种工艺在技术上有一定难度，但不用考虑架桥和银浆跳线问题。其工作原理是将触控层分割成了互不相连的多个矩阵，把每个矩阵的信号单独用引脚引出到FPC上，从而消除“鬼影”的干扰。由于布线方式的改变，信号从FPC引出来而非传统侧面，因此可以将边框设计得更窄，同时显示屏边缘的触控性能也更加灵敏。单层无桥互容多点触摸屏传感器只需要镀一层ITO膜，具有超薄单层无额外桥梁的特征，不仅简化了单层无桥互容多点触摸屏传感器的工艺复杂度，成本也可降低高达40%。

第二种是菱形架桥方式，因为需要进行五次光照，工艺复杂，设备投入也比较大。

第三种是单层三角形工艺，业界俗称“毛毛虫”工艺，这种工艺的好处是只铺一层ITO sensor，相比菱形架桥工艺非常成熟而且成本很低，但稳定性存在一定问题。

上海思立微科技区域总监赵天明表示，OGS单层ITO成本具有最低优势，今年主要是全ITO和银浆跳线两种工艺相互竞争的格局，主要还是适用于中低端产品。他表示，思立微目前重点发展单层ITO方案，去年就推出了国内首颗支持单层无桥互容多点触摸屏芯片GSL168。

敦泰科技市场部副总经理白培霖认为，在中大型尺寸的高端智能手机上，单层多点互容与传统互容将在市场上共存。他表示，敦泰的优势在于支持全ITO走线，大幅度降低成本。此外，敦泰拥有自主专利的两点自容方案，同时敦泰也是海峡两岸第一家量产In-Cell技术的公司。由于In-cell的重点目前主要是量产性和良率，能提供可量产的In-cell产品其意义不言而喻。

台湾义隆电子董事长叶仪皓则表示，义隆目前在单层下可实现真正的两指和五指操作。除了单层ITO方案，义隆的双层ITO方案还可以实现防水并且可以利用手套触控。此外，义隆正针对On-cell进行积极地布局，目前已跟北京某客户合作On-cell应用，可以提供On-cell十指的应用解决方案。

Synaptics已经为多款手机提供了In-cell技术支持，目前Synaptics正在研发第三代In-cell技术，采用最新技术的手机产品即将上市。此外，Synaptics推出了业界首个单层多点On-cell电容触控解决方案，将On-cell先进工艺迅速扩散至入门级智能手机市场。当然，单层多点On-cell电容触控技术的技术障碍显著低于In-cell，因此在缩短产品上市时间方面有明显优势。

被动笔控将取代主动式笔控

除了以上提到的新工艺外，包括防水触控，悬浮触控，手套触控，笔控等功能也成为触控IC目前新的发展方向。尤其是大尺寸Phablet的普及，越来越多的触控设备增加了笔控功能。但是由于传统的笔控采用的是Wacom的电磁笔加电磁屏的解决方案，成本比较高。因此业界开始倾向于采用低成本的主动和被动笔解决方案。

搭载触控笔的大屏手机也是义隆重点关注的目标。叶仪皓表示，采用义隆方案的触控笔单价相当便宜，加上还可以做防水、隔着手套触控的功能，因此在市场上相当受欢迎。汇顶科技日前也推出了主动式电容笔系列方案，包括915S、917S等，优点是精确度高，配合压力传感器还可使实现笔迹粗细变化，可实现类似于原笔迹书写的体验。配合主控芯片，汇顶科技还为用户带来特有的笔写手擦的功能。当写错字时，可以用手指轻松将它即时擦掉，让消费者在手机/平板电脑上获得像在真实的纸上一样的书写体验。

主动式电容笔虽好也有其缺点，比如成本有所增加，开发手写软件需要投入大量的人力资源，电容笔也很容易丢失。相比之下，被动式电容笔虽然精确度偏低，但是消费者用任何普通铅笔、手指都可以书写，没有成本的增加，显然是更加经济的方案。

Synaptics目前可以提供主动式和被动式电容笔的解决方案，支持15.6英寸以下的智能手机和平板电脑，笔尖悬停距离为5~10mm之间。其中被动笔控可以支持2~3毫米，主动笔控可以支持1.5毫米。日前Sony发布的6.4寸大屏手机Xperia Z Ultra直接用铅笔触控的功能就采用了Synaptics的ClearPad 4260。

触控屏市场的迅速增长，不仅令新思、义隆、敦泰等传统触控IC厂商赚的盆满钵满，也吸引了Intel、联发科、高通、博通、德州仪器、Nvidia等主控IC厂商加入战局。其中联发科就在投资汇顶之后，于2012年合并台湾“小M”晨星，目前单月触控IC出货量已突破1000万颗大关。由于主芯片厂商纷纷推出整合触控IC[!--empirenews.page--]的单芯片解决方案，集成化也成为未来独立触控IC厂商面临的挑战。
【导读】在智能手机领域，触控技术几乎已成标配。据调研机构ABI Research报告称，2006年仅7%的智能手机采用触摸屏，而到2016年97%的智能手机将采用触摸屏。随着Phablet和超极本的份额扩展，大尺寸触摸屏的需求也将不断增长。

NVIDIA去年就与Synaptics、N-trig合作推出多点触摸技术DirectTouch，旨在面向平板电脑市场推广该技术。该技术能够将平板触控部件收集到的触控指令通过Tegra3来处理，而非传统意义上通过触控IC来处理，效果就是能够让触控更灵敏同时降低耗电量。借助与NVIDIA的工程合作伙伴关系，Synaptics向OEM厂商提供了多种选择的DirectTouch技术平板触摸方案，包括最新宣布的高性能单芯片ClearPad 7300。

不过汇顶科技的陈伟则认为，NVIDIA DirectTouch在行业中的影响有限，因为触控处理数据量不大，但是即时性很高，交给CPU处理系统资源浪费大，并且触控芯片最大的成本不在于MCU，简化后还要受制于主控芯片，因此省掉一颗MCU意义不大。

目前，包括集创北方、思立微、艾为等一系列本土IC厂商借助地缘优势，与主控芯片厂商一起提供零Flash/MCU方案，可省略触控芯片内部的闪存和MCU，将数据处理全部交给CPU，从而进一步降低成本。

石墨烯材料取代ITO的多重优势

除了触控IC的技术发展，未来触摸屏的更大挑战与机遇还来自新材料的发展。

目前市场上触摸屏的ITO导电薄膜材料主要为氧化铟锡，这种材料主要来自稀土，不仅价格高，而且易碎。目前越来越多的厂商开始采用石墨烯、纳米银、碳纳米管等新兴材料来取代传统的氧化铟锡，不仅原材料获取方便、制造成本低，而且制造成本低、制备工艺简单。

常州二维碳素科技有限公司总经理金虎表示，石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度，其材料拥有非常优异的性能，可应用到多种产业中。

用石墨烯材料做的导电薄膜，相比传统的ITO具有许多优势。首先是原材料的取得比较容易，ITO原材料为稀有金属铟，全世界储量很低，随着各国对稀土资源的保护性政策，其成本已经不断飚升，从02年$92/kg到现在的$930/kg。据2008年美国矿业协会数据，目前已发现的铟矿储量仅能使用到2028年，而2010年以来铟的使用量在快速放大。另外ITO废旧电子产品也不易回收，铟有毒性，且回收成本高昂。

相对来说石墨烯的原材料为石墨，氢气，甲烷，氩气，可回收的金属基底材料，以及化学腐蚀药剂，废旧电子产品处理容易。从原材料成本来看，石墨烯远低于传统ITO材料。此外，石墨烯触摸屏sensor加工工序相对简单，对生产设备、需求场地等投资要求低，可进一步降低模组成本。

此外，ITO是陶瓷材料，柔韧性差，加工过程中因弯折而破碎，是重要的成本增加因素，同时在未来的柔性显示趋势中，ITO材料也不适合。相对来说柔性是石墨烯的重要特性，其弯折性能主要为其基底PET材料的弯折极限。

除了成本优势外，单层石墨烯还具有透光率好，只吸收2.3%光;理论电阻率低，比铜/银电阻率还要低;同时耐高温、防水、碱、盐腐蚀等多种优异性能。金虎认为，未来石墨烯触摸屏取代传统ITO触摸屏将是大势所趋。

据金虎介绍，2012年，常州二维碳素科技有限公司与石墨烯研究院、力合光电在常州发布了世界首款手机用石墨烯电容式触摸屏，领先于三星、Sony等国际大厂。金虎表示，石墨烯的制成需要有尖端的制备工艺，目前业内主要有四种制备方法，分别是机械剥离法、外延生长法、氧化石墨还原法和气相沉积法(CVD)。前三种的原材料均为石墨，CVD法原材料则为甲烷居多。其中三星采用的工艺路线是管式炉，计划2015年在美国推出石墨烯触摸屏手机，而据传苹果的iphone6也将使用石墨烯材料。

目前来看，石墨烯触摸屏的发展还处在行业初级阶段，但除了上游材料以外，下游供应链的发展还比较迟缓，良率也有待提高。所以距离大规模商用还有一段时间，但相信随着三星、苹果等企业进入该领域，这一时间将很快到来。

常州二维碳素科技有限公司总经理金虎

除了成本优势外，单层石墨烯还具有透光率好，理论电阻率低，耐高温、防水、碱、盐腐蚀等多种优异性能，石墨烯触摸屏取代传统ITO触摸屏将是大势所趋。

敦泰科技市场部副总经理白培霖

在中大型尺寸的高端智能手机上，单层多点互容与传统互容将在市场上共存。由于In-cell目前重点是量产性和良率，能提供可量产的In-cell产品其意义不言而喻。

上海思立微科技区域总监赵天明

OGS单层ITO成本具有最低优势，今年主要是全ITO和银浆跳线两种工艺相互竞争的格局，主要还是适用于中低端产品。

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