In-cell、SITO触控方案将在手机市场大放异彩
摘要： 2013年In-cell、SITO触控方案将在手机市场大放异彩。其中，SITO因用料精省，已吸引大量中低价手机业者青睐，今年市场渗透率将上看七成;至于In-cell则因能达成最轻薄的设计，加上良率与可靠度明显攀升，亦可望站稳高阶手机应用市场。
单层氧化铟锡(SITO)触控方案今年将横扫手机市场。中国大陆一、二线品牌厂及白牌业者正加足马力冲刺中低价智慧手机市场，因而对触控面板成本要求已日益严苛，带动以单层氧化铟锡(Single ITO， SITO)透明导电膜结构为主的触控方案出货需求激增。目前触控晶片及模组厂正竞相扩产，预估今年SITO触控面板在手机市场的渗透率将高达七成以上。
值此同时，内嵌式(In-cell)触控方案在高阶手机市场的地位亦将更趋稳固。由于晶片商与面板厂已合力研发出量产良率较高的In-cell触控面板，并计画于今年下半年大举扩产，将逐渐纾解In-cell产能不足且成本高昂的疑虑，进而吸引更多手机品牌厂加速在新一代高阶产品中导入该方案。
中低价手机拉抬 SITO触控身价飙涨
敦泰电子行销副总经理白培霖(图1)表示，智慧型手机快速朝中低价位演进，已牵动中国大陆手机製造商扩大转用成本较低的SITO触控面板，以打造更具价格竞争力的产品。此将大举提高SITO方案的市场渗透率，侵蚀目前主流DITO(Double ITO)的市占。包括以玻璃做为主要感测层的SITO双片玻璃(G/G)、单片玻璃(OGS)，以及薄膜技术阵营的SITO单片薄膜(G/F)等方案(图 2)均将大发利市。
图1 敦泰电子行销副总经理白培霖提到，5吋以上触控面板部分，目前业界则看好OGS的发展潜力，晶片商与触控模组厂正致力研发相关方案。
白培霖指出，以目前行动装置品牌厂的订单需求，以及触控晶片、模组厂的备货情形来看，今年SITO方案占整体市场出货比重将上看七成，取得手机触控技术主导地位。
SITO顾名思义係以单层ITO感测触控讯号，其将X、Y轴感测金属线置放在同一层ITO，再与玻璃基板或聚酯薄膜(PET)贴合组成触控面板;相较于应用双层ITO的传统DITO技术，SITO可减少一道ITO对位、贴合工序及材料成本，製作过程较简单，可满足中低价智慧手机的物料清单(BOM)成本限制与快速上市等条件。不过，SITO将感测线集中在一层，会有电容值过大而降低精準度的问题，且面板结构大幅简化也将减弱强度，係目前亟须克服的技术关卡。
图2 各种触控方案比较
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现阶段，触控芯片片商与模组厂皆紧跟市场脉动，全力投入开发新一代SITO产品，并积极提升良率与可靠度，期争取更多手机厂青睐。白培霖透露，今年几乎所有中国大陆手机厂均将主攻中低阶市场，由于产品价格考量胜于效能及稳定性要求，且萤幕尺寸多设定在5吋以下毋须支援多点触控;因此，敦泰已量身打造多款低成本SITO触控感测晶片，包括单层自电容真实两点感应、单层自电容两指手势感应及单层互电容多点感应等，全力拉拢手机业者。
另一方面，备受产业界瞩目的In-cell触控面板方案，则可望于今年下半年突破量产桎梏，进一步扩大在高阶智慧型手机市场的影响力。
In-cell感测结构翻新 量产良率/可靠度激增
目前中小尺寸触控方案中，量产良率与产能已达一定水準的GG、双片薄膜(GFF)、OGS或On-cell，厚薄度多在2.1?3.0毫米(mm)之间，均不如In-cell可达到1.8毫米的极致轻薄表现;而这毫釐之差，就是手机厂最重要的较劲之处，包括苹果(Apple)、索尼(Sony)，甚至是中国大陆品牌业者均已全力投入布局，因而让In-cell成为触控产业焦点。
然而，In-cell将触控感测层内建在液晶显示(LCD)面板中，不仅增加製作难度、损坏率与液晶杂讯问题，且感测精準度、稳定性也还不到位;在整体良率偏低、产能短缺情况下，价格亦所费不赀。
白培霖透露，为克服In-cell严峻挑战，进而加快终端产品上市与降价速度，敦泰已开发新一代In-cell触控面板专利，可将良率拉高到和一般玻璃、薄膜式触控方案相当程度。此一创新结构改良苹果的In-cell作法，将感测层由LCD下方转至上方贴合(图3)，可拉近手指与感测层的距离，并避开严重的液晶层杂讯干扰。
图3 现有In-cell技术架构比较，左为苹果专利，右为敦泰专利。
尽管敦泰作法可望克服In-cell量产最大瓶颈，但由于LCD上方设计空间较下方更为吃紧，势将拉近X、Y感测层距离，使两极电容值放大，进而影响触控讯号辨识与感应精準度。着眼于此，敦泰也将结合自家触控IC软硬体，以及合作面板厂底下LCD驱动IC供应链的硅智财(IP)技术，于今年下半年发布一款整合型系统单晶片(SoC)，以强化触控和液晶讯号的同步或分时处理能力，让新的In-cell感测结构运行无碍。
白培霖透露，敦泰已和多家中国大陆面板厂订定新的In-cell触控面板量产时程，并正持续与台湾面板厂洽谈合作，初期将锁定4?5吋智慧型手机主流规格，在今年第二季后逐季放量，协助手机厂打造平价高规的In-cell产品。
据悉，除中国大陆华为、中兴等一线品牌厂已计画在新产品中导入In-cell触控方案外，酷派也将在今年下半年推出一款号称全球最薄6.5毫米的In-cell智慧型手机，足见In-cell的产能需求将愈来愈大。
In-cell好处众所周知，一旦更优异的感测结构与触控晶片双双在下半年到位后，将逐渐发挥量产经济效益，迅速跻身中小尺寸触控主流地位，并掀起新一波技术转换潮。
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手机尺寸/价位多元 触控方案需求多头并进
尽管In-cell可望挟轻薄优势逐步攻占高阶手机市场，但是，随着手机厂竞相转向开发5?6吋、全高画质(FHD)的平板手机(Phablet)产品，却也为目前仍无法顺利跨越5吋以上触控面板量产，且支援画素愈高愈难提高良率的In-cell技术发展埋下变数。
NPD DisplaySearch研究总监谢忠利表示，除了苹果以外，其他智慧型手机业者几乎都将Phablet视为主力产品，因而带动手机触控技术朝大尺寸方向迈进。
由于较大尺寸的In-cell技术尚未发展成熟，且成本还是比其他技术高出许多;因此，行动装置品牌厂为加速扩充Phablet机种阵容，势将考虑应用其他触控技术，包括On-cell、超薄GFF都将成为厂商布局重点，甚至也开始出现将导入现有7吋平板主流OGS(Nexus 7)、GF2(GF DITO)(iPad mini)等方案的声浪。
此外，随着中国大陆手机厂力拱中低价智慧手机，触控模组厂为减少ITO材料成本，进而提供客户更便宜的报价，亦将持续增加GF1(GF SITO)、GF△(GF Triangle)等薄膜触控技术的产品投资比重。
谢忠利分析，由于上述两项新兴触控面板解决方案均只採用一片ITO薄膜，可大幅降低用料成本，且前者已可实现多点触控，后者亦能以手势模拟方式支援两点触控，皆符合一般智慧型手机需求，将以低模组成本优势快速在市场崛起。
谢忠利认为，由于智慧型手机的尺寸与市场价格分布日益多元化，因此製造商也须因应产品规格选用适合的触控面板技术，此将使各种玻璃、薄膜、OGS或On-cell、In-cell触控方案各自在不同价位的终端产品设计领域崭露锋芒，促进整个触控产业的产值持续翻扬。
据NPD DisplaySearch调查统计，2012年全球触控面板产值已达到约160亿美元，预估至2018年，产值将可望翻倍成长至319亿美元，足见市场需求强劲。
触控屏模块市场趋势分析
综观当前的触控屏模块市场，由于各种不同触控技术的产品都有其发展的空间，因此在市场百花齐放的状况下，触控屏模块在近年来的出货量不断升高。根据市场研究机构拓墣产业研究所的预测，即使不包含整合到TFT-LCD液晶面板的In-Cell及OLED面板的On-Cell触控产品，2012年全球触控屏模块的出货量仍可望达到12亿片，年增长率约为26%，2013年全球触控屏模块的出货量更预计可达13.8亿片，年增长率约为15%。
其中，尤其是单片玻璃(OGS)方案触控屏模块的商机被后势看涨。在贴合良率提升以及Windows 8新操作系统的带动下，OGS触控屏市场可望在2013年大幅成长。虽然Windows 8操作系统的硬件销售成绩不如预期，但据预测，大、中、小屏幕尺寸的移动终端设备仍将被持续导入。NPD DisplaySearch研究总监谢忠利表示，笔记本电脑、平板电脑的部分品牌厂商为了使产品的制造成本更低、体积更轻薄，将会逐渐减少双片玻璃 (GG)触控屏的使用，转而导入材料更省、贴合次数更少的OGS触控屏，进而促进触控屏市场的产值持续扩大。
2011年-2018年手机面板触控技术发展趋势
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NPD DisplaySearch研究报告预测，触控屏在笔记本电脑与平板电脑这两大市场的产值将从2011年的29亿美元，攀升至2015年的57亿美元。其中，OGS触控屏的产值在2012年可望达到3，000万美元，预计2013-2014年OGS触控屏的产值仍将继续保持高速增长的势头。
据了解，目前13.3英寸含保护玻璃的GG触控屏价格约为70-80美元，而OGS触控屏仅为60-70美元。谢忠利指出，尽管OGS触控屏在价格上已取得优势，但目前OGS触控屏的供应链仍不及GG触控屏完整，一些品牌厂商可能考虑到货源及良率等因素，仍会大多采用GG触控屏生产工艺，但未来在众多厂商都开始投入OGS触控屏量产之后，大尺寸OGS触控屏将可望争取更大的市场商机。
扩增OGS触控屏产能
由于低成本与轻薄化已是下一代触控技术发展的首要目标，因此仅在显示面板外加上一层保护玻璃的OGS触控屏方案倍受业界的期待，目前全球触控屏模块制造厂商已开始全力投入到OGS触控屏技术的研发与生产中，并纷纷扩建生产线。例如，触控屏模块大厂TPK宸鸿集团为了保证触控传感器的货源供应，目前正兴建一条全新4.5代触控传感器生产线，并将于2013年下半年投产，预计2013年大尺寸触控屏的月产能将达到200万片。宸鸿新增的这条生产线主要就是针对 OGS触控屏的商机而进行的布局。OGS触控屏被视为导入触控笔记本电脑产品的最佳解决方案，同时，较低价的平板电脑产品也将出现采用OGS触控屏方案的趋势。
另外，据了解，除了自行布建4.5代生产线之外，宸鸿还与触控传感器供货商和鑫展开合作，和鑫5.3代生产线所供应的触控传感器将于2013年第一季开始供货给宸鸿。也就是说，宸鸿在2013年将新增由5.3代及4.5代生产线所供应的触控传感器。
整体而言，每片4.5代线母基板玻璃约可切割36片7英寸面板，或18片10.1英寸面板。和鑫的5.3代线每片玻璃基板则大约可切割45片 10.1英寸面板，若仅就有效切割的角度来看，玻璃产线的世代越高，所生产的触控传感器就越有竞争力，然而若考虑到良率因素，则由于5.3代生产线的良率仍有待提升，因此4.5代线的成本效益未必低于5.3代线。
与此同时，另一家触控屏模块大厂胜华科技股份有限公司也将兴建二期厂房，胜华目前OGS触控屏的月产能为400万片(以10英寸计算)，该公司于东莞松山湖厂区的生产线包括前段的保护玻璃到ITO工艺，以及后段的玻璃切割、CNC加工和模块贴合等，在二期扩产完成后，届时总产能将可达1，000万片。胜华相关负责人表示，触控笔记本电脑所使用的大尺寸OGS触控产品的出货量预期将会在2013年第一季获得明显提升。
值得关注的厂商还包括触控模块领域的新秀——宸庆科技股份有限公司，该公司新建的生产线于一月正式导入量产，加上原有的中小尺寸贴合生产线，宸庆目前已拥有完整的电容触控模块产品线。宸庆总经理刘兴栋介绍，宸庆位于台湾竹南的新厂房已装备月产25万片的前段SENSOR涂布线、曝光蚀刻生产线;月产 10万片的OGS触控屏生产线;以及大尺寸触控屏贴合生产线等。
目前宸庆已开发完成3英寸至5英寸手机、7英寸平板、13.3英寸笔电、21.6英寸AIO等触控屏模块等，现阶段公司以中小尺寸产品为主，锁定智能手机应用市场，现已接到联想等多家品牌大厂的订单。
触控IC朝单芯片发展
触控屏模块包含传感器(sensor)及控制IC部分，随着智能手机及平板电脑的市场热销，触控IC的出货量也不断提高，2012年全球触控IC的总营收预计将达15亿美元，其中，触控IC大厂的表现相当亮眼，Atmel、Cypress及Synaptics就占据了六成以上的市场。另外，包括台湾大厂义隆、晨星、联咏、奇景及韩国三星、LG等亚洲厂商也纷纷加入该市场。
借助Windows 8操作系统所带来的商机，义隆电子股份有限公司2012年第四季Windows 8触控屏IC的出货量约为120-130万套，随着传感器良率的提升，以及通过Windows 8认证的机种数量持续增加，预计义隆的Windows 8触控屏IC出货量将于2013年第一季进一步提升。
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义隆相关负责人表示，该公司目前通过Win 8认证的机种主要包括11.6-15.6英寸，一共7个品牌、17款产品。此外，义隆还将支持的屏幕尺英寸延伸至18.4英寸，进一步跨入All-in- One PC产品领域。据了解，微软Windows 8的触控认证规格较Android平台更严格，要达成符合Windows 8触控IC的量产标准，最大挑战在于提升产品的良率。为此，义隆采用高压工艺生产触控IC，大幅提高信噪比(SNR);降低环境噪声对芯片的影响，从而提升产品的良率。
义隆目前针对11.6-15.6英寸面板所搭配的触控芯片为2颗IC的解决方案，实际上，由于义隆触控IC能有效减少控制板中的芯片数量，因此产品已在宏碁、联想、索尼、戴尔、东芝及三星等品牌大厂的Windows 8平板和笔记本电脑中使用。
义隆董事长兼总经理叶仪皓表示，Windows 8平板和笔记本电脑需要更薄的触控屏，而义隆所提供的两颗触控IC解决方案，相较于3-4颗的方案，约可为11.6英寸面板减少20%的触控控制板面积，以及2-4毫米厚度，最终生产出全球最薄的6毫米控制板。在提供两颗IC的解决方案之后，义隆接下来将于2013第一季导入系统单芯片(SoC)的量产，以应对笔记本电脑窄边化的趋势。
触控屏笔记本电脑成为目前厂商们开发的热点
北京集创北方科技有限公司董事长张晋芳也指出，2013年的触控屏发展重点主要为超薄、无边框、抗干扰及环境自适应性能好等，在这些需求下，触控芯片厂商需要对不同尺寸的应用提供相应的解决方案，以满足市场和产业的需求。例如G1F玻璃设计可提高透光性和触控效果;On-Cell或In-Cell方案需要节省触控模块的厚度;开发单片式OGS或TOL(Touch On Lens)的方案;低功耗前提下实现多点触摸界面;为了支持高清视频，要求触控模块IC要有更精准的线性度和报点率;以及更清晰的图像和更好的使用体验等等。
张晋芳强调，触控IC厂商介于传感器和下游系统客户之间，在推广触控屏的过程中扮演着重要的角色，对于行业的认识也要求更深入，要在此领域胜出的条件就是要与产业链上的手机、触摸屏、操作软件等多方厂商一起合作，不断推出定制化的产品。
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为满足市场需求，集创北方已推出ICN83XX系列In-Cell方案，可全面支持DITO GG/GFF及单层OGS/GG/GF/CTPM，具有优秀的LCM/RF抗干扰性能，并支持Windows 8 USB及I2C/SPI通讯接口，可广泛应用于现阶段各大主要平台，包括联发科和展讯的整体平台方案等，其中，集创北方与展讯共同开发的高性价比 single IC方案，可用于单层(OGS、TOL)和多层(G+G、GFF、PET+G)模块中。
触控IC需提升OGS屏用户体验
随着越来越多触控屏模块大厂积极发展单片OGS触控屏，使得包括Atmel、意法半导体、IDT、赛普拉斯等在内的半导体大厂也纷纷推出薄型触控屏控制芯片方案。
例如，Atmel的maXTouch E系列便是针对TOL(内嵌式In-Cell方案)与On-Cell(外挂式)感测设计方案而推出的优化产品，maXTouch E系列支持噪声充电器、2mm手写笔功能，触控IC组件具备低功耗、高集成度、节省电路板空间等特性，目前已应用于Samsung Galaxy系列智能手机及平板电脑、LG Electronics Mobile开发的G-Slate平板电脑，以及Motorola XOOM系列产品中。
IDT则针对单层触控模块设计推出了LDS7000系列IC传感器，新产品可改善多点触控屏必须克服的触控残影问题。赛普拉斯的第四代 TrueTouch电容式触控芯片针对全新的薄型触控屏模块进行优化设计，在400MHz屏幕更新率、1kHz扫描速度的应用条件下，可根据操作系统的设计需求，提供精准的触点感测信号噪声排除设计。
整体而言，由于OGS触控屏可减少一片玻璃贴合，使得传感器与显示器之间更加接近，因而也会造成LCD所放射的噪声比两片玻璃的方案更加严重，若采用噪声处理效果较差的触控控制器，则会导致终端产品在触控操作时发生反应迟缓、画面容易抖动失真、系统耗电量大等问题。因此，在OGS触控技术兴起后，触控IC也正面临着更大的设计挑战，要求触控芯片厂商必须在维持芯片高效率、低功耗及抗噪声等条件下，为OGS触控屏带来更佳的操作体验。
多点触控In-Cell后势看好
展望未来触控屏模块的发展，张晋芳引用IHS iSuppli的调查报告指出，在苹果iPhone产品热销及其精致用户接口的刺激下，未来几年全球触控屏显示器模块的出货量将迅猛增长，且多点触控将成为热点。
他指出，iPhone产品已证明多点触控技术可在便携式产品中实现，加上平板电脑的市场增长趋势，使得许多触控屏生产厂商都已宣布开发制造多点触控屏，多点触控技术的普及已为期不远，特别是智能手机对于In/On-Cell等触控屏技术的需求不容小觑。
On-Cell技术是将触控感应层做在显示面板上的玻璃外层，因此显示和触控为一体化，可实现更轻薄化的产品效果，但缺点则是触控感应层与显示面板玻璃贴合的良率问题。In-Cell触控工艺则是将触控感应层整合在显示面板内，即彩色滤光片玻璃与薄膜晶体管玻璃整合于一体，相较于On- Cell，In-Cell可解决良率问题，不过，由于IC信号处理是借由LCD的数据与闸极驱动时的带宽空隙来执行的，导致触控信号的响应时间受限，灵敏度受到影响。
拓墣产业研究所认为，由于苹果率先在新款iPhone产品中导入2012年崛起的In-Cell触控技术，预料未来在高端智能手机市场的应用中，该技术的渗透率将会持续扩大。2012年全球In-Cell触控屏在高端智能手机市场的占有率可能接近10%，到2015年，这一比例将提高到30%，In-Cell技术的后势发展值得密切关注。
综上所述，为了让智能手机、超极本和平板电脑等移动终端设备可达到机身轻薄且触控更灵敏的目标，厂商将逐渐放弃双片玻璃(GG)的触控屏结构，改为采用可简化触控感测层结构、降低触控模块生产成本的OGS与内嵌式(In-Cell)触控屏新技术。
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