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智能机厂竞相采纳 内嵌式触控面板需求大增

2015-09-19 00:27
FlappyBird
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   蓬勃发展的智慧型手机市场总以外挂式触控面板为主,但这样的局面即将被改变。在苹果(Apple)、三星(Samsung)两大手机大厂将内嵌式架构的触控面板放置自家手机,出货量在去年逼近四成占有率,这无疑间接带给其他面板厂压力,不得不竞相投入嵌入式触控面板战局。

  由面板厂主导的内嵌式(EmbeddedType)触控面板已经开发多年,不过除苹果和三星的智慧型手机或平板电脑导入使用外,一直未能真正打开市场。当时,除技术和良率尚未成熟外,面板厂纵然擅长于面板相关制程,但是触控效能就需要触控晶片厂商协助。

  即使如此,除苹果与三星的高阶机种具有实力在面板供应链上要求客制外,其他品牌在考量到客制化成本与采购供应源后,很自然地会倾向于外挂式(Add-onType)的触控结构。

  苹果拥有In-cell触控技术专利(USPTO8,234,027),而且几乎单一机种就能左右市场发展。三星采用的是制程较为简单的On-cell,不过主要优势是因为有集团内的三星显示(SDC)面板厂支援,而且三星显示也需要品牌来消化A2(G5.5)庞大的AMOLED产能。

  2013年后,触控晶片厂商开发成功的单层多点(SingleLayer)图案,并使用于On-cellTFTLCD上,给予其他品牌以及面板厂新的机会;而经历连续两年发展后,所有内嵌式触控面板在手机应用的出货上,已经在2014年逼近40%比重。因此内嵌式触控面板已经成不可忽视的力量。

  内嵌式触控面板定义

  一般在定义In-cell和On-cell时多半以感应电极在面板结构中的位置来决定。以液晶面板来说,主要是上下方两片玻璃,分别做为TFT线路与彩色滤光片的基板,中间就是液晶层,而两片玻璃对外一面,会贴合偏光板。以RGB镀膜的AMOLED来说,由于没有滤光片,所以上方玻璃基板相当干净、仅是为封装目的。正因如此,三星显示才会选择On-cell来发展内嵌式触控的AMOLED面板。

  On-cell的感应线路所在位置比较单纯,都是位在上方玻璃(滤光片玻璃或是封装玻璃)的顶面(面对使用者的一面),并且位在偏光板之下。

  从结构跟原理来看,On-cell其实跟外挂式触控面板很相似,主要差别是利用滤光片玻璃或封装玻璃来当作触控感应线路基板,而不是额外玻璃或是薄膜基板。In-cell的感应线路通常是在OpenCell区域(特别是TFT背板),而且为了避免专利冲突,时常会有不同的线路或位置组合。

  例如,苹果iPhone所使用的互电容式In-cell面板,是将Tx(驱动电极)和Rx(感测电极)都放在FFS面板、TFT基板的Vcom层上;乐金显示(LGD)的AIT也是将电极都放在Vcom层上,但是却采用自电容(Self-sensing)的原理。

  至于日本显示器公司(JDI)的互电容式PixelEyes,当应用于IPS面板时,Tx随着Vcom位在TFT背板玻璃上,但Rx却像是On-cell般,位在滤光片玻璃的顶面,也因此称之为“混合式”(HybridType)。

  另外,有些变异作法也有面板厂或是触控晶片厂商采用,像是将Tx与Rx分别置放在滤光片玻璃的上下方,或是Tx在TFT背板玻璃上,但Rx却是嵌入于彩色滤光片的黑色矩阵区(BlackMatrix)。

  因此,In-cell可能的组合与位置确实比On-cell来得复杂许多,为定义的涵盖范围与便利性,我们将In-cell定义为:只要感应线路其中一个电极位在OpenCell区域均可称为In-cell。这样就可以包含苹果与日本显示器公司的结构形式;前者称为“完整式”(FullType),以有别于后者的混合式。

  In-cell内嵌式触控面板

  自2007年苹果iPhone带来触控萤幕作为新一代人机介面的热潮后,面板厂也曾经提出具有不同技术原理的内嵌式触控技术,如电容(ChargingSensing)、电阻(VoltageSensing)和光学(PhotoSensing);但事实上,最终能够走向稳定量产的却几乎没有。

  特别是前两者可能需要对面板玻璃造成形变,这在盖板玻璃普遍设计于手机与平板的情况下,更显得不切实际。而苹果虽然不是面板厂,但其工程团队却网罗许多来自面板厂的技术人才,因此苹果才得以发展出自己的In-cell技术,并且为触控与面板产业立下标竿。

  目前,几乎所有已经量产的In-cell触控技术都和苹果专利有关,特别是将Vcom层予以图案化(SegmentedVcom),并以分时作业(TimeSharing)来同时驱动显示和触控功能。

  Vcom层是液晶面板里特有的结构,主要目的是作为基准电极,并且和画素电极(Vpixel)配合,以形成驱动液晶分子不同偏转角度的电压值。

  当液晶分子偏转角度有所差异时,不同透光量就可以透过彩色滤光片来达到所需要的灰阶。早期面板厂在设计内嵌式触控时,会采用额外触控感测器,但现在技术多半利用就本来已经存在于液晶面板内的Vcom层来兼做触控电极。

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