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　　蓬勃發(fā)展的智能手機(jī)市場總以外掛式觸控面板為主，但這樣的局面即將被改變。在蘋果(Apple)、三星(Samsung)兩大手機(jī)大廠將內(nèi)嵌式架構(gòu)的觸控面板放置自家手機(jī)，出貨量在去年逼近四成占有率，這無疑間接帶給其他面板廠壓力，不得不競相投入嵌入式觸控面板戰(zhàn)局。

　　由面板廠主導(dǎo)的內(nèi)嵌式(Embedded Type)觸控面板已經(jīng)開發(fā)多年，不過除蘋果和三星的智能手機(jī)或平板電腦導(dǎo)入使用外，一直未能真正打開市場。當(dāng)時(shí)，除技術(shù)和良率尚未成熟外，面板廠縱然擅長于面板相關(guān)制程，但是觸控效能就需要觸控晶片廠商協(xié)助。

　　即使如此，除蘋果與三星的高階機(jī)種具有實(shí)力在面板供應(yīng)鏈上要求客制外，其他品牌在考量到客制化成本與采購供應(yīng)源后，很自然地會(huì)傾向于外掛式(Add-on Type)的觸控結(jié)構(gòu)。

　　蘋果擁有In-cell觸控技術(shù)專利(USPTO8，234，027)，而且?guī)缀鯁我粰C(jī)種就能左右市場發(fā)展。三星采用的是制程較為簡單的On-cell，不過主要優(yōu)勢是因?yàn)橛屑瘓F(tuán)內(nèi)的三星顯示(SDC)面板廠支援，而且三星顯示也需要品牌來消化A2(G5.5)龐大的AMOLED產(chǎn)能。

　　2013年后，觸控晶片廠商開發(fā)成功的單層多點(diǎn)(Single Layer)圖案，并使用于On-cell TFT LCD上，給予其他品牌以及面板廠新的機(jī)會(huì)；而經(jīng)歷連續(xù)兩年發(fā)展后，所有內(nèi)嵌式觸控面板在手機(jī)應(yīng)用的出貨上，已經(jīng)在2014年逼近40%比重。因此內(nèi)嵌式觸控面板已經(jīng)成不可忽視的力量。

　　內(nèi)嵌式觸控面板定義

　　一般在定義In-cell和On-cell時(shí)多半以感應(yīng)電極在面板結(jié)構(gòu)中的位置來決定。以液晶面板來說，主要是上下方兩片玻璃，分別做為TFT線路與彩色濾光片的基板，中間就是液晶層，而兩片玻璃對(duì)外一面，會(huì)貼合偏光板。以RGB鍍膜的AMOLED來說，由于沒有濾光片，所以上方玻璃基板相當(dāng)干凈、僅是為封裝目的。正因如此，三星顯示才會(huì)選擇On-cell來發(fā)展內(nèi)嵌式觸控的AMOLED面板。

　　On-cell的感應(yīng)線路所在位置比較單純，都是位在上方玻璃(濾光片玻璃或是封裝玻璃)的頂面(面對(duì)使用者的一面)，并且位在偏光板之下。

　　從結(jié)構(gòu)跟原理來看，On-cell其實(shí)跟外掛式觸控面板很相似，主要差別是利用濾光片玻璃或封裝玻璃來當(dāng)作觸控感應(yīng)線路基板，而不是額外玻璃或是薄膜基板。In-cell的感應(yīng)線路通常是在Open Cell區(qū)域(特別是TFT背板)，而且為了避免專利沖突，時(shí)常會(huì)有不同的線路或位置組合。

　　例如，蘋果iPhone所使用的互電容式In-cell面板，是將Tx(驅(qū)動(dòng)電極)和Rx(感測電極)都放在FFS面板、TFT基板的Vcom層上；樂金顯示(LGD)的AIT也是將電極都放在Vcom層上，但是卻采用自電容(Self-sensing)的原理。

　　至于日本顯示器公司(JDI)的互電容式Pixel Eyes，當(dāng)應(yīng)用于IPS面板時(shí)，Tx隨著Vcom位在TFT背板玻璃上，但Rx卻像是On-cell般，位在濾光片玻璃的頂面，也因此稱之為“混合式”(Hybrid Type)。

　　另外，有些變異作法也有面板廠或是觸控晶片廠商采用，像是將Tx與Rx分別置放在濾光片玻璃的上下方，或是Tx在TFT背板玻璃上，但Rx卻是嵌入于彩色濾光片的黑色矩陣區(qū)(Black Matrix)。

　　因此，In-cell可能的組合與位置確實(shí)比On-cell來得復(fù)雜許多，為定義的涵蓋范圍與便利性，我們將In-cell定義為：只要感應(yīng)線路其中一個(gè)電極位在Open Cell區(qū)域均可稱為In-cell。這樣就可以包含蘋果與日本顯示器公司的結(jié)構(gòu)形式；前者稱為“完整式”(Full Type)，以有別于后者的混合式。

　　In-cell內(nèi)嵌式觸控面板介紹

　　自2007年蘋果iPhone帶來觸控螢?zāi)蛔鳛樾乱淮藱C(jī)介面的熱潮后，面板廠也曾經(jīng)提出具有不同技術(shù)原理的內(nèi)嵌式觸控技術(shù)，如電容(Charging Sensing)、電阻(Voltage Sensing)和光學(xué)(Photo Sensing)；但事實(shí)上，最終能夠走向穩(wěn)定量產(chǎn)的卻幾乎沒有。

　　特別是前兩者可能需要對(duì)面板玻璃造成形變，這在蓋板玻璃普遍設(shè)計(jì)于手機(jī)與平板的情況下，更顯得不切實(shí)際。而蘋果雖然不是面板廠，但其工程團(tuán)隊(duì)卻網(wǎng)羅許多來自面板廠的技術(shù)人才，因此蘋果才得以發(fā)展出自己的In-cell技術(shù)，并且為觸控與面板產(chǎn)業(yè)立下標(biāo)竿。

　　目前，幾乎所有已經(jīng)量產(chǎn)的In-cell觸控技術(shù)都和蘋果專利有關(guān)，特別是將Vcom層予以圖案化(Segmented Vcom)，并以分時(shí)作業(yè)(Time Sharing)來同時(shí)驅(qū)動(dòng)顯示和觸控功能。

　　Vcom層是液晶面板里特有的結(jié)構(gòu)，主要目的是作為基準(zhǔn)電極，并且和畫素電極(Vpixel)配合，以形成驅(qū)動(dòng)液晶分子不同偏轉(zhuǎn)角度的電壓值。

　　當(dāng)液晶分子偏轉(zhuǎn)角度有所差異時(shí)，不同透光量就可以透過彩色濾光片來達(dá)到所需要的灰階。早期面板廠在設(shè)計(jì)內(nèi)嵌式觸控時(shí)，會(huì)采用額外觸控感測器，但現(xiàn)在技術(shù)多半利用就本來已經(jīng)存在于液晶面板內(nèi)的Vcom層來兼做觸控電極。

　　至于“分時(shí)作業(yè)”的概念，主要是因?yàn)橥粋€(gè)Vcom層一次只能做一件事、一種功能，無法同時(shí)驅(qū)動(dòng)顯示和觸控，因此必須與時(shí)間差的方式來交叉進(jìn)行。當(dāng)前已經(jīng)量產(chǎn)的In-cell面板，像是日本顯示器公司PixelEyes或是樂金顯示AIT(Advanced In-cell Touch)，雖然結(jié)構(gòu)與蘋果技術(shù)不盡相同，但是在圖案化Vcom與分時(shí)作業(yè)都是相同的；因此，可以看出蘋果對(duì)當(dāng)前的In-cell技術(shù)發(fā)展影響深遠(yuǎn)。

　　而在歷經(jīng)近3年的導(dǎo)入與成熟后，有些人將In-cell進(jìn)一步的發(fā)展放在將面板驅(qū)動(dòng)晶片和觸控控制晶片予以整合，也就是所謂的“TDDI”(Touchand Display Driver Integration)。

　　不過，TDDI是否會(huì)是普遍潮流仍要以個(gè)別的技術(shù)來觀察，而未必就一定是絕對(duì)趨勢。以蘋果歷經(jīng)兩代In-cell面板發(fā)展來說，面板驅(qū)動(dòng)晶片來自RSP(RenesasSPDrivers)，而觸控晶片則是委托博通(Broadcom)開發(fā)的ASIC(BCM5976)。雖然，RSP已經(jīng)于2014年6月被新思國際(Synaptics)并購，但這不代表新思國際的觸控晶片就可以取代蘋果的方案，抑或是讓新思國際來將兩者予以整合。以蘋果的例子來說，即使不整合也不影響其功能，整合需求并不是那么立即而顯著。

　　On-cell內(nèi)嵌式觸控面板介紹

　　與In-cell比較起來，On-cell觸控技術(shù)相對(duì)簡單；所謂簡單是指在感應(yīng)線路設(shè)計(jì)、防止雜訊干擾等方面，On-cell比起In-cell來說，比較能夠節(jié)省面板廠開發(fā)的時(shí)間。

　　表面上來看，由于節(jié)省基板的成本，On-cell TFT LCD應(yīng)該有機(jī)會(huì)比外掛式(例如，同樣采用單層多點(diǎn)的GF1)便宜；不過實(shí)際上，受到制程良率、觸控線路結(jié)合玻璃薄化制程等因素影響，On-cell TFT LCD在2014年期間未必真的比外掛式來的有競爭力。

　　縱使如此，除可以減輕手機(jī)厚度的優(yōu)點(diǎn)外，品牌還是愿意著眼于長期潛力去培養(yǎng)這個(gè)供應(yīng)鏈；這也是為什么在歷經(jīng)2年的導(dǎo)入后，On-cell TFT LCD可以在中低階智能手機(jī)逐漸站穩(wěn)腳步。

　　On-cell TFT LCD觸控線路設(shè)計(jì)受益于晶片廠商開發(fā)的單層多點(diǎn)技術(shù)可以降低成本，于2013年開始打入中低階智能手機(jī)市場。

　　目前最有興趣開發(fā)On-cell TFT LCD觸控技術(shù)的面板廠是臺(tái)灣與中國大陸，像是群創(chuàng)、華映、彩晶、友達(dá)、天馬和京東方，主要出貨應(yīng)用幾乎都集中在智能手機(jī)。然而，三星顯示卻有不同想法。

　　三星顯示的Super AMOLED(On-cell AMOLED)原本主要供貨給三星和諾基亞(Nokia)，尤其是前者的高階機(jī)種。但是2014年時(shí)，三星在智能手機(jī)的市占率受到相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，連帶也影響Super AMOLED的出貨，因此，除寄望三星能夠?qū)uper AMOLED也應(yīng)用于中階機(jī)種外(例如，新的A與E系列)，2015年開始對(duì)大陸的二線品牌(如Vivo)也加大行銷力道。

　　除了智能手機(jī)市場之外，面板廠也逐漸將On-cell TFT LCD技術(shù)布局中大尺寸應(yīng)用，像是平板電腦或是筆記本電腦。以平板電腦而言，2014年發(fā)表的三星TabS系列(8.4寸與10.5寸)就是采用On-cell AMOLED。2014年下半年，而群創(chuàng)采用單層多點(diǎn)的On-cell TFT LCD也出貨給國內(nèi)的品牌以及通路平板電腦市場。

　　受限于觸控線路的靈敏度與效能，單層多點(diǎn)的On-cell觸控面板若是要往更大的10寸以上發(fā)展，目前則顯得力有未逮，然而，面板廠若是采用SITO觸控線路的話，其成本跟一般外掛式的導(dǎo)電膜(GFF)或單片玻璃方案(OGS)相比，則未必占有優(yōu)勢。加上平板電腦的利潤與出貨成長受到質(zhì)疑，相對(duì)而言，筆記本電腦應(yīng)用獲得面板廠當(dāng)前較多關(guān)注。

　　四大面板廠目前都已經(jīng)在產(chǎn)品發(fā)展藍(lán)圖中列出筆記本電腦應(yīng)用的內(nèi)嵌式觸控面板。除樂金顯示依然執(zhí)著于In-cell(自電容原理)外，其余三大目前都是以O(shè)n-cell觸控技術(shù)為主。

　　有趣的是，他們提出兩種On-cell解決方案給品牌。第一種方案即是一般的On-cell技術(shù)，友達(dá)稱之為OTP(On-cell Touch Panel)，而第二種則是“簡易版”，友達(dá)稱之為OTP-lite，在結(jié)構(gòu)與原理上與前者相異不大，但主要可以節(jié)省蓋板玻璃(Cover Glass)的成本，這對(duì)觸控面板在低階筆記本電腦市場或許有助益。“簡易版”節(jié)省方式主要將硬化層(Hard Coating)涂布于偏光板上，這樣就不需要蓋板玻璃的保護(hù)。

　　內(nèi)嵌式觸控面板發(fā)展

　　從感應(yīng)線路、原理與結(jié)構(gòu)來看，目前內(nèi)嵌式觸控面板已經(jīng)算是大致成熟，后續(xù)發(fā)展主要應(yīng)該是面板制程的精進(jìn)、觸控效能與成本效益的提升。

　　以O(shè)n-cell應(yīng)用于智能手機(jī)來說，On-cell AMOLED將由三星顯示繼續(xù)主導(dǎo)、產(chǎn)品定位稍高；而On-cell TFT LCD則是由臺(tái)灣與大陸的面板廠積極投入，產(chǎn)品定位偏中低階。

　　On-cell相對(duì)In-cell來說比較單純，跟面板解析度、分時(shí)作業(yè)和Vcom圖案化等都沒關(guān)系，面板廠比較需要投入的，應(yīng)該是制程最佳化，并且降低生產(chǎn)成本。同時(shí)，為觸控效能與產(chǎn)品定位，除單層多點(diǎn)線路外，靈敏度較高的SITO線路將會(huì)是中大尺寸的選擇；然而SITO需要至少四道光罩，光罩與良率成本控制會(huì)是決定On-cell在未來能否與外掛式競爭的關(guān)鍵。

　　至于開發(fā)難度比較高的In-cell，蘋果自有技術(shù)與日本顯示器公司的Pixel Eyes是目前兩大主流；而在2015年時(shí)，由樂金顯示主導(dǎo)的自電容In-cell也即將加入戰(zhàn)局。

　　這三種In-cell技術(shù)均利用到Vcom層來做觸控的感應(yīng)電極，所以都需要分時(shí)作業(yè)的取舍，也就是驅(qū)動(dòng)顯示器與驅(qū)動(dòng)觸控感應(yīng)電極兩者間，有時(shí)間資源競爭的問題，特別是當(dāng)面板解析度越高時(shí)，這個(gè)問題會(huì)更為突顯。

　　另外，面板內(nèi)部布線與雜訊干擾對(duì)觸控靈敏度也是嚴(yán)重的問題。目前，蘋果的In-cell和日本顯示器公司的Pixel Eyes都已經(jīng)成功使用于高階機(jī)種；特別是近年來出貨比重越來越高的華為和小米，在2015年高階機(jī)種都已經(jīng)采用日本顯示器的Pixel Eyes。甚至2015年高階機(jī)種(G4)可能也會(huì)采用Pixel Eyes。雖然樂金顯示也有自電容的In-cell，但是LG品牌端僅采用于2015年中低階機(jī)種；顯見AIT可能還需要一段時(shí)間才能更為成熟。

　　隨著內(nèi)嵌式觸控面板不斷地發(fā)展、擴(kuò)大出貨比重，TDDI也成關(guān)注焦點(diǎn)。

　　單從供應(yīng)鏈角度來看，觸控晶片廠商應(yīng)該會(huì)是樂見其成；因?yàn)檎虾罂梢詫⒃瓤蛻魪钠放啤⒂|控模組廠，進(jìn)一步帶到面板廠，而且營業(yè)額將會(huì)擴(kuò)大到顯示驅(qū)動(dòng)晶片范圍。這也就是為什么在2014年時(shí)新思國際和敦泰要不約而同地各自合并RSP和旭曜。

　　同樣的思考也發(fā)生在既有的顯示驅(qū)動(dòng)晶片廠商，像是奇景與聯(lián)詠都已經(jīng)布局觸控晶片一段時(shí)間。再從元件的精簡來看，整合后可以減少晶片數(shù)量，也可以合并顯示和觸控的信號(hào)線，這對(duì)智能手機(jī)內(nèi)有限機(jī)構(gòu)空間來說確實(shí)是個(gè)助益。而且品牌也寄望整合后可以節(jié)省晶片的采購成本；不過，短時(shí)間內(nèi)晶片廠商基于開發(fā)成本，未必會(huì)同意整合晶片的報(bào)價(jià)低于分開兩個(gè)晶片的總和。從技術(shù)角度來看TDDI則可能有不同的情況。

　　以O(shè)n-cell來說，觸控線路本身跟面板顯示驅(qū)動(dòng)較無直接關(guān)系，即使有訊號(hào)干擾，也不如In-cell的情況來得嚴(yán)重，因此觸控與顯示驅(qū)動(dòng)晶片由不同晶片廠商供應(yīng)，從供應(yīng)鏈貨源的多樣性來說反而是有利。這種采購上的考量，其實(shí)跟外掛式觸控面板是類似，而整合晶片的采購誘因主要是價(jià)格而已。

　　再以In-cell來看，蘋果與日本顯示器公司的TDDI導(dǎo)入情況應(yīng)該是可以做，但是沒有迫切需要做。TDDI整合供應(yīng)商對(duì)這兩種In-cell技術(shù)的好處是，當(dāng)觸控與面板顯示驅(qū)動(dòng)間相互訊號(hào)干擾或有一些連動(dòng)問題時(shí)，如果是兩個(gè)不同晶片廠商，反而責(zé)任歸屬和問題解決方式不易處理，而同一個(gè)晶片廠商時(shí)就一定責(zé)無旁貸。

　　不過以蘋果情況而言，品牌的技術(shù)能力與實(shí)力都強(qiáng)大時(shí)，要讓不同晶片廠商共同處理、解決問題，應(yīng)該不會(huì)是太困難。相對(duì)地，日本顯示器公司在開發(fā)Pixel Eyes時(shí)也必須扮演這樣的角色。

　　而最有需要做TDDI的其實(shí)應(yīng)該是自電容In-cell。互電容對(duì)感應(yīng)電極的作法像是拉開X軸與Y軸，兩個(gè)軸交錯(cuò)就會(huì)產(chǎn)生觸控感應(yīng)點(diǎn)。

　　這些感應(yīng)點(diǎn)與觸控晶片的前端(ADC)透過引線連接；假如X軸有十條線、Y軸有十五條線(產(chǎn)生兩百五十個(gè)座標(biāo))，那么全部就有二十五條線要整理。但是同樣座標(biāo)數(shù)換成自電容In-cell的作法，就需要兩百五十個(gè)圖案化的Vcom方塊(Blocks)，而每個(gè)方塊均需要一條引線，全部就有兩百五十條線要整理。觸控面積越大、引線越多，因此勢必?zé)o法如同互電容般，將所有引線均收斂到單一觸控晶片處理，這不是技術(shù)問題，而是布線在有限面積的問題。

　　所以，自電容做法會(huì)使得引線的布線采用類似面板(源極)的作法：當(dāng)面積越大時(shí)，透過數(shù)個(gè)前端晶片來分區(qū)收斂，而不是由一個(gè)前端晶片來收斂所有的引線；如此的分區(qū)收斂就不會(huì)有過多引線在走線時(shí)造成面板邊框過大問題。

　　進(jìn)一步地說，當(dāng)數(shù)個(gè)面板顯示的源極晶片與觸控前端晶片并列時(shí)，TDDI可以進(jìn)一步降低面板邊框上的晶片數(shù)，兩者整合后也可以減少連接訊號(hào)所需要的訊號(hào)線數(shù)，而T-CON與觸控晶片后端(MCU)就可以分開連接訊號(hào)予以處理。

　　未來觸控面板市場賽局

　　自2015年開始，內(nèi)嵌式架構(gòu)的觸控面板在智能手機(jī)應(yīng)用中更顯得重要，已經(jīng)浮上臺(tái)面的競賽者包含：蘋果的In-cell(委托LGD、SHARP和JDI生產(chǎn))、三星的On-cell AMOLED(Super AMOLED)、樂金顯示AIT(Advanced In-cell，Self-sensing In-cell)和臺(tái)灣、中國大陸面板積極投入的On-cell薄膜電晶體液晶顯示器。

　　目前內(nèi)嵌式架構(gòu)仍舊局限在手機(jī)尺寸，不過面板廠在2014～2015年間已經(jīng)將On-cell AMOLED與On-cell TFT LCD應(yīng)用到平板與筆記本電腦尺寸。雖然外掛式的觸控面板仍有較充沛供應(yīng)鏈，但是來自面板廠將觸控感測器端(Touch Sensor)整合壓力只會(huì)與日俱增。

　　因此，未來能存活下來的觸控面板廠除要開發(fā)新興應(yīng)用外，如何強(qiáng)化自己關(guān)鍵模組化組裝能力，甚至與面板廠合作來重塑供應(yīng)鏈流程，將會(huì)是競爭力與生存的關(guān)鍵。