全面分析内嵌式触控面板需求与战局.docx

全面分析内嵌式触控面板需求及战局发布时间：2015-9-18蓬勃发展的智能型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)两大大厂将内嵌式架构的触控面板放置自家，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(Embedded Type)触控面板已经开发多年，不过除苹果和三星的智能型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-on Type)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(Single Layer)图案，并使用于 On-cell TFT LCD 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 Open Cell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 Pixel Eyes，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”(Hybrid Type)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(Black Matrix)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 Open Cell 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”(Full Type)，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 带来触控屏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(Charging Sensing)、电阻(Voltage Sensing)和光学(Photo Sensing)；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 (Segmented Vcom)，并以分时作业(Time Sharing)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，并且和像素电极(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 层来兼做触控电极至于“分时作业” 的概念，主要是因为同一个 Vcom 层一次只能做一件事、一种功能，无法同时驱动显示和触控，因此必须与时间差的方式来交叉进行当前已经量产的 In-cell 面板，像是日本显示器公司 Pixel Eyes 或是乐金显示 AIT(Advanced In-cell Touch)，虽然结构与苹果技术不尽相同，但是在图案化 Vcom 与分时作业都是相同的；因此，可以看出苹果对当前的 In-cell 技术发展影响深远。

而在历经近 3 年的导入与成熟后，有些人将 In-cell 进一步的发展放在将面板驱动晶片和触控控制晶片予以整合，也就是所谓的“TDDI”(Touch and Display Driver Integration)不过，TDDI 是否会是普遍潮流仍要以个别的技术来观察，而未必就一定是绝对趋势以苹果历经两代 In-cell 面板发展来说，面板驱动晶片来自 RSP(Renesas SP Drivers)，而触控晶片则是委托博通(Broadcom)开发的 ASIC(BCM5976)虽然，RSP 已经于 2014年 6 月被新思国际 (Synaptics)并购，但这不代表新思国际的触控晶片就可以取代苹果的方案，抑或是让新思国际来将两者予以整合以苹果的例子来说，即使不整合也不影响其功能，整合需求并不是那么立即而显着On-cell 内嵌式触控面板与 In-cell 比较起来，On-cell 触控技术相对简单；所谓简单是指在感应线路设计、防止杂讯干扰等方面，On-cell 比起 In-cell 来说，比较能够节省面板厂开发的时间表面上来看，由于节省基板的成本，On-cell TFT LCD 应该有机会比外挂式( 例如，同样采用单层多点的 GF1)便宜；不过实际上，受到制程良率、触控线路结合玻璃薄化制程等因素影响，On-cell TFT LCD 在 2014 年期间未必真的比外挂式来的有竞争力。

纵使如此，除可以减轻厚度的优点外，品牌还是愿意着眼于长期潜力去培养这个供应链；这也是为什么在历经 2 年的导入后，On-cell TFT LCD 可以在中低阶智能型逐渐站稳脚步On-cell TFT LCD 触控线路设计受益于晶片厂商开发的单层多点技术可以降低成本，于 2013 年开始打入中低阶智能型市场目前最有兴趣开发 On-cell TFT LCD 触控技术的面板厂是台湾与中国大陆，像是群创、华映、彩晶、友达、天马和京东方，主要出货应用几乎都集中在智能型然而，三星显示却有不同想法三星显示的 Super AMOLED(On-cell AMOLED)原本主要供货给三星和诺基亚(Nokia)，尤其是前者的高阶机种但是 2014 年时，三星在智能型的市占率受到相当大的挑战，连带也影响 Super AMOLED 的出货，因此，除寄望三星能够将 Super AMOLED 也应用于中阶机种外(例如，新的 A 与 E 系列)，2015 年开始对大陆的二线品牌( 如 Vivo)也加大行销力道除了智能型市场之外，面板厂也逐渐将 On-cell TFT LCD技术布局中大尺寸应用，像是平板电脑或是笔记型电脑。

以平板电脑而言，2014 年发表的三星 Tab S 系列(8.4 寸与 10.5 寸) 就是采用On-cell AMOLED2014 年下半年，而群创采用单层多点的 On-cell TFT LCD 也出货给国内的品牌以及通路平板电脑市场受限于触控线路的灵敏度与效能，单层多点的 On-cell 触控面板若是要往更大的 10 寸以上发展，目前则显得力有未逮，然而，面板厂若是采用 SITO 触控线路的话，其成本跟一般外挂式的导电膜(GFF)或单片玻璃方案(OGS)相比，则未必占有优势加上平板电脑的利润与出货成长受到质疑，相对而言，笔记型电脑应用获得面板厂当前较多关注四大面板厂目前都已经在产品发展蓝图中列出笔记型电脑应用的内嵌式触控面板除乐金显示依然执着于 In-cell(自电容原理) 外，其余三大目前都是以 On-cell 触控技术为主有趣的是，他们提出两种 On-cell 解决方案给品牌第一种方案即是一般的 On-cell 技术，友达称之为 OTP(On-cell Touch Panel)，而第二种则是“简易版”，友达称之为 OTP-lite，在结构与原理上与前者相异不大，但主要可以节省盖板玻璃(Cover Glass)的成本，这对触控面板在低阶笔记型电脑市场或许有助益。

简易版” 节省方式主要将硬化层(Hard Coating)涂布于偏光板上，这样就不需要盖板玻璃的保护内嵌式触控面板发展从感应线路、原理与结构来看，目前内嵌式触控面板已经算是大致成熟，后续发展主要应该是面板制程的精进、触控效能与成本效益的提升以 On-cell 应用于智能型来说，On-cell AMOLED 将由三星显示继续主导、产品定位稍高；而 On-cell TFT LCD 则是由台湾与大陆的面板厂积极投入，产品定位偏中低阶On-cell 相对 In-cell 来说比较单纯，跟面板解析度、分时作业和Vcom 图案化等都没关系，面板厂比较需要投入的，应该是制程最佳化，并且降低生产成本同时，为触控效能与产品定位，除单层多点线路外，灵敏度较高的 SITO 线路将会是中大尺寸的选择；然而 SITO 需要至少四道光罩，光罩与良率成本控制会是决定 On-cell在未来能否与外挂式竞争的关键至于开发难度比较高的 In-cell，苹果自有技术与日本显示器公司的 Pixel Eyes 是目前两大主流；而在 2015 年时，由乐金显示主导的自电容 In-cell 也即将加入战局这三种 In-cell 技术均利用到 Vcom 层来做触控的感应电极，所以都需要分时作业的取舍，也就是驱动显示器与驱动触控感应电极两者间，有时间资源竞争的问题，特别是当面板解析度越高时，这个问题会更为突显。

另外，面板内部布线与杂讯干扰对触控灵敏度也是严重的问题目前，苹果的 In-cell 和日本显示器公司的 Pixel Eyes 都已经成功使用于高阶机种；特别是近年来出货比重越来越高的华为和小米，在2015 年高阶机种都已经采用日本显示器的 Pixel Eyes甚至 2015年高阶机种(G4)可能也会采用 Pixel Eyes虽然乐金显示也有自电容的 In-cell，但是 LG 品牌端仅采用于 2015 年中低阶机种；显见AIT 可能还需要一段时间才能更为成熟随着内嵌式触控面板不断地发展、扩大出货比重，TDDI 也成关注焦点单从供应链角度来看，触控晶片厂商应该会是乐见其成；因为整合后可以将原先客户从品牌、触控模组厂。