什么是in-cell觸摸屏？ in-cell觸摸屏原理

相對(duì)于將觸摸面板設(shè)置在液晶面板上使用的原有方法，將觸摸面板功能與液晶面板一體化的研究日漸盛行。觸摸面板和液晶面板的一體化包括“In-cell”方法和“On-cell”方法。In-cell是指將觸摸面板功能嵌入到液晶像素中的方法。On-cell是指將觸摸面板功能嵌入到彩色濾光片基板和偏光板之間的方法。
? ? ? ?如果能使原本外置的觸摸面板部件與液晶面板實(shí)現(xiàn)一體化，便有可能實(shí)現(xiàn)面板的薄型化和輕量化。另外，在將觸摸面板外置于液晶的原方式中，液晶和觸摸面板之間存在物理空間，因此，在液晶面板的上面和觸摸面板的下面之間會(huì)反射外來(lái)光線等，導(dǎo)致在室外等明亮的環(huán)境下的可視性降低。如果外置的觸摸面板部件能實(shí)現(xiàn)一體化，便可抑制在室外等的可視性降低現(xiàn)象。
? ? ? ?In-cell技術(shù)的提案以前就提出過(guò)，但因難以確保成品率和顯示性能，實(shí)用化未能取得進(jìn)展。其原因在于，需要在TFT陣列基板上的像素內(nèi)部嵌入觸摸傳感器功能。為此，必須使用復(fù)雜的半導(dǎo)體制造工藝，這成為提高成品率的絆腳石。另外，在像素內(nèi)嵌入觸摸傳感器，可利用于顯示的面積部分便會(huì)減少，這又是導(dǎo)致畫質(zhì)劣化的主要原因。據(jù)消息人士稱，夏普和東芝in-cell觸控面板的良品率已經(jīng)有所改善

in-cell和on-cell優(yōu)缺點(diǎn)

相對(duì)于將觸摸面板設(shè)置在液晶面板上使用的原有方法，將觸摸面板功能與液晶面板一體化的研究日漸盛行。觸摸面板和液晶面板的一體化包括“In-cell”方法和“On-cell”方法。In-cell是指將觸摸面板功能嵌入到液晶像素中的方法。On-cell是指將觸摸面板功能嵌入到彩色濾光片基板和偏光板之間的方法。
? ? ? ?如果能使原本外置的觸摸面板部件與液晶面板實(shí)現(xiàn)一體化，便有可能實(shí)現(xiàn)面板的薄型化和輕量化。另外，在將觸摸面板外置于液晶的原方式中，液晶和觸摸面板之間存在物理空間，因此，在液晶面板的上面和觸摸面板的下面之間會(huì)反射外來(lái)光線等，導(dǎo)致在室外等明亮的環(huán)境下的可視性降低。如果外置的觸摸面板部件能實(shí)現(xiàn)一體化，便可抑制在室外等的可視性降低現(xiàn)象。
? ? ? ?In-cell技術(shù)的提案以前就提出過(guò)，但因難以確保成品率和顯示性能，實(shí)用化未能取得進(jìn)展。其原因在于，需要在TFT陣列基板上的像素內(nèi)部嵌入觸摸傳感器功能。為此，必須使用復(fù)雜的半導(dǎo)體制造工藝，這成為提高成品率的絆腳石。另外，在像素內(nèi)嵌入觸摸傳感器，可利用于顯示的面積部分便會(huì)減少，這又是導(dǎo)致畫質(zhì)劣化的主要原因。
? ? ? ?不過(guò)，隨著On-cell技術(shù)的亮相，液晶和觸摸面板的一體化迎來(lái)了轉(zhuǎn)機(jī)。由于只需在彩色濾光片基板和偏光板之間形成簡(jiǎn)單的透明電極圖案等，因此容易確保成品率。另外，像素內(nèi)的有效顯示區(qū)域的面積也不會(huì)減小，幾乎不會(huì)由此發(fā)生畫質(zhì)劣化現(xiàn)象。
? ? ? ?如果On-cell方式等液晶一體化技術(shù)得到普及，就無(wú)需再使用外置的觸摸面板部件。制造觸摸面板的廠商很有可能從原來(lái)的外置觸摸面板廠商轉(zhuǎn)型為液晶面板和彩色濾光片廠商。產(chǎn)品廠商從觸摸面板廠商手中采購(gòu)?fù)庵貌考脑?yīng)鏈也將完全改變。
? ? ? ?如今On-cell技術(shù)屏幕已經(jīng)面世兩年。最廣泛的應(yīng)用為三星super amoled屏幕。得益于此面板技術(shù)，三星Galaxy S 2的厚度達(dá)到了8.49mm，重量只有116g。Galaxy S 3的厚度達(dá)到了8.6mm，重量達(dá)到133g。并且兩者都兼具可更換電池的能力。
? ? 一、iPhone 5采用In-Cell 觸控技術(shù)

北京時(shí)間2012年9月13日凌晨，蘋果公司在美國(guó)舊金山芳草地藝術(shù)中心舉行新品發(fā)布會(huì)，正式發(fā)布其新一代產(chǎn)品 iPhone 5。iPhone 5如期采用In-Cell觸控屏幕，In-Cell面板不僅更輕、更薄，其觸控靈敏度也比傳統(tǒng)觸控面板更高。

In-Cell: 觸控Sensor 和TFT 的融合

觸控技術(shù)按Sensor位臵主要可分為三類：In-Cell、On-Cell和Out Of Cell(外掛式),其中這里的Cell可以理解為兩個(gè)玻璃基板及中間夾著的部分，In-Cell指的就是Sensor在Celll里面，既在液晶下面，和TFT在同一個(gè)玻璃基板上。On-Cell指的就是Sensor在Cell上面，也就是在彩色濾光片所在的玻璃基板上面并處于偏光板下面。Out Of Cell指的就是外掛式的，觸控模組和面板是分離的，目前主要有GG、GFF/GFx以及OGS等方案。

而目前可以做薄的觸控技術(shù)主要有In-Cell、On-Cell、GFF/GFx和OGS。2012年手機(jī)流行輕薄，由于OGS以及In-Cell良率問(wèn)題，為了使手機(jī)做到輕薄，很多手機(jī)廠商先采用了out-of-cell技術(shù)流派下的GFF/GFx作為主要的過(guò)渡技術(shù)方案，國(guó)內(nèi)該技術(shù)的代表公司是歐菲光。

觸控技術(shù)分類圖

In-Cell技術(shù)，是通過(guò)使原本外臵的觸控面板部件與液晶面板實(shí)現(xiàn)一體化，來(lái)實(shí)現(xiàn)含觸控功能顯示組件的薄型化和輕量化。將產(chǎn)業(yè)中原來(lái)由面板廠商、觸控sensor廠商、模組廠商、貼合供應(yīng)商等組合環(huán)節(jié)合并起來(lái)，直接由面板廠in-house完成。

由于In-Cell是將觸摸Sensor嵌入到液晶像素中。即通過(guò)復(fù)雜的半導(dǎo)體制造工藝，在TFT陣列基板上的像素內(nèi)部嵌入觸摸傳感器。那么在像素內(nèi)嵌入觸摸傳感器，會(huì)使可利用于顯示的面積部分便會(huì)減少，降低顯示性能。一般情況下如果是采用In-Cell技術(shù)的話，將首先會(huì)選擇由開(kāi)口率較大的LTPS TFT基板相配合以保證透光性和顯示性能，而不會(huì)選擇開(kāi)口率本身就很小的a-SI TFT基板。當(dāng)然如果一定要在a-Si TFT上使用In-Cell技術(shù)，也未嘗不可，但從技術(shù)解決方案上來(lái)看，顯得有點(diǎn)不倫不類。如果是采用In-Cell技術(shù)的話，最好是采用在LTPS(低溫多晶硅)面板產(chǎn)線上生產(chǎn)。但是，由于全球能夠供應(yīng)LTPS面板的生產(chǎn)線極少，所以也大大限制了In-Cell技術(shù)推廣的空間。??
??
????二、輕薄化和廠商競(jìng)合是蘋果采用In-Cell 技術(shù)重要原因

In-Cell：輕薄化的同時(shí)縮短供應(yīng)流程、保證供應(yīng)安全

其實(shí)蘋果最早提出來(lái)的多點(diǎn)觸控方案就是In-Cell，只是當(dāng)時(shí)現(xiàn)實(shí)上沒(méi)法實(shí)現(xiàn)，才退而求其次和宸鴻共同發(fā)展外掛式的解決方式，如今In-Cell技術(shù)發(fā)展了且優(yōu)點(diǎn)明顯，蘋果也就順其自然使用In-Cell。

為iPhone5輕薄化貢獻(xiàn)度約25%

iPhone5最大的亮點(diǎn)之一在于輕薄化。iPhone5的厚度只有7.6mm，較iPhone 4S的9.3mm薄了1.7mm，分析比較iPhone 4S和iPhone5，可以看到In-Cell架構(gòu)對(duì)這次厚度下降起了重要作用。使用傳統(tǒng)觸控模組的iPhone 4S，其面板模組的整體厚度為2.98mm；而采用In-Cell Touch的iPhone 5，少掉了ITO玻璃及一層貼合膠材，所用的貼合膠材也將從光學(xué)膠改為水膠，保護(hù)玻璃可能會(huì)改為0.9mm，從而增加強(qiáng)度。因此iPhone5所采用面板模組總厚度估計(jì)為2.54mm，薄化貢獻(xiàn)為0.44mm，約占到厚度下降1.7mm的25%。

提高屏幕顯示性能

傳統(tǒng)觸摸屏在陽(yáng)光下比較難看清楚顯示內(nèi)容，其原因是液晶屏和觸摸板之間有空隙。所以導(dǎo)致可讀性下降，并且會(huì)引起視差，而In-Cell由于沒(méi)了外掛式觸摸板，自然也就沒(méi)了視差，可讀性也提高了。另外，由于相對(duì)于傳統(tǒng)的GG或GF方案少了一層玻璃或膜，所以透光性也有所提升，提高了屏幕顯示性能。

縮短供應(yīng)流程以確保供應(yīng)安全，同時(shí)確保在屏幕方面的技術(shù)主導(dǎo)權(quán)

傳統(tǒng)外掛式觸控模塊的供應(yīng)鏈中，上下游串聯(lián)雖然復(fù)雜、但是角色分明，包含了表面玻璃加工、光學(xué)膠材料、ITO靶材、銅箔軟扁平電纜、感應(yīng)線路基板(玻璃或薄膜)、模塊貼合、控制芯片等。

而采用In-Cell方案，流程將集中在面板廠完成，進(jìn)而縮短了供應(yīng)鏈的運(yùn)作時(shí)間，提高供應(yīng)效率。觸控面板模塊包括TFT-LCD面板模塊的制程程序，則可由8道減少至5道，制程所需時(shí)間可由12-16天縮短至3-5天。

就In-Cell觸控方案來(lái)說(shuō)，由于手機(jī)等中小尺寸應(yīng)用終端的定制化需求較高，且手機(jī)這類消費(fèi)性電子產(chǎn)品的生命周期太短，但I(xiàn)n-Cell觸控方案往往“捆綁”了面板和觸控芯片、甚至可能還會(huì)包含面板驅(qū)動(dòng)芯片等組件，導(dǎo)致定制化難度較大。因此從品牌采購(gòu)的角度來(lái)看，單一供貨商的風(fēng)險(xiǎn)較高；但是反過(guò)來(lái)講，品牌廠商對(duì)供應(yīng)鏈的控制會(huì)有主導(dǎo)權(quán)。從提供In-Cell方案的面板廠商來(lái)說(shuō)，除非品牌商可以承諾一定的出貨量，否則面板廠未必愿意進(jìn)行定制化。因此，機(jī)種少但量多的蘋果采用In-Cell方案對(duì)于供貨商和蘋果本身來(lái)講，將是共贏的。從目前來(lái)看，只有蘋果才有能力對(duì)In-Cell的產(chǎn)能做整合的能力。

OGS：只是升級(jí)而不是革新，不會(huì)成為蘋果先鋒產(chǎn)品的技術(shù)選擇

OGS方案就是將原本鍍?cè)诓ＡЩ虮∧せ宓纳系腟ensor鍍到保護(hù)玻璃之下，這樣就可以減少一層玻璃或薄膜，以及一次貼合制程，在降低厚度的同時(shí)也降低了成本。但本質(zhì)上還是外掛式的觸控模組，相對(duì)于In-Cell來(lái)講，技術(shù)難度較低，也沒(méi)有大幅縮短供應(yīng)流程。對(duì)于一直以來(lái)引領(lǐng)全球技術(shù)革新的蘋果公司來(lái)講，OGS只能算是一種技術(shù)升級(jí)和成本的降低，所以在去年系列報(bào)告中就多次對(duì)蘋果在新一代手機(jī)中使用OGS的技術(shù)表示懷疑。從iphone5的選擇In-Cell來(lái)看，蘋果仍然是將創(chuàng)新用在其先鋒產(chǎn)品上。

另外，OGS在制程上，主要有兩種：Sheet制程和Piece制程。Sheet制程流程主要是強(qiáng)化、鍍刻、切割、印刷、二次強(qiáng)化。生產(chǎn)效率較高但切小尺寸的時(shí)候邊緣強(qiáng)度欠佳。Piece制程流程主要是切割、強(qiáng)化、印刷、鍍刻。雖然邊緣強(qiáng)度可以保證，但小片鍍刻效率低且良率差。所以，在OGS上，最先起來(lái)的應(yīng)該是用Sheet制程生產(chǎn)出的大尺寸的觸控模組，大尺寸領(lǐng)域是目前OGS的優(yōu)勢(shì)所在。

On-Cell 技術(shù)只在AMOLED 上才有市場(chǎng)

On-Cell是指將觸摸面板功能嵌入到彩色濾光片基板和偏光板之間的方法。故彩色濾光片所在的基板一面是彩色濾光片，另一面是Sensor。由于工藝問(wèn)題，無(wú)論先加工Sensor還是彩色濾光片，都會(huì)影響已加工的另一面，帶來(lái)良率的下降。另外，由于On-Cell的Sensor是做在彩色濾光片的玻璃基板上的，所以相較于In-Cell在厚度上也會(huì)增加約0.3mm。最后，由于Sensor的原因，彩色濾光片所在玻璃基板無(wú)法做薄化處理，未來(lái)整體厚度減薄空間有限。所以O(shè)n-Cell技術(shù)相比In-Cell，一直不為大家所看好。

但是，當(dāng)On-Cell和AMOLED面板配合的時(shí)候，效果就明顯改善。由于AMOLED沒(méi)有彩色濾光片(CF)，所以在封裝RGB三色有機(jī)EL的玻璃基板上做Sensor不會(huì)出現(xiàn)制程干擾等問(wèn)題，且AMOLED在厚度上相較于LCD也有優(yōu)勢(shì)，所以O(shè)n-Cell搭配AMOLED將是較適合觸控方案。但由于AMOLED技術(shù)主要被三星壟斷，在AMOLED面板上三星的壟斷態(tài)勢(shì)無(wú)法打破的話，On-Cell技術(shù)還無(wú)法得到更大的普及。在蘋果“去三星”化趨勢(shì)下，蘋果不可能將AMOLED作為自己的面板解決方案，所以選擇In-Cell技術(shù)也是蘋果唯一可以走的路。

三、iPhone5 采用In-Cell 對(duì)觸控產(chǎn)業(yè)的影響

In-Cell 產(chǎn)能偏緊，未來(lái)一年唯蘋果獨(dú)享

目前iPhone5供應(yīng)廠僅有韓系LGD、Japan Display、夏普三家。此前預(yù)估iPhone 5第三季需求約1200萬(wàn)部，從目前的情況來(lái)看，實(shí)際可能符合預(yù)期。雖然iPhone 5在開(kāi)放預(yù)訂購(gòu)的頭24個(gè)小時(shí)中就已經(jīng)售出了200萬(wàn)部，與iPhone 4S此前創(chuàng)下的銷售紀(jì)錄相比翻了一番，但目前配送也由之前的2周延長(zhǎng)至3-4周，這不免讓市場(chǎng)對(duì)iPhone5的供應(yīng)產(chǎn)生擔(dān)憂。此外，由于新款iPod-touch也采用In-Cell屏幕，因此帶來(lái)Q4約600萬(wàn)左右的需求，兩者三季度需求約1200萬(wàn)，而四季度約5000萬(wàn)。

而從In-Cell的產(chǎn)能情況來(lái)看，據(jù)Digitimes報(bào)道，第3季上游供應(yīng)鏈的In-Cell整體良率仍未火力全開(kāi)，8月出貨量不到1000萬(wàn)片。三季度出貨量應(yīng)該就在1600萬(wàn)左右，預(yù)計(jì)四季度產(chǎn)量達(dá)到4800萬(wàn)片。結(jié)合起來(lái)看，目前全球的In-Cell產(chǎn)能被蘋果全包，三家廠商不可能給其他手機(jī)廠商供貨。從現(xiàn)有產(chǎn)能測(cè)算，未來(lái)一年In-Cell方面能給其他廠商的產(chǎn)能很少，幾乎沒(méi)有。

非蘋果陣營(yíng)：AMOLED+On-Cell 和OGS 定位高端，GF 定位中低端

輕薄化是高端的標(biāo)志，就小尺寸觸控而言，在三星的推動(dòng)下，AMOLED+On-Cell會(huì)占據(jù)部分高端市場(chǎng)。而OGS在技術(shù)成熟度和量產(chǎn)時(shí)間上占有優(yōu)勢(shì)，將會(huì)是非蘋果陣營(yíng)未來(lái)針對(duì)高端市場(chǎng)機(jī)型最具性價(jià)比的技術(shù)。GF由于在厚度和性能上的劣勢(shì)，且未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)將很激烈，價(jià)格存在下滑趨勢(shì)，未來(lái)將面向中低端市場(chǎng)。

當(dāng)然，OGS首先主要攻占的將是大尺寸市場(chǎng)，隨著Ultrabook的興起，將帶動(dòng)OGS出貨量的提升，OGS的良率也將得到改善，成本優(yōu)勢(shì)也將逐步顯現(xiàn)，進(jìn)而開(kāi)始侵占中小尺寸市場(chǎng)。而In-Cell由于其自身技術(shù)良率問(wèn)題，目前在大尺寸上應(yīng)用的概率不大，主要市場(chǎng)定位是在小尺寸上。在這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，In-Cell技術(shù)的進(jìn)一步推進(jìn)，對(duì)OGS影響相對(duì)較小，但對(duì)G-Film陣營(yíng)的影響較大。

In-Cell 是蘋果中長(zhǎng)期選擇，未來(lái)有望過(guò)渡到其它產(chǎn)品

從蘋果的屏幕技術(shù)復(fù)制歷程來(lái)看，蘋果會(huì)將一些新技術(shù)先使用到iPhone上，然后再延伸到其它產(chǎn)品。以視網(wǎng)膜屏為例，2010年6月7日發(fā)布的iPhone4首先采用了該技術(shù)，然后延伸到2012年3月7日發(fā)布的The New iPad，再延伸到2012年6月11日發(fā)布的ReTIna MacBook Pro。In-Cell將是蘋果中長(zhǎng)期的選擇，隨著產(chǎn)能和良率的提升，以及技術(shù)的成熟，未來(lái)有望過(guò)渡到iPad系列產(chǎn)品。至于Mac產(chǎn)品，未來(lái)若引入觸控功能，在觸控技術(shù)選擇上主要取決于In-Cell良率和技術(shù)的提升速度，在這些不理想的情況下，也不排除Mac使用OGS的可能。