In-cell、On-cell積極改善面板厚度

不同的觸控技術整合顯示屏幕模組方法。(Henghao Technology）

智慧型手機、平板電腦的界線越來越模糊，主流智慧型手機的應用屏幕正持續加大尺寸，主流產品已經到達5吋以上，6？7吋接近平板電腦尺寸的產品也陸續問市。此一趨勢造成手機要求的薄化設計更高，必須導入更薄或架構更精簡的觸控設計方案…

早期螢幕觸控解決方案相當多，如電阻式、光學式、電容式等技術多元且分歧，雖然在成本上，電阻式觸控屏方案在材料成本表現極具優勢，但卻在透光率、耐用度與需進行觸點校準等使用限制，使得發展進階應用時造成產品設計受限；而光學式的觸點偵測、多觸點追蹤、系統反饋速度等問題，目前僅在中/大尺寸觸控應用較具優勢，小尺寸應用則受到電容式觸控技術大幅擠壓。

手機平板熱賣 帶動電容觸控顯屏應用需求

從多年由Apple iOS Device帶動電容觸控應用熱潮開始，讓使用者體驗了電容式觸控更好的螢幕顯示效果與相對更精準的觸點偵測精度，尤其是多觸點偵測、追蹤應用支援，還可讓電子產品發展更多電玩、娛樂應用用途，甚至在系統底層整合的多觸點觸控使用者介面，讓終端產品可創造最佳使用者經驗的設計境界。

但電容觸控架構需要在原本的LCD顯示架構中，增加偵測觸點的額外設計，為了保護LCD內的精密架構，保護玻璃的強度也必須對應提升，以增加整體LCD顯示模組的使用強度，甚至改善觸控面本身的觸按應用強度，但如此一來也會造成電容式觸控初期設計在屏幕模組的製程較繁複、成本較高問題。

此外，終端產品的製作厚度，也會因為LCD觸控屏無法積極薄化，而使得產品在薄化設計趨勢下無法達到有效的改善效益。

產品薄化設計需求 推進觸控模組薄化設計

為了積極面對3C與行動運算裝置對於觸控顯示屏幕的薄化設計需求，尤其是智慧型手機在顯示尺寸已經直接挑戰小型平板產品，在觸控顯示面板尺寸增大前提下，又得維持如智能手機般的極薄產品設計，在硬體與料件選用上，PCB、處理器、SoC與電池都有一定程度的薄化設計限制，反而是觸控螢幕模組料件仍有1？2mm的薄化設計空間。

實際上面板廠和保護玻璃供應商，早已搶進薄型觸控市場，尤其是現有智慧型手機業者，積極想在產品進行區隔設計，而薄化的觸控解決方案，正是可讓顯示模組積極改善料件厚度與實際觸點偵測反饋表現的應用設計，在觸控顯示模組的設計方案中，業者除要求保護玻璃需具一定程度的硬度表現，也須在抗雜訊、提升觸點偵測精度、料件厚度各方面進行最佳化設計。目前面板與玻璃製造商，正加緊腳步開發In-cell、On-cell與OGS(One Glass Solution)不同觸控方案的整合觸控式顯示模組設計。

改善保護玻璃薄度與強度 增加更多薄化優勢

不管是In-cell、On-cell或OGS設計方案，其實都必須在保護玻璃上具一定程度的強化，因為觸控屏幕表面為裝置與人機介面互動最頻繁的區塊，觸控螢幕不只在中央點或是屏幕四角，都必須維持一定程度的硬度與保護效果，以達到保護內部的觸控設計與LCD顯示設計，複雜度相當高，保護玻璃的薄化與強度提升雖然看起來是彼此互斥的設計概念，但實際上在新穎的材料科學挹注下，目前已有顯著的突破成果。

而觸控屏幕模組的薄化基本要求，即於保護玻璃進行薄化的效益最高，因為保護玻璃的功能單純，若能有效薄化不但可以讓觸點偵測的條件更好，追蹤觸點的效能表現也能藉此提升，但麻煩的是玻璃材質在薄化後於材料硬度與強度需要進一步強化，才能滿足觸控屏幕大量壓按的使用情境，目前薄型化的保護玻璃在材料已有相當大的進展，玻璃硬度可以達到500？800MPa，應用於智慧型手機、平板電腦材料品質綽綽有餘。

內嵌式觸屏設計 In-cell/On-cell各有優劣

解決完觸控模組的保護玻璃材料強化與薄化需求，其實在顯示屏幕模組內的結構簡化，也可收到積極薄化的設計效果，目前常見的電容式觸控屏幕內部結構薄化設計，主要有內嵌式(In-cell)、On-cell及單片玻璃方案(OGS)等設計方式，以下將就三種方案進行說明。

目前較熱門的觸控顯示模組薄化方向，以內嵌式In-cell方案為主，在終端產品導入的廠商不乏國際大廠，如Apple、Samsung、sony ericsson等業者均有對應產品導入內嵌式In-cell方案觸屏設計方案。

以Apple的狀況是與LG Display(簡稱LGD)合作開發In-cell面板元件，以供應旗下iOS Device的產品應用需求。Samsung的方向為採用精簡型In-cell設計方案、同時多方進行In-cell的專利佈局，並挾自身的半導體產製資源，積極開發對應之觸控IC。

In-cell的技術方案目的，是要讓LCD的透光率提升、減輕背光輔助的功耗需求，不僅可讓產品的顯示品質提升，也能因為結構簡化、薄化使整個顯示模組的厚度大減，達到積極為終端設計產品進行薄化設計的開發目標。

In-cell只是個概念，各家大廠的作法大多略有出入，而且為了規避In-cell不同技術概念的專利侵權問題，大廠也挖空心思利用感應層、驅動層、導電膜不同的排佈組合，一方面優化In-cell面板的觸點偵測與追蹤效能、一方面提升In-cell面板的顯示品質。

嵌入式觸控設計方法多元

而In-cell與On-cell有一定程度的技術重疊，其實In-cell與On-cell兩種方案，目的都是將電容觸控的感測設計與液晶面板整合的技術方案，In-cell為將觸控的感測機制嵌入至液晶的像素中，而On-cell的方法則較不同，為將觸控感測機制嵌入至LCD模組的彩色濾光片基板、或是偏光板之間的作法，若就架構來觀察，In-cell的技術難度較高，且較具薄化優勢，置於On-cell方案則要視整合方式差異，會影響其觸控顯示模組的薄化優勢，但這兩種技術均持續進化改良。

對In-cell方案來說，因為觸控感測機制嵌入液晶核心，在製程與工法複雜度較高，導致終端產品的顯示屏模組良率也因此受到影響，技術方案導入量廠初期，較大的挑戰在於改善產品的製程良率。相對的On-cell雖在材料優勢略減，但僅需在彩色濾光片、偏光板間利用透明的感測圖案排列進行觸點感測設計，製程相對簡單許多，在良率問題方面較In-cell容易解決許多，加上透明電極圖案排佈的方式與製法技術持續升級，目前兩種嵌入式觸控技術方案的模組差距越來越接近，而On-cell架構在生產良率優勢方面，讓整體模組的生產成本表現較佳。以On-cell應用方案觀察，目前採行此技術較顯著的終端設計，即為Samsung AMOLED觸控螢幕模組設計方案。

反觀In-cell即便在量產良率略顯劣勢，但直接的薄化優勢與顯示效果提升效益，仍受到許多國際大廠青睞！像是Apple就在iPhone 5新款產品上導入In-cell觸控顯示模組，透過面板的積極薄化與顯示效果優化，為終端產品增加不少產品優勢，而也由於Apple iPhone就具一定程度的規模經濟水準，在關鍵料件的採購可在數量上具一定程度優勢，可間接減少In-cell架構觸控顯示模組在量產良率造成的成本問題，除了Apple外，如Sony等一線智慧型手機大廠，也相繼導入In-cell的顯示屏幕設計方案。