什么是in-cell觸摸屏？ in-cell觸摸屏原理

相對于將觸摸面板設(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現(xiàn)一體化，便有可能實現(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反射外來光線等，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，但因難以確保成品率和顯示性能，實用化未能取得進(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

相對于將觸摸面板設(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現(xiàn)一體化，便有可能實現(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反射外來光線等，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，但因難以確保成品率和顯示性能，實用化未能取得進(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減少，這又是導(dǎo)致畫質(zhì)劣化的主要原因。
? ? ? ?不過，隨著On-cell技術(shù)的亮相，液晶和觸摸面板的一體化迎來了轉(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)域的面積也不會減小，幾乎不會由此發(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?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)

北京時間2012年9月13日凌晨，蘋果公司在美國舊金山芳草地藝術(shù)中心舉行新品發(fā)布會，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作為主要的過渡技術(shù)方案，國內(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)，是通過使原本外臵的觸控面板部件與液晶面板實現(xiàn)一體化，來實現(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，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，會使可利用于顯示的面積部分便會減少，降低顯示性能。一般情況下如果是采用In-Cell技術(shù)的話，將首先會選擇由開口率較大的LTPS TFT基板相配合以保證透光性和顯示性能，而不會選擇開口率本身就很小的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)解決方案上來看，顯得有點不倫不類。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。??
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????二、輕薄化和廠商競合是蘋果采用In-Cell 技術(shù)重要原因

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

其實蘋果最早提出來的多點觸控方案就是In-Cell，只是當(dāng)時現(xiàn)實上沒法實現(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，并且會引起視差，而In-Cell由于沒了外掛式觸摸板，自然也就沒了視差，可讀性也提高了。另外，由于相對于傳統(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，制程所需時間可由12-16天縮短至3-5天。

就In-Cell觸控方案來說，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、甚至可能還會包含面板驅(qū)動芯片等組件，導(dǎo)致定制化難度較大。因此從品牌采購的角度來看，單一供貨商的風(fēng)險較高；但是反過來講，品牌廠商對供應(yīng)鏈的控制會有主導(dǎo)權(quán)。從提供In-Cell方案的面板廠商來說，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方案對于供貨商和蘋果本身來講，將是共贏的。從目前來看，只有蘋果才有能力對In-Cell的產(chǎn)能做整合的能力。

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

OGS方案就是將原本鍍在玻璃或薄膜基板的上的Sensor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，在降低厚度的同時也降低了成本。但本質(zhì)上還是外掛式的觸控模組，相對于In-Cell來講，技術(shù)難度較低，也沒有大幅縮短供應(yīng)流程。對于一直以來引領(lǐng)全球技術(shù)革新的蘋果公司來講，OGS只能算是一種技術(shù)升級和成本的降低，所以在去年系列報告中就多次對蘋果在新一代手機(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)勢所在。

On-Cell 技術(shù)只在AMOLED 上才有市場

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。由于工藝問題，無論先加工Sensor還是彩色濾光片，都會影響已加工的另一面，帶來良率的下降。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法做薄化處理，未來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面板配合的時候，效果就明顯改善。由于AMOLED沒有彩色濾光片(CF)，所以在封裝RGB三色有機(jī)EL的玻璃基板上做Sensor不會出現(xiàn)制程干擾等問題，且AMOLED在厚度上相較于LCD也有優(yōu)勢，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)勢無法打破的話，On-Cell技術(shù)還無法得到更大的普及。在蘋果“去三星”化趨勢下，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 對觸控產(chǎn)業(yè)的影響

In-Cell 產(chǎn)能偏緊，未來一年唯蘋果獨享

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1200萬部，從目前的情況來看，實際可能符合預(yù)期。雖然iPhone 5在開放預(yù)訂購的頭24個小時中就已經(jīng)售出了200萬部，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周延長至3-4周，這不免讓市場對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Q4約600萬左右的需求，兩者三季度需求約1200萬，而四季度約5000萬。

而從In-Cell的產(chǎn)能情況來看，據(jù)Digitimes報道，第3季上游供應(yīng)鏈的In-Cell整體良率仍未火力全開，8月出貨量不到1000萬片。三季度出貨量應(yīng)該就在1600萬左右，預(yù)計四季度產(chǎn)量達(dá)到4800萬片。結(jié)合起來看，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)能測算，未來一年In-Cell方面能給其他廠商的產(chǎn)能很少，幾乎沒有。

非蘋果陣營：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，在三星的推動下，AMOLED+On-Cell會占據(jù)部分高端市場。而OGS在技術(shù)成熟度和量產(chǎn)時間上占有優(yōu)勢，將會是非蘋果陣營未來針對高端市場機(jī)型最具性價比的技術(shù)。GF由于在厚度和性能上的劣勢，且未來競爭將很激烈，價格存在下滑趨勢，未來將面向中低端市場。

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

In-Cell 是蘋果中長期選擇，未來有望過渡到其它產(chǎn)品

從蘋果的屏幕技術(shù)復(fù)制歷程來看，蘋果會將一些新技術(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，未來有望過渡到iPad系列產(chǎn)品。至于Mac產(chǎn)品，未來若引入觸控功能，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。