打造輕薄觸控模組 OGS/In-Cell精簡(jiǎn)感應(yīng)層結(jié)構(gòu)

低成本與輕薄化已是下一代觸控技術(shù)發(fā)展的首要考量，因此，除高整合度的內(nèi)嵌式(In-cell)技術(shù)外，僅在顯示面板外加上一層保護(hù)玻璃的OGS方案，同樣備受業(yè)界期待。目前，全球觸控面板制造商已全力投入OGS與In-Cell技術(shù)研發(fā)，期進(jìn)一步提高貼合良率，早日大量商用。

然而，隨著外掛式(Out-Cell)和On-Cell觸控產(chǎn)品大量采用投射式電容技術(shù)，擴(kuò)大多點(diǎn)觸控的生活化應(yīng)用。自此開始，投射電容式觸控面板漸成市場(chǎng)主流，故本文僅就此一技術(shù)現(xiàn)況與未來發(fā)展趨勢(shì)做介紹。

多點(diǎn)觸控面板技術(shù)各有優(yōu)劣

多點(diǎn)觸控技術(shù)大致可分為五種疊層結(jié)構(gòu)(圖1)，而以觸控疊構(gòu)和顯示面板的相對(duì)位置，又可歸納為三類，包括Out-Cell、On-Cell及In-Cell等技術(shù)架構(gòu)。其中，Out-Cell系指觸控面板模組外掛于顯示模組之外，共有單玻璃觸控方案(OGS)、雙玻璃(GG)與雙薄膜(Cover Glass/Sensor Film X/Sensor Film Y, GFF)觸控方案三種主要類型。

圖1 各種觸控模組架構(gòu)示意圖

Out-Cell優(yōu)點(diǎn)為觸控面板和顯示模組的組合彈性和可提供多元選擇；不過，囿于須采用較多材料及復(fù)雜堆疊結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致Out-Cell面臨模組簡(jiǎn)化的難題。也因此，Out-Cell觸控面板中的OGS即被視為下一代觸控技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)。

至于更先進(jìn)的On-Cell技術(shù)，系將觸控感應(yīng)層(Touch Sensor)做在顯示面板上的玻璃外層，優(yōu)點(diǎn)為顯示和觸控一體提供，達(dá)成輕薄化效益，在不需上覆鏡片(Cover Lens)的產(chǎn)品應(yīng)用下，可直接在顯示面板上觸控操作。不過，其缺點(diǎn)則為觸控感應(yīng)層與顯示面板玻璃貼合的良率問題。

最新的In-Cell觸控制程則進(jìn)一步整合于顯示面板內(nèi)，即彩色濾光片(Color Filter)玻璃與薄膜電晶體(TFT)玻璃合起來的Cell內(nèi)，其優(yōu)點(diǎn)同On-Cell，但可解決觸控感應(yīng)層做在顯示面板玻璃外層時(shí)的良率問題。惟因IC訊號(hào)處理藉由液晶顯示器(LCD)的資料與閘極驅(qū)動(dòng)(Data and Gate Driving)時(shí)的頻寬空隙來執(zhí)行，觸控訊號(hào)的回報(bào)時(shí)間受限，靈敏度將為一大考驗(yàn)。

In-Cell/Out-Cell應(yīng)用領(lǐng)域大同小異

In-Cell技術(shù)類型可再細(xì)分為四種感應(yīng)模式，包括按壓電式、電壓/電荷感應(yīng)式(Voltage/Charge Sensing)、光感應(yīng)式及投射式電容等。隨著智慧型手機(jī)，平板裝置與電子書(E-reader)及其他應(yīng)用領(lǐng)域的高度成長(zhǎng)下，為求產(chǎn)品朝輕薄化發(fā)展，In-Cell觸控技術(shù)已受到大量關(guān)注。

但是，In-Cell與Out-Cell技術(shù)仍各有最適合的應(yīng)用區(qū)分(表1)，其中，Out-Cell的OGS及GG方案適合用于智慧型手機(jī)、平板裝置、筆電、電泳顯示(Electrophoretic Display, EPD)、大型公共顯示器(Public Information Display, PID)，以及一體成型電腦。

至于In-Cell則依是否搭載上覆鏡片做適用區(qū)分，若有加裝上覆鏡片，將適合筆電、數(shù)位相機(jī)及大型公共顯示器等產(chǎn)品；反之，不導(dǎo)入上覆鏡片的In-cell方案則較受行動(dòng)裝置青睞。

縮減模組厚度/成本　觸控業(yè)者加碼投資OGS

根據(jù)知名市場(chǎng)調(diào)查機(jī)構(gòu)的消費(fèi)者行為研究結(jié)果指出，70%以上美國(guó)、日本使用者，認(rèn)為現(xiàn)在的智慧型行動(dòng)裝置須減輕整機(jī)重量，并延長(zhǎng)電池續(xù)航力，才能進(jìn)一步符合消費(fèi)者需求。因此，Out-Cell技術(shù)已加快朝向輕薄化，并兼顧保護(hù)玻璃強(qiáng)度的開發(fā)方向前進(jìn)。

有鑒于傳統(tǒng)的Out-Cell大多為GFF和GG方案，多層結(jié)構(gòu)加劇整體模組厚度，因此，各家觸控業(yè)者無不大幅提升對(duì)OGS的投資，期進(jìn)一步跨越Out-Cell觸控的薄型化障礙。

其中，友達(dá)研發(fā)團(tuán)隊(duì)利用多年TFT-LCD半導(dǎo)體黃光制程開發(fā)能量，包含前段Array設(shè)計(jì)能力與后段模組制造經(jīng)驗(yàn)，已順利克服OGS技術(shù)門檻，并于2011年第四季底開始出貨，目前3.5、7及10.1寸OGS觸控面板均已進(jìn)入量產(chǎn)階段。此外，友達(dá)也率先于2011年日本橫濱國(guó)際平面顯示器大展(FPD International)，展出0.7毫米厚度全貼合到面板上的投射電容式OGS產(chǎn)品。

觸控/面板整合難度高　廠商先推小尺寸In-Cell

盡管In-Cell觸控特性相當(dāng)符合新一代的可攜式電子產(chǎn)品，如手機(jī)使用的觸控方式未來可望大舉導(dǎo)入單邊(Single-side)和雙邊(Double-side)投射電容式In-Cell觸控(圖2)，但因兩種方案均須搭配面板制程，且須考慮觸控訊號(hào)和液晶驅(qū)動(dòng)訊號(hào)(Driving Signal)間的干擾問題，故要開發(fā)最佳化的畫素設(shè)計(jì)，并導(dǎo)入特殊的驅(qū)動(dòng)控制訊號(hào)和陣列制程調(diào)整，方能打造觸控靈敏度表現(xiàn)較佳的產(chǎn)品架構(gòu)。

圖2 投射電容式In-cell可分為單邊和雙邊兩種設(shè)計(jì)模式。

目前全球面板廠均持續(xù)投資開發(fā)In-Cell，以期結(jié)合最新型的顯示技術(shù)和克服量產(chǎn)挑戰(zhàn)，并與IC廠商共同解決In-Cell與面板的整合問題。然而，整合愈多層架構(gòu)在物料成本上看似有利，但在整體直通良率(Through Yield)不佳的情況下，對(duì)制造成本的影響不見得低于傳統(tǒng)方案，因此，如何提升良率將是In-Cell成功的關(guān)鍵因素。預(yù)估初期各大面板廠將聚焦在較小尺寸的In-Cell觸控面板開發(fā)，再逐步拓展到中大尺寸領(lǐng)域。

In-Cell良率仍低　OGS先攻薄商機(jī)

顯而易見，在下一代觸控技術(shù)當(dāng)中，輕薄化為主要考量，除高整合度的In-Cell技術(shù)外，僅在顯示面板外加上一層保護(hù)玻璃的OGS方案，同樣備受業(yè)界期待。因此，目前在In-Cell量產(chǎn)良率難以突破之際，OGS產(chǎn)品及技術(shù)開發(fā)更加如火如荼進(jìn)行，期能提升觸控面板的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，并不斷朝向更輕更薄、更強(qiáng)的次世代技術(shù)努力。

未來，一旦全球面板廠開發(fā)的OGS及In-Cell產(chǎn)品陸續(xù)出爐后，將能進(jìn)一步滿足各種行動(dòng)聯(lián)網(wǎng)裝置、可攜式電子產(chǎn)品對(duì)輕薄化的殷切需求。