自從觸控面板成為行動裝置最主要的人機(jī)介面后，幾乎所有的面板廠也都躍躍欲試。面板廠主觀地認(rèn)為將觸控感應(yīng)器(TouchSensor)整合進(jìn)去面板之中，不僅可以減少堆迭(Stack)的厚度，而且還可以節(jié)省物料成本。因此，約自2008年之后，在各大面板廠的未來產(chǎn)品藍(lán)圖中，均可以看到嵌入式(EmbeddedType)觸控面板的規(guī)劃。然而，嵌入式觸控面板卻一直沒有成為主流；直到三星(Samsung)在2010年將進(jìn)階主動式矩陣有機(jī)發(fā)光二極體(SuperAMOLED或On-cellAMOLED)應(yīng)用于GalaxyS、蘋果(Apple)在2012年將自有專利的In-cell技術(shù)透過三家面板廠的代工制造后，嵌入式觸控面板終于得到了市場的注目。但是除了三星和蘋果這兩家智慧型手機(jī)最大的品牌外，其他品牌并不算是熱衷。不過，就在2013年時，嵌入式觸控面板又為面板廠重新燃起了希望；當(dāng)前的技術(shù)成熟度、市場接受度與供應(yīng)鏈，為嵌入式觸控面板提供了更好的發(fā)展環(huán)境。
嵌入式觸控面板技術(shù)發(fā)展歷程
早期面板廠在發(fā)展嵌入式觸控面板時，大約可歸類為三種技術(shù)：光學(xué)式(PhotoSensing)、電容式(ChargeSensing)與電壓式(VoltageSensing)，但是這三種技術(shù)其實(shí)多半沒有真正量產(chǎn)過；而且有些在觸控時還須要對面板施力、造成形變，以致不容易導(dǎo)入保護(hù)玻璃的設(shè)計(jì)，因此最終無法為市場所接受。逐漸地，面板廠對觸控技術(shù)的認(rèn)同在投射式電容上得到了共識，而投射式電容自2007年蘋果iPhone導(dǎo)入后，已經(jīng)取代了原有的電阻式，成為觸控技術(shù)的主流。面板廠或許終于了解到，面板的顯示與制造技術(shù)并不等同于觸控技術(shù)，觸控雜訊干擾的處理與判斷手勢的演算法并不是他們的專長。
至今，幾乎所有量產(chǎn)的嵌入式觸控面板均是采用投射式電容技術(shù)。觸控技術(shù)上有了共識，但是感應(yīng)器(也就是電極)的置放位置卻有相當(dāng)?shù)钠绠?。一般的液晶面板會有上下兩塊玻璃，上方玻璃是為了制造彩色濾光片(色阻)，而下方的目的是為了薄膜電晶體線路；因此，感應(yīng)電極的置放位置就是在這兩片玻璃上。對于位置的定義和描述并沒有一種共通標(biāo)準(zhǔn)，只是約定俗成地認(rèn)為，電極若是位在下方玻璃視為In-cell，在上方玻璃則是On-cell；而若不在這兩片玻璃上就是Out-cell，也就是所謂的「外掛式(Add-onType)」。
比較有爭議的是On-cell在液晶面板的應(yīng)用。通常感應(yīng)電極會放在上方玻璃的頂面(也就是面對使用者眼睛的那一面)，因?yàn)榈酌嬗袨V光片的色阻，而電極就是在偏光膜的下方。不過，有些面板廠或是控制晶片商的做法是將電極線路置放于色阻間的黑色矩陣區(qū)(BlackMatrix)，電極材料可以是銦錫氧化物(ITO)、金屬線或甚至是金屬網(wǎng)格(MetalMesh)。在這種堆迭下，由于電極線路面對液晶層，因此有些廠商稱之為In-cell。無論如何，這僅是各自定義的問題，業(yè)界并無嚴(yán)格的認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)。
嵌入式觸控面板發(fā)展至今，從早期的技術(shù)分岐走向整合，縱使堆迭結(jié)構(gòu)與置放位置上還有In-cell或是On-cell的不同作法，但是當(dāng)今的進(jìn)展情況已經(jīng)是從技術(shù)走向量產(chǎn)，并且進(jìn)一步取得對外掛式的成本與效能上的競爭力。友達(dá)約在2009年曾經(jīng)與達(dá)虹合作，由達(dá)虹負(fù)責(zé)彩色濾光片和感應(yīng)電極鍍膜后，再由友達(dá)組裝以制成On-cell觸控面板；當(dāng)時所采用的觸控技術(shù)就已經(jīng)是投射式電容，而電極圖桉就是一般所謂的單面ITO(SITO)。友達(dá)在一度放棄On-cell觸控面板后，曾經(jīng)投入外掛式的單玻璃觸控(OGS)結(jié)構(gòu)，直到2013年底又重起On-cell觸控面板的研發(fā)，只是這次的電極圖桉多了所謂的「單層多點(diǎn)(Single-layer,CaterpillarPattern)」。
除了三星一直持續(xù)開發(fā)On-cellAMOLED外，其他的面板廠也大約在2012年到2013年間，陸續(xù)再次投入以投射式電容技術(shù)為主的嵌入式觸控面板生產(chǎn)。蘋果的In-cell供應(yīng)鏈包含樂金面板(LGD)、夏普(Sharp)和JDI(JapanDisplayInc)，而JDI本身又有PixelEyes(與Synaptics(新思國際)合作)，出貨給索尼(Sony)。臺灣方面，2013年初上半年，群創(chuàng)的TOD(TouchonDisplay,on-cellLCD)出貨過百萬片后，華映、彩晶也在下半年時加入戰(zhàn)局。這些面板廠的投入雖然不致于在短時間里讓嵌入式取代外掛式，但是讓嵌入式在智慧型手機(jī)的應(yīng)用上更具有能見度。
Apple率先導(dǎo)入In-cell觸控面板出貨比重攀升
In-cell結(jié)構(gòu)中最著名的自然就是蘋果用在iPhone5/5s上的技術(shù)。根據(jù)美國專利局所揭露的資料顯示，依照Vcom與Vpixel位置的判定，該面板應(yīng)該屬于FFS或是IPS模式，而液晶面板Vcom的電極進(jìn)一步被分成xVcom與yVcom以做為感應(yīng)電極。蘋果的In-cell技術(shù)顯然與液晶面板的薄膜電晶體線路有關(guān)，因此一旦面板解析度增加、電晶體線路密度更加復(fù)雜時，或許會影響整體觸控面板的制程難度。
JDI的PixelEyes則是一種溷合式的In-cell(HybridIn-cell)，其X-Y電極分別位于IPS面板的上下兩片玻璃上(彩色濾光片上方和Vcom區(qū))，VA面板則是上方玻璃的頂面和底面。由于兩片面板玻璃均被利用到，因此這種溷合式的結(jié)構(gòu)其實(shí)很難被歸類在In-cell或是On-cell。這兩種In-cell的做法跟早期面板廠提出的嵌入式技術(shù)有些不同，早期的做法是試圖在面板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中額外植入感應(yīng)器，但最近的做法則是利用面板既有的元件(像是Vcom)，并設(shè)法同時兼做感應(yīng)電極用途。
In-cell嵌入式觸控面板的未來發(fā)展跟蘋果的意圖有很大的關(guān)系。正如同當(dāng)蘋果將iPad的感應(yīng)結(jié)構(gòu)在2013年下半從GGDITO改為GF2后，GGDITO在平板電腦的出貨比重就從2012年的37.2%一下子下滑，2013年時已經(jīng)不到10%。同樣地，2013年In-cell結(jié)構(gòu)在手機(jī)觸控面板的出貨比重超過12%，幾乎都是來自蘋果的貢獻(xiàn)。正因?yàn)檫@種過度依賴單一品牌的現(xiàn)象，我們最多是看好嵌入式觸控面板的未來潛力，還很難將嵌入式觸控面板視為當(dāng)前的主流。
三星力拱SuperAMOLEDOn-cell觸控面板獲關(guān)注
On-cell結(jié)構(gòu)中最著名的就是三星的SuperAMOLED，但其實(shí)就是電容式On-cellAMOLED。三星在一開始研發(fā)AMOLED時就選擇RGB像素圖桉鍍膜(RGBStripe)方式，因?yàn)楣馊〕?LightExtraction)的效果會比白光OLED(其實(shí)RGB三色材料發(fā)光以溷出白光)加上彩色濾光片好。從面板的角度來看，RGB像素圖桉鍍膜的缺點(diǎn)是解析度，因?yàn)樵礁叩慕馕龆葧沟糜袡C(jī)材料鍍膜面積更小，金屬遮罩(FineMetalMask)的制作和鍍膜良率都會有很大的困難；這就是為什麼至今三星仍然必須仰賴Pentile這種作法，在手機(jī)面板上以「模擬」出全高畫質(zhì)(FHD)或是WQXGA(2,560×1,600)的解析度，其實(shí)面板本身并未達(dá)到真實(shí)的RGB解析度。
不過，從觸控面板角度來看，RGB像素圖桉鍍膜使得彩色濾光片可以省卻，上方的玻璃僅做為面板封裝之用，因此剛好可以拿來做為觸控感應(yīng)電極鍍膜之用。這種結(jié)構(gòu)的作法其實(shí)就是把原本外掛式中、置于基板(玻璃或塑膠)的感應(yīng)線路，搬移到以面板封裝玻璃做為「基板」。為了不浪費(fèi)內(nèi)部的面板產(chǎn)線，三星顯示(SamsungDisplay)將觸控感應(yīng)電極鍍膜外包給華映、和鑫和東友化學(xué)(DongwooChemical)。SuperAMOLED的崛起跟集團(tuán)品牌的操作有很直接的關(guān)系，市場情況比較像是智慧型手機(jī)帶動了SuperAMOLED，而未必是AMOLED帶動了三星手機(jī)的銷售；諾基亞(Nokia)的高階手機(jī)也采用AMOLED，但仍舊無法挽回Nokia的頹勢。跟蘋果In-cell一樣，On-cellAMOLED也是過度仰賴單一品牌；2012年On-cellAMOLED在手機(jī)約占了11.8%的出貨比重，2013年則超過15%，而光是三星品牌本身就將占其中的90%。至于電容式On-cellLCD的發(fā)展以友達(dá)較早，但是約在2010年后就不再出貨。電容式On-cellLCD沉寂一段時間后，2013年時又再度獲得關(guān)注，最主要的助力和關(guān)鍵不是因?yàn)槊姘鍙S，而是觸控控制晶片廠商。
單層多點(diǎn)圖桉助力On-cellLCD絕地反攻
控制晶片廠商約在2012年時開發(fā)了新一代的「單層多點(diǎn)」圖桉，與單面ITO圖桉(SITO)相同，兩者僅需要一片基板承載感應(yīng)線路。相對于單面ITO圖桉來說，單層多點(diǎn)僅需要一道光罩，但前者卻約有三到四道光罩；而且，前者需要做電極絕緣的架橋(Bridge)，后者則不需要架橋。原先開發(fā)的單層多點(diǎn)的目的是為了改善GFF結(jié)構(gòu)中的物料成本，除了節(jié)省一張ITO薄膜外，連同兩片薄膜間的光學(xué)膠也一并省下；業(yè)界對薄膜式單層多點(diǎn)結(jié)構(gòu)習(xí)慣稱之為GF1。
不過即使如此，GF1卻無法完全取代GFF。使用單層多點(diǎn)的GF1將X-Y電極放置在同一面，兩個電極間之所以不需架橋又絕緣，是因?yàn)槠渲幸粋€電極被截斷成多段小單元，每段小單元再以引線走過觸控感應(yīng)區(qū)導(dǎo)到邊緣予以連接。當(dāng)面板面積越大時，通常就越須布滿較多的「排線(Channels)」，而其中截斷的電極被截斷的單元數(shù)目就越多，致使連接引線更顯復(fù)雜，進(jìn)而影響感應(yīng)區(qū)內(nèi)的觸靈敏度。相對而言，GFF并沒有這種問題。2013年時所有用于手機(jī)的投射式電容觸控面板出貨中，薄膜式單層多點(diǎn)圖桉約占10%，主流仍然是GFF(超過50%)，特別是5寸等級的高階手機(jī)，因?yàn)殪`敏度的考量，不太可能使用GF1。
不過，單層多點(diǎn)圖桉卻在On-cellLCD找到新的機(jī)會。2013年初群創(chuàng)透過與新思國際的合作，成功將4.5寸的On-cellLCD出貨給酷派和摩托羅拉(Motorola)，至此單層多點(diǎn)圖桉成了On-cellLCD的主流，陸續(xù)投入的面板廠包含華映、彩晶和友達(dá)。當(dāng)面板廠的嵌入式觸控面板采用單層多點(diǎn)圖桉時，并無法如GF1般地節(jié)省基板、光學(xué)膠等物料成本，但是由于僅需要一道光罩，致使其良率高于過去采用的單面ITO圖桉。而且，面板廠更熟悉于黃光蝕刻制程，如果可以改善截斷電極引線的寬度，對單層多點(diǎn)的靈敏度也會有所助益。因此，其最終成本、效益就逐漸有了競爭力，得以說服較多的品牌導(dǎo)入，而不再僅是過度集中于單一品牌(像是蘋果和三星)的現(xiàn)象。如果不是控制晶片廠商開發(fā)的單層多點(diǎn)圖桉，相信On-cellLCD的普及速度應(yīng)該會再延緩。
品牌廠/面板廠各自擁戴In-cell/On-cell之爭續(xù)戰(zhàn)
在In-cell方面，主要的導(dǎo)入品牌為蘋果(自有專利)、索尼和GoogleNexus5(溷合式)，以前者的發(fā)展最重要。截至今年3月時，供應(yīng)鏈端還無法明確地指出下一代的iPhone是否仍然采用In-cell結(jié)構(gòu)？又或者是，當(dāng)In-cell結(jié)構(gòu)的良率不如預(yù)期時(配合更大的尺寸與更高的解析度)，蘋果是否會以GF2來做為救援方桉？以蘋果這家公司過去的特性與技術(shù)偏好來看，不太可能會采用On-cellAMOLED或是On-cellLCD，而會以能夠掌握的自家專利技術(shù)為主。
On-cellAMOLED方面，主要仍以單面ITO圖桉為主，這是因?yàn)槟壳暗莫?dú)家供應(yīng)商三星面板必須配合集團(tuán)的品牌制高點(diǎn)，藉以凸顯品牌高階智慧型手機(jī)的特色。就算是供應(yīng)給諾基亞等其他品牌使用，往往也不是最先進(jìn)的規(guī)格。因此，對其他品牌來說，AMOLED在規(guī)格與價格上，相對于LTPSTFTLCD并沒有優(yōu)勢，還不如選擇LCD加上外掛式的觸控面板結(jié)構(gòu)。
至于On-cellLCD方面，2013年藉由單層多點(diǎn)圖桉的導(dǎo)入，已經(jīng)突破了過度仰賴單一品牌的困境，而更多的面板廠投入更有助于解除品牌采購上「單一貨源」的顧慮。不過，On-cellLCD現(xiàn)在的發(fā)展與其他嵌入式觸控面板卻不盡相同。后者的產(chǎn)品定位多半是一線品牌與高階機(jī)種，但是單層多點(diǎn)式的On-cellLCD卻是瞄準(zhǔn)中階與低階機(jī)種，正如同薄膜式GF1相對于GFF的定位差異。除了觸控技術(shù)與圖桉上的原因外，或許這樣的產(chǎn)品策略才是有助于嵌入式觸控面板的未來發(fā)展。
嵌入式觸控面板雖然在堆疊厚度上有優(yōu)勢，但是外掛式結(jié)構(gòu)也可以藉由OGS或是較薄的ITO薄膜和光學(xué)膠來達(dá)到；更重要地，外掛式的供應(yīng)鏈相當(dāng)成熟，品牌在供應(yīng)商、規(guī)格到價格的選擇都相當(dāng)充沛，這是嵌入式觸控面板所不及的。當(dāng)前單層多點(diǎn)式的On-cellLCD已經(jīng)在價格上可說服品牌使用，而較多的面板供應(yīng)商將會更有助于品牌采購的比重；而當(dāng)較多的品牌采用促成出貨比重拉高后，自然能進(jìn)一步擴(kuò)大市場規(guī)模及高階品牌導(dǎo)入意愿。
