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    2018-12-27in-cellout-cell生产技术积极强化 产品薄化与触控感

      为了改善行动装置的薄化设计需求,-原本行动装置的触控屏幕大多采行GG玻璃触屏设计,GG触屏设计虽可让触控屏幕的透光性大幅提升,但实际上GG触屏在贴合成本较高、良率也因此受限,而后继的in-cell技术、out-cell触屏技术分别自不同角度考量触屏薄化策略,技术逐渐成熟也分头抢占应用市场…

      In-cell与out-cell触屏技术,主要是用来改善行动装置的薄化设计需求。早期使用GG(Glass-Glass)触屏技术,大多把薄化设计着眼于电路载板、元件上面,或使用高效能的锂聚合物电池进行产品厚度改善,但实际上透过改善元件厚度与载板优化能改善的薄化设计已相当有限,行动装置开发商需要找寻更积极的产品薄化设计方案。

      不只是关键零组件、载板、电池已面临薄化设计瓶颈,原有大量使用的GG触屏的电容触控设计方案,也存在著触屏结构过于复杂、产品厚度薄化不易问题。

      因为GG若不动结构设计,能薄化处理的部分仅在玻璃结构进行强度与厚度的优化,但若结构不变,每个材料的积极薄化也会导致整个触控模块的材料强度受影响。这或许在常规笔记本或是搭载触控屏幕的桌上型计算机影响不大,但若在行动装置产品设计上,将会导致产品的厚度比不上同台竞争的产品,进而影响产品销售实绩。

      在讲究高度薄化的产品设计中,GG触屏原有受瞩目的高透光性,在新一代的in-cell/out-cell触屏方案中,都因为在结构上的简化,相对也使得原有的触屏得益于结构优化使得透光率也能相对提升,原有GG的优势已越来越低,而GG结构的成本、良率问题也使得产品业者必须找寻新的触屏方案。

      不管单边或双边touch sensor的in-cell设计,都必须在面板制程进行深度集成,同时还要考虑触控讯号经感测撷取后的信号质量,亦必须考量液晶屏幕因为驱动(Driving signal)所需的讯号排除干扰,对现今流行的超高分辨率屏幕,也相对增加了in-cell触屏设计方案的设计难度。

      in-cell触屏设计方案,虽可以使触控屏幕达到极度薄化的设计目的,但实际上因为改善设计必须由面板厂进行深度改善,对于特殊尺寸或小量设计将造成成本负荷,影响终端产品的价格优势。

      此外,in-cell的触屏感测结构与应用环境,因为感测Tx/Rx与显示屏幕高度集成,显示屏的驱动与控制信号干扰也会大幅影响触点感测的质量,在开发in-cell触屏产品时不只要面板厂深度集成,也要配合触控IC业者共同投入,才能开发出较佳的in-cell触屏集成方案。目前在应用市场方面,仍以小尺寸导入in-cell触屏方案较具效益,在中大型显示屏幕产品上,in-cell仍需克服产品良率与成本优化问题。

      若为了缩减触屏模块成本,除in-cell外也有越来越多业者投入out-cell的触控集成方案。

      从材料特性观察,使用薄膜式ITO膜姑且不论使用层数,只要用了塑料薄膜,虽然成本变低,但也会间接影响整个显示屏幕的透光率,使得产品的显示系统必须加强LED背光亮度表现,些微影响产品的电力续航能力。至于GG与Glass Only由于是采行在玻璃上溅镀感测层设计,使用玻璃基板好处在透光性极高,影响显示的问题较少。

      从结构上来看,使用薄膜式方案必须透过减少ITO薄膜来优化产品特性,等于使用的薄膜数量越少,自然在整体透光性也可获得显著改善。而薄膜数量若能利用新的结构设计减少使用层数,自然也可在产品的成本结构达到精省用料的目的,有助于增加终端产品的价格优势。

      以GFF技术方案观察,GFF结构上需要至少两层ITO薄膜,ITO薄膜的供应来源主要由Nitto Denko等日系厂商供应,使用多层次ITO膜原本就会影响透光性,薄膜供货源受限也相对使GFF成本增加。至于G1F结构是将原有GFF使用多层ITO膜的设计方案,将ITO感测薄膜进一步缩减至仅需单层,不仅可优化G1F的成本结构,也可因为减少ITO薄膜换得更高的透光表现。

      在改善触屏结构厚度与增加透光率的特性改善方面,同样也发生在GG、Glass Only等利用玻璃作为基板的触控屏设计上。以较早MP的GG来说,使用玻璃基材利用溅镀方式于玻璃表面制作如同ITO薄膜效果的感测层,虽可因为基材自塑料薄膜换成高透光度玻璃而获得透光率改善,但实际上也因为玻璃层数增加使得成本相对垫高,此外,保护玻璃与触控感测玻璃的贴合制程制作复杂度与良率,都会受到影响。

      Glass Only为将保护玻璃与溅镀感测层的制法进行集成,将触屏结构原有的多片玻璃结构减少至仅需单片玻璃的应用方案,等于是在保护玻璃的内侧即进行ITO感应层的溅镀处理,触屏制程自然可以减少相对高成本、低良率的玻璃贴合程序,不仅材料成本压缩、制程工法也相对减化,对于整体触控模块的薄化也因为使用玻璃数量减少而获得改善。原先GG的多片玻璃透光率影响,在Glass Only仅需单片玻璃的应用方案下,透光率自然可以达到更高程度的优化效果。

      若以成本考量进行评估,在薄化设计目的下,in-cell方案肯定在成本问题较无弹性,也需要大量产制和显示屏厂深度合作才能在成本与元件质量达到一定程度要求。至于out-cell触屏方案由于不需考虑采用的面板来源,实际组装仅需加工覆叠集成,相对in-cell的量产弹性更大,即便在材料的薄化效果上可能略逊一筹,但以新式的G1F或Glass Only方案,其实在整体触屏的厚度表现上并不会输给in-cell架构触屏模块太多。

      而在out-cell触屏方案选项下,以G1F与Glass Only方案较具薄化优势,其中使用ITO单层式薄膜建构感测层的G1F,在价格上虽较GFF略高,但实际上其单层ITO使终端产品的屏幕透光率大增,新技术方案也在触控感测的精度与多触点感测应用改善不少,薄化效益加上成本优势已在中、低阶产品大量应用。

      而在Glass Only方案方面,利用单层式的玻璃搭配内侧ITO溅镀处理,虽然目前价格仍未能较G1F方案便宜,但其材料特性使得其元件薄化、轻量化、透光率表现极佳,产品特性与in-cell触控屏幕模块不相上下,甚至Glass Only方案为将感测层与显示屏分开结构,对于触点讯息的干扰处理难度较in-cell结构方案更简单许多,在终端产品量产的装配应用亦相对简化,但仍需在材料成本、玻璃强度等积极改善,才能持续保有竞争条件。

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