近來市場上甚嚣塵上的一個消息是，iPhone 5 很可能會使用In-cell touch 的觸控技術。這件事終於引起的大家的注意，一場In-cell touch技術的再進化已經悄悄的展開，這種大魄力、大格局的創新改變，將面板與觸控產業緊緊的綁在一起。

從已公告的專利來分析，已投入的主要廠商分別是美國的Apple、韓國的三星、日本的Sony，與台灣的SuperC_Touch，其他的廠商還包括LG、Sharp、TMD、友達、奇美、華映、彩晶等國內面板廠。未來若有相同或類似於上述先驅者的專利，就會落入不利的地位，日後是否有機會加入戰場，還要看迴避專利設計的功力了。

而觸控模組廠商如宸鴻、勝華、洋華、介面、牧東等，因為沒有面板的生產優勢，就必須往更高級的應用邁進，不然就有淘汰出局的隱憂。觸控IC設計的角色會越來越重要，有些還必須與LCD驅動IC一起協同設計，面對的技術挑戰也越來越高，一場優勝劣敗的戰爭在所難免。

In-cell Touch各家作法剖析

何謂 Advanced In-cell touch 的觸控技術？它跟傳統In-cell Touch的技術有何不同？其實大家可以這樣想像，Advanced In-cell觸控技術的目的在於把觸控功能放入LCD內部時，不能增加新的元件，也就是取代掉現在的外掛式觸控面板。在設計上，由於面板的開口率直接影響LCD的耗電，對行動裝置而言，是首要考慮到的問題，因此In-cell的作法不能降低開口率，其重要性更勝於成本考量與生產良率。

圖一

LCD的基本結構中，上玻璃有黑色陣列(BM)層位在上玻璃基板的下面，彩色濾光片的上面。一般On-cell觸控技術的Rx感應層及Tx訊號層做在上玻璃之上方(參考圖一)，In-cell技術則做於LCD結構之中，以下分別剖析三項重要的In-cell做法。

Sony作法剖析

Sony的做法是將感應層Rx用 ITO做在上玻璃的上面，把Vcom 的 ITO平面切成一條條的寬平行線做為Tx訊號層，如果LCD是VA，TN型時Vcom就在LCD 上玻璃的下面。此作法看起來就像把DITO的結構加上BM與Color Filter後當LCD的上玻璃使用。

如果LCD 是IPS型時，Vcom就在下玻璃的上面，這又像把LCD的上下兩片玻璃當觸控的G/G Type來使用，因為有用到LCD的上玻璃的部分，可以視為 On cell 與 In-cell的混合設計，觸控IC的挑戰較簡單所以比較容易成功。如 Sony 最新的手機，擁有Floating touch的功能，用的觸控IC就是由Cypress所提供，目前已是可量產技術。但是此技術的面板生產良率會較差，就筆者的觀點來看是屬於過渡型的產品。

Apple作法剖析

Apple 只用IPS型的LCD來實現其In-cell架構，所以V com層在下玻璃的上面，將 V com的平面刻劃成類似 SITO的圖案(請參考圖五)，再使用金屬線來跨橋連接(圖五中的305)，所以訊號層Tx 與 感應層Rx都在下玻璃上面的同一層平面上，可以想像成用LCD的下玻璃做SITO結構的觸控技術。

由於用來連接 Tx 與 Rx圖案的金屬線，在不能降低LCD的開口率條件下，必須與Gate line、Data line做成立體結構，所以Apple用了三層的立體金屬線結構(參考圖五)，如此也增加了面板生產的難度，所以在面板生產良率上將會很辛苦，這也是為什麼Apple 把 Advanced In-cell touch的觸控螢幕交給日本面板廠生產的主要原因。

圖二

在觸控IC設計方面，由於在觸控電極的上方有儲存電荷的 ITO 電容，會遮蔽手指影響電力線的反應，降低感應量的變化，而ITO電容上的電荷會產生漏電流，形成測量上的雜訊，使用V com層作為訊號層時，ITO電容上的電壓就會成為雜訊的主要來源，所以觸控IC設計的困難度會相當高，好在Apple有龐大的資源可以不計代價的完成這個艱鉅的任務，換做他人早就認輸投降了。

三星作法剖析

三星將感應層Rx用的圖案做在BM層的下面，或用金屬BM直接做成 Rx的圖案(參考圖六)，將Tx做在V com層上，由於只改變了BM層的圖案與V com層的圖案，其他的製程都沒改變，所以在生產上幾乎沒有困難，良率與開口率都不會降低，缺點在於給觸控IC設計上有難以跨越的障礙。

與Apple所面臨的挑戰相同，其Rx與Tx的距離只有幾個微米 (um)，比Apple更近，手指距離Tx,Rx太遠，會讓觸控變化量變的非常小，LCD內部的雜訊又非常大，如果沒有可以有效抑制雜訊的作法，以提高感應的靈敏度的方法來設計觸控IC，要量產的困難將會發生在找不到可以使用的觸控IC上。

SuperC_Touch作法剖析

SuperC_Touch將單層All points的圖案做在BM層的下面或直接用金屬BM做圖案(請參考圖七)，這方法跟三星的感應層Rx 的製作方法一樣，但是不必使用訊號層Tx，所以沒有更動V com的透明電極層，因此SuperC_Touch的方法在生產上又比三星的方法更簡單，也不會影響到良率與開口率，配合自行研發的微擾共振技術，可以有效的抑制雜訊、提高靈敏度，量產的可行性最高。

各家共通特點

從上面敘述各家的方法上可以清楚的看出Advanced In-cell touch 觸控技術有幾項共通的特點：

(1)不增加任何新元件，只改變現有結構中的圖案，所以不會降低開口率，也不會影響使用壽命。

(2)Sony、Apple和三星繼續使用互電容的觸控方法。

(3)Sony、Apple和三星都將原來整片的Vcom透明電極層圖案化。

(4)Sony、Apple和三星都要與LCD驅動IC分時作業，觸控掃瞄分配到的時間很少，報點的速度會降低。

(5)Sony、Apple和三星因為使用Vcom透明電極層當Tx訊號層使用，LCD內部I T O電容上的電壓會成為觸控感應層接收到的雜訊，這個雜訊影響會大過Gate line 與Dta line的訊號，就算觸控掃描的時候，LCD驅動IC是處於靜止狀態，Gate line與 Data line上都沒訊號，可是Pixel的ITO電容上的電壓是base在Vcom的電壓之上，當Vcom作為觸控用的訊號時，會形成疊加在Tx訊號上的雜訊，由ITO的電極直接影響 Rx 感應線，這個雜訊將是觸控IC設計廠商的重大挑戰。

(6)Sony、Apple和三星因為把 Vcom透明電極層圖案化，如此會加大V c o m透明電極層的電阻，造成LCD驅動IC於驅動上的設計困難，同時還會增加功率的消耗。

(7)Sony、Apple和三星為了要降低上述第五項所說的雜訊影響，必須增加Tx訊號的電壓，來增加SN R比。由於功耗與Tx訊號的電壓平方成正比，電壓每增加一倍，功率消耗增加四倍，此作法對功耗的考量非常不利，而低耗電卻是行動裝置的重要考量因素。

(8)在生產的良率上 SuperC_Touch與三星的結構要達到90%以上的良率很容易，Apple與Sony會有生產良率上的問題要克服。

圖三

觸控產品成功關鍵

總結來說，未來，Advanced In-cell Touch 的觸控產品成功關鍵，將會在觸控IC的雜訊抵抗能力，與測量的靈敏度。

再進一步看，Apple的成功所帶來的衝擊其實還在可承受的範圍，但是三星的結構如果成功，卻關係著台灣整個面板與觸控產業的存活，因為非Apple的業務會被三星搶走大部份。

而三星觸控面板可否成功的關鍵技術，則在有沒有可使用的觸控IC，因為Rx與Tx的距離只有不到10um，手指與Rx、Tx 距離卻有數百到數千um，相差了數百到數千倍，所以可預見偵測到的觸控變化量將會非常少。此外，如何解決嚴重雜訊也是關鍵挑戰。

一旦三星克服這些技術障礙，台灣將有兩兆以上的產業因接不到非Apple訂單而準備倒閉，影響遠大於Apple 的 In-cell Touch技術，因為Apple In-cell Touch 如果成功只會影響到供應鏈的宸鴻與勝華而已。

請容筆者再苦口婆心的強調一次，三星的成功所帶來的影響，對台灣的產業而言是全面性的，而程度是毀滅性的，必須要認真而且慎重的看待這件事。

(作者為SuperC Touch總經理)