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1、2013-1-11 上午,TFT LCD 介绍 Apple 内嵌式触控技术分析 各家内嵌式触控技术分析,LCD 面板厂要如何摆脱竞争,当面板厂纷纷转进中小尺寸时，竞争会更形剧烈，如何突围而出考验大家的智慧。 谁能掌握”内嵌式触控”技术，才是赢家。 “有”不表示”掌握”，还必须是”最好”。 “最好”还不一定赢，还要加上”独家拥有”。,LCD 的驱动原理,LCD結構圖,Coloe filter 的结构,LCD驱动的重点,液晶电容上的”电压绝对值”决定光透过的程度 表示数据线将电荷存入液晶电容可以是比V com 层的电压高，也可以低，只要电压差相同就可以 为了让液晶不产生形变惯性，驱动电路必须处理极
2、性变换,Apple 内嵌式触控技术分析,Apple US Patent No. 8,243,027 申请日 2007-6-8 Apple TW Patent 201031961 A1 优先日 2009-2-2,Apples U.S. Patent No. 8,243,027,本专利于 2012-8-14 获证，原申请案号为 US2008/0062140 A1，公告日为 2008-5-13，申请日为 2007-6-8 案中Apple所提的概念A，与Sony所提的混合On Cell与In Cell的技术相同 概念B与三星使用BM层作Rx，V com层作Tx相同 Apple是先进内嵌式技术的原创,A
3、pple On Cell方法一,Apple On Cell方法二,Apple On Cell方法二,Apple 相同于 Sony 1,Apple 相同于 Sony 2,Apple 相同于 Sony 上下颠倒,关键问题,当上下颠倒时会不会影响显示质量?,Apple 相同於 三星 1,Apple 相同於 三星 2,Apple in cell,Apple in cell,Apple 使用导电柱,总结,年Apple就把可以用于内嵌式的触控方法的各种可能性用概念式的方法提出专利申请 不管技术是否可行其目的是为了防止其他厂商先申请专利 上下颠倒的目的是为防止手指接触时静电会影响显示的质量 但上下颠倒会对显
4、示质量有关色彩的部分产生影响，相信Apple 不会采用,Iphone 5 In Cell 技術,网络上流传的 Apple in cell,Apple 内嵌式触控技术分析,Apple TW Patent 201031961 A1 优先日 2009-2-2,Apple In Cell 技术,使用于FFS的显示技术 (IPS) 使用Xcom与Ycom导线 ，将 Vcom 电极细分后排列组合连接成Sensor 的形状 与LCD驱动IC分时使用，LCD驱动使用12ms,触控使用 4ms 三层的立体结构 将Vcom层图案化为SITO的结构 触控与LCD驱动的线路分离不共享,用于IPS的LCD,Tx 與 R
5、x 之間有留空隙,Apple advance in cell 结论,很复杂的立体结构考验LCD生产的能力，当分辨率越高时结构会越复杂，相对良率就会越低。 4 ms的时间给触控使用，会增加报点率的下降，让触控的反应速度变慢。 须与LCD驱动IC配合作业，整合困难。 触控驱动讯号不能太高，否则会影响LCD的显示(漏电流)，不够高SNR比又不够，影响讯号的判读，增加算法的复杂度。 不是一种好的In Cell技术，需耗费庞大的资源才可成功，只有Apple承担的起。,Iphone 5 所用的In cell触控技术的证据,Iphone 5 比 Iphone 4S 屏幕显示亮度好 有使用者反应碰触时会有画面
6、变化的现象 拆解Iphone 5并未发现其他厂牌的触控IC 使用上下颠倒的方法，可以在显微镜下观察屏幕显示全黑时，Color filter的颜色是否看的到。 使用工研院的同步干涉仪可以测出不同层的ITO或金属线所在的位置，是否在保护玻璃与上玻璃之间 Sony已经使用的方法，Apple不会使用 今年初Apple付义隆500万美金取得自电容的专利授权 LGD申请多项专利用于生产Apple的内嵌式屏幕 Apple 申请多项专利来保护其内嵌式屏幕,看过Iphone 5由背面向 正面方向拍摄的 50倍晶相放大照片后 可以确定 Apple 用的 就是上述的技术,关键问题,Iphone 5的生产良率为什么比
7、较差?,三星 advance In Cell 技术,(一) 使用 color filter层上的 黑色数组，图案化后当做Rx使用 (二) 使用V com层分为条状作为Tx (三) LCD面板设计变动少，量产容易 (四) 由于Tx与Rx距离太近，约10微米(um) ，侦测的灵敏度面临严苛的挑战 (五) 几乎找不到可用的触控IC供货商 (六) 需要投入相当资源(高于Apple) ，来研发新一代的触控IC (七) 一但研发成功将摧毁现有的触控产业,使用于IPS的LCD,三星advance in cell 用于VA，TN LCD,(一) Tx与Rx的距离会缩小到23微米(um) (二) Tx的V co
8、m可以隔离Gate line 与 Data line讯号的干扰 (三) 也不会有液晶电容的噪声，液晶电容的ITO电极在下玻璃，Vcom(Tx)在上玻璃 (四) 触控的灵敏度会降到更低，更找不到可用的触控IC (五) 所以成功的关键在 ”触控IC”,Apple 最新的专利申请,Apple也提出了类似三星的先进内嵌式触控技术. 可参考台湾专利申请pn-201229855号内容 当Apple与三星同时都看好同一种技术时,成为未来主流的机会就大增.,关键问题,使用自三星内嵌式结构时，触控IC最难的部分是什么?,Sony advance In Cell 技术,(一) 将感应层作在上玻璃的上方 (二) 将
9、 Vcom 电极分条后做为触控的驱动层 (三) 使用已经写完液晶电容数据的V com条，产生触控用的Tx讯号 (四) LCD 驱动IC必须配合设计Timing (五) 用于IPS的LCD时有液晶电容所产生的噪声，与数据线，驱动线所产生的干扰讯号难处理 (六) 不用与LCD分时作业,用于TN VA型的LCD,用于IPS型的LCD,上层感应层，下层驱动层,Sony advance in cell 结论,(一) Rx在上玻璃的上方与on cell相同，Tx在两片玻璃之间同in cell，所以可称为in cell与on cell 的混合设计 (二) 在上玻璃上方只做Rx层的ITO良率上会比On cel
10、l容易许多 (三) Tx与Rx相隔一片玻璃，对触控IC的设计上相对简单 (四) 仍须要一层 ITO，光学特性较差，连带耗电也较差 (五) 有量产的产品,LG advance In Cell,将 V com 层切成独立小区域电极 使用自电容的技术 触控 IC与LCD驱动IC须分时作业 与 SuperC Touch的提案类似 可以使用SuperC Touch所开发的触控IC 可行性很高,用于IPS的LCD,LGD Touch method,TW 201227482 驱动触控传感器之设备与方法 可以切换自电容与互电容两种模式 先用自电容扫描确定大概位置在用互电容来确定多指与坐标。 可以有效的节省时间
11、，降低功耗 可行性很高,双模式的触控侦测技术,LGD Touch method,TW 201243688 内嵌式触控面板 改善传统互电容感应变化小的问题 将 Vcom层图案化 用金属线 Vcom层的图案连接成单层式互电容结构 Tx & Rx 在上玻璃上方加上一层图案化的ITO来增加互电容的感应变化量,113:Tx 114:Rx 142:金屬線 112:Pixel ITO 123:增加的ITO電極用來增Tx與Rx的觸控感應量,142:Rx 141:Tx 123:上玻璃ITO 161:接觸孔 162:接觸孔2,TPK AMOLED In cell,M420774 使用单层结构 用于RGB AMOL
12、ED 与 白光 AMOLED 属于上游专利 评估专利权不稳(前案很多),TPK 单层结构,TPK用于RGB AMOLED On cell,TPK用于RGB AMOLED In cell touch,TPK用于 白光AMOLED On cell,TPK用于 白光AMOLED in cell touch,TPK In cell touch,TW201100909 将触控sensor放置于 CF玻璃的上方，下方，上下方 范围包含所有的in cell 与 on cell 评估专利取得困难 (前案太多),TPK In cell touch,TPK 勇于争取上游专利 可看出上游专利的重要性,AUO In
13、cell touch,I376627 将触控sensor放置于 CF玻璃的下方,300:电极1 303:电极2,AUO In cell touch,I380089 将触控sensor放置于 CF玻璃的下方 在BM的范围内加上金属层来降低ITO sensor 的电阻,108:ITO 电极1 110:ITO电极2 118,120:在BM上的金属层图案,AUO In cell touch,TW 201022761 将触控sensor放置于 CF玻璃的下方，BM的上方，使用金属层 Sensor之上有抗反射层 ITO层下有相反图案的 Vcom层 可以有效的降低自电容 非常值得参考的专利,18:触控层 6
14、0:抗反射层 44:CF层 46:BM层 34:图案化Vcom 58:桥接线,12:基板 56:触控层 46:BM层 34:图案化的V com层,触控层的图案,AUO In cell touch,TW 201201163 使用金属线图案化后配置在TFT的ITO电极层上 金属线宽0.1um100um,130:TFT基板 172,162:网状电极 156:开口 168:桥接线 165:触控单元 158:保护层,170:串行 172,162:网状电极 156:开口 168:桥接线 165:触控单元,170:串行 172,162:网状电极 156:开口 168:桥接线 165:触控单元,AUO In
15、cell touch,TW 200947029 当触控sensor放置于 CF玻璃的下方时，控制电路的配置法,700:触控电路 701:触控讯号线 710:LCD驱动电路 702:LCD讯号线 310:触控sensor 320:CF 层,友达 In cell 三,112:touch Sensor(ITO) 132:Bridge 144:color filter 140:BM 180:Vcom,友达 In cell 三,群创 In cell touch,TW 201229619 以On cell 的结构申请专利 上游专利，只要使用On cell都在权利范围 核准机会不高(前案太多),240:触控
16、层 230:CF 210:TFT,华映 In cell touch,TW 201115440 触控Sensor在BM，CF之下 Sensor之下用金属线来降低ITO的电阻 与 AUO的专利类似，差别在Sensor ITO 于BM层之上或下,菱形区为ITO电极 金属线与 DL,GL,CL 同位置,18:BM 20:CF 14:基板 221,222:ITO Sensor 28:金属线 GL:Gate line CL:Com line,Samsung In cell touch,TW 201209477 触控Sensor 以单层结构做成On cell,72:ITO Sensor 70:Vcom 61:上基板 63:BM 66:CF 190:cover lens 192:OCA 82:偏光板,72:ITO Sensor 70:Vcom,V com為 Tx ITO Sensor為Rx,Samsung In cell touch,TW 201222644 与sony类似的 On cell 与 In cell混合设计 此设计
