in-cell/out-cell生產技術積極強化 產品薄化與觸控感測均獲得改善

Surface Pro 3是Microsoft積極推廣的自有品牌硬體產品，搭載12吋ClearType Full HD+螢幕，具2,160 x 1,440高解析度電容觸控式螢幕設計。Microsoft

為了改善行動裝置的薄化設計需求，原本行動裝置的觸控螢幕大多採行GG玻璃觸屏設計，GG觸屏設計雖可讓觸控螢幕的透光性大幅提升，但實際上GG觸屏在貼合成本較高、良率也因此受限，而後繼的in-cell技術、out-cell觸屏技術分別自不同角度考量觸屏薄化策略，技術逐漸成熟也分頭搶占應用市場…

In-cell與out-cell觸屏技術，主要是用來改善行動裝置的薄化設計需求。早期使用GG(Glass-Glass)觸屏技術，大多把薄化設計著眼於電路載板、元件上面，或使用高效能的鋰聚合物電池進行產品厚度改善，但實際上透過改善元件厚度與載板優化能改善的薄化設計已相當有限，行動裝置開發商需要找尋更積極的產品薄化設計方案。

行動裝置設計  元件面臨積極薄化挑戰

不只是關鍵零組件、載板、電池已面臨薄化設計瓶頸，原有大量使用的GG觸屏的電容觸控設計方案，也存在著觸屏結構過於複雜、產品厚度薄化不易問題。

因為GG若不動結構設計，能薄化處理的部分僅在玻璃結構進行強度與厚度的優化，但若結構不變，每個材料的積極薄化也會導致整個觸控模組的材料強度受影響。這或許在常規筆電或是搭載觸控螢幕的桌上型電腦影響不大，但若在行動裝置產品設計上，將會導致產品的厚度比不上同台競爭的產品，進而影響產品銷售實績。

在講究高度薄化的產品設計中，GG觸屏原有受矚目的高透光性，在新一代的in-cell/out-cell觸屏方案中，都因為在結構上的簡化，相對也使得原有的觸屏得益於結構優化使得透光率也能相對提升，原有GG的優勢已越來越低，而GG結構的成本、良率問題也使得產品業者必須找尋新的觸屏方案。

in-cell技術難度高  整合不易

所謂in-cell觸屏方案，為內嵌於LCD高度整合的觸屏設計方案，又分為單邊與雙邊(Single side) touch sensor設計。單邊touch sensor為將Tx/Rx整合於一片式設計，感測層覆於彩色濾光片的下方進行貼合；而雙邊(Double side) touch sensor設計為將touch sensor Tx與Rx分別置於LCD結構的上、下方，就製程工法來說單邊touch sensor因結構單純，在製作程序上可以更簡化。

不管單邊或雙邊touch sensor的in-cell設計，都必須在面板製程進行深度整合，同時還要考慮觸控訊號經感測擷取後的信號品質，亦必須考量液晶螢幕因為驅動(Driving signal)所需的訊號排除干擾，對現今流行的超高解析度螢幕，也相對增加了in-cell觸屏設計方案的設計難度。

in-cell觸屏設計方案，雖可以使觸控螢幕達到極度薄化的設計目的，但實際上因為改善設計必須由面板廠進行深度改善，對於特殊尺寸或小量設計將造成成本負荷，影響終端產品的價格優勢。

此外，in-cell的觸屏感測結構與應用環境，因為感測Tx/Rx與顯示螢幕高度整合，顯示屏的驅動與控制信號干擾也會大幅影響觸點感測的品質，在開發in-cell觸屏產品時不只要面板廠深度整合，也要配合觸控IC業者共同投入，才能開發出較佳的in-cell觸屏整合方案。目前在應用市場方面，仍以小尺寸導入in-cell觸屏方案較具效益，在中大型顯示螢幕產品上，in-cell仍需克服產品良率與成本優化問題。

out-cell使用彈性大  相關技術多元化發展

若為了縮減觸屏模組成本，除in-cell外也有越來越多業者投入out-cell的觸控整合方案。

所謂的out-cell即是將感測模組與顯示模組分開，像是早期iPhone使用的GG觸屏方案，後觸控模組廠為了優化GG感測結構，也推出GFF(Glass-Film-Film)、G1F(Glass-Film)、Glass Only(G2)等技術方案。其中GFF、G1F均需使用銦錫氧化物ITO(Indium Tin Oxide)膜，為使用薄膜製作感應層；至於GG、Glass Only則是採行在玻璃基板材料上，使用濺鍍方式在玻璃上塗佈ITO Pattern，達到如同GFF、G1F的ITO薄膜感測效果。

從材料特性觀察，使用薄膜式ITO膜姑且不論使用層數，只要用了塑料薄膜，雖然成本變低，但也會間接影響整個顯示螢幕的透光率，使得產品的顯示系統必須加強LED背光亮度表現，些微影響產品的電力續航能力。至於GG與Glass Only由於是採行在玻璃上濺鍍感測層設計，使用玻璃基板好處在透光性極高，影響顯示的問題較少。

從結構上來看，使用薄膜式方案必須透過減少ITO薄膜來優化產品特性，等於使用的薄膜數量越少，自然在整體透光性也可獲得顯著改善。而薄膜數量若能利用新的結構設計減少使用層數，自然也可在產品的成本結構達到精省用料的目的，有助於增加終端產品的價格優勢。

GFF/G1F薄膜製法成本低  但模組透光性略遜一籌

以GFF技術方案觀察，GFF結構上需要至少兩層ITO薄膜，ITO薄膜的供應來源主要由Nitto Denko等日系廠商供應，使用多層次ITO膜原本就會影響透光性，薄膜供貨源受限也相對使GFF成本增加。至於G1F結構是將原有GFF使用多層ITO膜的設計方案，將ITO感測薄膜進一步縮減至僅需單層，不僅可優化G1F的成本結構，也可因為減少ITO薄膜換得更高的透光表現。

在改善觸屏結構厚度與增加透光率的特性改善方面，同樣也發生在GG、Glass Only等利用玻璃作為基板的觸控屏設計上。以較早MP的GG來說，使用玻璃基材利用濺鍍方式於玻璃表面製作如同ITO薄膜效果的感測層，雖可因為基材自塑料薄膜換成高透光度玻璃而獲得透光率改善，但實際上也因為玻璃層數增加使得成本相對墊高，此外，保護玻璃與觸控感測玻璃的貼合製程製作複雜度與良率，都會受到影響。

Glass Only為將保護玻璃與濺鍍感測層的製法進行整合，將觸屏結構原有的多片玻璃結構減少至僅需單片玻璃的應用方案，等於是在保護玻璃的內側即進行ITO感應層的濺鍍處理，觸屏製程自然可以減少相對高成本、低良率的玻璃貼合程序，不僅材料成本壓縮、製程工法也相對減化，對於整體觸控模組的薄化也因為使用玻璃數量減少而獲得改善。原先GG的多片玻璃透光率影響，在Glass Only僅需單片玻璃的應用方案下，透光率自然可以達到更高程度的優化效果。

觸控技術最終須面對量產成本考量

若以成本考量進行評估，在薄化設計目的下，in-cell方案肯定在成本問題較無彈性，也需要大量產製和顯示屏廠深度合作才能在成本與元件品質達到一定程度要求。至於out-cell觸屏方案由於不需考慮採用的面板來源，實際組裝僅需加工覆疊整合，相對in-cell的量產彈性更大，即便在材料的薄化效果上可能略遜一籌，但以新式的G1F或Glass Only方案，其實在整體觸屏的厚度表現上並不會輸給in-cell架構觸屏模組太多。

而在out-cell觸屏方案選項下，以G1F與Glass Only方案較具薄化優勢，其中使用ITO單層式薄膜建構感測層的G1F，在價格上雖較GFF略高，但實際上其單層ITO使終端產品的螢幕透光率大增，新技術方案也在觸控感測的精度與多觸點感測應用改善不少，薄化效益加上成本優勢已在中、低階產品大量應用。

而在Glass Only方案方面，利用單層式的玻璃搭配內側ITO濺鍍處理，雖然目前價格仍未能較G1F方案便宜，但其材料特性使得其元件薄化、輕量化、透光率表現極佳，產品特性與in-cell觸控螢幕模組不相上下，甚至Glass Only方案為將感測層與顯示屏分開結構，對於觸點訊息的干擾處理難度較in-cell結構方案更簡單許多，在終端產品量產的裝配應用亦相對簡化，但仍需在材料成本、玻璃強度等積極改善，才能持續保有競爭條件。