在觸控晶片商與面板廠通力合作下，On-cell LCD嵌入式觸控技術已順利突破單層多點圖案設計關卡，并開始挾低成本優勢，在中低階智慧型手機市場攻城掠地，可望打破現今由In-cell和On-cell AMOLED主導嵌入式觸控市場的局面。

自從觸控面板成為行動裝置最主要的人機介面后，幾乎所有的面板廠也都躍躍欲試。面板廠主觀地認為將觸控感應器(Touch Sensor)整合進去面板之中，不僅可以減少堆疊(Stack)的厚度，而且還可以節省物料成本。因此，約自2008年之后，在各大面板廠的未來產品藍圖中，均可以看到嵌入式(Embedded Type)觸控面板的規畫。 
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年將進階主動式矩陣有機發光二極體(Super AMOLED或On-cell AMOLED)應用于Galaxy S系列、蘋果(Apple)在2012年將自有專利的內嵌式觸控(In-cell)技術透過三家面板廠代工制造后，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龍頭品牌外，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；當前的技術成熟度、市場接受度與供應鏈，為嵌入式觸控面板提供了更好的發展環境。 

投射式電容躍居嵌入式觸控面板技術主流

早期面板廠在發展嵌入式觸控面板時，大約可歸類為三種技術：光學式(Photo Sensing)、電容式(Charge Sensing)與電壓式(Voltage Sensing)，但是這三種技術其實多半沒有真正量產過；而且有些在觸控時還須要對面板施力、造成形變，以致不容易導入保護玻璃的設計，因此最終無法為市場所接受。逐漸地，面板廠對觸控技術的認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導入后，已經取代了原有的電阻式，成為觸控技術的主流。面板廠或許終于了解到，面板的顯示與制造技術并不等同于觸控技術，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，幾乎所有量產的嵌入式觸控面板均是采用投射式電容技術。觸控技術上有了共識，但是感應器(也就是電極)的置放位置卻有相當的歧異。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準，只是約定俗成地認為，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-on Type)”。 

比較有爭議的是On-cell在液晶面板的應用。通常感應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)，因為底面有濾光片的色阻，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(Black Matrix)，電極材料可以是銦錫氧化物(ITO)、金屬線或甚至是金屬網格(Metal Mesh)。在這種堆疊下，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，業界并無嚴格的認定標準。 

嵌入式觸控面板發展至今，從早期的技術分岐走向整合，縱使堆疊結構與置放位置上還有In-cell或是On-cell的不同作法，但是當今的進展情況已經是從技術走向量產，并且進一步取得對外掛式的成本與效能上的競爭力。友達約在2009年曾經與達虹合作，由達虹負責彩色濾光片和感應電極鍍膜后，再由友達組裝以制成On-cell觸控面板；當時所采用的觸控技術就已經是投射式電容，而電極圖案就是一般所謂的單面ITO(SITO)。友達在一度放棄On-cell觸控面板后，曾經投入外掛式的單玻璃觸控(OGS)結構，直到2013年底又重起On-cell觸控面板的研發，只是這次的電極圖案多了所謂的“單層多點(Single-layer, Caterpillar Pattern)”。 

除了三星一直持續開發On-cell AMOLED外，其他的面板廠也大約在2012年到2013年間，陸續再次投入以投射式電容技術為主的嵌入式觸控面板生產。蘋果的In-cell供應鏈包含樂金顯示(LGD)、夏普(Sharp)和JDI(Japan Display Inc)，而JDI本身又有Pixel Eyes(與新思國際(Synaptics)合作)，出貨給索尼(Sony)。臺灣方面，2013年初上半年，群創的TOD(Touch on Display, on-cell LCD)出貨過百萬片后，華映、彩晶也在下半年時加入戰局。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的應用上更具有能見度。 

Apple率先導入　In-cell出貨比重攀升 

In-cell結構中最著名的自然就是蘋果用在iPhone 5/5s上的技術。根據美國專利局所揭露的資料顯示，依照Vcom與Vpixel位置的判定，該面板應該屬于FFS或是IPS模式，而液晶面板Vcom的電極進一步被分成xVcom與yVcom以做為感應電極。蘋果的In-cell技術顯然與液晶面板的薄膜電晶體線路有關，因此一旦面板解析度增加、電晶體線路密度更加復雜時，或許會影響整體觸控面板的制程難度。 

JDI的Pixel Eyes則是一種混合式的In-cell(Hybrid In-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)，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，因此這種混合式的結構其實很難被歸類在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有些不同，早期的做法是試圖在面板的內部結構中額外植入感應器，但最近的做法則是利用面板既有的元件(像是Vcom)，并設法同時兼做感應電極用途。 

In-cell嵌入式觸控面板的未來發展跟蘋果的意圖有很大的關系。正如同當蘋果將iPad的感應結構在2013年下半從GG DITO改為GF2后，GG DITO在平板電腦的出貨比重就從2012年的37.2%一下子下滑，2013年時已經不到10%。同樣地，2013年In-cell結構在手機觸控面板的出貨比重超過12%，幾乎都是來自蘋果的貢獻。正因為這種過度依賴單一品牌的現象，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前的主流。 

三星拱Super AMOLED　On-cell觸控面板獲關注
On-cell結構中最著名的就是三星的Super AMOLED，但其實就是電容式On-cell AMOLED。三星在一開始研發AMOLED時就選擇RGB像素圖案鍍膜(RGB Stripe)方式，因為光取出(Light Extraction)的效果會比白光OLED(其實RGB三色材料發光以混出白光)加上彩色濾光片好。從面板的角度來看，RGB像素圖案鍍膜的缺點是解析度，因為越高的解析度會使得有機材料鍍膜面積更小，金屬遮罩(Fine Metal Mask)的制作和鍍膜良率都會有很大的困難；這就是為什么至今三星仍然必須仰賴Pentile這種作法，在手機面板上以“模擬”出全高畫質(FHD)或是WQXGA(2,560×1,600)的解析度，其實面板本身并未達到真實的RGB解析度。 

不過，從觸控面板角度來看，RGB像素圖案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電極鍍膜之用。這種結構的作法其實就是把原本外掛式中、置于基板(玻璃或塑膠)的感應線路，搬移到以面板封裝玻璃做為“基板”。為了不浪費內部的面板產線，三星顯示(Samsung Display)將觸控感應電極鍍膜外包給華映、和鑫和東友化學(Dongwoo Chemical)。Super AMOLED的崛起跟集團品牌的操作有很直接的關系，市場情況比較像是智慧型手機帶動了Super AMOLED，而未必是AMOLED帶動了三星手機的銷售；諾基亞(Nokia)的高階手機也采用AMOLED，但仍舊無法挽回Nokia的頹勢。跟蘋果In-cell一樣，On-cell AMOLED也是過度仰賴單一品牌；2012年On-cell AMOLED在手機約占了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-cell LCD的發展以友達較早，但是約在2010年后就不再出貨。電容式On-cell LCD沉寂一段時間后，2013年時又再度獲得關注，最主要的助力和關鍵不是因為面板廠，而是觸控控制晶片廠商。 

單層多點圖案助力　On-cell LCD絕地反攻

控制晶片廠商約在2012年時開發了新一代的“單層多點”圖案，與單面ITO圖案(SITO)相同，兩者僅需要一片基板承載感應線路。相對于單面ITO圖案來說，單層多點僅需要一道光罩，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。原先開發的單層多點的目的是為了改善GFF結構中的物料成本，除了節省一張ITO薄膜外，連同兩片薄膜間的光學膠也一并省下；業界對薄膜式單層多點結構習慣稱之為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，是因為其中一個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區導到邊緣予以連接。當面板面積越大時，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目就越多，致使連接引線更顯復雜，進而影響感應區內的觸控靈敏度。相對而言，GFF并沒有這種問題。2013年時所有用于手機的投射式電容觸控面板出貨中，薄膜式單層多點圖案約占10%，主流仍然是GFF(超過50%)，特別是5寸等級的高階手機，因為靈敏度的考量，不太可能使用GF1。 

不過，單層多點圖案卻在On-cell LCD找到新的機會。2013年初群創透過與新思國際的合作，成功將4.5寸的On-cell LCD出貨給酷派和摩托羅拉(Motorola)，至此單層多點圖案成了On-cell LCD的主流，陸續投入的面板廠包含華映、彩晶和友達。當面板廠的嵌入式觸控面板采用單層多點圖案時，并無法如GF1般地節省基板、光學膠等物料成本，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圖案。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入，而不再僅是過度集中于單一品牌(像是蘋果和三星)的現象。如果不是控制晶片廠商開發的單層多點圖案，相信On-cell LCD的普及速度應該會再延緩。 

品牌/面板廠各自擁戴　In/On-cell不分軒輊

在In-cell方面，主要的導入品牌為蘋果(自有專利)、索尼和Google Nexus 5(混合式)，以前者的發展最重要。 

On-cell AMOLED方面，主要仍以單面ITO圖案為主，這是因為目前的獨家供應商三星面板必須配合集團的品牌制高點，藉以突顯品牌高階智慧型手機的特色。就算是供應給諾基亞等其他品牌使用，往往也不是最先進的規格。因此，對其他品牌來說，AMOLED在規格與價格上，相對于LTPS TFT LCD并沒有優勢，還不如選擇LCD加上外掛式的觸控面板結構。 

至于On-cell LCD方面，2013年藉由單層多點圖案的導入，已經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-cell LCD現在的發展與其他嵌入式觸控面板卻不盡相同。后者的產品定位多半是一線品牌與高階機種，但是單層多點式的On-cell LCD卻是瞄準中階與低階機種，正如同薄膜式GF1相對于GFF的定位差異。除了觸控技術與圖案上的原因外，或許這樣的產品策略才是有助于嵌入式觸控面板的未來發展。 

嵌入式觸控面板雖然在堆疊厚度上有優勢，但是外掛式結構也可以藉由OGS或是較薄的ITO薄膜和光學膠來達到；更重要地，外掛式的供應鏈相當成熟，品牌在供應商、規格到價格的選擇都相當充沛，這是嵌入式觸控面板所不及的。當前單層多點式的On-cell LCD已經在價格上可說服品牌使用，而較多的面板供應商將會更有助于品牌采購的比重；而當較多的品牌采用促成出貨比重拉高后，自然能進一步擴大市場規模及高階品牌導入意愿。 

(本文作者為NPD DisplaySearch研究總監)