手机触摸技术_苹果三星触摸技术_IN_CELL_ON_CELL_OGS_原理分析.ppt

2013-1-11 上午 nTFT LCD 介绍 nApple 内嵌式触控技术分析 n各家内嵌式触控技术分析 LCD 面板厂要如何摆脱竞争 n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。 n谁能掌握”内嵌式触控”技术，才是赢家。 n“有”不表示”掌握”，还必须是”最好”。 n“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 n液晶电容上的”电压绝对值”决定光透过的 程度 n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 n为了让液晶不产生形变惯性，驱动电路 必须处理极性变换 Apple 内嵌式触控技术分析 nApple US Patent No. 8,243,027 n申请日 2007-6-8 nApple TW Patent 201031961 A1 n优先日 2009-2-2 Apples U.S. Patent No. 8,243,027 n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 n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 n概念B与三星使用BM层作Rx，V com层作Tx相 同 nApple是先进内嵌式技术的原创 Apple 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 n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 n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 n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 n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 n但上下颠倒会对显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 nApple TW Patent 201031961 A1 n优先日 2009-2-2 Apple In Cell 技术 n使用于FFS的显示技术 (IPS) n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 n与LCD驱动IC分时使用，LCD驱动使用12ms,触控 使用 4ms n三层的立体结构 n将Vcom层图案化为SITO的结构 n触控与LCD驱动的线路分离不共享 用于IPS的LCD Tx 與 Rx 之間有留空隙 Apple advance in cell 结论 n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。 n4 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。 n须与LCD驱动IC配合作业，整合困难。 n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。 n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 nIphone 5 比 Iphone 4S 屏幕显示亮度好 n有使用者反应碰触时会有画面变化的现象 n拆解Iphone 5并未发现其他厂牌的触控IC n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。 n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 nSony已经使用的方法，Apple不会使用 n今年初Apple付义隆500万美金取得自电容的专利授权 nLGD申请多项专利用于生产Apple的内嵌式屏幕 nApple 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 n Iphone 5的生产良率为什 么比较差? 三星 advance In Cell 技术 n(一) 使用 color filter层上的 黑色数组，图案化后当 做Rx使用 n(二) 使用V com层分为条状作为Tx n(三) LCD面板设计变动少，量产容易 n(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 n(五) 几乎找不到可用的触控IC供货商 n(六) 需要投入相当资源(高于Apple) ，来研发新一 代的触控IC n (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 n(一) Tx与Rx的距离会缩小到23微米(um) n(二) Tx的V com可以隔离Gate line 与 Data line 讯号的干扰 n(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 n(四) 触控的灵敏度会降到更低，更找不到可 用的触控IC n(五) 所以成功的关键在 ”触控IC” Apple 最新的专利申请 nApple也提出了类似三星的先进内嵌式触控技 术. n可参考台湾专利申请pn-201229855号内容 n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 n 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 n(一) 将感应层作在上玻璃的上方 n(二) 将 Vcom 电极分条后做为触控的驱动层 n(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 n(四) LCD 驱动IC必须配合设计Timing n(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 n(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 n(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 n(二) 在上玻璃上方只做Rx层的ITO良率上会比On cell容易许多 n(三) Tx与Rx相隔一片玻璃，对触控IC的设计上相 对简单 n(四) 仍须要一层 ITO，光学特性较差，连带耗电 也较差 n(五) 有量产的产品 LG advance In Cell n将 V com 层切成独立小区域电极 n 使用自电容的技术 n 触控 IC与LCD驱动IC须分时作业 n 与 SuperC Touch的提案类似 n 可以使用SuperC Touch所开发的触控IC n 可行性很高 用于IPS的LCD LGD Touch method nTW 201227482 n 驱动触控传感器之设备与方法 n 可以切换自电容与互电容两种模式 n 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。 n 可以有效的节省时间，降低功耗 n 可行性很高 双模式的触控侦测技术 LGD Touch method nTW 201243688 n 内嵌式触控面板 n 改善传统互电容感应变化小的问题 n 将 Vcom层图案化 n 用金属线 Vcom层的图案连接成单层式互电 容结构 Tx & Rx n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 nM420774 n使用单层结构 n 用于RGB AMOLED 与 白光 AMOLED n 属于上游专利 n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 nTW201100909 n将触控sensor放置于 CF玻璃的上方， 下方，上下方 n范围包含所有的in cell 与 on cell n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 cell touch nI376627 n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 nI380089 n将触控sensor放置于 CF玻璃的下方 n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 nTW 201022761 n将触控sensor放置于 CF玻璃的下方， BM的上方，使用金属层 nSensor之上有抗反射层 nITO层下有相反图案的 Vcom层 n可以有效的降低自电容 n非常值得参考的专利 18:触控层 60: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 nTW 201201163 n使用金属线图案化后配置在TFT的ITO 电极层上 n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 cell touch nTW 200947029 n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 nTW 201229619 n以On cell 的结构申请专利 n上游专利，只要使用On cell都在权利 范围 n核准机会不高(前案太多) 240:触控层 230:CF 210:TFT 华映 In cell touch nTW 201115440 n触控Sensor在BM，CF之下 nSensor之下用金属线来降低ITO的电 阻 n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 nTW 201209477 n触控Sensor 以单层结构做成On cell 72:I