什么是in-cell觸摸屏？ in-cell觸摸屏原理

    相對于將觸摸面板設置在液晶面板上使用的原有方法，將觸摸面板功能與液晶面板一體化的研究日漸盛行。觸摸面板和液晶面板的一體化包括“In-cell”方法和“On-cell”方法。In-cell是指將觸摸面板功能嵌入到液晶像素中的方法。On-cell是指將觸摸面板功能嵌入到彩色濾光片基板和偏光板之間的方法。
　　如果能使原本外置的觸摸面板部件與液晶面板實現一體化，便有可能實現面板的薄型化和輕量化。另外，在將觸摸面板外置于液晶的原方式中，液晶和觸摸面板之間存在物理空間，因此，在液晶面板的上面和觸摸面板的下面之間會反射外來光線等，導致在室外等明亮的環境下的可視性降低。如果外置的觸摸面板部件能實現一體化，便可抑制在室外等的可視性降低現象。
　　In-cell技術的提案以前就提出過，但因難以確保成品率和顯示性能，實用化未能取得進展。其原因在于，需要在TFT陣列基板上的像素內部嵌入觸摸傳感器功能。為此，必須使用復雜的半導體制造工藝，這成為提高成品率的絆腳石。另外，在像素內嵌入觸摸傳感器，可利用于顯示的面積部分便會減少，這又是導致畫質劣化的主要原因。據消息人士稱，夏普和東芝in-cell觸控面板的良品率已經有所改善

    in-cell和on-cell優缺點

    相對于將觸摸面板設置在液晶面板上使用的原有方法，將觸摸面板功能與液晶面板一體化的研究日漸盛行。觸摸面板和液晶面板的一體化包括“In-cell”方法和“On-cell”方法。In-cell是指將觸摸面板功能嵌入到液晶像素中的方法。On-cell是指將觸摸面板功能嵌入到彩色濾光片基板和偏光板之間的方法。
　　如果能使原本外置的觸摸面板部件與液晶面板實現一體化，便有可能實現面板的薄型化和輕量化。另外，在將觸摸面板外置于液晶的原方式中，液晶和觸摸面板之間存在物理空間，因此，在液晶面板的上面和觸摸面板的下面之間會反射外來光線等，導致在室外等明亮的環境下的可視性降低。如果外置的觸摸面板部件能實現一體化，便可抑制在室外等的可視性降低現象。
　　In-cell技術的提案以前就提出過，但因難以確保成品率和顯示性能，實用化未能取得進展。其原因在于，需要在TFT陣列基板上的像素內部嵌入觸摸傳感器功能。為此，必須使用復雜的半導體制造工藝，這成為提高成品率的絆腳石。另外，在像素內嵌入觸摸傳感器，可利用于顯示的面積部分便會減少，這又是導致畫質劣化的主要原因。
　　不過，隨著On-cell技術的亮相，液晶和觸摸面板的一體化迎來了轉機。由于只需在彩色濾光片基板和偏光板之間形成簡單的透明電極圖案等，因此容易確保成品率。另外，像素內的有效顯示區域的面積也不會減小，幾乎不會由此發生畫質劣化現象。
　　如果On-cell方式等液晶一體化技術得到普及，就無需再使用外置的觸摸面板部件。制造觸摸面板的廠商很有可能從原來的外置觸摸面板廠商轉型為液晶面板和彩色濾光片廠商。產品廠商從觸摸面板廠商手中采購外置部件的原供應鏈也將完全改變。
　　如今On-cell技術屏幕已經面世兩年。最廣泛的應用為三星super amoled屏幕。得益于此面板技術，三星Galaxy S 2的厚度達到了8.49mm，重量只有116g。Galaxy S 3的厚度達到了8.6mm，重量達到133g。并且兩者都兼具可更換電池的能力。

    智能終端之In-Cell觸摸屏。 
    一、iPhone 5采用In-Cell 觸控技術

    北京時間2012年9月13日凌晨，蘋果公司在美國舊金山芳草地藝術中心舉行新品發布會，正式發布其新一代產品 iPhone 5。iPhone 5如期采用In-Cell觸控屏幕，In-Cell面板不僅更輕、更薄，其觸控靈敏度也比傳統觸控面板更高。

    In-Cell: 觸控Sensor 和TFT 的融合

    觸控技術按Sensor位臵主要可分為三類：In-Cell、On-Cell和Out Of Cell(外掛式),其中這里的Cell可以理解為兩個玻璃基板及中間夾著的部分，In-Cell指的就是Sensor在Celll里面，既在液晶下面，和TFT在同一個玻璃基板上。On-Cell指的就是Sensor在Cell上面，也就是在彩色濾光片所在的玻璃基板上面并處于偏光板下面。Out Of Cell指的就是外掛式的，觸控模組和面板是分離的，目前主要有GG、GFF/GFx以及OGS等方案。

    而目前可以做薄的觸控技術主要有In-Cell、On-Cell、GFF/GFx和OGS。2012年手機流行輕薄，由于OGS以及In-Cell良率問題，為了使手機做到輕薄，很多手機廠商先采用了out-of-cell技術流派下的GFF/GFx作為主要的過渡技術方案，國內該技術的代表公司是歐菲光。

觸控技術分類圖
 

    In-Cell技術，是通過使原本外臵的觸控面板部件與液晶面板實現一體化，來實現含觸控功能顯示組件的薄型化和輕量化。將產業中原來由面板廠商、觸控sensor廠商、模組廠商、貼合供應商等組合環節合并起來，直接由面板廠in-house完成。

    由于In-Cell是將觸摸Sensor嵌入到液晶像素中。即通過復雜的半導體制造工藝，在TFT陣列基板上的像素內部嵌入觸摸傳感器。那么在像素內嵌入觸摸傳感器，會使可利用于顯示的面積部分便會減少，降低顯示性能。一般情況下如果是采用In-Cell技術的話，將首先會選擇由開口率較大的LTPS TFT基板相配合以保證透光性和顯示性能，而不會選擇開口率本身就很小的a-SI TFT基板。當然如果一定要在a-Si TFT上使用In-Cell技術，也未嘗不可，但從技術解決方案上來看，顯得有點不倫不類。如果是采用In-Cell技術的話，最好是采用在LTPS(低溫多晶硅)面板產線上生產。但是，由于全球能夠供應LTPS面板的生產線極少，所以也大大限制了In-Cell技術推廣的空間。  
  
    二、輕薄化和廠商競合是蘋果采用In-Cell 技術重要原因

    In-Cell：輕薄化的同時縮短供應流程、保證供應安全

    其實蘋果最早提出來的多點觸控方案就是In-Cell，只是當時現實上沒法實現，才退而求其次和宸鴻共同發展外掛式的解決方式，如今In-Cell技術發展了且優點明顯，蘋果也就順其自然使用In-Cell。

    為iPhone5輕薄化貢獻度約25%

    iPhone5最大的亮點之一在于輕薄化。iPhone5的厚度只有7.6mm，較iPhone 4S的9.3mm薄了1.7mm，分析比較iPhone 4S和iPhone5，可以看到In-Cell架構對這次厚度下降起了重要作用。使用傳統觸控模組的iPhone 4S，其面板模組的整體厚度為2.98mm；而采用In-Cell Touch的iPhone 5，少掉了ITO玻璃及一層貼合膠材，所用的貼合膠材也將從光學膠改為水膠，保護玻璃可能會改為0.9mm，從而增加強度。因此iPhone5所采用面板模組總厚度估計為2.54mm，薄化貢獻為0.44mm，約占到厚度下降1.7mm的25%。

    提高屏幕顯示性能

    傳統觸摸屏在陽光下比較難看清楚顯示內容，其原因是液晶屏和觸摸板之間有空隙。所以導致可讀性下降，并且會引起視差，而In-Cell由于沒了外掛式觸摸板，自然也就沒了視差，可讀性也提高了。另外，由于相對于傳統的GG或GF方案少了一層玻璃或膜，所以透光性也有所提升，提高了屏幕顯示性能。

    縮短供應流程以確保供應安全，同時確保在屏幕方面的技術主導權

    傳統外掛式觸控模塊的供應鏈中，上下游串聯雖然復雜、但是角色分明，包含了表面玻璃加工、光學膠材料、ITO靶材、銅箔軟扁平電纜、感應線路基板(玻璃或薄膜)、模塊貼合、控制芯片等。

    而采用In-Cell方案，流程將集中在面板廠完成，進而縮短了供應鏈的運作時間，提高供應效率。觸控面板模塊包括TFT-LCD面板模塊的制程程序，則可由8道減少至5道，制程所需時間可由12-16天縮短至3-5天。

    就In-Cell觸控方案來說，由于手機等中小尺寸應用終端的定制化需求較高，且手機這類消費性電子產品的生命周期太短，但In-Cell觸控方案往往“捆綁”了面板和觸控芯片、甚至可能還會包含面板驅動芯片等組件，導致定制化難度較大。因此從品牌采購的角度來看，單一供貨商的風險較高；但是反過來講，品牌廠商對供應鏈的控制會有主導權。從提供In-Cell方案的面板廠商來說，除非品牌商可以承諾一定的出貨量，否則面板廠未必愿意進行定制化。因此，機種少但量多的蘋果采用In-Cell方案對于供貨商和蘋果本身來講，將是共贏的。從目前來看，只有蘋果才有能力對In-Cell的產能做整合的能力。

    OGS：只是升級而不是革新，不會成為蘋果先鋒產品的技術選擇

    OGS方案就是將原本鍍在玻璃或薄膜基板的上的Sensor鍍到保護玻璃之下，這樣就可以減少一層玻璃或薄膜，以及一次貼合制程，在降低厚度的同時也降低了成本。但本質上還是外掛式的觸控模組，相對于In-Cell來講，技術難度較低，也沒有大幅縮短供應流程。對于一直以來引領全球技術革新的蘋果公司來講，OGS只能算是一種技術升級和成本的降低，所以在去年系列報告中就多次對蘋果在新一代手機中使用OGS的技術表示懷疑。從iphone5的選擇In-Cell來看，蘋果仍然是將創新用在其先鋒產品上。

    另外，OGS在制程上，主要有兩種：Sheet制程和Piece制程。Sheet制程流程主要是強化、鍍刻、切割、印刷、二次強化。生產效率較高但切小尺寸的時候邊緣強度欠佳。Piece制程流程主要是切割、強化、印刷、鍍刻。雖然邊緣強度可以保證，但小片鍍刻效率低且良率差。所以，在OGS上，最先起來的應該是用Sheet制程生產出的大尺寸的觸控模組，大尺寸領域是目前OGS的優勢所在。

    On-Cell 技術只在AMOLED 上才有市場

    On-Cell是指將觸摸面板功能嵌入到彩色濾光片基板和偏光板之間的方法。故彩色濾光片所在的基板一面是彩色濾光片，另一面是Sensor。由于工藝問題，無論先加工Sensor還是彩色濾光片，都會影響已加工的另一面，帶來良率的下降。另外，由于On-Cell的Sensor是做在彩色濾光片的玻璃基板上的，所以相較于In-Cell在厚度上也會增加約0.3mm。最后，由于Sensor的原因，彩色濾光片所在玻璃基板無法做薄化處理，未來整體厚度減薄空間有限。所以On-Cell技術相比In-Cell，一直不為大家所看好。

    但是，當On-Cell和AMOLED面板配合的時候，效果就明顯改善。由于AMOLED沒有彩色濾光片(CF)，所以在封裝RGB三色有機EL的玻璃基板上做Sensor不會出現制程干擾等問題，且AMOLED在厚度上相較于LCD也有優勢，所以On-Cell搭配AMOLED將是較適合觸控方案。但由于AMOLED技術主要被三星壟斷，在AMOLED面板上三星的壟斷態勢無法打破的話，On-Cell技術還無法得到更大的普及。在蘋果“去三星”化趨勢下，蘋果不可能將AMOLED作為自己的面板解決方案，所以選擇In-Cell技術也是蘋果唯一可以走的路。

    三、iPhone5 采用In-Cell 對觸控產業的影響

    In-Cell 產能偏緊，未來一年唯蘋果獨享

    目前iPhone5供應廠僅有韓系LGD、Japan Display、夏普三家。此前預估iPhone 5第三季需求約1200萬部，從目前的情況來看，實際可能符合預期。雖然iPhone 5在開放預訂購的頭24個小時中就已經售出了200萬部，與iPhone 4S此前創下的銷售紀錄相比翻了一番，但目前配送也由之前的2周延長至3-4周，這不免讓市場對iPhone5的供應產生擔憂。此外，由于新款iPod-touch也采用In-Cell屏幕，因此帶來Q4約600萬左右的需求，兩者三季度需求約1200萬，而四季度約5000萬。

    而從In-Cell的產能情況來看，據Digitimes報道，第3季上游供應鏈的In-Cell整體良率仍未火力全開，8月出貨量不到1000萬片。三季度出貨量應該就在1600萬左右，預計四季度產量達到4800萬片。結合起來看，目前全球的In-Cell產能被蘋果全包，三家廠商不可能給其他手機廠商供貨。從現有產能測算，未來一年In-Cell方面能給其他廠商的產能很少，幾乎沒有。

    非蘋果陣營：AMOLED+On-Cell 和OGS 定位高端，GF 定位中低端

    輕薄化是高端的標志，就小尺寸觸控而言，在三星的推動下，AMOLED+On-Cell會占據部分高端市場。而OGS在技術成熟度和量產時間上占有優勢，將會是非蘋果陣營未來針對高端市場機型最具性價比的技術。GF由于在厚度和性能上的劣勢，且未來競爭將很激烈，價格存在下滑趨勢，未來將面向中低端市場。

    當然，OGS首先主要攻占的將是大尺寸市場，隨著Ultrabook的興起，將帶動OGS出貨量的提升，OGS的良率也將得到改善，成本優勢也將逐步顯現，進而開始侵占中小尺寸市場。而In-Cell由于其自身技術良率問題，目前在大尺寸上應用的概率不大，主要市場定位是在小尺寸上。在這個意義上來說，In-Cell技術的進一步推進，對OGS影響相對較小，但對G-Film陣營的影響較大。

    In-Cell 是蘋果中長期選擇，未來有望過渡到其它產品

    從蘋果的屏幕技術復制歷程來看，蘋果會將一些新技術先使用到iPhone上，然后再延伸到其它產品。以視網膜屏為例，2010年6月7日發布的iPhone4首先采用了該技術，然后延伸到2012年3月7日發布的The New iPad，再延伸到2012年6月11日發布的Retina MacBook Pro。In-Cell將是蘋果中長期的選擇，隨著產能和良率的提升，以及技術的成熟，未來有望過渡到iPad系列產品。至于Mac產品，未來若引入觸控功能，在觸控技術選擇上主要取決于In-Cell良率和技術的提升速度，在這些不理想的情況下，也不排除Mac使用OGS的可能。

    四、主要上市公司

    在A股上市公司中，擁有in-cell類似技術儲備的并非僅有深天馬A一家，比如華東科技(000727)，在2011年7月的時候，就申請過“一種內嵌電容式液晶觸摸屏”的專利；又如星星科技(300256)對in-cell也有過探索；再比如超聲電子(000823)，該公司在投資者互動平臺上明確回答，“公司已掌握包括in-cell、on-cell在內的多種觸控技術，并擁有三十多項觸控技術專利”，且近期又向投資者透露“公司對in-cell技術沒有投資計劃，現已向國內知名客戶批量供貨OGS手機觸摸屏”的信息。

    1、深天馬

    在大陸中小尺寸面板行業中，深天馬在技術和生產線布局上都具有一定的領先優勢。公司在上海天馬AMOLED中試線上積累了LTPS生產技術和經驗，廈門天馬5代LTPS生產線也有望在2012年年底投產，2013年二季度有望產出In-Cell產品，廈門天馬也存在注入上市公司的預期，但今年In-Cell業務應該不會對公司貢獻業績。

    敦泰科技隨即在9月13日正式公布其和顯示屏制造商共同開發的最新的in-cell面板觸控技術。據悉，敦泰科技之所以反應如此迅速，完全是憑借之前做LCDDriver的底子，以及結合多年來在觸控領域積累的逾億顆觸控芯片量產出貨的經驗，而其in-cell方案也是采用的敦泰科技最新研發的觸控芯片FT3306。

    敦泰科技的合作伙伴正是深天馬A，而此時的深天馬A的股價，已經被先知先覺的資金拉起。

    深天馬A在9月19日發布了一則澄清公告稱，公司目前in-cell技術處于量產可行性技術研發階段，要實現量產，還需對產品的穩定性進一步驗證、相關配套資源的完善和大規模生產的量產性驗證等。
    從深天馬A上述澄清公告看，一是承認了其擁有in-cell的技術儲備，二則表明量產待定。據公司證券部工作人員稱，in-cell要達到量產相當有難度，需要攻克的難關包括解決干擾、提高良品率等，縱觀全市場，也只有寥寥幾家廠商可以做到量產，所以公司在探索量產可行性的過程中，可能會遇到很多需要解決的難題，量產根本無從定時間表。該人士同時還強調，技術是公司獨立研究的，沒有與人合作。

    公開資料顯示，觸控領域近年來的技術變遷非常快，為追求最優的觸控體驗，觸控技術從最早的紅外式、表面聲波，演化到電阻式，再到當前主流的投射式電容式，而電容式又細分成膜-玻璃(F/G)和玻璃-玻璃(G/G)。隨著面板輕薄化的不斷訴求，OGS(oneglasssolution)的概念被提了出來，即將觸控傳感器集成到保護玻璃上，觸控感應層這層就此去掉。不過隨后，這一概念再度分化成了TOL、on-cell、in-cell這三個概念。

    TOL與此前OGS最初的設想差不多，即舍棄原有的觸控感應層，將觸控傳感器直接制作在保護玻璃上，與傳統相比，TOL(業界習慣稱其為OGS，下文統一采用這一稱謂)少了一層玻璃并減少了一次貼合；in-cell也是將中間的觸控感應層舍棄，但卻是將觸控傳感器做到了下面的液晶屏中；而on-cell也是將觸控傳感器向下方的液晶屏去集成，其與in-cell的區別在于觸控傳感器的位置有些許不同，前者在濾光片的上面，介于濾光片和偏光片之間，后者則是在濾光片的下面。

    技術有分流，主要是主導廠商的不同，以觸控屏為主營的廠商傾向于OGS。因為不愿從技術更新的洪流中被淘汰，也不希望主動權被剝奪，所以觸控屏廠商更傾向于自己主導的OGS技術。目前來看，勝華、宸鴻等廠商推廣得最為積極，而勝華和宸鴻都曾是蘋果公司觸摸屏供應商。on-cell和in-cell的主導方，則是比觸控屏廠商更具實力的顯示屏廠商，所以看到了給iPhone5供貨in-cell的夏普、LG，以及主導on-cell的三星，而方案的選擇同樣是為了把控主動權。

    2、南玻A(000012)

    由于有做精細玻璃的基礎，其深圳幾家子公司各司其職，對OGS的研發獲得成功，南玻A半年報顯示，預計公司OGS產品將于今年下半年進入量產。
    同樣緊盯OGS的還有星星科技。公司證券部工作人員稱，公司OGS產品是研究方向，目前處于打樣階段，雖然也有邊緣硬化方面的難題，但就如解決以前雕刻出現毛刺一樣，工藝的發展最終能夠克服這些瓶頸。

    3、超聲電子5月31日的公告顯示，公司與英特爾達成超級本觸控屏項目合作開發意向，雙方將共同為平板電腦和超級本開發更多OGS觸摸屏項目，英特爾將幫助超聲電子與(不限于)OEM和ODM廠商建立合作關系。另據知情人士稱，超聲電子與英特爾之間鎖定的是小尺寸產品。

    4、萊寶高科(002106)的研發能力一向備受市場關注。資料顯示，公司是國內首家自主研發出一體化電容式觸摸屏(TOL)、并已進行多款樣品認證的廠家。

    5、長信科技(300088)，也已經成功研制OGS，可配超級本，2012年4月，公司18.5寸大尺寸OGS觸控產品順利通過英特爾的測試。8月，長信科技在深圳舉辦的英特爾供應鏈技術峰會上展出了搭載公司自己開發的18.5寸、21.6寸OGS觸摸屏的AIO樣機，在此次大會上，長信科技被列入英特爾供應商目錄。

    6、歐菲光(002456)證券部工作人員稱，公司雖有OGS的技術儲備，但暫非主攻方向，主要方向還是在F/G，這一領域目前具備成本和技術成熟的優勢。

    7、華東科技似乎也是按照自己既定的目標穩步前進，在上述新技術方向上沒有大的動作。

    風險提示：iPhone5銷量低于預期，In-Cell產量低于預期。