采用靜電容量式

蘋果開發(fā)的In-cell技術采用的是哪種觸摸輸入檢測方法呢？答案是，通過在TFT基板上形成傳感器布線，內置了投影型靜電容量式觸摸傳感器功能（圖2）。

圖2：在TFT基板上形成傳感器
iPhone 5的In-cell面板將設置在顯示用通用電極（ITO）上的金屬布線用作檢測電極，將在TFT柵極層上追加形成的金屬布線用作驅動電極，實現(xiàn)了投影型靜電容量式觸摸傳感器。（圖：面板截面構造是《日經(jīng)電子》根據(jù)蘋果的專利和采訪推測的）

把在液晶面板驅動用通用電極（ITO）上新形成的金屬布線以及在TFT的柵極層追加的金屬布線用于觸摸輸入檢測。在用戶的指尖觸摸面板表面時，檢測各電極間的容量分布變化?！皩⒊Ｓ玫耐庵渺o電容量式觸摸面板功能直接嵌入了面板內部”（LTEC）。

接下來將邊拆解iPhone 5面板，邊分析蘋果公司開發(fā)的In-cell技術的詳情。首先來看面板背面，在用來與主板連接的端子部分，除了影像顯示用端子以外，左右兩端還配置了觸摸輸入檢測用端子（圖3）。檢測用端子與面板顯示部分連接在一起，具體來說，連接了與面板長邊（TFT的源極布線）平行的10根金屬布線和與短邊（TFT的柵極布線）平行的20根金屬布線。

圖3：形成10×20的傳感器布線
In-cell面板上有觸摸傳感器專用端子。有10根與長邊平行的檢測電極，20跟與短邊平行的驅動電極。（圖由《日經(jīng)電子》根據(jù)LTEC的資料制作）

仔細觀察顯示部分可以確認，分別與長邊、短邊平行的金屬布線相互交叉，在像素的源極布線和柵極布線上構成網(wǎng)狀（圖4）。這些金屬布線在IPS模式顯示所需的通用電極（ITO）的正上方形成（圖4上方的照片）。

圖4：追加工序少
iPhone 5采用的In-cell技術的概要。與普通的IPS模式液晶面板相比，制造時追加的層只有在通用電極（ITO）上方的觸摸傳感器用布線。（圖由《日經(jīng)電子》根據(jù)LTEC的資料制作）

如果只是將平行于長邊的布線與平行于短邊的布線形成在同一層上，這些布線無法作為靜電容量式觸摸傳感器功能。因為兩個方向的布線只有分別位于不同的層上，才能檢測到容量變化。為此，iPhone 5的In-cell面板不但改變了通用電極ITO的布線圖案，還TFT柵極布線層上、每8條柵極布線形成一條新的金屬布線，并將與短邊平行的金屬布線與這些新的金屬布線連接（圖4下方的照片）。這樣就在基板上的通用電極層和TFT層這兩個不同層上形成了觸摸傳感器用金屬布線，由此可以檢測到靜電容量的變化。

困難重重的追加工序

蘋果公司開發(fā)的In-cell技術在現(xiàn)有液晶面板上的追加工序只有在像素電極ITO上形成觸摸輸入檢測用金屬布線。而像素電極布線圖案的改變和在柵極布線上追加金屬布線“可以通過改變光掩模圖案來實現(xiàn)”。這樣看來，該技術好像很容易實現(xiàn)量產(chǎn)。

但實際看來，似乎3家公司的iPhone 5用In-cell面板的量產(chǎn)都陷入了苦戰(zhàn)。對于目前的成品率，多位顯示器相關人士都指出，“率先實現(xiàn)量產(chǎn)的日本顯示器可能達到了70％，而量產(chǎn)較晚的夏普可能還要遠遠低于這一數(shù)值”。

各公司難以提高成品率的原因之一是像素晶體管的變更。從端子上的印記來看，此次拆解的iPhone 5面板是在原東芝TMD公司的石川工廠生產(chǎn)的（圖3）。iPhone 4S采用的TMD的面板為了抑制漏電流，在像素晶體管上配置了多個輔助容量，而此次的面板則沒有。不可否認，采用蘋果公司的技術存在由于漏電流而導致缺陷率上升的可能性。

在TFT基板上形成傳感器的構造也很可能是成品率難以提高的一個原因。觸摸輸入的靈敏度會因液晶層產(chǎn)生的噪聲而降低，因此制造中的容許誤差范圍變得很小。此外，像素電極ITO以及其上形成的傳感器金屬布線還可能會引起蝕刻缺陷。（全文完 記者：佐伯 真也，竹居 智久，《日經(jīng)電子》）