G2與In-cell觸屏技術解析

改編自 電子工程世界

LG于2013年8月25日發布的一款采用四核驍龍S4 Pro處理器的旗艦機參數中，提到一項比較重要的特性，就是全新的觸屏技術。相對來說，這是第一款LG采用的超薄觸控屏，名為G2 Touch Hybrid Display（觸摸顯示混合型屏幕）。LG表示，其一體式設計令屏幕的厚度減少了30%。看起來，這與LG早前開始量產的In-cell觸控屏很像，這種In-cell技術傳言也會用于下一代iPhone手機。

不過遺憾的是，上面這段聲明似乎并不準確。G2和in-cell是兩種截然不同的屏幕構造，而且在移動的屏幕制造中，這兩者未來誰將更加流行仍是未知數。

首先，我們來看看多點觸控屏到底是如何工作以及他們的相關構造。

電容屏是由一種幾近透明的金屬線（或電極）置于一層玻璃薄膜層之上構成的。這種金屬線之所以幾乎透明是因為它由一種名為ITO的材料制成（銦錫氧化物，納米級的金屬氧化物）。這種電極以橫縱兩種方式交疊排布。橫縱的每一次交疊都形成一個電容點。觸控屏控制芯片連接到重疊的橫縱行的矩陣中。當手指觸摸經過這些電容點的時候，會阻斷電容的電場，這種有效的阻斷可被屏幕控制器感應到。

要形成這些電容點，電極之間就需要保持一定的距離。于是，橫行的電極被置于薄膜玻璃的底部，而縱行電極則被置于薄膜玻璃上方。

這樣，我們就得到了一片薄薄的玻璃，ITO金屬線分布于這塊玻璃的兩面。要完成整張屏幕的制造，還需要將這塊薄膜玻璃置于兩個層之間：下面一層是顯示層，而上面一層是位于屏幕表面的覆蓋玻璃。上面的這一層覆蓋玻璃通常都使用很多人所熟知的高強度玻璃——康寧公司的大猩猩玻璃。這種形式被稱作“GG”堆疊，因為在顯示層上面還覆蓋了兩層玻璃。這種方式的屏幕應用相當廣泛，例如iPad。為了使顯示效果更好，減少顯示時各層的影響，觸摸層的玻璃通常都通過一個墊圈與顯示層的玻璃捆綁在一起，這樣在顯示層和觸摸層的電極之間就會形成空隙。

如果你仔細觀察上面這個三層夾心的示意圖（上層玻璃，觸摸層玻璃，顯示層），就會發現這個構造還是過于復雜了一點。中間的觸摸層玻璃顯得非常累贅，這種構造對于手機和平板屏幕的制造來說只會令屏幕厚度更大。另外，上面還有一層覆蓋玻璃（大猩猩玻璃）。那么能不能僅用一塊玻璃就解決這些問題呢？

回答是肯定的，實際上，除觸摸層外的任一層都足以承載用于觸摸的電極。如果把這種觸摸電極置于上層覆蓋玻璃的話，那么這種技術就叫做G2觸控屏（也就是上面LG的這種屏幕，G2表示整個屏幕只用一塊布滿橫縱電極的玻璃，無需用兩塊）。如果把觸摸電極置于顯示層上，那么這種技術就叫In-cell觸控屏。

下面這張圖，展示了傳統GG堆疊方式（左邊）與G2堆疊（右邊）的差異。這兩者最大的直觀區別莫過于屏幕厚度的降低。

不管采用G2還是In-cell，OEM廠商都可以把他們的設備做得更薄，這兩者都是把中間原本的觸摸層玻璃去除了。這么做也可以讓設備在重量上更輕。由于最上層的玻璃也已經變得越來越薄（大猩猩玻璃二代厚度僅0.55mm，一代大猩猩玻璃厚度為1.0mm）。所以未來，我們可以用上更為輕便的手機和平板。目前OEM廠商還在想辦法把底層顯示層與上層覆蓋玻璃間的空隙徹底去掉，類似于把這兩層黏在一起。這么做不僅令屏幕厚度更薄，而且屏幕顯示效果也會更好。iPhone 4/4S以及HTC One X就采用了這種壓制方法。

G2和In-cell的實現并沒有想象得那么簡單。比如G2觸控屏，要把ITO橫縱行電極置于大猩猩玻璃之上的技術也相當有挑戰性。把傳統的玻璃換成大猩猩玻璃就需要額外的處理方法，還有如何隔離橫縱行的問題等等。

對In-cell來說，把觸摸電極插入到顯示層上實際上也很麻煩，因為這極易造成電場間的相互影響。原本在傳統GG堆疊方式時，消除這種不同層的影響對觸控屏控制器已經是一個比較麻煩的問題了，現在把兩層放在一起令這個問題更加復雜。In-cell技術還有一個潛在的問題，那就是觸控屏可能會變得沒有那么敏銳，但目前大家都在想盡辦法解決這些問題，相信很快就能得到解決。

由于G2和In-cell技術都存在挑戰和問題，所以仍不清楚哪一種會成為未來的主流。贏的一方也將贏得更多商機。顯示屏供應商，如Samsung Mobile Display、LG Display以及夏普都在期望In-cell獲得勝利。另一方面，觸控屏制造公司如TPK、Wintek則不希望看到顯示屏供應商直接把原本觸摸層的電極應用于觸控屏，讓他們被掃地出門，所以他們支持G2。不管將來哪一方獲勝，真正的贏家永遠是消費者。