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3D-Touch/On-cell 及In-cell 技術剖析

什么是3D-Touch

  2015910日,蘋果在新品發布會上宣布了3D-Touch功能。3D-Touch觸控技,被蘋果稱為新一代多點觸控技術;有Peek&Pop兩種新手勢,看起來類似PC上的右鍵。

  此前在Apple Watch上采用的Force Touch,屏幕可感應不同的感壓力度觸控3D-Touch

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  蘋果和康寧聯合開發了iPhone 6S表層的柔性玻璃,用力按壓會形成些許彎曲,縮短手指與3D Touch電容傳感器的距離,使其將按壓動作與傳統的觸摸區別開來,提供不同的反饋操作。

  按壓同時,結合Taptic Engine;user很好的動感回饋;從而實現“真實”的觸感體驗。

  相比上一代,iPhone 6s的機身變厚了0.2毫米,主要在于3D Touch技術的加入導致了屏幕構造的改變,在背光板上;集成了一層電容傳感器。

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  3D Touch電容傳感器層;8*12個金色長方形組成,每一個長方形都是一個單獨的平行板電容器(Strain sensor),其中黑色部分都是高速通道;通往背部的控制芯片。

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3D Touch Sensor

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3D Touch IC

  蘋果定制的一顆芯片,負責管理3D Touch電容傳感器的充電和電流變化。

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3D Touch 工作原理

  當手指按壓時,傳感器能偵測到屏幕和背光源之間微小的距離變化。之后,測量結果會與出動傳感器和加速傳感器的信號相結合;根據指尖的按壓,產生快速、準確、連續的反應。

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Taptic Engine

  為了讓3 D-Touch體驗真正成為一種交流,蘋果開發了更精確的觸覺反饋技術一Taptic Engine

  Taptic Engine是蘋果推出的全新震動模塊,該元件最早出現在Apple Watch中,iPhone 6s也同樣內置了Taptic Engine,設計上有所升級。

  iPhone 6s之所以電池容量相比i Phone 6還縮水95mAh,原因就在于TapticEngine模塊占用了電池倉的空間。

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  Taptic Engine能在短時間內達到震動的最佳狀態;這是普通振動馬達所做不到的。

一般手機震動馬達達到滿負荷需要至少10次震動;Taptic Engine僅需要一個周期就能快速啟停;另外一次“mini tap"可以達到10ms的震動微控。

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  20151010日一人機交互解決方案的領先開發商Synaptics宣布,面向市場全面提供CIearForce壓力感知觸控解決方案的樣品。

  CIearForce技術要比i Phone 3 D-touch更加出色,該技術可以感應用戶按壓的不同力度,實現更多的操作。Android 7.0確定將支持3D Touch

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Discrete 3D touch of ClearForce

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Discrete 3D touch

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CIearForcebending region

On-cellIn-cell

  觸摸線路制作在保護玻璃(Cover glass)上,也就是在Cell外面,則稱為“Out-cell"。觸摸線路制作在面板(Cell)的前導電玻璃上方(也就是在Cell上面),則稱為“On-cell"。觸摸線路制作在面板(Cell)的前后導電玻璃之間(也就是在Cell里面),則稱為“In-cell"

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  不同顯示面板對觸控技術的做法比較

產品

On-cell

In-cell

應用技術

電阻式、電容式

內嵌光學式、內嵌電容式、內嵌電阻式單層結構,不需要觸控模組和貼合

特點

雙層結構

/

透光度95%

左右100%

/

優點

技術成熟

輕薄、結構簡化

缺點

厚重、需要外接觸控模組

良率低

On cell In-Cell  比較

In-Cell

  2012iPhone5發布,in-cell正式面世。

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  In-Cell是指將觸摸面板功能嵌入到液晶像素中的方法,即在顯示屏內部嵌入觸摸傳感器功能,這樣能使屏幕變得更加輕薄。

  同時 In-Cell屏幕還要嵌入配套的觸控 IC,否則很容易導致錯誤的觸控感測訊號或者過大的噪音。

因此,對任一顯示面板廠商而言,切入 In-Cell/On-Cell式觸控屏技術的門檻的確相當地高,仍需要過良品率偏低這一難關。

  因為 In-Cell一旦損壞損失的不僅僅是觸摸屏,顯示屏也將連同一起報廢,因此廠商對 In-Cell良率要求更高。

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in cell實際應用

In-cell應用

顯示屏類別

LCD

OLED

應用可能

OK

OK

嵌入位置

On TFT-Glass

應用難度

最難

技術難度

In-cell技術由于Touch SensorTFT做在同一塊玻璃上,觸控時手指與Sensor距離比SensorTFT的距離更大,干擾問題很難解決,需要觸控芯片廠家新開發的芯片支持

技術優勢

1.         材料成本最低;

2.         制程時間最短;

3.         技術難度很高,目前良品率最低。

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On-Cell

  On Cell是指將觸摸屏嵌入到顯示屏的彩色濾光片基板和偏光片之間的方法,即在液晶面板上配觸摸傳感器,相比 In Cell技術難度降低不少。.

  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。

  相比in-cellOn-Cell多了一層觸控層,厚度會有一定的增加,顯示效果有有限的優勢,In-Cell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,這在一定程度上會導致畫質劣化。

  在2010年三星推出super AMOLED時,就采用了on-cell技術。

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on-cell結構

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on cell實際應用

On-Cell應用

顯示屏類別

LCD

OLED

應用可能

OK

OK

嵌入位置

C/F-Glass

封裝-Glass

應用難度

技術難度

ITO SENSERC/F共用地愉Glass,良率低

ITO SENSER直接刻在封裝Glass上,技術難度低,良率相對高

技術優勢

對于顯示面板廠家可以整合觸控SERSOR,有利可圖

技術難度最低,百度最薄,并可以做曲面屏

on cell技術分類

  金屬網格類、納米銀線類、內嵌式

  on cell TFT LCD觸控先平開發過程中,前期由于顯示屏企業不太愿意跟觸摸屏行業分享自己的研發動態和技術,在沒有觸控IC芯片廠和全貼合觸摸屏工廠配合的情況下,on-cell TFT LCD觸控顯示屏幾乎全軍覆沒。

  臺系液晶廠在取得三星on-cell加工技術后,聯合觸控芯片廠家,分享部分TFT顯示驅動技術,編寫出適合on-cell的驅動軟件,on-cell TFT LCD才起死回生,經過兩年的磨合,慢慢成熟。

有蓋板的sensor制作

1、在TFT LCD CF外表面制作,支持單層單點加手勢(奇美)、單層多點毛毛蟲、單層多點搭橋(華映、友達、彩晶);

2、在CF表面制作,支持雙層多點(奇美);

3、在CF外表面和POL上制作感測線路,支持雙層或多層多點(試樣)。

4、蓋板貼合:只支持全貼合,框貼驅動IC程序仍需重新開發。

無蓋板的sensor制作

TFT LCD  CF玻璃直接做蓋板用,sensor制作在TFTLCD盒內CF面,支持單層單點加手勢、單層多點毛毛蟲、單層多點搭橋(友達)。

 

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