In-cell型面板：以自主技术推进量产（下）

采用静电容量式

苹果开发的In-cell技术采用的是哪种触摸输入检测方法呢？答案是，通过在TFT基板上形成传感器布线，内置了投影型静电容量式触摸传感器功能（图2）。

图2：在TFT基板上形成传感器
iPhone 5的In-cell面板将设置在显示用通用电极（ITO）上的金属布线用作检测电极，将在TFT栅极层上追加形成的金属布线用作驱动电极，实现了投影型静电容量式触摸传感器。（图：面板截面构造是《日经电子》根据苹果的专利和采访推测的）

把在液晶面板驱动用通用电极（ITO）上新形成的金属布线以及在TFT的栅极层追加的金属布线用于触摸输入检测。在用户的指尖触摸面板表面时，检测各电极间的容量分布变化。“将常用的外置静电容量式触摸面板功能直接嵌入了面板内部”（LTEC）。

接下来将边拆解iPhone 5面板，边分析苹果公司开发的In-cell技术的详情。首先来看面板背面，在用来与主板连接的端子部分，除了影像显示用端子以外，左右两端还配置了触摸输入检测用端子（图3）。检测用端子与面板显示部分连接在一起，具体来说，连接了与面板长边（TFT的源极布线）平行的10根金属布线和与短边（TFT的栅极布线）平行的20根金属布线。

图3：形成10×20的传感器布线
In-cell面板上有触摸传感器专用端子。有10根与长边平行的检测电极，20跟与短边平行的驱动电极。（图由《日经电子》根据LTEC的资料制作）

仔细观察显示部分可以确认，分别与长边、短边平行的金属布线相互交叉，在像素的源极布线和栅极布线上构成网状（图4）。这些金属布线在IPS模式显示所需的通用电极（ITO）的正上方形成（图4上方的照片）。

图4：追加工序少
iPhone 5采用的In-cell技术的概要。与普通的IPS模式液晶面板相比，制造时追加的层只有在通用电极（ITO）上方的触摸传感器用布线。（图由《日经电子》根据LTEC的资料制作）

如果只是将平行于长边的布线与平行于短边的布线形成在同一层上，这些布线无法作为静电容量式触摸传感器功能。因为两个方向的布线只有分别位于不同的层上，才能检测到容量变化。为此，iPhone 5的In-cell面板不但改变了通用电极ITO的布线图案，还TFT栅极布线层上、每8条栅极布线形成一条新的金属布线，并将与短边平行的金属布线与这些新的金属布线连接（图4下方的照片）。这样就在基板上的通用电极层和TFT层这两个不同层上形成了触摸传感器用金属布线，由此可以检测到静电容量的变化。

困难重重的追加工序

苹果公司开发的In-cell技术在现有液晶面板上的追加工序只有在像素电极ITO上形成触摸输入检测用金属布线。而像素电极布线图案的改变和在栅极布线上追加金属布线“可以通过改变光掩模图案来实现”。这样看来，该技术好像很容易实现量产。

但实际看来，似乎3家公司的iPhone 5用In-cell面板的量产都陷入了苦战。对于目前的成品率，多位显示器相关人士都指出，“率先实现量产的日本显示器可能达到了70％，而量产较晚的夏普可能还要远远低于这一数值”。

各公司难以提高成品率的原因之一是像素晶体管的变更。从端子上的印记来看，此次拆解的iPhone 5面板是在原东芝TMD公司的石川工厂生产的（图3）。iPhone 4S采用的TMD的面板为了抑制漏电流，在像素晶体管上配置了多个辅助容量，而此次的面板则没有。不可否认，采用苹果公司的技术存在由于漏电流而导致缺陷率上升的可能性。

在TFT基板上形成传感器的构造也很可能是成品率难以提高的一个原因。触摸输入的灵敏度会因液晶层产生的噪声而降低，因此制造中的容许误差范围变得很小。此外，像素电极ITO以及其上形成的传感器金属布线还可能会引起蚀刻缺陷。（全文完 记者：佐伯 真也，竹居 智久，《日经电子》）