Hvordan fungerer touch-teknologien i vores moderne smartphones og tablets? Hvad adskiller touch-teknologien i én smartphone fra en anden? Og hvad er in-cell-teknologien, som driver iPhone 5 eller on-cell-teknologien, som driver Samsungs Super AMOLED-skærme? FlatpanelsDK guider dig igennem moderne touch-teknologi og forklarer, hvorfor vores håndholdte enheder bliver væsentligt tyndere i årene der kommer.

Moderne touch-teknologi forklaret
Ligesom den originale Apple iPhone udbredte kapacitiv touch-teknologi kan den nye iPhone 5 starte udbredelsen af in-cell kapacitiv touch-teknologi
Touch-teknologi har eksisteret i mange år, men i de seneste 4-5 år har vi oplevet en eksplosiv stigning i brugen af touch-skærme, drevet af smartphones og senest tablets. Med introduktionen af Apples første iPhone oplevede vi også en branche, der rykkede videre til kapacitiv touch-skærme. Inden da havde de fleste smartphone-fabrikanter primært brugt ”resistive” touch-teknologi, mens skærme uden for mobilverdenen anvendte infrarød touch-teknologi.

Kapacitiv touch-teknologi er i dag normen og stort set alle smartphones eller tablets anvender den. I denne artikel vil vi derfor også fokusere på kapacitive touch-skærme. Før vi går videre, så lad os først kigge på, hvad en kapacitiv touch-skærm rent faktisk er. Man kan grundlæggende forstå kapacitiv touch-teknologi som et gitter af små elektriske ledere, som er gennemsigtige. De er arrangeret i et ”net” af lodrette og vandrette rækker af elektroder. Alle de steder, hvor de vandrette rækker og lodrette rækker af elektroder mødes, skabes en ”et elektrisk felt”. Den menneskelige krop fungerer som elektrisk leder, og når du trykker på skærmen med fingeren, bliver berøringen målbar fordi man forstyrrer det elektrostatiske felt, som en lille chip oversætter til en kommando, der sendes til skærmen.

Fordi kapacitiv touch-teknologi fungerer som et lag ovenpå skærmen, og ikke måler f.eks. ude fra kanterne af skærmen, ligesom infrarød touch-teknologi, så understøtter den kapacitive metode også multi-touch – altså flere berøringer på forskellige steder af skærmen samtidig.



En kapacitiv touch-skærm illustreret. Gitteret henover skærmen kan skabes på mange måder og det er en kunst at få det 100 % usynligt, billede: NextWindow

Den typiske måde at konstruere dette system på, er ved at indlægge touch-laget ind imellem selve skærmen og det beskyttende lag øverst (ofte glas, og oftest Gorilla glas). Imellem skærmen og touch-laget er der en smule luft for at sikre, at skærmen og touch-laget ikke påvirker hinanden.


Her ses det hvordan touch-laget er placeret mellem selve LCD-skærmen og et ydre beskyttelsesglas, Kilde: Synaptics

Hvad vi har lært indtil videre er således, at kapacitiv touch-teknologi typisk er placeret på et ekstra lag, der umiddelbart synes overflødigt. Hvorfor ikke bygge touch-teknologien direkte ind i skærmpanelet eller ind i beskyttelsesglasset øverst? Det er netop det, som vi gerne vil tale om i denne artikel, og det er lige akkurat det som er ved at ske i skærmbranchen, hvor man tager to forskellige tilgange til sagen.

For nylig er vi begyndt at høre om in-cell (der bruges i Apple iPhone 5, hvor det kaldes integreret touch) og on-cell (der bruges i LGs kommende smartphones og Samsungs Super AMOLED-skærme). In-cell og on-cell (også kaldet G2) er to forskellige tilgange, hvor in-cell er mest vanskelig at producere. Begge metoder kan bidrage til at gøre skærmen betydeligt slankere og forbedre farvemætningen.

In-cell kontra on-cell
Som det ses på billedet oven for, så bruger producenterne normalt tre lag. Men hvorfor egentlig? Det skyldes simpelthen forsyningskæden i skærmindustrien. LCD-producenterne har typisk fremstillet udelukkende LCD-panelet, touch-producenter har fremstillet touch-laget og glasproducenter (såsom Corning) har fremstillet ydrelaget (det beskyttende lag). I stedet kan man nu flytte touch-teknologien ud på det ydre glaslag. Den metode kaldes on-cell eller G2. Man kan også vælge at integrere touch-teknologien direkte ind i skærmen, der allerede består af flere glaslag. Den metode kaldes in-cell. Begge lag er perfekt egnet til de små elektroder, der driver kapacitiv touch-teknologi.


Samsung har brugt on-cell touch-teknologi i deres Super AMOLED-skærme i noget tid nu, herunder også i Galaxy SIII 

Med on-cell opstår udfordringen, når man vil deponere elektroderne på f.eks. gorilla glas, der er en form for hærdet glas. Det involverer flere skridt, da glasset først skal styrkes og derefter have monteret gitteret af elektroder. Før i tiden da touch-laget var separat var der færre skridt involveret.

Ved at rykke til in-cell og on-cell touch-teknologi kan vores smartphones og tablets blive tyndere, samtidig med, at skærmene bliver bedre


Med in-cell skal elektroderne deponeres direkte på et glaslag inde i skærmen. Det har to væsentlige komplikationer. For det første, så kan de elektrostatiske felt fra touch-teknologien forårsage støj i skærmen. For det andet, så vil en defekt touch-implementereting typisk betyde, at skærmen bliver ubrugelig. Med on-cell eller den gamle metode med et helt tredje lag, kan man blot kassere det lag, der er defekt.


Ved at fjerne touch-laget, kan skærme bliver betydeligt tyndere. Her ser du hvordan firmaet Synaptics har fjernet touch-laget og skabt en skærm med in-cell-teknologi, der også bidrager til bedre gennemstrømning af lyset. Kilde: Synaptics

In-cell og on-cell er på vej ud af forskerlokalerne og ind i produktion netop nu, og i de kommende måneder og år vil vi se betydeligt tyndere smartphones og tablets, som er baseret på både in-cell og on-cell. Her er nogle eksempler på smartphones, der allerede bruger teknologierne:

Tre lag: Størstedelen af smartphones i dag anvender fortsat den ”gamle” metode med tre lag, herunder også Apple iPhone 4 og 4S.
On-cell: G2 / on-cell bruges i for eksempel Samsungs Super AMOLED (AMOLED uden ”Super” er ikke on-cell) skærme. Super AMOLED-paneler findes i f.eks. Samsungs high-end enheder, såsom Galaxy SIII og Galaxy Nexus.
In-cell: In-cell bruges i meget få telefoner i dag. Apples nye iPhone 5 og Sonys Xperia P er blandt de første til at anvende in-cell i et udbredt produkt.


iPhone 5 er en af de første telefoner, som bruger in-cell touch-teknologi. Det er også en af de primære grunde til at den er så slank

Fremtiden er her allerede
Så hvad kan vi forvente os af teknologierne? Som sagt tidligere; tyndere smartphones og tablets. Ikke alene kommer touch-sensorerne tættere på skærmen, beskyttelsesglasset yderst bliver også tyndere, hvilket den seneste generation af Gorilla glas er et eksempel på med sine 0,5 mm. Både on-cell og in-cell vil også give bedre farvemætning på skærme, fordi lyset ikke skal passere så mange forskellige lag. Afhængig af integrationen kan begge metoder også gøre touch-skærme mere præcise. Og endelig; med on-cell og i særdeleshed in-cell vil det føles som om, at man stort set rører skærmen fremfor at røre et lag ovenpå skærmen. Her er iPhone 4 eller 4S en god reference for mange; bemærk, hvordan skærmen rent faktisk sidder rimelig dybt nede i telefonen. Med in-cell og on-cell kommer skærmen tættere på hånden.

Lad os belejligt slutte af med spørgsmålet: Hvorfor ikke blot kan vælge én af varianterne? Det er - som så meget andet - et spørgsmål om penge. Traditionelle touch-producenter såsom Wintek og TPK har typisk produceret touch-laget og med on-cell kan de fortsat gøre det (dog på en anderledes måde, gennem samarbejde). Med in-cell-teknologi flyttes touch-delen ind i selve skærmen, hvorved skærmproducenten (f.eks. Samsung, LG, Sharp og Japan Display) kan producere både skærmen og touch-modulet. Det betyder flere penge i deres lommer, men vil praktisk talt gøre de traditionelle touch-producenter overflødelige. Derfor støtter de traditionelle touch-producenter, der i dag dominerer markedet, naturligvis on-cell, mens skærmproducenterne (dog med undtagelser) typisk støtter in-cell.

- Kilder: Synaptics, NextWindow, The Verge, Wikipedia, Samsung, Apple