為什么蘋果最新款iPadPro仍然采用GF2結(jié)構(gòu)？

新款iPad Pro系列搭載混合氧化物低溫多晶硅（LTPO）AMOLED顯示面板，11英寸型號分辨率為2420x1668，13英寸型號分辨率為2752x2064。新款iPad Air 6搭載氧化物薄膜晶體管（TFT）液晶面板，11英寸型號分辨率為2360x1640，13英寸型號分辨率為2732x2048。13英寸iPad Air 6采用與前代機型相同的TFT液晶面板（蘋果稱之為12.9英寸），但移除了Mini LED背光模塊。蘋果最新發(fā)布的四款機型均采用其專有的GF2結(jié)構(gòu)，而這次結(jié)構(gòu)的獨特之處在于GF2 ITO薄膜和顯示面板之間增加了屏蔽層。

可屏蔽雜訊的全新GF2結(jié)構(gòu)

底層的ITO屏蔽層用于屏蔽顯示面板的雜訊，并不屬于觸控傳感器。相反，它是薄膜基底上印制的一種圖案，能起到屏蔽作用，類似于在印刷電路板組件板（PCBA）上使用金屬蓋板來屏蔽電磁干擾（EMI）。而且，屏蔽圖案僅為“單面”（僅在薄膜基底的上層），無需像SITO觸控傳感器一樣使用SITO架橋來隔離X和Y感應(yīng)線路。不過，目前只有搭載OLED顯示面板的iPad Pro采用這種屏蔽層來屏蔽顯示面板的雜訊。屏蔽層結(jié)構(gòu)常見于投射電容觸控技術(shù)未成熟之前（2010年之前），但在控制器和算法改進后，大多數(shù)廠商都選擇移除了屏蔽層。

圖1：蘋果iPad（GF2觸控結(jié)構(gòu)）與競品觸控方案對比

來源：《觸控面板市場跟蹤報告》，Omdia

TFT顯示面板電路的模擬雜訊會影響觸控性能，對于靈敏度要求較高的主動式觸控筆來說尤其如此。為了提高性能，最好讓顯示面板和觸控傳感器之間的相對距離較遠。外掛觸控模塊因為組件相隔足夠遠，能發(fā)揮最佳的性能。on-cell觸控（觸控模塊在濾光片[CF]單元上，離TFT較近）性能次之，再其次是in-cell觸控（觸控模塊在TFT上，離TFT最近）。不過，隨著近期技術(shù)改進，如in-cell觸控TFT液晶面板的分時工作模式，即顯示驅(qū)動和觸控功能不同時工作(顯示驅(qū)動工作時觸控功能關(guān)閉，反之亦然)，in-cell觸控模塊也開始順暢地支持手指觸控輸入。on-cell（液晶面板或OLED顯示面板）同樣適配手指觸控。只不過，主動式觸控筆的要求比起手指觸控更高。

·?? on-cell（AMOLED顯示面板或液晶面板（剛性））：上層玻璃較厚（0.2-0.4 mm），因此上層玻璃頂面的on-cell觸控傳感器可以遠離TFT背板的雜訊。

·?? on-cell（AMOLED顯示面板（柔性或剛?cè)峄旌闲停荷蠈硬捎帽∧し庋b（TFE），比玻璃薄得多，TFT電路和on-cell觸控傳感器之間的距離更近。

·?? In-cell（TFT液晶面板）：觸控傳感器和TFT電路位于同一位置，采用分時（顯示驅(qū)動和觸控傳感器不同時工作）工作模式，以減少顯示面板雜訊的影響。

電路更復(fù)雜的AMOLED顯示面板產(chǎn)生的雜訊很可能高于TFT液晶面板。就屏蔽效果而言，ITO薄膜全覆蓋足夠屏蔽噪音，無需印制任何特定圖案。如要消除噪音，ITO薄膜可能需要與地線（GND）相連。除了涂覆在單獨的薄膜基底上外，屏蔽層也可以涂覆在TFE上。蘋果可能希望通過在AMOLED顯示面板上增加一層屏蔽膜來提高屏蔽性能。這種屏蔽膜和AMOLED顯示面板之間采用OCA光學(xué)膠填充，增加組件之間距離（更厚），進而提高屏蔽效果。

主動式觸控筆性能仍需提升

目前的on-cell和in-cell觸控技術(shù)仍無法滿足高級主動式觸控筆的性能要求。雖然手指觸控在120Hz屏幕上就已經(jīng)足夠靈敏，但主動式觸控筆需要在240Hz或更高刷新率的屏幕上才能發(fā)揮更好的性能。此外，手指觸控的檢測區(qū)域為指尖，指尖寬度約為4-5mm（顯示屏上的覆蓋范圍），而主動式觸控筆的直徑僅為0.7mm。覆蓋范圍越小，觸控傳感器也就越難檢測到來自筆尖的觸控信號，特別是觸控筆還面臨著其他性能要求，例如流暢性和傾斜度。

蘋果針對基于ITO的GF2觸控傳感器優(yōu)化了Apple Pencil的性能，包括微調(diào)觸控傳感器(如傳感器材料、傳感器圖案、厚度、堆疊結(jié)構(gòu)等)、控制器IC、算法和Apple Pencil本身。雖然蘋果有可能直接在AMOLED顯示面板中采用全新的嵌入式on-cell觸控傳感器，以實現(xiàn)手指觸控，但此舉存在風(fēng)險，可能無法滿足Apple Pencil的要求。許多iPad Pro用戶是專業(yè)平面設(shè)計師或媒體創(chuàng)作者，他們的工作非常依賴主動式觸控筆。由此可見，主動式觸控筆是iPad Pro系列的關(guān)鍵賣點。

三星也是一個很好的例子。三星高端Galaxy Tab S系列搭載on-cell AMOLED顯示面板，面板下方額外添加了一塊柔性印刷電路板（FPCB）（價格在10-15美元），用于支持基于EMR技術(shù)的主動式觸控筆輸入，而不是用on-cell touch來支持主動筆。甚至一些搭載內(nèi)置TFT液晶面板的中高端Galaxy Tab A系列平板電腦也采用基于EMR技術(shù)的主動式觸控筆解決方案，而不是直接使用in-cell觸控傳感器。三星更加注重基于EMR技術(shù)的主動式觸控筆性能，也愿意花更多的成本來實現(xiàn)更優(yōu)異的性能。只有搭載in-cell TFT液晶面板的低端平板電腦直接采用in-cell觸控傳感器，以感應(yīng)主動式觸控筆輸入。

或許在未來，蘋果會與三星或是樂金合作，為Apple Pencil優(yōu)化on-cell AMOLED觸控模塊，但不是現(xiàn)在。綜上所述，首款搭載AMOLED顯示面板的iPad Pro為充分發(fā)揮Apple Pencil的性能，采用了安全成熟的GF2結(jié)構(gòu)解決方案。Apple Pencil內(nèi)置可檢測壓力（4096級壓感）的應(yīng)變計，檢測信號通過藍牙傳輸。傾斜角度檢測由雙Tx協(xié)作懸停觸控傳感器負責(zé)。如果通過藍牙（如陀螺儀）傳輸傾斜角度信號，可能會出現(xiàn)延遲問題，導(dǎo)致Apple Pencil的書寫流暢度下降。因此，目前看來，成熟的GF2結(jié)構(gòu)解決方案似乎比直接在AMOLED顯示面板中添加on-cell觸控模塊更適合蘋果。

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