1.2.2 触控显示技术的发展趋势

作为触控显示模组的关键配套组件，触控屏的强度、透光性、厚度、响应速度和控制精准性对触控显示模组的性能具有重要影响。为持续提升触控显示产品的用户体验、产品性能和外观设计，触控屏将朝着尺寸大型化、形态整合化和应用多元化的方向发展。

1.尺寸大型化

触控显示应用的演进趋势之一是从小尺寸到大尺寸，从消费电子到工业应用。

中小尺寸触控屏主要应用在手机和平板电脑等领域，表现为电容屏逐渐取代电阻屏，内嵌式触控逐渐取代外挂式触控。电容屏具备操作精准、可实现多点触摸、抗跌落性强、外观美观等优势，而且大部分电容屏的成本接近甚至低于电阻屏。目前，除了少数可能影响电容场工作的应用场景，其他领域的应用被电容屏以绝对优势占据。在手机领域，内嵌式触控技术将会是未来的主要趋势，内嵌式触控技术由小尺寸向中大尺寸扩散。外挂式触控技术将在其他细分领域占据主要市场。

大尺寸触控屏的挑战是触控的响应速度。产品尺寸越大，电阻值就要越低，才能维持足够的触控灵敏度。传统大尺寸屏幕一般采用红外式触控技术，一方面，容易被光干扰，稳定性欠佳，并且长期使用会因为外框积灰导致触控失灵；另一方面，需要解决紧邻干涉并达到多点触控的问题。随着电容式触控使用习惯的普及，大尺寸电容式触控屏是发展趋势。大尺寸电容式触控技术使用金属网格，需要克服摩尔干涉造成的影像杂纹。银纳米线的透光率高、雾度低、电阻值小、耐弯折，非常适合大尺寸的触控屏。大尺寸触控屏的发展推动了商用显示、教育式电子白板、交互式多媒体信息机等的发展。

2.形态整合化

触控显示模组中各模块的融合是趋势，就像触控功能融入显示屏的内嵌式触控显示技术，未来将出现一个功能模块间相互整合和进步的过程。在器件结构层面增加更多的功能，以提升触控显示模组价值。如触控芯片与显示屏驱动芯片的整合，指纹识别模组、屏下摄像头模组与触控屏的整合等。

传统智能手机的触控功能和显示功能由两块芯片独立控制，显示驱动芯片的工艺通常为45～90nm，触控芯片的工艺通常为90～180nm。TDDI（Touch and Display Driver Integration，触控与显示驱动器集成）架构使用SIP（System in Package）技术或SoC（System on Chip）技术把触控芯片与显示芯片整合进单一芯片中。TDDI的内嵌式解决方案一方面可以减少触控芯片与显示芯片分离造成的噪声较大的问题，另一方面能够减少显示屏组件，使触控显示模组更纤薄，实现智能手机的超窄边框和全面屏效果。TDDI芯片的发展方向是支持更高的分辨率，提升触控流畅度，降低成本等。

带指纹功能的设备一般要有一个物理键来扫描指纹。但随着触控和显示高度集成，可以在屏幕上的任何位置完成指纹识别，把指纹识别内嵌到显示核心中。指纹集成处于高速发展阶段，从固定点位识别进化到1/4屏，再到全屏指纹识别，指纹传感器也从外挂式切换到In-Cell集成，集成化程度越来越高，如图1-16所示。屏下摄像头的集成化正在快速迭代进化，从镜头区开盲孔，到镜头区减少像素，再到镜头区像素不损失三个发展阶段。屏下摄像头技术，不仅解决了挖孔、刘海及水滴屏幕的完整性，而且抛弃了因使用升降摄像头所带来的厚度和质量，实现真正的全面屏，如图1-17所示。

3.应用多元化

随着终端产品应用多元化发展，触摸显示模组将更广泛地应用于笔记本电脑、车载电子、工控终端、物联网智能设备等信息设备领域。终端应用产品多元化的发展从产品定制化程度、产品稳定性、产品性能方面对触控显示模组提出了更高的要求。

1）触觉反馈

触觉反馈技术可以应用于车载导航仪等显示设备，其特点是无须查看显示屏，用户可以根据指尖感受到的触觉效果，确认自己的触控操作是否被识别，从而提高安全性。触觉反馈是指当手指接触到触控屏时，触觉反馈系统根据触摸的内容提供相应的振动、温度和静电等触觉效果，使人感受到所触摸视觉对象的轮廓、纹理和软硬等特征。

触觉反馈系统包括定位跟踪单元、信号处理单元、驱动电路单元和反馈力生成单元四部分，集成在显示设备中，如图1-18所示。反馈力生成单元让人感受到触觉效果，其生成方法包括机械振动、静电力和空气压膜效应等。振动触觉反馈大多采用电机作为振动源，电机根据操作指令进行特定参数的振动。静电力触觉反馈是指改变手指与屏幕之间的静电吸引力来改变触摸和滑动时的触觉效果，具有功耗低和噪声小等特点。空气压膜触觉反馈是由固定在薄板上的压电陶瓷片带动薄板高频振动，在手指和薄板之间产生高压空气膜。高压空气膜与环境气压形成气压差，产生法向挤压力，通过改变手指滑动时受到的摩擦力产生触感。

2）柔性触控

显示屏往柔性显示方向发展，带动了触控显示往柔性方向发展。柔性触控屏要求使用柔性衬底，并要求传感电极具有轻薄、与衬底黏附性强、高柔韧性、高电导等特性，以实现在不同曲度下展现高画质图像的功能。广泛使用的ITO电极材料在弯曲状态下容易断裂而恶化电导率，不适合作为触控感测电极，需要研发各种新型柔性透明导电材料，如碳纳米管、石墨烯，银纳米线、金属网格等新材料。金属网格和银纳米线是目前柔性触控屏的两大导电材料。为了做到可随意弯折，除解决柔性显示和柔性触控问题之外，还要实现柔性盖板和贴合。

柔性盖板分为前盖和后盖，盖板的发展趋势如图1-19所示。相比玻璃盖板，高表面硬度和高透光率的PET和PI（聚酰亚胺）材质更适合柔性盖板。但是，PET和PI在不太高的环境温度下就会出现部分熔融和性状改变的问题，而且透光率比玻璃低，在硬度和绕折性上也难以达到平衡。如果要达到一定硬度的要求就要涂布硬化层，但是涂布硬化层之后，经过反复绕折，这个硬化层就会出现龟裂，使硬度降低。作为柔性盖板的一个发展阶段，3D玻璃盖板趋于成熟。基于3D玻璃盖板的触控显示模组是在基板上先覆盖导体薄膜，然后通过压印程序将基板改变成弧形，再经高温加热固定成曲面形状，确保触控感应层不易变形，以生产波浪状的柔性触控屏幕。

盖板选定之后就是贴合，即把盖板和下面的触控屏、显示屏整合在一起形成一个完整的触控显示模组。贴合有滚轮式贴合和真空式贴合两种：滚轮式贴合的效率高，需要滚压被贴物；真空式贴合的效率相对较低，但不需要滚压被贴物，不易造成被贴物的损伤。如果屏幕曲率大，要选择真空式贴合。对于未来有可能出现的4R贴合，由于其特殊的4边弯折特性，即便采用了真空式贴合，也很难避免在弧度大的地方出现褶皱和气泡。可以采用定制的挤压气囊或塑胶件来缓解这一问题。

3）软硬件融合应用

触控显示与物联网、移动互联网相融合，由强调硬件层面的显示技术逐步向凸显软性创新的综合解决方案转变，实现向软硬件与内容相结合的方向发展。例如，触控显示与交互式投影、AR/VR显示相结合的应用，如图1-20所示。触控显示技术延伸到投影领域形成交互式投影，可将任何平整表面变成触控屏。虚拟现实、增强现实作为未来显示技术发展的一个重要领域，需要人和智能设备之间更好地互动，这就需要集成触控显示技术协同发展。