要点
· 搭载OLED显示面板的苹果最新款iPad Pro仍然采用GF2结构，因为on-cell触控还不符合主动式触控笔的流畅性能要求。苹果在此前的四款机型中均采用其专有的GF2结构，这次结构的独特之处在于GF2的氧化铟锡（ITO）薄膜和显示面板之间增加了屏蔽层。
· 由于担心较大的、来自OLED面板的噪声会影响主动式触控笔的性能，苹果并没有选择在OLED显示面板中采用on-cell触控技术。为了适配主动式触控笔的性能，三星Galaxy Tab S系列采用电磁感应（EMR）技术，而on-cell（AMOLED）触控显示面板仅支持手指触控输入。由于成本与产品定位较低的问题，安卓平板电脑通常采用In-cell内嵌式触控面板，但这会不可避免地影响主动式触控笔的性能。
新款iPad Pro系列搭载混合氧化物低温多晶硅（LTPO）AMOLED显示面板，11英寸型号分辨率为2420x1668，13英寸型号分辨率为2752x2064。新款iPad Air 6搭载氧化物薄膜晶体管（TFT）液晶面板，11英寸型号分辨率为2360x1640，13英寸型号分辨率为2732x2048。13英寸iPad Air 6采用与前代机型相同的TFT液晶面板（苹果称之为12.9英寸），但移除了Mini LED背光模块。苹果最新发布的四款机型均采用其专有的GF2结构，而这次结构的独特之处在于GF2 ITO薄膜和显示面板之间增加了屏蔽层。
可屏蔽杂讯的全新GF2结构
底层的ITO屏蔽层用于屏蔽显示面板的杂讯，并不属于触控传感器。相反，它是薄膜基底上印制的一种图案，能起到屏蔽作用，类似于在印刷电路板组件板（PCBA）上使用金属盖板来屏蔽电磁干扰（EMI）。而且，屏蔽图案仅为“单面”（仅在薄膜基底的上层），无需像SITO触控传感器一样使用SITO架桥来隔离X和Y感应线路。不过，目前只有搭载OLED显示面板的iPad Pro采用这种屏蔽层来屏蔽显示面板的杂讯。屏蔽层结构常见于投射电容触控技术未成熟之前（2010年之前），但在控制器和算法改进后，大多数厂商都选择移除了屏蔽层。
图1：苹果iPad（GF2触控结构）与竞品触控方案对比
来源：《触控面板市场跟踪报告》，Omdia
TFT显示面板电路的模拟杂讯会影响触控性能，对于灵敏度要求较高的主动式触控笔来说尤其如此。为了提高性能，最好让显示面板和触控传感器之间的相对距离较远。外挂触控模块因为组件相隔足够远，能发挥最佳的性能。on-cell触控（触控模块在滤光片[CF]单元上，离TFT较近）性能次之，再其次是in-cell触控（触控模块在TFT上，离TFT最近）。不过，随着近期技术改进，如in-cell触控TFT液晶面板的分时工作模式，即显示驱动和触控功能不同时工作(显示驱动工作时触控功能关闭，反之亦然)，in-cell触控模块也开始顺畅地支持手指触控输入。on-cell（液晶面板或OLED显示面板）同样适配手指触控。只不过，主动式触控笔的要求比起手指触控更高。
· on-cell（AMOLED显示面板或液晶面板（刚性））：上层玻璃较厚（0.2-0.4 mm），因此上层玻璃顶面的on-cell触控传感器可以远离TFT背板的杂讯。
· on-cell（AMOLED显示面板（柔性或刚柔混合型））：上层采用薄膜封装（TFE），比玻璃薄得多，TFT电路和on-cell触控传感器之间的距离更近。
· In-cell（TFT液晶面板）：触控传感器和TFT电路位于同一位置，采用分时（显示驱动和触控传感器不同时工作）工作模式，以减少显示面板杂讯的影响。
电路更复杂的AMOLED显示面板产生的杂讯很可能高于TFT液晶面板。就屏蔽效果而言，ITO薄膜全覆盖足够屏蔽噪音，无需印制任何特定图案。如要消除噪音，ITO薄膜可能需要与地线（GND）相连。除了涂覆在单独的薄膜基底上外，屏蔽层也可以涂覆在TFE上。苹果可能希望通过在AMOLED显示面板上增加一层屏蔽膜来提高屏蔽性能。这种屏蔽膜和AMOLED显示面板之间采用OCA光学胶填充，增加组件之间距离（更厚），进而提高屏蔽效果。
主动式触控笔性能仍需提升
目前的on-cell和in-cell触控技术仍无法满足高级主动式触控笔的性能要求。虽然手指触控在120Hz屏幕上就已经足够灵敏，但主动式触控笔需要在240Hz或更高刷新率的屏幕上才能发挥更好的性能。此外，手指触控的检测区域为指尖，指尖宽度约为4-5mm（显示屏上的覆盖范围），而主动式触控笔的直径仅为0.7mm。覆盖范围越小，触控传感器也就越难检测到来自笔尖的触控信号，特别是触控笔还面临着其他性能要求，例如流畅性和倾斜度。
苹果针对基于ITO的GF2触控传感器优化了Apple Pencil的性能，包括微调触控传感器(如传感器材料、传感器图案、厚度、堆叠结构等)、控制器IC、算法和Apple Pencil本身。虽然苹果有可能直接在AMOLED显示面板中采用全新的嵌入式on-cell触控传感器，以实现手指触控，但此举存在风险，可能无法满足Apple Pencil的要求。许多iPad Pro用户是专业平面设计师或媒体创作者，他们的工作非常依赖主动式触控笔。由此可见，主动式触控笔是iPad Pro系列的关键卖点。
三星也是一个很好的例子。三星高端Galaxy Tab S系列搭载on-cell AMOLED显示面板，面板下方额外添加了一块柔性印刷电路板（FPCB）（价格在10-15美元），用于支持基于EMR技术的主动式触控笔输入，而不是用on-cell touch来支持主动笔。甚至一些搭载内置TFT液晶面板的中高端Galaxy Tab A系列平板电脑也采用基于EMR技术的主动式触控笔解决方案，而不是直接使用in-cell触控传感器。三星更加注重基于EMR技术的主动式触控笔性能，也愿意花更多的成本来实现更优异的性能。只有搭载in-cell TFT液晶面板的低端平板电脑直接采用in-cell触控传感器，以感应主动式触控笔输入。
或许在未来，苹果会与三星或是乐金合作，为Apple Pencil优化on-cell AMOLED触控模块，但不是现在。综上所述，首款搭载AMOLED显示面板的iPad Pro为充分发挥Apple Pencil的性能，采用了安全成熟的GF2结构解决方案。Apple Pencil内置可检测压力（4096级压感）的应变计，检测信号通过蓝牙传输。倾斜角度检测由双Tx协作悬停触控传感器负责。如果通过蓝牙（如陀螺仪）传输倾斜角度信号，可能会出现延迟问题，导致Apple Pencil的书写流畅度下降。因此，目前看来，成熟的GF2结构解决方案似乎比直接在AMOLED显示面板中添加on-cell触控模块更适合苹果。
本文作者
谢忠利
高级研究经理
中小尺寸显示面板&触控界面产品
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