市場上對於 in-cell 技術的面板多半存有信噪比高、良率低的疑慮，「 in-cell 技術之所以難，在於各家廠商都有其技術限制，但這都屬於標準的物理或光學或訊號處理問題」，面對技術問題的解決，面板廠商及 IC 設計廠商各有不同的技術取徑…。 |
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2013 年 FPD 平面顯示器展甫於八月底落幕， in-cell 技術又再度成為場中焦點。在蘋果和三星兩大品牌帶動之下，研究機構 DisplaySearch 預估，今年 in cell 佔整體觸控面板市占率將達10.8％。目前 in-cell 技術多使用於小尺寸面板，國內廠商劍揚反其道而行，將 in-cell 技術應用於大尺寸面板，並於 2009 年開始量產 21.5" Full HD之內嵌 (in-cell) 觸控面板，IDTI IS215E 之內嵌式觸控螢幕更於今年榮獲2013台灣精品獎（圖一），支援10點手指觸控與Windows 8 。市場上對於 in-cell 技術的面板多半存有信噪比高、良率低的疑慮，劍揚總經理黃乃傑（圖二）在接受專訪時表示，「 in-cell 是很廣的技術名詞，在技術細節上有許多不同，因此不同技術在不同尺寸上，良率或成本結構各有所異，優缺點也不同，因此真正的關鍵不是 in-cell 技術，而是在 in-cell 這樣廣大的技術之下，大家用的技術細節有什麼不一樣。」
圖一、IDTI IS215E之內嵌式觸控螢幕
資料來源：劍揚科技
圖二、劍揚總經理黃乃傑
圖片提供：劍揚科技
採用標準製程 觸控感測元件內建於 array 基板
而劍揚從 2003 年開始研發至今，其採用的內嵌式多點觸控技術的原理 (圖三) 是將光感測元件內建在 LCD 面板之 array 基板上，於面板生產的同時即完成了觸控感測元件的製造，透過感應面板表面光的強弱變化，完成觸控偵測。面板輕、薄的關鍵在於無需額外貼合觸控模組，成本也得以控制。針對量產的高良率，黃乃傑認為良率高的原因在於採用標準製程。所謂標準製程是指 TFT array 原本有五道光罩，劍揚的設計將 in-cell 的元件加進去之後，仍然維持同樣的光罩數，沒有改變。
黃乃傑並針對研發技術加以說明，「另外除了光罩數目，我們用的感測元件是標準半導體材料：氫化非晶矽（Hydrogenated Amorphous silicon）(a-Si:H)，如果用愈複雜的材料，製造過程就會愈複雜。用愈多種不同的材料，就需要不同的CVD（Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積）來做材料的沈積，工序也會愈複雜，也就直接導致了低良率。不過雖然劍揚的 in-cell 大尺寸面板設計架構採用的都是標準的材料與製程，但實際要做到高良率還是一個很大的挑戰。」
圖三、劍揚科技採用的內嵌式觸控技術原理
圖片提供：劍揚科技
面板廠與 IC 設計公司的in-cell開發路徑不同 各有技術優缺點
從 2003 年開發 in-cell 技術至今，當時全球約有八家廠商投入研發，包含 Samsung、 LG 、 Sharp 等。 In-cell 技術主要有兩大路徑，如果採用非標準製程，在面板上額外增加一些光罩，或多用一些不同材料去做 touch sensor ，就能擁有更多自由度來優化 touch sensor 的材料和元件，雜訊會比較低，這直接導致了後來在 IC訊號處理上會比較容易。黃乃傑補充，「所以絕大多數用非標準製程來做 in-cell 設計的公司多半都是面板廠，面板廠的優勢在於可以控制整個面板的產線，所以可以方便去調變產線、重新配置參數或用不同的材料。雖然增加了製程，但只要能有足夠的時間，就可以控制良率。」
劍揚是 IC 設計公司（IC design house），擁有的優勢正好與面板廠相反，黃乃傑進一步分析，「劍揚沒有自己的面板產線，所以我們的商業模式要與現有的面板廠合作，因此我們很難去要求他們改變工廠作業的動線或製程，所以我們就盡量採用標準製程。當然標準製程的好處就是更動項目少、良率會比較高，但缺點就在於用標準製程做出來的材料和元件，Amorphous silicon 相對於 LTPS的Polycrystalline Silicon（複晶矽）的mobility 比較低、噪音會比較高、驅動能力比較低…等的這些缺點。那這些元件雖然提高了良率，但是導致觸控的訊號有很多雜訊，非常難以處理，所以我們要花更多的功夫在做訊號處理和設計 IC，但這同時也是劍揚的強項，是因為我們能內部直接處理的問題。」
至於哪一個技術取徑比較好，黃乃傑認為並沒有絕對的對錯，各家廠商在評估自己的優劣勢之後，便定調技術走向，並順著不同的技術主軸開始走，「 in-cell 技術之所以難，在於各家廠商都有其技術限制，但這都是很標準的物理或光學或訊號處理問題。」黃乃傑回想過去幾年的研發時間，其實各家廠商遇到問題時也不會輕言放棄，透過專利、透過技術資訊的交流，愈來愈瞭解彼此的產品和技術，並在自己的技術走向上努力去解決問題。「戲法人人會變，各有巧妙不同」，黃乃傑下了這樣的註解。
與面板廠商合作 由 IC 設計獲利
劍揚在與面板廠合作時，通常在每一個案子選擇和不同的面板廠合作，一起共同開發。首先將 in-cell 面板透過感光罩，把觸控元件整合在 LCD 的模組裡面；劍揚內部的面板設計團隊將光罩設計好之後，交給面板合作廠商，再由劍揚內部的 IC 設計團隊，共同開發一個內嵌式的觸控面板整合 IC 的解決方案，並銷售至終端客戶。至於利潤的分配呢，黃乃傑表示「利潤從 IC 設計上獲得，劍揚不收面板設計的權利金。」
In-cell 技術的斬獲，使劍揚也在面板和 IC 的專利身請下了好一番功夫，「專利是研發的結果，擁有關鍵技術後、再加上專利保護，在自己打好的地基上再去開發產品，先做好準備，對我們來講比較安全的。「畢竟我們投注了這麼長時間的努力，孜孜矻矻地把根基打好，產品的創新來自堅持與努力，大家都能看到我們努力的方法和準則，但是一項技術要克服諸多問題、並完美呈現在產品上，絕對需要相當時間和心力的投注。」至於未來的產品走向，黃乃傑說明將在這領域持之以恆的扎根，把基礎問題解得非常透徹，先從桌上型的 AIO等大尺寸增加我們產品線，再慢慢往中小尺寸去開發。
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