如何將內嵌式觸控(In-cell Touch)導入AIO及平板電腦開發計畫並從中獲益

劍揚執行副總經理 黃乃傑

劍揚股份有限公司(Integrated Digital Technologies Inc.；iDTi)成立於2001年，並於2003年正式入駐新竹科學園區，以整合式輸入裝置暨關鍵零組件為營運項目，開發內嵌式觸控控制IC及觸控應用的解決方案，實收資本額為新台幣4.8億元，員工人數為50人。劍揚在2006年首度開發5吋小尺寸In-Cell內嵌式可筆寫觸控面板，並於2008年陸續發表7.5吋In-Cell觸控面板，2009年起陸續發表8.9吋、12.1吋與21.5吋大小的In-Cell觸控面板，並獲得微軟Windows 7作業系統的認證；2010年解析度達1,920x1,080 Full HD高畫質的In-Cell內嵌光學式多點觸控螢幕產品正式量產上市...

劍揚執行副總經理黃乃傑先生，先為在場聽眾說明，何謂In-Cell與光學式觸控螢幕。液晶螢幕係由上偏光片(Polarizer)、彩色濾光片(Color Filter)、TFT Array薄膜電晶體陣列層、下偏光片(Polarizer)與背光模組(Back Light)所組成。

以往的觸控螢幕，其觸控感測元件可能是把觸控面板層外加到表面偏光片外面，或做在偏光片或彩色濾光片這種LCD Cell表面之上(On-Cell)的製作方式。而In-Cell是Inside the LCD Cell，TFT光罩一開始設計時就把感光元件做進去，如此可以參照既有的標準TFT LCD面板製程，不需要另外多一道光罩或更動任何流程，即同時完成觸控感測元件製造之技術。

而一般觸控元件多半運用電阻或電容的變化，來偵測使用者觸控的點以及力道大小；光學式觸控原理，則有運用水平X與垂直Y軸向的CMOS或CCD攝影機來錄影追蹤感測，以及運用在LCD TFT Array面板表面上感測光源的強弱變化，輔以後端觸控IC的計算，來達成觸控感測的目的。劍揚就是同時開發內嵌式In-Cell以及TFT Cell Array光學感測方式，生產多點觸控螢幕的廠商。

In-Cell光學觸控螢幕的多面向應用與成本優勢

黃執行副總先播放幾段劍揚開發的In-Cell內嵌式光學多點觸控螢幕的操作情形，不僅能提供最多達10點的多點觸控，瀏覽網頁時任意以指頭與手勢做縮放、捲動，在螢幕上秀出虛擬鍵盤並且真的以手指輸入字母；操作Google Earth時，以手勢進行查詢地點2D/3D視角的變換與比例縮放，雙手10個指頭同時壓印在螢幕上造成水波情景，以及以手指完成流暢書寫的應用情況。

另一段展示影片，則是使用多個劍揚開發的光學觸控螢幕產品所組成的超大尺寸螢幕牆，直接執行射擊遊戲，並且直接以雷射筆來充當移動方位的滑鼠與瞄準器之用，雷射光筆的光點指向哪，瞄準點即移動到哪，能以非常直覺的方式瞄準遊戲角色進行狙殺動作，也可以任意的點選螢幕來變換位置、移動主角，這絕對是一般觸控螢幕做不到的操控效果。

黃執行副總表示，透過劍揚規劃的內嵌式光學觸控系統架構，等於將每一個LCD Pixel Cell轉成一個光學感測元件，透過任何接近或碰觸在LCD Pixel Cell上所造成的細微光源變化，藉由可撓式排線的訊號傳遞，輔以可整合於LCD模組、子板或系統主機板上的觸控IC背景運算，就可以計算出有多少個碰觸點，以及碰觸的力道。

In-Cell光學觸控螢幕在外觀與厚度上的設計優勢

劍揚的內嵌式光學觸控螢幕，最外表所需要的表面防護層材料，並沒有任何限制，可選用玻璃(Glass)、PMMA╱壓克力、PET Film或任何透明的物質，並可搭配0~5mm或更厚的鍍膜。同時，在邊框高度上，可以做到全平面且無凸起之邊框外觀。至於觸控方式上，一般電阻或電容式觸控只要戴上手套就無法使用，但劍揚的光學觸控不僅戴上手套也能觸控，連觸控筆、雷射光筆遠端輸入都能觸控使用，並且無需施力。

黃執行副總表示，劍揚的觸控螢幕目前支援2點、4點、10點或更多點觸控能力，僅取決於搭配的觸控IC的運算能力，觸控解析度極限上可以達到與顯示器1:1，也就是每1個Pixel Cell就是1個點；同時操作環境從全黑到全亮環境皆可，而反應速度與一般液晶顯示器之刷新速率(refresh rate)相同(60Hz或120Hz)。在2011年，劍揚的技術可以做到5~55吋螢幕，到2012年將進一步往更小尺寸，提供1~55吋各系列小、中、大尺寸的觸控螢幕應用。

針對AIO與Tablet的觸控應用

黃執行副總指出，針對AIO(All In One)電腦的觸控應用，劍揚內嵌式光學觸控之優點，在於可適用於1~100吋的液晶面板上，不用考慮外加觸控面板的貼合良率，沒有尺寸或產能上的限制(只要面板生產得出來)；既然無需外觀再貼合，因此也沒有組裝時機構對準的問題，後勤維修上可以簡化。另外，由於無需要有突起的邊框，因此可以設計成出全平面無邊框的AIO電腦，厚度不但更輕薄，外觀增加美感且更具吸引力。

另外，劍揚的觸控技術可同時支援2~10點多點手指觸控，連觸控筆、雷射光筆輸入都可以使用，有多樣化的觸控應用，並且無鬼影與誤判，達到或超越投射式電容觸控之操作感受，無需校正、不會偏移，也無因機械動作長期按壓造成之觸控感應劣化的情形。

針對當紅的平板電腦(Tablet PC)應用，蘋果iPad、iPhone使用的投射電容式多點觸控螢幕，有因為貼合觸控感測層的貼合良率問題，劍揚的內嵌式In-Cell光學多點觸控技術，伴隨著既有成熟化的TFT LCD面板標準製程，有助於打造成本低、無邊框且無需貼合、體積更輕薄的平板電腦。採TFT標準製程不會有傳統觸控螢幕的產能限制，也有更好的畫面品質，不會縮減既有面板的可閱讀視角(Parallax)，在陽光下的閱讀性也提高。同時其觸控╱感光元件內嵌在LCD TFT陣列上，同樣也不會有觸控點位座標偏移，避免日後校正或機械動作長期按壓造成之觸控感應的劣化情形。

內嵌式光學觸控技術發展藍圖

黃執行副總表示，劍揚從2009年年底，成功的量產支援筆式觸控之21.5吋內嵌式多點觸控螢幕產品；同時於2010年年底，成功完成內嵌式觸控手指觸控技術之開發。2011年將開始量產內嵌式多點手指觸控的AIO以及Tablet PC機種。

劍揚在內嵌式觸控技術上，是截至目前為止，唯一成功使用非多晶矽(a-Si:H)標準製程，完成內嵌式觸控技術之量產廠商，是目前世界最大尺寸(21.5吋)之內嵌式觸控面板之量產廠商，也是目前在最多不同面板廠、不同世代面板產線成功完成內嵌式觸控面板之下游供應商，並成功於2010年底開發出內嵌式觸控螢幕之手指觸控技術。

劍揚預期在2012年完成可使用於智慧型手機版本之1~5吋內嵌式多點觸控解決方案之技術開發，因為手機與平板電腦仍是目前觸控應用的大宗；到了2013年，則將內嵌式觸控控制IC與LCD驅動IC做一整合，推出提供LCD顯示線路的訊號驅動，以及光學感測多點觸控的整合型晶片。