專家視點：觸控技術(shù)的發(fā)展動力及趨勢

　　人機(jī)界面產(chǎn)業(yè)在長期的蘊釀之中，由蘋果計算機(jī)(Apple)之iPhone手機(jī)正式嗚鑼揭開序幕、粉墨登場、全場驚訝連連、漣渏波動，久久不能平息，演出者與觀眾之間眉來眼去，秋波迭送，似乎兩廂情愿，深情日款，大有一時天雷勾動地火，一發(fā)不可收拾之勢。

　　觸控技術(shù)在與藍(lán)天為幕，昭日引導(dǎo)，響亮的前進(jìn)曲之氛圍中，引發(fā)廣泛之回響，確實為近年來產(chǎn)業(yè)界罕見的現(xiàn)象，因為：

　　(1)新人機(jī)界面引進(jìn)之新產(chǎn)品概念在一片了無新意之3C產(chǎn)品中活化了生機(jī)。

　　(2)模塊化設(shè)計概念下，日漸褪色之系統(tǒng)整合創(chuàng)意的末梢神經(jīng)突然恢復(fù)知覺，讓系統(tǒng)設(shè)計者在模塊組合經(jīng)驗活化創(chuàng)意，開始擦脂抹粉。

　　(3)新技術(shù)之引進(jìn)連動出整個上下游產(chǎn)業(yè)鏈重新組合換位，俱認(rèn)機(jī)不可失，期待美人青睞！

　　(4)應(yīng)用層面無遠(yuǎn)弗屆，NB、手機(jī)、PDA，掌上型游戲機(jī)、MP3音樂播機(jī)，導(dǎo)航系統(tǒng)、ATM提款機(jī)等皆受全面之沖擊，宛如巨星臨降，萬人空巷。

　　以下將就主要觸技術(shù)做介紹比較及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)況做簡介，并針對目前較夯之多指應(yīng)用所需之技術(shù)、專利、整合、應(yīng)用等做更深入之討論。

　　一、主要觸控技術(shù)簡介

　　目前市面上觸控技術(shù)主要如下幾種，分河飲水，各立門庭：

　　(1)電阻式：藉由壓力接通在上下二層電阻網(wǎng)絡(luò)，由電阻分布以決定壓力點之位置。目前市面上有四線、五線、六線、七線、八線式各種組合，各類均有其優(yōu)缺點，但以四線及五線較為普及。電阻式技術(shù)原理簡單，門檻低，上下游整合完整，但無法進(jìn)行多手指偵測，且反應(yīng)較不靈敏，壽命較短為其主要缺點，目前手寫式手機(jī)屏幕多為此類。下表比較各式電阻式之不同，如表(一)。

　　表(一)、電阻式觸控面板技術(shù)比較　　

　　資料來源：IEK

　　(2)表面電容式(Surface Capacitive)：原理類似電阻式，但使用電容值而非電阻值為計算量以決定觸摸位置。主要應(yīng)用在中大尺寸上的應(yīng)用，但如同電阻式，雖為感應(yīng)式較電阻式靈敏，技術(shù)門檻低，且無法進(jìn)行多手指偵測。

　　(3)表面聲波式(Surface Acoustic Wave, SAW)：利用聲波發(fā)放器傳送至平面玻璃，造成均勻分布之表面聲波，當(dāng)表面波手指或軟性界面觸碰，即產(chǎn)生聲波遮斷以藉此計算觸碰位置。惟其成本高，上下游整合不易，且無法做多點偵測，是其較大之限制。

　　(4)振波感應(yīng)式(Dispersive Signal Technology)：為3M發(fā)明，主要原理在強(qiáng)化玻璃基座上利用觸摸，使玻璃內(nèi)部之振動波傳導(dǎo)至其四個角落之感應(yīng)及控制器以決定觸摸位置。其優(yōu)點為不受表面臟污與刮損影響，且可適用于大尺寸(32吋以上)，缺點是無法多點觸控，價格高，產(chǎn)業(yè)上下游整合不完整。

　　(5)紅外線式：原理是以紅外線的發(fā)射與接收構(gòu)成X、Y之矩陣，當(dāng)紅外線波在特定位置被接觸物阻隔即可計算出接觸物(如手指)之位置，主要應(yīng)用大尺寸應(yīng)用及多點觸控，但功耗高、分辨率差，機(jī)構(gòu)需架高做為紅外線的信道。

　　(6)投射電容式：投射式電容與表面式不同，主要在于表面使用上下兩電極做為電容，而投射式則將上下電極細(xì)分成矩陣式分布以畫出X軸、Y軸交叉分布做為電容矩陣，當(dāng)手指觸碰時透用X、Y軸之掃描即可偵測在觸碰位置電容變化，進(jìn)而計算手指之所在。蘋果計算機(jī) (Apple) 之i Phone即以此技術(shù)為基礎(chǔ)，其技術(shù)門檻高但后市可期。

　　(7)電磁式：主要是透過一個特殊的電磁筆與感應(yīng)面板做觸控而去計算電磁筆在感應(yīng)面板上之軌跡，因其需用特殊之電磁筆及無法做多點，某些特殊機(jī)種外，無其它應(yīng)用產(chǎn)生，某些應(yīng)用嘗試使用電磁與電容或與電阻結(jié)合，但成本極高，恐也非長期可靠。

　　除上述之技術(shù)外，尚有其它方法引入觸控領(lǐng)域，如微軟的光學(xué)成像式 (Microsoft Surface) 造價昂貴，反應(yīng)速度慢，可用度不高，另外友達(dá)、TM D、夏普之內(nèi)嵌光 (In-Cell design) 檢器技術(shù)更為復(fù)雜，價格仍難被終端廠商所接受，其期初面板之良率，恐也是另一難題，故亦都不在本文討論范圍之內(nèi)，表二比較各式的優(yōu)缺點，各式觸控面板之主要應(yīng)用則整理于表三。

　　表(二)主要針對各式面板特性做基本之比較：　　

　　表(三)、觸控面板主要應(yīng)用：　　

　　由表(二)及表(三)基本上就觸控面板可得結(jié)論如下：

　　(1)中大尺寸仍以電阻式面板為主，主要是其成本較低但功能有限，若需較多功能，則紅外線與電磁式將為主流。

　　(2)小尺寸或可攜式產(chǎn)品初期仍會以電阻式為主，但由于i Phone之風(fēng)潮，投射電容式面板之比重將持續(xù)增加，甚至全面取代。

　　(3)復(fù)合面板(電阻式＋電容式，或電阻式＋電磁式，或電磁式＋電容式)將成為各家商研發(fā)之主要方向。(如N-Trig開發(fā)，電磁式與電容式組合，WACOM的電磁式＋電阻式，但貴。)

　　(4)除多手指偵測外，手寫或筆寫或手筆并進(jìn)亦將是未來主要之研發(fā)重點。

　　二、觸控產(chǎn)業(yè)的主要關(guān)鍵

　　觸控產(chǎn)業(yè)其實行之有年，無聲無息直到蘋果計算機(jī) (Apple) i Phone的多手指應(yīng)用方才引爆，平地一聲雷，因此集三千寵愛于一身，尤其是投射電式面板。其它面板技術(shù)只在突破以既有之基礎(chǔ)實施多手指應(yīng)用。而投射電容觸控技術(shù)本也非新技術(shù)(原筆記型計算機(jī)之觸控板鼠標(biāo)即是)，以下將討論投射電容式面板在應(yīng)用卻也面臨一些關(guān)鍵問題：

　　(1)透光感應(yīng)表面的技術(shù)。

　　可透光感應(yīng)面基本上是上下二層電極矩陣形成，中間以絕緣層隔開以形成電容，結(jié)構(gòu)甚為簡單。觸控面板基本上是由輕薄透明之感應(yīng)面與一控制IC以及IC內(nèi)部相對應(yīng)之軟件 (Software)及韌體(Firmware)組合而成。導(dǎo)電電極而濺鍍或蒸鍍透明導(dǎo)電材料(目前都為ITO，氧化銦錫)于透明基材上，一般為玻璃或PET薄膜以Film/Film、Film/Glass或Glass/Glass三種結(jié)構(gòu)上下貼合而成。感應(yīng)面的主要規(guī)格為透光率與耐久性，玻璃上之濺鍍或蒸鍍，原為面板廠所熟知，因此傳統(tǒng)中小尺寸面板廠也積極投此一領(lǐng)域，然玻璃厚、重、貴且易碎，顯然并非長期飯票。因此電阻式觸控面板業(yè)便挾其在光學(xué)PET溥膜的經(jīng)驗挺進(jìn)。

　　(2)控制IC之來源。

　　不同于電阻式面板，原理簡單、門檻低，其感應(yīng)控制電路無需獨立控制IC，而多由系統(tǒng)上之主控CPU以軟件處理，投射電容式目前尚無法由系統(tǒng)上的主IC處理而須獨立IC處理，因此也吸引國內(nèi)外多家IC設(shè)計公司相繼投入，如美商新思(Synaptics)、塞普拉斯 (Cypress) 及臺灣升達(dá) (Sentelic)、義隆 (Elantek) 等等。但投射電容式觸控IC因其門檻相當(dāng)高，若非具相當(dāng)研發(fā)實力恐難完成。其主要技術(shù)門檻在 (a)系統(tǒng)噪聲之處理 (b)手指上之汗、油、膏、污之克服 (c) Cover lens或機(jī)構(gòu)保護(hù)面之厚度使感應(yīng)靈敏度之降低 (d)人體體質(zhì)不同造成系統(tǒng)穩(wěn)定度降低 (e)在小尺寸應(yīng)用上手指分辨率低使光標(biāo)分辨率不易提升，往往使Demo容易，量產(chǎn)困難，若無長期經(jīng)驗之累積是無法克服量產(chǎn)之穩(wěn)定問題。目前只有美商新思(Synaptics)與臺灣升達(dá)(Sentelic) 在此方面有長期之基礎(chǔ)，其它廠商恐將需渡過一段學(xué)習(xí)曲線。

　　(3)系統(tǒng)整合的關(guān)鍵。

　　投射電容式本身較大之障礙在于系統(tǒng)整合與應(yīng)用時的狀況，畢竟面板終究得安裝在屏幕面板，其噪聲與系統(tǒng)其它電路所產(chǎn)生之噪聲極易對觸控產(chǎn)生干擾，造成定位不準(zhǔn)，若只是手勢之應(yīng)用或許可行，若未來手寫與指針之應(yīng)用、控制IC便是關(guān)鍵，第二：因系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計致使Cover lens變厚，原則上問題將益形嚴(yán)重。另外，模塊廠是否需含客制化Cover lens亦是產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的一大挑戰(zhàn)。較后，當(dāng)面板整合到LCD屏幕面板上之貼合，亦將考驗制程的能力，因為目前面板貼合良率本身也只有80%~85%而已，另一段的貼合勢必將使良率再低，而且尺寸愈大、貼合愈難。

　　(4)產(chǎn)業(yè)上下游整合模式。

　　表(四)舉例粗分之觸控面板產(chǎn)業(yè)鏈，上游其原本都掌握在日本業(yè)者身上，中游材料加工則在日本與臺灣，下游面板之貼合、壓合、測試，則在臺灣，少部份在大陸完成，由于投射電容式面板于面板加工制造，系全新領(lǐng)域，多數(shù)仍在摸索與試車階段，良率之提升仍有一段路途。而面對全新投射電容式面板，目前之面板廠均無整合、測試與系統(tǒng)支持之經(jīng)驗，此段仍必須由IC設(shè)計廠來執(zhí)行，而IC廠本身有無整合前段制程之能力仍待考驗，屆時勢必率動整個上下游產(chǎn)業(yè)鏈之定位與重組，約在2009年Q2后將更為明朗。

　　表(四)、觸控面板產(chǎn)業(yè)鏈　　

　　資料來源：拓墣產(chǎn)業(yè)研究所、升達(dá)科技整理

　　表(五)、全球觸控面板主要廠商　　

　　資料來源：拓墣產(chǎn)業(yè)研究所、升達(dá)科技整理

　　(5)專利保護(hù)壁壘

　　十多年來在觸控面板的發(fā)展，各家在專利上的布局已使這個產(chǎn)業(yè)地雷布滿各式觸控面板，當(dāng)然其原創(chuàng)者皆會有所保護(hù)。單就投射電容式面板相關(guān)之專利即有100多種。后繼者幾乎完全沒有插手的空間，目前在投射電容面板主要掌握在美國Synaptics（新思）、蘋果計算機(jī)（Apple）及臺灣升達(dá)（Sentelic）科技手上，此三家之專利布局綿密，幾乎涵蓋現(xiàn)在與未來發(fā)展所需的技術(shù)。下表反應(yīng)了目前可查到之專利數(shù)量。

　　表六、觸摸屏相關(guān)專利統(tǒng)計　　

　　(不含申請中之專利)

　　舉個簡單例子，觸控板

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