觸控技術與行動方案解析及產業面臨問題

　　【導讀：目前，在人機介面方面，已經發展出來的技術包括鍵盤(這是很成熟的技術，不易被取代)，還有形式的辨識像是書寫、指紋、眼球，人工智慧(十分高深不易工業化)，滑鼠、觸控點、觸控板、觸控鍵、搖桿、觸控螢幕、軌跡球、滾輪等，或許未來還有其他介面。然而，這么多方案是否解決了人機介面的問題，或者在這些方案中，究竟哪一項是最佳選擇? 】

　　人與機之間似乎有一個失落的世界，讓兩者之間的溝通出了問題，觸控技術將這失落的世界填補起來。不過事實上，觸控并不是蘋果發明的，而是一個有30年歷史的老技術，只是蘋果的強大行銷功力將觸控推升上人機介面的舞臺中央。

　　升達科技董事長林招慶在「DTF行動技術與設計論壇」中，介紹了各種人機介面的發展歷史，電容式觸控技術與其他觸控技術的特性優劣。同時也詳細闡述觸控IC中的要素，像是手勢碼，并討論現今觸控產業面臨的問題。

　　人機介面有幾個要素一定要掌握，即是自然、簡單(當然，自然一定是簡單的)、信賴性高，并且便宜(最好是免費)。我們都需要和機器對話，但要如何溝通?

　　截至目前為止，在人機介面方面，已經發展出來的技術包括鍵盤(這是很成熟的技術，不易被取代)，還有形式的辨識像是書寫、指紋、眼球，人工智慧(十分高深不易工業化)，滑鼠、觸控點、觸控板、觸控鍵、搖桿、觸控螢幕、軌跡球、滾輪等，或許未來還有其他介面。然而，這么多方案是否解決了人機介面的問題，或者在這些方案中，究竟哪一項是最佳選擇?

　　在手持裝置中，觸控螢幕、搖桿、觸控鍵和手寫是較普遍的選擇。桌上型和筆記型電腦則以鍵盤/滑鼠、觸控板、觸控鍵和軌跡球為主。工業電腦領域則采用觸控鍵、觸控螢幕和觸控板。這些選擇是最佳方案還是不得不然?

　　觸控感測技術

　　首先介紹表面電容技術，原理為感測器放置于4個角，由交錯的電場涵蓋表面，若有手指接觸會造成電場改變。問題在于手指接觸的點往往太大，涵蓋了好幾個畫素，不易定義，而且2只手會讓電場亂掉，所以無法做多點觸控。

　　投射電容技術是用2層互相獨立的電場，且為鉆石形狀XY軸交錯覆蓋表面，當手指接觸時會引發接觸區塊的電容改變，掃描電容在XY軸上的分布變化，可計算出手指的位置。投射電容技術可應用于多指觸控，也是蘋果iPhone和iPod采用模式。主要專利是在Synaptics和升達手中。適用于小尺寸(4.3吋以下)觸控螢幕，10吋以上技術還在研發當中。

　　以現在使用最多的各類觸控術電阻式、表面電容式、紅外線、超音波、投射電容式和電磁式來比較，電阻式類似表面電容，接觸面和ITO中間隔著空間，以壓力變化來計算位置，去年市占率還有90%，今年與投射電容已出現消長，市占率低于80%，由于耐久性較差(低于200萬次)，且穿透率僅78~85%，市場正在消褪中。相較起來，投射電容可耐觸1,000萬次，穿透率高，今年市占突破20%。表面電容優點為沒有尺寸限制，但貼合會產生泡泡問題。電磁式利用線圈磁場的變化來感測，優點為耐觸超過2,000萬次，穿透率達100%，且無尺寸限制，但重量重且價格高。

　　各個觸控技術有其優缺點，也有最適應用尺寸，現在超大(30~60吋)多采用紅外線式，15~22吋監視器采電阻式。不過以實際使用行為來說，20吋以上是否人會在螢幕上點來點去?這倒不無疑問。中小尺寸目前則以電阻式和投射電容式應用廣泛。

　　觸控在行動裝置上的應用

　　手勢是觸控IC中很重要的技術開發內容，從點到線到面，從0D到2D，不同的觸控痕跡，將會呈現不同的行為模式。因此，在投射電容技術中，除了絕對座標以外，還要導入手勢碼，正確辨識與追蹤手跡(Trace)與多手指(Multi-finger)運動。

　　手勢在不同的行動裝置各有其行為模式，像GPS、從下面打光上來的鍵盤、電子書、平板電腦、數位相機、智慧型手機等。手勢在不同行業的人身上又有其不同的行為模式，像警察、指揮家，每個人的手勢又有其特性。

　　歸納出人的手勢大致為，2指上下意即上下翻頁，2指左右即左右翻頁，2指縮放為放大縮小，2指繞圈為左右旋轉，這些為基本手勢碼。其他還有一些進階的手勢碼，每家廠商會有不同的定義。

　　絕對座標與手勢碼的優勝劣敗關系觸控IC的表現，現在大部分業者都使用軌跡座標的方式，手勢碼投入的較少，然而軌跡座標方式需做到完全客制化、由系統自行辨識，有CPU及人力資源浪費，頻寬受限和誤判率高的問題。相對的，手勢碼可完全由IC處理，提供較準的手勢辨識，頻寬需求較低，系統負載較輕，且可進階使用多碼手勢組合。

　　因此，手勢碼(On Chip Gesture Code)是觸控IC優劣最重要的關鍵。

　　觸控產業現今面臨的問題

　　在技術方面，臟污、手汗、灰塵、水漬和一些你連想都不愿意去想的東西，可能不時會出現在觸控螢幕上，這是技術會面臨的瓶頸。

　　供應鏈方面，誰是產業主導者?是由像洋華這樣的感應器陣列(Sensor Arra)y廠商，還是由觸控IC廠商?還是由系統廠商一一去采購組裝──這應該是最不可行的方式。目前為止，產業由誰來主導還未形成共識。

　　另外，Sensor Array也有多種方式F/F、F/G、G/G、內嵌式?？刂艻C的來源、系統整合、專利等，都是關鍵問題。而最重要的價格仍是問題，因為價格還是太高。