隨著觸控產(chǎn)品的風(fēng)行，四種觸控技術(shù)也成為各界關(guān)注焦點(diǎn)，不論電阻式、投射電容式、表面電容式或光學(xué)式觸控技術(shù)，其觸控螢?zāi)坏幕窘Y(jié)構(gòu)十分類似，業(yè)者若運(yùn)用基本的觸控螢?zāi)唤Y(jié)構(gòu)，搭配不同的觸控技術(shù)，將可開發(fā)滿足消費(fèi)者需求的新型觸控終端產(chǎn)品。
每家手機(jī)行、電器行及全球大多數(shù)消費(fèi)性電子廠商皆銷售觸控螢?zāi)划a(chǎn)品，他們都聲稱自己是專家，并擁有最先進(jìn)或最誘人的技術(shù)。但真是如此嗎？目前有許多不同的觸控螢?zāi)患夹g(shù)，但針對不同產(chǎn)品區(qū)間的市場與應(yīng)用需求，導(dǎo)致這些產(chǎn)品適合采用的技術(shù)也不盡相同，若了解現(xiàn)有技術(shù)的特色與其限制，將能幫助消費(fèi)者選擇最適合的技術(shù)。

五種基本元件打造觸控系統(tǒng)

雖然觸控螢?zāi)划a(chǎn)品有很多種，其觸控螢?zāi)划a(chǎn)品要能夠運(yùn)作，其組成元件卻大致類似。研發(fā)廠商不論是要開發(fā)新型觸控螢?zāi)皇謾C(jī)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、搭載觸控功能的醫(yī)療裝置或是其他種類的觸控產(chǎn)品，此類系統(tǒng)中都含有五種基本元件(圖1)包含上覆鏡片或前蓋、觸控控制器、觸控螢?zāi)?strong>感測器、螢?zāi)幌到y(tǒng)與系統(tǒng)軟體。

圖1 觸控螢?zāi)坏南到y(tǒng)元件
上覆鏡片是產(chǎn)品面向外部的元件，消費(fèi)者透過該元件來和產(chǎn)品進(jìn)行互動(dòng)。在一些產(chǎn)品中，上覆鏡片僅是一個(gè)保護(hù)性的覆層，防止機(jī)體被刮傷或損壞；或是觸控感測系統(tǒng)的一部分。在采用其他技術(shù)的系統(tǒng)中，采用的是一個(gè)隱藏式微型攝影機(jī)或紅外線感測器，用來偵測使用者的觸碰行為。不論哪種技術(shù)，消費(fèi)者對產(chǎn)品外貌與觀感的認(rèn)知，是業(yè)者決定采用何種上覆鏡片材質(zhì)的關(guān)鍵依據(jù)。 當(dāng)使用者接觸到產(chǎn)品時(shí)，系統(tǒng)中的電子元件就會(huì)被啟動(dòng)來執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作。在現(xiàn)今的系統(tǒng)中，觸控控制器是一個(gè)小型微控制晶片，例如賽普拉斯(Cypress)的 TrueTouch，置于觸控感測器與系統(tǒng)主控制器之間。這個(gè)晶片可置于系統(tǒng)內(nèi)部控制機(jī)板上，或是連結(jié)到玻璃觸控感測器的可撓曲電路板(FPC)上。這個(gè)觸控控制器接收來自觸控感測器的資訊，再把資訊轉(zhuǎn)譯成系統(tǒng)主控制器能解讀的格式。

觸控螢?zāi)桓袦y器則為一片透明玻璃或壓克力板，擁有一個(gè)能對觸碰動(dòng)作產(chǎn)生反應(yīng)的表面。這個(gè)感測器置于一個(gè)圖形顯示器之上，面板的觸控區(qū)域覆蓋了螢?zāi)坏目梢晠^(qū)域?，F(xiàn)今市面上有許多不同的觸控感測器技術(shù)，每種技術(shù)采用不同的方法來偵測觸碰的輸入動(dòng)作。但這些技術(shù)的基本運(yùn)作方面，都是讓一個(gè)電流經(jīng)過面板，當(dāng)面板被觸碰時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓或訊號改變。觸控控制器會(huì)偵測到電壓改變的狀況，藉此判斷觸碰點(diǎn)在螢?zāi)簧系奈恢谩?

此外，大多數(shù)觸控螢?zāi)幌到y(tǒng)建立在一個(gè)液晶螢?zāi)?LCD)或新型主動(dòng)式矩陣有機(jī)發(fā)光二極體(AMOLED)螢?zāi)坏纳蠈觼磉\(yùn)作。觸控式產(chǎn)品在選擇螢?zāi)粫r(shí)所評量的因素，和傳統(tǒng)系統(tǒng)一樣，因此包括解析度、清晰度、更新速度及成本。觸控螢?zāi)挥幸豁?xiàng)重要考量因素，則是電磁輻射。由于觸控感測器采用的技術(shù)，是根據(jù)在面板被觸碰時(shí)產(chǎn)生微幅的電磁變化，因此會(huì)發(fā)射大量電磁雜訊的LCD就很難用來開發(fā)觸控產(chǎn)品。

若沒有系統(tǒng)軟體來解讀觸碰訊號，觸控系統(tǒng)硬體就變得毫無用處。系統(tǒng)軟體讓觸控螢?zāi)慌c系統(tǒng)控制器能搭配運(yùn)作。蘋果的iOS作業(yè)系統(tǒng)讓大家見識(shí)到操控手勢的功能，在許多程式中提供縮放、拖曳及旋轉(zhuǎn)等手勢功能。Windows 7也透過許多有趣的方式，把多點(diǎn)觸控手勢功能整合到核心作業(yè)系統(tǒng)與網(wǎng)際網(wǎng)路瀏覽器?；蝿?dòng)(Shake)手勢能把所有非啟用中視窗縮到最小。兩指快速輕按，就能快速放大選取的軟體圖示。Android為研發(fā)業(yè)者提供一個(gè)極具彈性的架構(gòu)，用來定義其專屬操控手勢，帶動(dòng)行動(dòng)裝置市場開發(fā)更多創(chuàng)新的手勢功能。

電阻式觸控技術(shù)成本最具優(yōu)勢

圖2為觸控螢?zāi)患夹g(shù)的四種主要選擇，其中電阻式觸控螢?zāi)蝗允悄壳白畛Ｒ姷挠|控螢?zāi)患夹g(shù)，這種技術(shù)被用在高流量的應(yīng)用，螢?zāi)坏姆浪耘c抗刮性較強(qiáng)。電阻式觸控螢?zāi)煌ǔＪ浅杀咀畹偷挠|控螢?zāi)唤鉀Q方案。由于其能對壓力做出反應(yīng)，因此可由手指、帶著手套的手、觸控筆或信用卡及指甲等其他物體來觸動(dòng)如任天堂 (Nintendo)DS游器機(jī)即采用一種四線式電阻式觸控螢?zāi)?，可用塑膠觸控筆來操作。

圖2 觸控螢?zāi)患夹g(shù)的四種主要選擇，由左至右依序?yàn)楸砻骐娙?、紅外線觸控螢?zāi)?、電阻式觸控螢?zāi)慌c電容式觸控。
表面電容式觸控螢?zāi)患夹g(shù)采用一個(gè)玻璃或塑膠上覆鏡片，厚度為數(shù)公厘。這種設(shè)計(jì)提供清晰且更耐用的螢?zāi)?，勝過電阻式觸控螢?zāi)徊捎玫膹椥运苣z鏡片。在表面電容螢?zāi)恢?，位于螢?zāi)凰膫€(gè)角落的感測器會(huì)負(fù)責(zé)因觸碰動(dòng)作所導(dǎo)致的電容變化。這些觸控螢?zāi)粌H能用手指或其他導(dǎo)電物體來作動(dòng)。搭載觸控螢?zāi)坏淖詣?dòng)販賣機(jī)或游戲機(jī)臺(tái)，是這種螢?zāi)坏闹饕獞?yīng)用。表面電容螢?zāi)坏闹饕秉c(diǎn)是精準(zhǔn)度。一般的位置誤差率為螢?zāi)怀叽绲?～1.5%，這對于點(diǎn)選一張撲克牌或販賣商品而言，已經(jīng)夠精準(zhǔn)。

紅外線或攝影機(jī)的觸控螢?zāi)患夹g(shù)不須對螢?zāi)辉询B進(jìn)行任何改變，因?yàn)槠湓谖災(zāi)坏那胺竭\(yùn)作，此種技術(shù)適用于防破壞的應(yīng)用。表面電容系統(tǒng)會(huì)觀察電磁訊號的中斷，紅外線觸控螢?zāi)粍t會(huì)在螢?zāi)坏钠矫嫔嫌^察紅外線訊號的阻斷。紅外線系統(tǒng)大多數(shù)用在互動(dòng)式資訊站或大型螢?zāi)?，因?yàn)槠潴w積龐大且耗電可觀。幾乎任何能阻斷紅外線的物體都會(huì)被偵測到，這使得紅外線技術(shù)適合用在戴著手套或被動(dòng)式觸控筆的場合(盡管觸控筆的精準(zhǔn)度相當(dāng)?shù)?。而微軟 (Microsoft)Surface紅外線技術(shù)采用紅外線攝影機(jī)來偵測多點(diǎn)觸控動(dòng)作，不須在觸控表面投射紅外線。 投影式電容觸控螢?zāi)皇鞘袌鲎钚碌募夹g(shù)，如蘋果的iPod Touch與iPhone即采用此種觸控螢?zāi)弧Ｔ摷夹g(shù)亦提供優(yōu)異的光學(xué)透明度，且能同時(shí)偵測多個(gè)觸碰動(dòng)作，并提供許多超越表面電容螢?zāi)坏娘@著優(yōu)勢。投影式電容觸控感測器不須要進(jìn)行位置校正，即可提供比表面電容高出甚多的位置精準(zhǔn)度。

電阻/電容應(yīng)用最廣泛

電阻式與電容式是現(xiàn)今消費(fèi)性電子產(chǎn)品最被廣泛采用的觸控螢?zāi)患夹g(shù)。事實(shí)上，大多數(shù)人使用銀行的自動(dòng)柜員機(jī)或是商店的信用卡收銀機(jī)時(shí)，就已經(jīng)和電阻式觸控螢?zāi)贿M(jìn)行互動(dòng)。投射式電容觸控螢?zāi)粍t出現(xiàn)在手機(jī)上。電阻式與電容式技術(shù)都使用強(qiáng)固的氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)體作為主要技術(shù)元件，兩者都在全世界大量運(yùn)用。

電阻式觸控螢?zāi)缓幸粋€(gè)彈性的頂層，之后是一層ITO、一個(gè)空氣層及另一層ITO。ITO層通常連接四、五或八線的電路，包括X層的左側(cè)與右側(cè)各一，還有Y層的上方與下方各一。 [!--empirenews.page--]

當(dāng)彈性頂層板被按壓后，接觸到下層板時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)偵測到觸控動(dòng)作。系統(tǒng)透過兩個(gè)偵測來量測出觸碰的位置：首先，X層右側(cè)施加一個(gè)已知的電壓，X層左側(cè)施以接地電壓，然后從一個(gè)Y感測器讀出電壓，此步驟會(huì)得到X軸位置，之后再到另一軸上重復(fù)這個(gè)步驟，即可推算出手指的確切位置。

電阻式觸控螢?zāi)贿€提供五線與八線版本。五線版本把頂層的ITO層換成一個(gè)低電阻導(dǎo)電層，提供更好的耐用性。而八線型面板提供更高的解析度，能針對面板的各種屬性進(jìn)行更好的校正。

ITO層均勻與否影響電阻觸控準(zhǔn)確

電阻式技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，包括可輕松在10寸以上大尺寸螢?zāi)簧蟼蓽y任何非導(dǎo)電性物體的按壓動(dòng)作。此項(xiàng)特點(diǎn)讓電阻式觸控螢?zāi)怀蔀?strong>觸控筆輸入產(chǎn)品的優(yōu)先技術(shù)選項(xiàng)。然而電阻式技術(shù)本身有許多缺點(diǎn)，如彈性的頂層很容易刮傷，透光度僅有75凜80%，且電阻式觸控螢?zāi)坏牧繙y程序中有多個(gè)錯(cuò)誤來源。若ITO層不均勻，感測器各處的電阻就不會(huì)呈線性分布。系統(tǒng)需要10或12位元精準(zhǔn)度的電壓量測能力，在許多環(huán)境中很難達(dá)到如此高的精準(zhǔn)度?，F(xiàn)今許多電阻式觸控螢?zāi)豁氁ㄆ谛Ｕ匦聦R觸控點(diǎn)與底層的LCD影像。

相反的，投影式電容觸控螢?zāi)坏腖CD與使用者之間就只有ITO與玻璃，這層玻璃的透光度接近100%。投影電容感測硬體包含一個(gè)玻璃或壓克力頂層，之后是排列整齊的X與Y軸感測器，透過沉積或蝕刻制程置于ITO層上，采用單層(最低成本)或不同分層的設(shè)計(jì)，配合制造商采用的制程。面板透過一條線路連結(jié)X與 Y軸感測器，因此一個(gè)10×14的面板會(huì)有二十四個(gè)連結(jié)器，12×20的面板則有三十二個(gè)感測器連結(jié)器。

當(dāng)一個(gè)手指或其他導(dǎo)電物體接近螢?zāi)粫r(shí)，會(huì)在感測器與手指之間產(chǎn)生一個(gè)電容。這個(gè)電容低于系統(tǒng)中的其他電容，約為0.5pF比上20pF，但可透過許多技巧來量測，通常包括對線路內(nèi)電容進(jìn)行快速充電，然后透過一個(gè)電阻來量測放電時(shí)間。通常采用兩種感測法，包括互電容器型與自電容型感測。自電容型感測法會(huì)偵測出當(dāng)手指觸碰螢?zāi)粫r(shí)，感測器自電容的增加狀況。互電容器型技術(shù)則會(huì)測出傳輸感測器與接受感測器之間的電容耦合下降狀況(圖3)。

圖3 電阻式與電容式感測電路
投射式電容觸控器陣列能同時(shí)偵測出手指與超過一個(gè)X軸感測器以及超過一個(gè)Y軸感測器的互動(dòng)。這讓軟體能透過內(nèi)插法(Iinterpolation)，精準(zhǔn)推算出手指的位置。由于投影式電容觸控面板有多個(gè)感測器，因?yàn)槟芡瑫r(shí)偵測多個(gè)手指，這是其他技術(shù)辦不到的功能，因而造就出多根手指按壓操控的各種新應(yīng)用。

由于電容感測解決方案不是透過壓力來感測，因此比電阻式技術(shù)更受到消費(fèi)者歡迎，且因采用更堅(jiān)硬的上蓋材質(zhì)，為使用者帶來更舒適的體驗(yàn)。由于采用的元件層數(shù)低于電阻式面板，且蝕刻的ITO電容感測器是透明無色，因此電容式觸控解決方案的傳導(dǎo)性更高，且影像更為清晰。

因此，盡管許多不同類型與種類的產(chǎn)品都搭載觸控螢?zāi)唬湮災(zāi)坏幕窘Y(jié)構(gòu)卻相當(dāng)類似。而底層的技術(shù)則有相當(dāng)大的差異，并能提供相當(dāng)不同的使用者體驗(yàn)。研發(fā)業(yè)者可根據(jù)最終產(chǎn)品的需求，采用最適合的技術(shù)。若須要用到大尺寸螢?zāi)唬?strong>紅外線感測會(huì)是理想的選擇。而想降低成本，必須用筆尖輸入的支付銷售點(diǎn)(POS)系統(tǒng)，就應(yīng)采用表面電容觸控螢?zāi)弧Ｖ劣诔蓴y性裝置或采用多點(diǎn)觸控輸入技術(shù)的行動(dòng)裝置而言，投影式電容觸控會(huì)是最佳的選項(xiàng)。使用者體驗(yàn)與產(chǎn)品需求，決定采用何種觸控技術(shù)。

(本文作者任職于賽普拉斯)