触控技术与行动方案解析及产业探讨

        人与机之间似乎有一个失落的世界,让两者之间的沟通出了问题,触控技术将这失落的世界填补起来。不过事实上,触控并不是苹果发明的,而是一个有30年历史的老技术,只是苹果的强大营销功力将触控推升上人机界面的舞台中央。

        陞达科技董事长林招庆在「DTF行动技术与设计论坛」中,介绍了各种人机界面的发展历史,电容式触控技术与其它触控技术的特性优劣。同时也详细阐述触控IC中的要素,象是手势码,并讨论现今触控产业面临的问题。

        人机界面有几个要素一定要掌握,即是自然、简单(当然,自然一定是简单的)、信赖性高,并且便宜(最好是免费)。我们都需要和机器对话,但要如何沟通?

        截至目前为止,在人机界面方面,已经发展出来的技术包括键盘(这是很成熟的技术,不易被取代),还有形式的辨识象是书写、指纹、眼球,人工智能(十分高深不易工业化),鼠标、触控点、触控板、触控键、摇杆、触控屏幕、轨迹球、滚轮等,或许未来还有其它界面。然而,这么多方案是否解决了人机界面的问题,或者在这些方案中,究竟哪里一项是最佳选择?

        在手持装置中,触控屏幕、摇杆、触控键和手写是较普遍的选择。桌上型和笔记型计算机则以键盘/鼠标、触控板、触控键和轨迹球为主。工业计算机领域则采用触控键、触控屏幕和触控板。这些选择是最佳方案还是不得不然?

        触控感测技术

        首先介绍表面电容技术,原理为传感器放置于4个角,由交错的电场涵盖表面,若有手指接触会造成电场改变。问题在于手指接触的点往往太大,涵盖了好几个画素,不易定义,而且2只手会让电场乱掉,所以无法做多点触控。

        投射电容技术是用2层互相独立的电场,且为钻石形状XY轴交错覆盖表面,当手指接触时会引发接触区块的电容改变,扫描电容在XY轴上的分布变化,可计算出手指的位置。投射电容技术可应用于多指触控,也是苹果iPhone和iPod采用模式。主要专利是在Synaptics和陞达手中。适用于小尺寸(4.3寸以下)触控屏幕,10寸以上技术还在研发当中。

        以现在使用最多的各类触控术电阻式、表面电容式、红外线、超音波、投射电容式和电磁式来比较,电阻式类似表面电容,接触面和ITO中间隔著空间,以压力变化来计算位置,去年市占率还有90%,今年与投射电容已出现消长,市占率低于80%,由于耐久性较差(低于200万次),且穿透率仅78~85%,市场正在消褪中。相较起来,投射电容可耐触1,000万次,穿透率高,今年市占突破20%。表面电容优点为没有尺寸限制,但贴合会产生泡泡问题。电磁式利用线圈磁场的变化来感测,优点为耐触超过2,000万次,穿透率达100%,且无尺寸限制,但重量重且价格高。

        各个触控技术有其优缺点,也有最适应用尺寸,现在超大(30~60寸)多采用红外线式,15~22寸监视器采电阻式。不过以实际使用行为来说,20寸以上是否人会在屏幕上点来点去?这倒不无疑问。中小尺寸目前则以电阻式和投射电容式应用广泛。

        触控在行动装置上的应用

        手势是触控IC中很重要的技术开发内容,从点到线到面,从0D到2D,不同的触控痕迹,将会呈现不同的行为模式。因此,在投射电容技术中,除了绝对座标以外,还要导入手势码,正确辨识与追踪手迹(Trace)与多手指(Multi-finger)运动。

        手势在不同的行动装置各有其行为模式,像GPS、从下面打光上来的键盘、电子书、平板计算机、数码相机、智能型手机等。手势在不同行业的人身上又有其不同的行为模式,像警察、指挥家,每个人的手势又有其特性。

        归纳出人的手势大致为,2指上下意即上下翻页,2指左右即左右翻页,2指缩放为放大缩小,2指绕圈为左右旋转,这些为基本手势码。其它还有一些进阶的手势码,每家厂商会有不同的定义。

        绝对座标与手势码的优胜劣败关系触控IC的表现,现在大部分业者都使用轨迹座标的方式,手势码投入的较少,然而轨迹座标方式需做到完全客制化、由系统自行辨识,有CPU及人力资源浪费,频宽受限和误判率高的问题。相对的,手势码可完全由IC处理,提供较准的手势辨识,频宽需求较低,系统负载较轻,且可进阶使用多码手势组合。

        因此,手势码(On Chip Gesture Code)是触控IC优劣最重要的关键。

        触控产业现今面临的问题

        在技术方面,髒污、手汗、灰尘、水渍和一些你连想都不愿意去想的东西,可能不时会出现在触控屏幕上,这是技术会面临的瓶颈。

        供应链方面,谁是产业主导者?是由像洋华这样的感应器阵列(Sensor Arra)y厂商,还是由触控IC厂商?还是由系统厂商一一去采购组装──这应该是最不可行的方式。目前为止,产业由谁来主导还未形成共识。

        另外,Sensor Array也有多种方式F/F、F/G、G/G、内嵌式。控制IC的来源、系统整合、专利等,都是关键问题。而最重要的价格仍是问题,因为价格还是太高。

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