触控

技术的分类

　　触控技术依感应原理可分为电阻式（Resistive）、电容式（Capacitive）、音 波式（Surface Acoustic Wave）及光学式（Optics）等四种。公共使 用（Public Application）层面应用较广的是电容式技术。

主要的技术简介

　　(1)电阻式 ：藉由压力接通在上下二层电阻网络，由电阻分布以决定压力点之位置。目前市面上有四线、五线、六线、七线、八线式各种组合，各类均有其优缺点，但以四线及五线最为普及。电阻式技术原理简单，门槛低，上下游整合完整，但无法进行多手指侦测，且反应较不灵敏，寿命较短为其主要缺点，目前手写式手机屏幕多为此类。

　　(2)表面电容式 (Surface Capacitive)：原理类似电阻式，但使用电容值而非电阻值为计算量以决定触摸位置。主要应用在中大尺寸上的应用，但如同电阻式，虽为感应式较电阻式灵敏，技术门槛低，且无法进行多手指侦测。

　　(3)表面声波式(Surface Acoustic Wave, SAW)：利用声波发放器传送至平面玻璃，造成均匀分布之表面声波，当表面波手指或软性界面触碰，即产生声波遮断以藉此计算触碰位置。惟其成本高，上下游整合不易，且无法做多点侦测，是其较大之限制。

　　(4)振波感应式(Dispersive Signal Technology)：为3M发明，主要原理在强化玻璃基座上利用触摸，使玻璃内部之振动波传导至其四个角落之感应及控制器以决定触摸位置。其优点为不受表面脏污与刮损影响，且可适用于大尺寸(32寸以上)，缺点是无法多点触控，价格高，产业上下游整合不完整。

　　(5)红外线式：原理是以红外线的发射与接收构成X、Y之矩阵，当红外线波在特定位置被接触物阻隔即可计算出接触物(如手指)之位置，主要应用大尺寸应用及多点触控，但功耗高、分辨率差，机构需架高做为红外线的信道。

　　(6)投射电容式：投射式电容与表面式不同，主要在于表面使用上下两电极做为电容，而投射式则将上下电极细分成矩阵式分布以画出X轴、Y轴交叉分布做为电容矩阵，当手指触碰时透用X、Y轴之扫描即可侦测在触碰位置电容变化，进而计算手指之所在。苹果计算机 (Apple) 之i Phone即以此技术为基础，其技术门槛高但后市可期。

　　(7)电磁式：主要是透过一个特殊的电磁笔与感应面板做触控而去计算电磁笔在感应面板上之轨迹，因其需用特殊之电磁笔及无法做多点，某些特殊机种外，无其它应用产生，某些应用尝试使用电磁与电容或与电阻结合，但成本极高，恐也非长期可靠。

　　除上述之技术外，尚有其它方法引入触控领域，如微软的光学成像式 (Microsoft Surface) 造价昂贵，反应速度慢，可用度不高，另外友达、TM D、夏普之内嵌光 (In-Cell design) 检器技术更为复杂，价格仍难被终端厂商所接受，其期初面板之良率，恐也是另一难题，故亦都不在本文讨论范围之内，表二比较各式的优缺点，各式触控面板之主要应用则整理于表三。

技术原理介绍

　　电阻式系统包含一片标准的玻璃面板，上面覆盖一传导和一电阻金属层；两层间用间隔器区隔开来，然後电流能够在两层间流动。最後会将一防刮痕层覆盖在上面。当使用者接触萤幕时，传导层和电阻金属层会接触在一起，而电场的改变就会被纪录为一接触事件，再将讯号传送到控制器进行处理。 电容式系统采用的是一电容感测器。当使用者接触萤幕时，会有连续的电流通过感测器，使感测器能够准确地在水平和垂直方向储存电子，形成一精密控制的电容场。当感测器的‘正常’电容场被另外一个电容场所改变时，也就是当手指接触到不同的位置，这时面板每个角落中的电路就会计算出电场的改变程度，然後将此接触事件讯号传送到控制器进行处理。

　　电容式触控面板的应用需由触控面板（Touch Panel）、控制器（Touch  Controller）及软件驱动程序（Utility）等3部分。

　　一般电容式触控面板是在透明玻璃表面镀上一层氧化锑锡薄膜（ATO Layer）及 保护膜（Hard Coat Layer）而与液晶银幕（LCD Monitor）间则需作防电子讯号干 扰处理（Shielded Layer）。 人与触控面板没有接触时，各种电极（Electrode）是同电位的，触控面板没 有上没有电流（Electric Current）通过。当与触控面板接触时，人体内的静电流 入地面而产生微弱电流通过。检测电极依电流值变化，可以算出接触的位置。玻璃  表面上氧化锑锡薄膜（ATO）层有电阻系数，为了得到一样电场所以在其外围安装 电极，电流从四边或者四个角输入。  从4条边上输入时，等电场是通过4角周围的电阻小于4条边上的阻抗分配方式 所得到的。对实际应用而言，有在透明导电膜（ATO Layer）上安装一组电阻基版 类型；也有对透明导电膜（ATO Layer）作蚀刻所行成的类型。从4角输入时，一般 通过印刷额缘电阻与透明导电膜（ATO Layer）组合得到等电场。  从4条边上输入时，根据上下、左右电流比计算就可以得出，检测方法较为简 单。从4条角输入时，检测方法要得出与4条边的距离比，位置计算也较为复杂。举例来说，假设触控面板位置中心为0，X轴与Y轴位置可以下面方程式计算出：

　　X轴：L1＋L4－L2－L3／L1＋L2＋L3＋L4

　　Y轴：L3＋L4－L1－L2／L1＋L2＋L3＋L4

技术产业的关键

　　触控产业其实行之有年，无声无息直到苹果计算机 (Apple) i Phone的多手指应用方才引爆，平地一声雷，因此集三千宠爱于一身，尤其是投射电式面板。其它面板技术只在突破以既有之基础实施多手指应用。而投射电容触控技术本也非新技术(原笔记型计算机之触控板鼠标即是)，以下将讨论投射电容式面板在应用却也面临一些关键问题：

　　(1)透光感应表面的技术。

　　可透光感应面基本上是上下二层电极矩阵形成，中间以绝缘层隔开以形成电容，结构甚为简单。触控面板基本上是由轻薄透明之感应面与一控制IC以及IC内部相对应之软件 (Software)及韧体(Firmware)组合而成。导电电极而溅镀或蒸镀透明导电材料(目前都为ITO，氧化铟锡)于透明基材上，一般为玻璃或PET薄膜以Film/Film、Film/Glass或Glass/Glass三种结构上下贴合而成。感应面的主要规格为透光率与耐久性，玻璃上之溅镀或蒸镀，原为面板厂所熟知，因此传统中小尺寸面板厂也积极投此一领域，然玻璃厚、重、贵且易碎，显然并非长期饭票。因此电阻式触控面板业便挟其在光学PET溥膜的经验挺进。

　　(2)控制IC之来源。

　　不同于电阻式面板，原理简单、门槛低，其感应控制电路无需独立控制IC，而多由系统上之主控CPU以软件处理，投射电容式目前尚无法由系统上的主IC处理而须独立IC处理，因此也吸引国内外多家IC设计公司相继投入，如美商新思(Synaptics)、塞普拉斯 (Cypress) 及台湾升达 (Sentelic)、义隆 (Elantek) 等等。但投射电容式触控IC因其门槛相当高，若非具相当研发实力恐难完成。其主要技术门槛在 (a)系统噪声之处理 (b)手指上之汗、油、膏、污之克服 (c) Cover lens或机构保护面之厚度使感应灵敏度之降低 (d)人体体质不同造成系统稳定度降低 (e)在小尺寸应用上手指分辨率低使光标分辨率不易提升，往往使Demo容易，量产困难，若无长期经验之累积是无法克服量产之稳定问题。目前只有美商新思(Synaptics)与台湾升达(Sentelic) 在此方面有长期之基础，其它厂商恐将需渡过一段学习曲线。

　　(3)系统整合的关键。

　　投射电容式本身之障碍在于系统整合与应用时的状况，毕竟面板终究得安装在屏幕面板，其噪声与系统其它电路所产生之噪声极易对触控产生干扰，造成定位不准，若只是手势之应用或许可行，若未来手写与指针之应用、控制IC便是关键，第二：因系统机构的设计致使Cover lens变厚，原则上问题将益形严重。另外，模块厂是否需含客制化Cover lens亦是产业供应链的一大挑战。，当面板整合到LCD屏幕面板上之贴合，亦将考验制程的能力，因为目前面板贴合良率本身也只有80%~85%而已，另一段的贴合势必将使良率再低，而且尺寸愈大、贴合愈难。

　　(4)产业上下游整合模式。

　　举例粗分之触控面板产业链，上游其原本都掌握在日本业者身上，中游材料加工则在日本与台湾，下游面板之贴合、压合、测试，则在台湾，少部份在大陆完成，由于投射电容式面板于面板加工制造，系全新领域，多数仍在摸索与试车阶段，良率之提升仍有一段路途。而面对全新投射电容式面板，目前之面板厂均无整合、测试与系统支持之经验，此段仍必须由IC设计厂来执行，而IC厂本身有无整合前段制程之能力仍待考验，届时势必率动整个上下游产业链之定位与重组，约在2009年Q2后将更为明朗。

　　(5)专利保护壁垒

　　十多年来在触控面板的发展，各家在专利上的布局已使这个产业地雷布满各式触控面板，当然其原创者皆会有所保护。单就投射电容式面板相关之专利即有100多种。后继者几乎完全没有插手的空间，目前在投射电容面板主要掌握在美国Synaptics（新思）、苹果计算机（Apple）及台湾升达（Sentelic）科技手上，此三家之专利布局绵密，几乎涵盖现在与未来发展所需的技术。下表反应了目前可查到之专利数量。