我们可能都有过这样的经验－为了使指令有所感应而一再按压触控萤幕、或施以更大压力。早期的电阻式触控萤幕技术受限于种种磨损和环境变化而具有瑕疵，如今，这个现象已经改变了，设计良好的触控萤幕，以创新、引人注目且容易操作的人性化介面为基础，让人们拥有更充满乐趣的使用经验。这种介面容易被修正和更新，并可与新功能或系统相容。只要修改软体即可因应客户需求而改变设计。最重要的是，即使在受到射频干扰的环境下，最新的触控萤幕仍可以稳定而精确地进行操作。

iPhone可能是目前使用触控萤幕之行动装置中表现最突出的，在2008年，预计将有60款行动电话将纳入此技术；而到2009年时，则会有超过100款以上。随着搭载触控萤幕的行动电话越来越普遍，我们期望在2012年，它的使用数会达到5亿支。在此同时，即使是低阶的型款，也会增加触控式按钮、滑条及圆转轮的应用。当然，行动电话只是其中一项应用，其他如PDA、PC、GPS 系统和家用设备等行动装置，也都只是触控萤幕技术可快速攻占的部分市场。

触控萤幕技术

电气和电子设备中，可发现五类主要的触控萤幕技术: 电阻式、表层电容、投射电容、表面声波、及红外线。前三者适合用于行动装置及消费性电子用品上，其它则不是太昂贵就是体积太大，并不适用于这些设备。在实例上，这些系统是由感测装置、电子控制电路互连装置、及控制电路组合而成。

电阻式触控萤幕

电阻式萤幕(图一)在技术上或许不​​能完全称做「触控式」萤幕，而是需要某种程度的压力才能启动，它们不像真正的触控介面，有些甚至只要手指接近介面，就可以启动。电阻式萤幕的设计， 是两层镀有导电能力的ITO（铟锡氧化物）之PET（塑胶膜），在中间有微型点支撑而产生空气间隙。当手指（或笔尖）将两片传导层压在一起时，接触便因而启动，经由测量X轴与Y轴的电压率，即可得知触碰点位置。目前有4线、5线、6线和8线的版本，可将资料传输至微控制器来执行。这项技术成本低，并且已被广泛地采用于大量的产品应用上。然而，技术本身固有的不利条件却限制了其普遍性，这些限制包括机械本身的缺点、有限的工业设计选择性、大部分产品应用都需要预留边框、触控萤幕的厚度、光学效能不足及使用者分类的需求等。近侧侦查（侦测出手指正接近萤幕）和多根手指侦查亦是无法透过此技术达成的，但这却是目前很多产品设计者迫切需要的功能。

《图一 电阻式屏幕成本低，但具有许多设计限制》

表层电容式触控

表层电容萤幕(图二)使用具有金属边的平板铟锡氧化物（ITO），电场几乎布满整个铟锡氧化物。当手指接触萤幕时，它会从面板发出电荷，其感测是由四方进行，不需精密的铟锡氧化物模板即可完成。这类型萤幕最著名的例子来自William Pepper的发明，并且在1978年为其模型申请专利。此专利所构成的电容产品则由Microtouch（现在的3M）所销售。

在面板后方若尝试使用表层电容技术，通常会遇到「手影效应」，这是使用者将手和手腕靠近面板，而使得电容产生耦合而导致大量的感测错误。因为表层电容萤幕是同质性的堆叠层，错误的讯号与真正的触控讯号同时发生于3个讯号区间内，这些错误的讯号无法被抑制，若没有将铟锡氧化物依行列架构而想在面板背后使用表层电容，则注定会失败。

《图二 在表层电容触控屏幕的平板铟锡氧化物感测电极，会因为手影效应容易损坏，且无法抑制错误的启动。》

投射电容式触控

投射电容触控是一个驱动消费电子产品使用触控萤幕的技术，虽然它需要一个或多个经过谨慎设计和蚀刻的铟锡氧化物层，但是能提供超越其他方法的技术优势。铟锡氧化物蚀刻出许多水平及垂直的电极，它们都被电容感测晶片控制着，此晶片依照顺序轮流或下载资料到主处理器，或是由触碰本身直接到XY轴位置进行处理程序。通常两组电极利用单端感测方法来驱动，即电路系统中行与列的对应并无独特之处，我们称之为「单端」感测。不过在某些方法上，一轴使用交流电讯号来驱动，其他轴的电极侦测到此讯号后会做出反应，传到萤幕后产生回应，我们则称之为「横向」感测，因为电场的传播讯号是以横向方式，经由面板上的电介质，从一个电极组（例如列）传到另一个电极组（例如行）。

《图三 投射触控屏幕技术需要使用透明且蚀刻过的铟锡氧化物模板，在上面沿着X轴和Y轴同时进行感测。》

在任何实例中，位置的确认是根据测量XY电极间讯号改变的分布区域而来。透过精确演算并按照讯号变化程度的程序，可测定触控事件的XY轴交叉几何座标。在这类触控萤幕装置上，目前已经可透过5mm厚的面板达到1024×1024解析度。

电容式触控的缺失与解决之道

电容式触控萤幕另有个值得注意的问题，即是LCD本身非常靠近铟锡氧化物元素，或者连结在一个真空堆叠上。由于其持续不断地扫描像素，因此会持续散发大量的电子干扰，干扰范围可达20kHz，因此几乎在所有案例中，都需要在铟锡氧化物感测电极和LCD模组之间增加屏蔽层。这意味着3层铟锡氧化物是平常必备的要求，2层提供XY感测矩阵用，1层则作为屏蔽，而这也表示了成本的增加，以及透明度的减低。

此结果是，大部分的供应商利用最少2个铟锡氧化物感测层，加上1层保护层来达到无干扰操作。然而，值得注意的是Quantum Research Group已经开发一种独特、单层投射XY矩阵的设计，它不需要屏蔽层，并在2008年下半年即可公开上市。这项设计已经被一家主要的手机制造商运用在3款手机制造上。

使用单层铟锡氧化物（ITO）能大幅降低成本、使堆叠层的厚度缩小、增加透明度，同时降低背光电力需求。重要的是，因为其为单层技术，因而可具体提升制造能力。

另一个热门的议题为「多重触控」，即一次可进行多重感测的能力，这项特性因苹果电脑的iPhone 采用而变得流行。表层电容萤幕无法同时辨识多个触控点，因为其所使用的是同质感测层，它让萤幕上所有讯号混合协调到其中一个较大的讯号中。同质层会损坏太多的资讯，以致于不能回报一个以上的触控讯号。

单端变异不能充分区别出两个触控点之间的差异，也无法于萤幕进行个别的追踪，但2层式投射电容萤幕可分辨两个触控点。第三个感测层能够解决剩余模糊不明的状态，但是需要付出高额的代价。两层式投射电容萤幕利用横向感测，理论上可以非常清晰地辨识两个、甚至更多个触控点，当讯号在萤幕上移动时，也能进行独立追踪。

投射电容萤幕与电阻式和表层电容萤幕不同之处，在于其即使是在制造阶段也不需依照使用者或使用频率来校准，因为电极组织会大量定义萤幕的反应，且是固定的。同质性萤幕技术需要一再地大量校正，因为其表面电阻性会随着时间而降低，而且变得不一致。

结语

要根据投射电容技术创造出具备吸引力、可信赖功能性和强固性的触控萤幕，需要选择正确的基本技术及可提供相关技术的制造商。目前有某些供应商提供了完整全套的解决方案，其整合了控制器和触控萤幕感测元件。有些则提供晶片解决方案，并在铟锡氧化物(ITO)镀膜的设计及选择程序上提供协助。在这个开发中市场内，供应链的选择牵涉到许多交易条件，其甚至比基本的技术还要被优先考虑。这些问题的关键在于多源处理此镀膜、大量制造、品管和测试能力。即使在将薄膜组合层压成产品的最终阶段，都需要相当谨慎，因为这是一个容易因层压过程的应力和精准性而产生错误的关键步骤。

投射电容触控萤幕的存在是因其能解决上述方法的许多相关问题，目前至少有两家以上的晶片供应商可提供此产品。供应商的选择端赖设计上的技术需求，当然，还有正浮现的几项重要因素 - 成本和供应链管理问题。

...本文作者为Quantum Research Group执行长...