PC與行動裝置的多點觸控市場應用

DIALOG策略市場行銷主任Mark Hopgood

多點觸控已是當前聯網裝置的熱門人機界面，但常見於Smartphone、Tablet的投射式電容觸控技術，卻還未普及到其他大螢幕的主流資通訊產品上，而其它觸控技術在大螢幕應用上也是多有未盡完美之處。半導體業者提供設計出低成本、具備高透光度的多點觸控IC解決方案，能夠快速應用到11吋？36吋Ultrabook、AIO一體成形電腦與觸控顯示器，並且搭配Windows 8作業系統，來進一步使多點觸控成為主流…

聚焦節能的電源、音效、短程無線與觸控晶片

德商DIALOG策略市場行銷主任Mark Hopgood首先介紹，Dialog是一家無晶圓廠(Fabless)的半導體IC設計公司，在德國法蘭克福上市；從2007年營收8,680萬美元成長到2011年5億2,730萬美元，5年內平均年複合成長率達55%，2012年營收達7.74億美元。

Dialog聚焦於節能科技並提供類比╱數位混合訊號的IC產品，如產業界最高整合度電源晶片(PMIC)，具備高效率能源轉換、快速電池充電與搭配先進封裝廣泛的電源管理IP電路智財，超低功耗音效晶片，並針對最具市場規模成長動能的行動裝置市場，與一級OEM廠合作提供低功耗短程無線通訊晶片，以及PC使用的多點觸控IC等。

Mark Hopgood強調Ultrabook開始進入主流市場，驅動了後PC時代的形變，所有PC軟硬體大廠都致力於驅動PC導入多點觸控(Multi-Touch)的應用，並成為PC必備的功能。由於今日多點觸控方案的成本過高，以至於只能佈署在1,000美元以上的高階Ultrabook或All-in One(AIO)PC機種，他認為唯有將Ultrabook、AIO壓低到600美元才可大量進入主流市場，此時就需要具備成本效益的多點觸控方案。而DIGITIMES Research、Arete Research、Display Research等研究機構均預測，2014年才是Ultrabook爆發性成長的一年，預測機身厚度21mm以下的Ultraslim PC(涵蓋Ultrabook與notebook)出貨量，從2012年1,200萬部，成長到2013年的3,200萬部、2014年達7,300萬部，2015年為1.15億部，到2016年達到1.7億部，這將是Dialog所瞄準的目標市場。

比較當前各項觸控技術的優劣

Mark Hopgood提到目前應用在Ultrabook、Notebook、AIO與顯示器的觸控技術，有電阻式(Resistive)、音波式(Acoustic)、影像辨識(Imaging)、投射式電容(Capacitive)與Dialog所發表的SmartWave多點觸控技術。他分別以要評估的項目列舉，像符合Windows 8規範(Windows Compliant)、無邊框/全尺寸應用(Bezel free/edge to edge)、強固且防塵防沾污(Robust against contamination)、100%透光性(100% optical clarify)，能在11？22吋以上應用且符合主流市場價位(Mass-market price 11-22”)為評估。

類比電阻式(Analog resistive)觸控技術，是在兩片銦-錫氧化物的ITO導電玻璃上面加上彈性塑膠層，藉由觸控點所造成螢幕些微形變所導致電壓值的變化，進而推算出觸控點相對座標。其具備成本簡易，可應用於各種裝置的優點，唯獨無法做多點觸控，以及透光率欠佳的先天限制，導致近年來電阻觸控的應用逐漸式微。

音波觸控(Acoustic touch)技術則是在螢幕四邊設置傳感器(Transducer)與反射器(Reflector)，藉由感應玻璃層被碰觸時所引發的些微震波，轉換成碰觸點的相對座標。其特點在於具備良好透光率且可應用到各裝置，但最多只能兩點觸控而不能多點觸控，同時若表面有髒污。則會影響到音波觸控的靈敏度。

投射式電容(Capacitive touch)的觸控技術，則是由面板上方的X軸與Y軸的菱形感測電極的玻璃或薄膜層，當用戶碰觸玻璃外表而造成碰觸點共生電容值的改變，經觸控IC計算而得到碰觸點的相對座標。投射式電容觸控技術已成為當前智慧手機的標準，不僅堅固耐用、防塵抗污，且可作到無邊框設計。不過它需要有ITO導電玻璃層，同時透光率高低取決於觸控面板的厚度，當投射式電容觸控要在11吋以上的面板實作，會受限於良率而導致成本的暴增。

光學影像式(Imaging)觸控技術，則是在螢幕左右上角設置攝影鏡頭與紅外線發射器，當用戶碰觸螢幕時，在螢幕表面的紅外線光束會受到干擾，經過攝影鏡頭偵測並計算出碰觸點的座標。光學影像式觸控支援到5點觸控，且具備100%透光度，但由於需要頂置攝影機以及邊緣要設置反光擋板，會造成螢幕厚度增加，同時其耐用性與防塵抗污能力也不盡理想。

Dialog的低成本多點觸控IC方案

Mark Hopgood正式介紹Dialog所推出DA8901─SmartWave紅外線多點觸控多點觸控感應晶片(Multi-Touch Integrated Circuit,MTIC)。DA8901是全球第一顆採用經市場驗證之FlatFrog的專利平面散射偵測技術(Planar Scatter Detection；PSD)的觸控晶片。PSD原理在於紅外線在防護玻璃層(Cover lens)上下緣反覆折射，當手指碰觸時造成折射的變化，經過邊框四周的紅外線發射╱感測器感測而計算出碰觸點座標。

PSD提供自然而平順的觸控壓力偵測，像是藉由獨特的光學觸發原理，玻璃表面與手指的毛孔被壓縮，連手指濕度都能藉由光源偶合作用捕捉反應出來；也能依按壓的力度，來啟動像是導航觸控介面的第三維度—Z軸，同時能反應壓力深淺的觸控，更像符合生活中的許多體驗。

Mark Hopgood進一步解析Dialog的PSD紅外線觸控技術細節。整個觸控模組只有兩個零件，一個防護玻璃層(Cover lens)，以及銲有DA8901觸控IC、紅外線收發接收器，窄寬度的環形PCB板，環繞液晶面板四周，整個模組尺寸跟防護玻璃層大小相當，發揮全尺寸範圍的觸控。

DA8901多點觸控IC採59pin aQFN封裝與5.7mm x 5mm尺寸設計，在功能區塊上，內建40MHz ARM Cortex M0微處理器核心，內建隨機/唯讀記憶體、4組線性變壓輸出線路 (LDO) 以及快速喚醒的電源管理技術；內建12個紅外線發送器、12個類比前端接收器，高度線性化類比數位轉換電路(Highly linear ADC)，提供優異的環境光雜訊消除能力；可串連最多15個DA8901副控晶片(Slave)，支援到最多192觸控感測通道，低延遲性且觸控解析度高達400dpi，從11到36吋螢幕尺寸的Ultraslims、Convertibles、Tablets、AIO以及顯示器均可適用，且與Intel的Ultrabook、Windows 8的觸控系統完全相容。

具成本效益、廣泛中大尺寸觸控應用的解決方案

Mark Hopgood指出，不同於今日智慧型手機和平板電腦所廣泛採用的procap投射式電容觸控技術，DA8901 SmartWave觸控晶片採用FlatFrog的專利PSD技術，能以低成本提供接近投射式電容的觸控效能，支援Windows 8的多點觸控規範，並且比投射式電容觸控技術更適合於11吋以上的螢幕觸控應用；可支援超過20點的多點觸控，且可搭配用手套、觸控筆及其他物件的多點觸控，更可感應觸控的壓力以及力道。

DA8901 SmartWave觸控晶片可搭配無邊框的工業設計，並發揮全尺寸觸控設計，特別適合Ultrabook的纖細上蓋設計；優異的抗電磁干擾（EMI）特質，以及不需ITO導電玻璃層的設計，可以極佳的透光率，不增加顯示模組厚度，降低製程成本以及沒有良率限制的問題。

Mark Hopgood最後總結，Dialog提供經過市場驗證的FlatFrog專利PSD紅外線觸控技術，針對Ultrabook、Notebook、All-in-One PC與顯示器等，提供真實多點觸控的低成本、低功耗解決方案。DA8901 SmartWave 多點觸控晶片預計2013年第三季開始供貨，設計參考工程板將於今年(2013年)夏季開始提供，採用PSD紅外線多點觸控的AIO電腦產品預計2014年就會出現在零售通路。