觸控產(chǎn)業(yè)競爭激烈加速技術(shù)革新

本刊編輯 楊迪娜

智能手機(jī)和平板電腦已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚碾娮颖匦杵贰?jù)專業(yè)調(diào)查機(jī)構(gòu)NPD DisplaySearch的數(shù)據(jù)表明：隨著智能手機(jī)和平板電腦的快速普及，2013年觸控產(chǎn)業(yè)維持了高速發(fā)展的局面；2013年整體觸控產(chǎn)業(yè)出貨額將達(dá)到近314億美元，年增長率近30%。

Apple的上市引發(fā)了全球觸控產(chǎn)業(yè)的大變格，手機(jī)的觸屏操作取代傳統(tǒng)按鍵操作已成定局，隨后熱賣的平板電腦也是觸控式操作，消費(fèi)者對便攜式產(chǎn)品的需求呈現(xiàn)指數(shù)增長。這一商機(jī)無限的領(lǐng)域使各大電子芯片廠商紛紛投入較大的力氣研發(fā)、生產(chǎn)、制造，觸控產(chǎn)業(yè)被廠商認(rèn)為是可以獲取較大利益和非?？春玫奈磥硎袌觥?/p>

不僅如此，縱觀2013年的智能手機(jī)和平板電腦市場，小尺寸的觸控屏應(yīng)用被大尺寸觸控屏擠壓并占據(jù)了半壁江山。其中，最引人注目的當(dāng)屬三星公司的Galaxy手機(jī)及平板系列，其憑借舒適的觸控屏手感和靈活的人機(jī)交互速度，為三星公司在全球的手機(jī)市場中占據(jù)了三成的市場份額。

觸控技術(shù)的前世今生

現(xiàn)在我們看到的手機(jī)及平板電腦廠商應(yīng)用的觸控屏人機(jī)交互方面已做得很流暢，但其也經(jīng)歷了3種技術(shù)變革，讓我們來看看觸控技術(shù)的發(fā)展歷程。

電阻式觸控屏

電阻技術(shù)觸摸屏的基本原理如下：當(dāng)手指接觸屏幕，兩層ITO導(dǎo)電層出現(xiàn)一個接觸點(diǎn)，因其中一面導(dǎo)電層接通Y軸方向的5 V均勻電壓場，使得偵測層的電壓由零變?yōu)榉橇?，控制器偵測到這個接通后，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將得到的電壓值與5 V相比，即可得觸摸點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)，同理得出X軸的坐標(biāo)。

雖然電阻式觸控屏具有價格較低、不怕灰塵和水汽、能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境的特點(diǎn)，曾一度受到廠商的青睞，但是它需要一定的壓力，時間長了容易造成表面材料的磨損，影響產(chǎn)品的正常使用壽命。最致命的是電阻式觸控屏的靈敏度不好，會出現(xiàn)卡機(jī)和死機(jī)的現(xiàn)象。

電容式觸控屏

電容式觸控屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導(dǎo)體層，在導(dǎo)體層外再加上一塊保護(hù)玻璃，雙玻璃設(shè)計(jì)能徹底保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器。電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個低電壓交流電場。在觸摸屏幕時，手指與導(dǎo)體層間會形成一個耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點(diǎn)，而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏幕后的控制器便會計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱，準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置。

電容式觸控屏由于輕觸就能感應(yīng)，使用方便，而且手指與觸控屏的接觸幾乎沒有磨損，性能穩(wěn)定，經(jīng)機(jī)械測試，使用壽命長達(dá)30年。另外，整個觸屏主要由一塊高集成度芯片的PCB組成，元件少、產(chǎn)品一致性好、成品率高。

但是其存在的缺點(diǎn)也不容忽視：當(dāng)環(huán)境溫度、濕度、環(huán)境電場發(fā)生改變時，都會引起電容屏的漂移，造成觸鍵不準(zhǔn)確。溫度過低時觸摸觸控屏?xí)霈F(xiàn)無響應(yīng)指示。為了更好地讓觸控屏不受溫度、外界干擾等因素的影響，觸控屏驅(qū)動芯片技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

觸控屏驅(qū)動芯片技術(shù)

觸控控制器是一個小型的微控制器芯片，它位于觸控傳感器和PC/或嵌入式系統(tǒng)控制器之間。該芯片可以裝配到手機(jī)或Pad系統(tǒng)內(nèi)部的控制器主板上，也可以粘貼到玻璃觸控傳感器上的柔性印刷電路（FPC）上。該觸控控制器將提取來自觸控傳感器的信息，并將其轉(zhuǎn)換成PC或嵌入式系統(tǒng)控制器能夠理解的信息。工程師通過在觸控屏驅(qū)動芯片中編寫運(yùn)行代碼，告訴產(chǎn)品的操作系統(tǒng)如何解析來自觸控控制器的觸控事件信息，人們可以通過控制驅(qū)動芯片來識別手指的拉伸和收攏指尖等小尺度觸控動作，而且可在較高的分辨率下識別出多個相鄰的觸控動作，對外界環(huán)境的變化也有較強(qiáng)的抗干擾能力。

針對這一商機(jī)無限的觸控領(lǐng)域，各大主流廠商紛紛推出具有各自優(yōu)勢的觸控芯片產(chǎn)品。

Atmel觸摸感測技術(shù)的革新

傳統(tǒng)觸控技術(shù)廠家Atmel在2013年7月推出了超低功耗單芯片器件m XT2952T，其可支持最大15.6英寸Windows 8認(rèn)證過的觸摸屏，這種革新性技術(shù)具有極佳功耗、抗噪能力和觸摸性能，已成功地應(yīng)用在Samsung Galaxy S III Mini、Nokia Lumia 510、Samsung Galaxy Note 10、Amazon Kindle Fire HD等手機(jī)、平板等數(shù)碼產(chǎn)品中。

Atmel把全新的maXTouch系列芯片應(yīng)用在數(shù)碼產(chǎn)品觸控領(lǐng)域如此成功，要?dú)w功于它的獨(dú)有技術(shù)，它提供了具有互電容和自電容的自適應(yīng)感測架構(gòu)。對此特殊架構(gòu)，Atmel公司亞太區(qū)與日本銷售副總裁林偉儀認(rèn)為，互電容實(shí)現(xiàn)了真正的多點(diǎn)觸摸跟蹤，同時自電容提供了抗潮濕能力、戴手套跟蹤以及檢測未與觸控屏接觸的手指或物體的懸停功能。新的maXTouch T系列采用電容式觸摸雙重模擬和數(shù)字濾波架構(gòu)，提高了抗噪聲能力，同時也帶給客戶更直觀的用戶界面。

Cypress廠商的又一力作

Cypress公司也不甘示弱，于2013年10月推出了具有獨(dú)特優(yōu)勢的觸控芯片True Touch TMA568。TMA568集成了手寫觸筆和智能手機(jī)的便利性，它利用58個感應(yīng)I/O實(shí)現(xiàn)超緊湊傳感器布局，緊湊的傳感器布局使得內(nèi)置防止手掌誤觸功能的2 mm被動式觸筆和自動切換成為現(xiàn)實(shí)，且可識別手寫輸入的小字，可進(jìn)行精確導(dǎo)航和繪畫。

Cypress經(jīng)理John Carey強(qiáng)調(diào)普通觸控屏要實(shí)現(xiàn)的防手掌誤觸功能需要人工干預(yù)，而TMA568則可實(shí)現(xiàn)自動識別、自動切換，同時還有很強(qiáng)的抗噪聲能力。我們都有過這樣的經(jīng)歷，在使用第三方提供的充電器給手機(jī)充電時，用戶操作觸控屏?xí)霈F(xiàn)各種問題：觸控屏不再靈敏、操作不可靠、無反應(yīng)等等。造成這樣的原因主要是手機(jī)或平板電腦充電時產(chǎn)生的噪聲干擾所致。如果干擾太強(qiáng)，TMA568的獨(dú)有架構(gòu)使得它可以從不穩(wěn)定頻段跳到另一個穩(wěn)定頻段。

Cypress的獨(dú)特算法使TMA568可以區(qū)別手指觸摸和水滴，可避免觸控屏上有濕氣時造成的觸摸動作；濕手指跟蹤功能保證手指潮濕時也可跟蹤觸摸動作。至此，觸控屏的精確觸控能力得到了很好的保證。

觸控技術(shù)未來發(fā)展趨勢

觸控業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)廠商們先后密集地發(fā)布觸控IC新品并非偶然，因?yàn)橛|控在人們的日常生活中已經(jīng)變得無處不在，生活中的很多需要因觸控變得更加智能和便捷。

觸控技術(shù)正在取得全面突破，與以往傳統(tǒng)的手機(jī)觸控相比，觸控產(chǎn)品正在變得更加智能，不再是單點(diǎn)、多點(diǎn)觸控之別，也不僅是堆砌更多傳感器那么簡單，它對人機(jī)交互界面的感受和反應(yīng)速度的要求越來越高。目前，觸控行業(yè)正在邁向更高的臺階，觸控產(chǎn)品呈現(xiàn)了以下幾個趨勢。

趨勢一：產(chǎn)品更加智能

對于移動設(shè)備，觸控產(chǎn)品變得更加輕薄、電池的使用壽命更長、觸摸性能更加精確。近年來智能手機(jī)及平板電腦引領(lǐng)風(fēng)潮，帶動整個觸控產(chǎn)業(yè)繁榮興盛，橫跨消費(fèi)性電子產(chǎn)品版圖，并向其他行業(yè)滲透。終端用戶的需求正在發(fā)生轉(zhuǎn)變，新階段的觸控產(chǎn)品將表現(xiàn)出更加智能化和低成本化等特征。觸控芯片廠商們發(fā)布的觸控產(chǎn)品正在變得更加精確、更加可靠，反應(yīng)速度也更快，觸摸感測技術(shù)更可改善跟蹤精度、手指分離間距以及抗噪聲的穩(wěn)定性，從而提升用戶的使用效果。

趨勢二：顯示驅(qū)動器IC與觸控功能集成

顯示驅(qū)動器IC與觸控功能加以集成、整合的解決方案將是未來的發(fā)展方向。2013年智能手機(jī)開始迅速向中低端延伸，千元以下的低價智能手機(jī)越來越多，觸控廠商也不得不關(guān)注成本的敏感性，推出低成本方案。許多顯示驅(qū)動IC供應(yīng)商也正在開發(fā)自己的觸控IC解決方案，希望最終在現(xiàn)有的單芯片驅(qū)動器IC中整合觸控功能。

不僅是觸控IC與顯示驅(qū)動IC開始整合，從未來新一階段的觸控產(chǎn)業(yè)趨勢看，集成化都將大行其道。平板電腦廠商為節(jié)省制造成本并簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，已開始采用內(nèi)建觸控算法的多核處理器，減少采用分立式觸控IC。未來觸控廠商與處理器廠商將有更多的合作，畢竟低成本才會有更大的市場。

趨勢三：產(chǎn)業(yè)協(xié)作

由于企業(yè)用戶對觸控產(chǎn)品的需求往往是定制化的，即使到了模組階段仍須大幅修改，因此國際主流觸控廠商均致力于擬制整體解決方案，其他觸控IC廠商也減少了單賣觸控IC的行為，轉(zhuǎn)而提供整體解決方案，朝著觸控模塊方向發(fā)展。此外，在低價化盛行之際，各廠商單獨(dú)供貨觸控IC已不足以維持高盈利，因此開發(fā)模塊化、提供整體解決方案以提高利潤是大勢所趨。

無處不在的觸控技術(shù)

不僅是智能手機(jī)和平板電腦，各個領(lǐng)域都在盡可能地應(yīng)用觸控技術(shù)，使我們的生活細(xì)節(jié)處理變得更加直觀、可操作，此前無法使用觸控面板的場合也在試圖利用觸控技術(shù)帶來更加智能簡潔的操作。隨著上述要求的增長，滿足此種需要的新技術(shù)接二連三地亮相在大眾眼前：有源電容手寫筆、銀行的交易柜臺機(jī)等產(chǎn)品已開始向大眾市場滲透。

隨著車聯(lián)網(wǎng)的興起，觸控面板在車載終端的應(yīng)用將急劇擴(kuò)大。車載導(dǎo)航儀顯示器已配備觸控面板，除了常用的語音輸入功能，還出現(xiàn)了視線輸入、手勢操作、帶觸覺的觸摸傳感器等方案。

視線輸入方面，三菱電機(jī)公司研發(fā)的系統(tǒng)利用圖像和語音將其看到的設(shè)施信息通知給駕駛員；手勢操作方面，瑞典Neonode公司開發(fā)出了可檢測駕駛員沿著方向盤左右移動的手勢技術(shù)；帶觸摸的觸摸傳感器已被德國某公司所開發(fā)，無須看到畫面就能感受到滾動操作的觸控板在實(shí)驗(yàn)中已得到成功應(yīng)用，通過在觸控板上設(shè)置橫豎紋凹凸，實(shí)現(xiàn)上下觸摸的感覺。

上述幾種觸控技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)，但仍處于小型試用階段，并未被大批量投產(chǎn)，但是由此可以看出便攜式產(chǎn)品的移動互聯(lián)需求帶動了觸控產(chǎn)品整體市場的快速增長，即使受金融危機(jī)、全球經(jīng)濟(jì)低迷的影響，觸控市場的年增長率在2013年也仍以15%的增長率穩(wěn)步上揚(yáng)。觸控領(lǐng)域既有殘酷競爭，又有充滿誘惑的挑戰(zhàn)，面對這樣的巨大蛋糕，誰能不斷地加速技術(shù)革新、贏得消費(fèi)者的口碑，誰才能獲得更多的市場認(rèn)可?！盁o觸不在”的觸控時代，已來！