Synaptics台湾分公司副总萧文雄：人性化接口兴起 电容式触控技术当红
苹果未上市先轰动的iPhone，其中的触控屏幕技术，引发所有关心手机技术发展者的重视。事实上，已经推出的LG Prada和宏达电的Touch手机，同样也都展现了较过去有所突破的触控技术。
除了HTC Touch手机延用PDA惯用的电阻式触控技术，LG Prada和iPhone都使用电容式感测技术，此为电容式感测技术从笔记型计算机市场扩及到手机市场的应用开端，同时也提供了全然不同的使用者接口经验。
其中率先问世的LG Prada使用的技术，正是Synaptics的透明电容（Clear Capacity）技术，而Synaptics是全球最大的TouchPad提供厂商，笔记型计算机市占率60％。该公司长于电容式感测技术，专长为人机接口的研发，过去也是苹果iPod，甚至早期PowerBook的供货商；因此，本期「CTO技术观」专访Synaptics台湾分公司副总经理萧文雄，期能全面了解电容式触控技术的特色及技术门坎。
1994年PowerBook开启了笔记型计算机TouchPad的纪元，iPod不使用按键而采用滑动的触控式操作接口，又开启了MP3的新世代。如今iPhone的电容式触控技术，又被视为手机屏幕愈来愈大、功能愈来愈多的趋势下，最佳解决方案。此次苹果虽然没有再和Synaptics合作，改由自行研发，不过萧文雄表示，持续和苹果接触中，希望能有合作机会。
电容式触控技术已经有20年的历史，过去多使用于电梯按键等工业用途，如今导入消费性电子产品，使得产品表面能够完全平滑，也把人机接口从产品考虑导向使用者为中心，是新应用、新思维，同时也是新商机。
图说：手机触控屏幕接口－使用电容式触控技术，可以不再需要任何按键，提供全新的使用者接口。（www.Synaptics.com）
电容式 vs. 电阻式触控技术
电阻式触控技术因为成本较低，现在较为普遍使用，不过比较起电阻式，电容式传感器信赖性更佳，光学表现也较佳，屏幕可保有较高的亮度，同时也减少失真的现象。
Synaptics的电容式感测技术如何作用呢？当我们把一只手指头放到板子上去，藉由透明导体的电流传导，就会形成感测线圈；最常使用的导体材质为氧化铟（Indium tin oxide, ITO），把氧化铟镀在一组透明基板，像是聚酯（PET）薄膜、聚碳酸酯（polycarbonate）或者玻璃上。
这样的作用方式可以从一维扩及到二维，计算出指尖触碰的正确X、Y坐标，以及手指在传感器上的压力。一般来说，镀有ITO的PET用蚀刻方式以形成线圈数组，这样就能提供简单、透明并且够薄的传感器。
图说：电容式感测技术。（www.Synaptics.com）
透明电容感测最常看到的取代技术就是电阻式。以传统的电阻式触控屏幕来看，需要2层镀ITO的PET，中间以一层空气区隔。当屏幕受到手指或触控笔的压力时，上层就会若干程度的弯曲并和下层ITO相碰触；量出上层ITO和下层ITO的电压梯度，就可以计算出触碰点的位置。
图说：电阻式感测技术。（www.Synaptics.com）
相较于电阻式触控技术，电容式感测技术有几个好处，一是全然是固态，不含任何可能移动的组件，因此具有高可靠度和信赖性。相反地，电阻式屏幕具物理转换的特性，随时间容易出现曲挠和磨损的现象，使用寿命低。
另外，由于电容式可以透过多种不导电的材质来感测，设计上不限于软板的表面材质，电阻式感测技术就有这方面的限制。甚至于传感器放置在耐久材料下，像是聚碳酸酯或丙烯酸（acrylic），电容式感测技术都能够作用。
电容式感测技术能够提供较佳的透光率，以Synaptics的ClearPad来说，透光率可以超过86％，然而一般电阻式技术通常低于80％。
电容式感测技术应用多元
如果以Synaptics来说，发展电容式感测技术已经有10年，出货量也已经有3亿片；一路来看，人机接口也从长期以来的按扭式，演进到电阻式，到现在的电容式，不只材质改变了，也提供更多功能，使用也更人性化。
就拿iPod来说，首创滑动的接口，滑动一定要使用电容式技术，若使用电阻式技术困难度高。事实上，Synaptics在2000年时，就已经开发出滑动的人机接口，但是考虑到使用者可能还是惯于click按键的模式，因此当时推到企业用户。直到现在，考虑到消费者使用习惯，还是将许多应用设计，例如鼠标上的滚轮，以电容式感测技术取代之后，仍然配上click的声音。
一直到苹果2002年将此概念导入到iPod，在iPod大卖之下，滑动接口变成消费者容易接受的方式。
在此之前，电容式感测技术普遍使用在笔记型计算机的触控板（TouchPad），这也是Synaptics发明的应用，1994年由苹果的PowerBook率先采用。
感测技术须对人类行为精确辨识
电容式感测技术除了价钱较高以外，另外一个缺点就是会受到静电或者是湿度的影响，产生误判，像是湿的手、汗水、下雨、冷气，或者笔记型计算机中电池、硬盘、CPU都会产生热，LCD的inverter有很大的噪声，影响EMI等。因此钻研电容式感测技术的厂商，就必须在这上面下功夫。
现在有许多下游设计者以一般的MCU作为控制IC，就没有办法克服上述的状况。
如果以Synaptics来说，组织中有一个团队专门做使用者（user ability）研究，里头有统计专长，也有心理学专长的研究者，请来几百个测试者，测量他们碰触时的压力、碰触时间、手指宽度和手势，真正量测而不是凭感觉，也不会只单一考虑哪个使用者、哪位工程师或者使用哪一只手；这些人包括小孩、大人、各色人种和各行各业，然后再依据实验结果去设计韧体。
若考虑外在环境变化，像是电容式传感器模块中的印刷电路板，可能因应不同的设计而有2层或4层，若环境有热源，每一层的铜箔基板都可能因而变热，且膨胀变形的速度有所不同，这时就会产生讯号的改变。
此时就要靠电容式感测技术中的设计、韧体和硬件去辨识，另外像高低频率、EST、EMI、噪声等，都要避免。
图说：透明电容模块。（www.Synaptics.com）
手机功能愈来愈多 接口需愈来愈简单
传统手机有12个按键，现在又加了许多打电话以外的功能，像是GPS、数字相机、MP3等，功能愈来愈复杂，使用者要找到自己的需求愈来愈不容易。若使用触控技术可以把接口变得很简单，并且符合直觉，使用电阻式技术边缘较高，但使用电容式技术，手机表面可以做成全平的。
不仅手机，计算机也增加了愈来愈多的功能，尤其笔记型计算机，过去多使用于商用市场，如今走向消费性产品，并且在工业设计概念愈来愈重要之下，电容式触控技术的导入趋势也更加明显。
对于模块厂商来说，如何能够开发出新材料，让价格下降，是必须研究的方向。（曹其玮采访整理）
萧文雄小档案
学历：交大控制研究所，交大电机工程系。
经历：NS亚太PC营销主管，AMD亚太营销部门、台湾区总经理。
现职：Synaptics台湾分公司副总。
经历：NS亚太PC营销主管，AMD亚太营销部门、台湾区总经理。
现职：Synaptics台湾分公司副总。
本文来源：DIGITIMES 作者：曹其玮
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