PC与移动设备的多点触控市场应用
- DIGITIMES企画
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多点触控已是当前联网装置的热门人机界面，但常见于Smartphone、Tablet的投射式电容触控技术，却还未普及到其他大屏幕的主流资通讯产品上，而其它触控技术在大屏幕应用上也是多有未尽完美之处。半导体业者提供设计出低成本、具备高透光度的多点触控IC解决方案，能够快速应用到11寸？36寸Ultrabook、AIO一体成形电脑与触控显示器，并且搭配Windows 8操作系统，来进一步使多点触控成为主流…
德商DIALOG策略市场行销主任Mark Hopgood首先介绍，Dialog是一家无晶圆厂(Fabless)的半导体IC设计公司，在德国法兰克福上市；从2007年营收8,680万美元成长到2011年5亿2,730万美元，5年内平均年复合成长率达55%，2012年营收达7.74亿美元。
Dialog聚焦于节能科技并提供类比╱数码混合信号的IC产品，如产业界最高整合度电源芯片(PMIC)，具备高效率能源转换、快速电池充电与搭配先进封装广泛的电源管理IP电路智财，超低功耗音效芯片，并针对最具市场规模成长动能的移动设备市场，与一级OEM厂合作提供低功耗短程无线通讯芯片，以及PC使用的多点触控IC等。
Mark Hopgood强调Ultrabook开始进入主流市场，驱动了后PC时代的形变，所有PC软硬件大厂都致力于驱动PC导入多点触控(Multi-Touch)的应用，并成为PC必备的功能。由于今日多点触控方案的成本过高，以至于只能布署在1,000美元以上的高端Ultrabook或All-in One(AIO)PC机种，他认为唯有将Ultrabook、AIO压低到600美元才可大量进入主流市场，此时就需要具备成本效益的多点触控方案。而DIGITIMES Research、Arete Research、Display Research等研究机构均预测，2014年才是Ultrabook爆发性成长的一年，预测机身厚度21mm以下的Ultraslim PC(涵盖Ultrabook与notebook)出货量，从2012年1,200万部，成长到2013年的3,200万部、2014年达7,300万部，2015年为1.15亿部，到2016年达到1.7亿部，这将是Dialog所瞄准的目标市场。
比较当前各项触控技术的优劣
Mark Hopgood提到目前应用在Ultrabook、Notebook、AIO与显示器的触控技术，有电阻式(Resistive)、音波式(Acoustic)、影像识别(Imaging)、投射式电容(Capacitive)与Dialog所发表的SmartWave多点触控技术。他分别以要评估的项目列举，像符合Windows 8规范(Windows Compliant)、无边框/全尺寸应用(Bezel free/edge to edge)、强固且防尘防沾污(Robust against contamination)、100%透光性(100% optical clarify)，能在11？22寸以上应用且符合主流市场价位(Mass-market price 11-22”)为评估。
类比电阻式(Analog resistive)触控技术，是在两片铟-锡氧化物的ITO导电玻璃上面加上弹性塑胶层，藉由触控点所造成屏幕些微形变所导致电压值的变化，进而推算出触控点相对座标。其具备成本简易，可应用于各种装置的优点，唯独无法做多点触控，以及透光率欠佳的先天限制，导致近年来电阻触控的应用逐渐式微。
音波触控(Acoustic touch)技术则是在屏幕四边设置传感器(Transducer)与反射器(Reflector)，藉由感应玻璃层被碰触时所引发的些微震波，转换成碰触点的相对座标。其特点在于具备良好透光率且可应用到各装置，但最多只能两点触控而不能多点触控，同时若表面有脏污。则会影响到音波触控的灵敏度。
投射式电容(Capacitive touch)的触控技术，则是由面板上方的X轴与Y轴的菱形传感电极的玻璃或薄膜层，当用户碰触玻璃外表而造成碰触点共生电容值的改变，经触控IC计算而得到碰触点的相对座标。投射式电容触控技术已成为当前智能手机的标准，不仅坚固耐用、防尘抗污，且可作到无边框设计。不过它需要有ITO导电玻璃层，同时透光率高低取决于触控面板的厚度，当投射式电容触控要在11寸以上的面板实作，会受限于良率而导致成本的暴增。
光学影像式(Imaging)触控技术，则是在屏幕左右上角设置摄影镜头与红外线发射器，当用户碰触屏幕时，在屏幕表面的红外线光束会受到干扰，经过摄影镜头侦测并计算出碰触点的座标。光学影像式触控支持到5点触控，且具备100%透光度，但由于需要顶置摄影机以及边缘要设置反光挡板，会造成屏幕厚度增加，同时其耐用性与防尘抗污能力也不尽理想。
Dialog的低成本多点触控IC方案
Mark Hopgood正式介绍Dialog所推出DA8901─SmartWave红外线多点触控多点触控感应芯片(Multi-Touch Integrated Circuit,MTIC)。DA8901是全球第一颗采用经市场验证之FlatFrog的专利平面散射侦测技术(Planar Scatter Detection；PSD)的触控芯片。PSD原理在于红外线在防护玻璃层(Cover lens)上下缘反覆折射，当手指碰触时造成折射的变化，经过边框四周的红外线发射╱传感器传感而计算出碰触点座标。
PSD提供自然而平顺的触控压力侦测，像是藉由独特的光学触发原理，玻璃表面与手指的毛孔被压缩，连手指湿度都能藉由光源偶合作用捕捉反应出来；也能依按压的力度，来启动像是导航触控界面的第三维度—Z轴，同时能反应压力深浅的触控，更像符合生活中的许多体验。
Mark Hopgood进一步解析Dialog的PSD红外线触控技术细节。整个触控模块只有两个零件，一个防护玻璃层(Cover lens)，以及焊有DA8901触控IC、红外线收发接收器，窄宽度的环形PCB板，环绕液晶面板四周，整个模块尺寸跟防护玻璃层大小相当，发挥全尺寸范围的触控。
DA8901多点触控IC采59pin aQFN封装与5.7mm x 5mm尺寸设计，在功能区块上，内建40MHz ARM Cortex M0微处理器核心，内建随机/唯读存储器、4组线性变压输出线路 (LDO) 以及快速唤醒的电源管理技术；内建12个红外线发送器、12个类比前端接收器，高度线性化类比数码转换电路(Highly linear ADC)，提供优异的环境光杂讯消除能力；可串连最多15个DA8901副控芯片(Slave)，支持到最多192触控传感通道，低延迟性且触控分辨率高达400dpi，从11到36寸屏幕尺寸的Ultraslims、Convertibles、Tablets、AIO以及显示器均可适用，且与Intel的Ultrabook、Windows 8的触控系统完全兼容。
具成本效益、广泛中大尺寸触控应用的解决方案
Mark Hopgood指出，不同于今日智能手机和平板电脑所广泛采用的procap投射式电容触控技术，DA8901 SmartWave触控芯片采用FlatFrog的专利PSD技术，能以低成本提供接近投射式电容的触控效能，支持Windows 8的多点触控规范，并且比投射式电容触控技术更适合于11寸以上的屏幕触控应用；可支持超过20点的多点触控，且可搭配用手套、触控笔及其他物件的多点触控，更可感应触控的压力以及力道。
DA8901 SmartWave触控芯片可搭配无边框的工业设计，并发挥全尺寸触控设计，特别适合Ultrabook的纤细上盖设计；优异的抗电磁干扰（EMI）特质，以及不需ITO导电玻璃层的设计，可以极佳的透光率，不增加显示模块厚度，降低制程成本以及没有良率限制的问题。
Mark Hopgood最后总结，Dialog提供经过市场验证的FlatFrog专利PSD红外线触控技术，针对Ultrabook、Notebook、All-in-One PC与显示器等，提供真实多点触控的低成本、低功耗解决方案。DA8901 SmartWave 多点触控芯片预计2013年第三季开始供货，设计参考工程板将于今年(2013年)夏季开始提供，采用PSD红外线多点触控的AIO电脑产品预计2014年就会出现在零售代理。
