iPad炒熱觸應用技術 觸控技術大量導入應用設計

大螢幕的觸控可透過紅外線或聲波偵測方式實踐

前言：
觸控螢幕在Apple iPad上市熱賣後，形成一股強大的整合趨勢，傳統透過按鍵整合的3C電子產品，大多相繼改換觸控螢幕或觸控介面取代硬體按鍵後，不只硬體設計減省許多易故障的按鍵設置，產品亦具備更人性化的操作體驗...

本文：
蘋果Apple iPad的推出，繼iPhone引發的觸控熱潮後，又掀起消費性電子產品一波整合觸控操作的潮流，雖然觸控技術已推出許多年，相關應用同時早已趨向成熟，但商品化的動作在Apple iPad推出前多數仍採行電阻式單點觸控低成本解決方案為主，對中/大螢幕的多點觸控應用，市場較少有如iPad般進行高度整合。

而Apple iPad雖然也屬於高價的智慧型行動電話的延伸平台，但其攣生產品iPhone/iPod Touch，亦採用相同的觸控技術設計，豐富有趣的操控體驗，已證明其擴展觸控應用的更多可能性。觀察Apple iPad的成功經驗可以發現，就消費性電子產品而言，將操作者的繁複操控、應用動作，轉換成更為直觀、簡便、且可易於記憶反覆操作執行的體驗。

觸控螢幕整合 使用者介面設計再升級

消費性電子產品，在使用者介面(User interface)設計方面，在開發階段可能需同時考量用戶的視覺、觸覺，使用者介面在設計階段的概念，除將建構重心擺在建構幾個關鍵感官(視、聽、觸覺)的彼此互動與滿足真實環境體驗的效果，而最重要的是，還要考量使用者需求與消費性電子產品處理效率與系統負荷的運作極限。

傳統的設計方式，常見的消費性電子產品，例如MP3或是行動電話，音量調整功能多半採獨立按鍵設計，用戶可能需透過按鍵進行控制後，再利用樣本檔案試聽、體驗，若操作條件改由觸控式螢幕搭配操作效果則大幅改觀，操作者透過視覺化音量滑桿觸按拉移，滿足觸覺、視覺甚至是搭配聽覺完成操作應用。

觸控技術的整合設計中，也嘗試透過螢幕顯示訊息滿足虛擬視覺鍵盤、音量旋鈕、功能開關、操作滑桿...等應用模式，進而取代實體按鍵、滾輪或是滑桿...等硬體開關、按鍵設計，整合更繁複的單擊(Click)和滾動(Scroll)操作特性，即觸控螢幕的整合優勢。即便觸控技術最早可追溯到70年代，但觸控技術被大量應用，也是在近年才逐漸呈現一波市場需求高峰，不只是觸控技術推陳出新，連同硬體、零組件、解決方案都與觸控技術息息相關。

目前發展中或相對成熟的觸控技術，已有超過10餘種以上，但成功導入應用且大量投產的技術類別，僅有最成熟的電阻式觸控，與近年熱門的表面電容式(Surface Capacitive Touch Panel；SCT)技術、投射電容式(Projected Capacitive Touch Panel；PCT)、聲波感應、光學、紅外線式、電磁感應...等觸控技術。

電阻式觸控面板改善元件表現 技術優勢不輸電容式產品

電阻式觸控技術因結構相對較單純，面板元件具備大量生產優勢，至今在市佔率與成本表現具備相對優勢，而表面電容因先前受限專利限制，成本也比較高，其市佔率仍比不上電阻式觸控技術。近年表面電容式觸控技術逐漸有部份專利限制相繼釋出，光學玻璃的處理技術進展快速，量產與製作成本方面有機會與電阻式一較高下，而投射式電容觸控技術因可實踐熱門的多點觸控(Multi-Touch)應用，市場關注度度較高，吸引許多業者參與投入研發與生產。

但觸控面板的直覺體驗，透過視覺即會產生明顯差距，因為面板的光學表現很明顯會左/右的視覺觀感，而一般電阻式觸控面板，因結構多採ITO方式架構，面板的透光率相較電容式觸控面板呈現較差的顯示效果，以一般電阻式觸控面板觀察，A級的產品可以達到超過80%(film/glass)的透光率，但若今天比較的是電容式觸控面板，這類面板的透光水準至少都有接近90%(film/glass)透光率的表現。

即便電阻式的透光率因結構而受限，實際上電阻式觸控面板在透光率的改善已有大幅改善！例如，電阻式觸控面板的結構，以往光學與耐用度可能會較電容式觸控產品遜色，但經過材料、製程改善，及新結構整合面板觸控偵測機制，內部採ITO PET材料，並整合奈米碳管(Nano Carbon Tube)和導電多分子(Conductive Polymer)新概念，讓電阻式觸控面板在可視性與耐用度表現亦可相對提升。

成熟的單點觸控技術 適合小尺寸螢幕應用

早期單點觸控螢幕大量應用於POS(Point Of Sale)服務器或是工廠自動化管理的系統中央控制面板的設計應用中，而單點觸控螢幕的應用功能，其發展也是逐漸由簡化不斷朝繁複設計，而最早期的產品大多僅能支援最簡單的操控，例如，單指觸按控螢幕的一點，實現模擬滑鼠的操控反應，操作過程亦無法感測額外的觸點。

而在比較低階或早期的ATM或Kiosk公用資訊站應用，多採取以非觸控螢幕再搭配螢幕周邊的實體按鍵整合，為簡易型的觸控解決方案，在整合視覺和觸覺的人機介面設計要求中，亦能達到觸控操控機制達到的基本操作效能。

單點觸控並非在多點觸控應用日趨熱門後、就顯得毫無應用價值，以單點觸控的操作機制來說，不管是採電阻式螢幕，或是電容式觸控技術，甚或直接搭配機械按鈕實現使用者介面，其簡化操作的效用都已經被充分發揮，現在常見的手機、遙控器、電腦、家電、微波爐都大量整合單鍵觸控設計，以簡化設備的操控複雜度，或大量減少實體按鍵設置，進而達到簡化操作與延長裝置操作壽命之目的，因此，單點觸控仍是相當具有市場價值的成熟技術。

多點觸控技術 辨識多元觸按識別方式

目前用量仍相當大的電阻式觸控技術(單點式)與單點觸控螢幕設計，也有其應用整合限制，例如，觸控動作的觸發機制，是由螢幕本身的實體被動性動作所觸發，經長時間反覆使用，容易讓觸控面板出現局部觸按元件老化，甚至造成誤動作。這個現象尤其會發生在介面較固定的操作應用模式環境，多數人都會點按的區塊，若採電阻式單點觸控這類單點觸控式螢幕，這些位置的觸按區塊就容易出現觸按反應不良現象，甚至誤動作產生。

至於僅支援單點觸控的電阻式觸控螢幕，也必須面對零件的正常耗損與零組件老化...等問題，性能的差異尤其會隨使用場合的溫度、溼度環境特性而會有加劇、加速老化的現象，其次是單點式觸控技術的電阻觸控技術，若僅支援單點觸控感應，這代表用戶每次只能採用單一隻手指頭在螢幕特定區塊進行簡單的動作操作，這讓使用者與電腦間的溝通邏輯會因此趨向過於簡化，自然無法衍生更繁複操控要求。

觀察Apple iPad的整合概念，其在中尺寸螢幕畫面中，可利用多指動作進行系統指令操作，例如檢視圖片的放大、縮小，或針對電子書瀏覽過程進行翻頁、加入書籤與放大/縮小等操作，或在軟體虛擬鍵盤上頻繁輸入文字，或操作如實體鍵盤的組合鍵輸入。而這類多點觸控的整合案例，並非Apple iPad所專用，而多觸點的設計實踐方式不見得僅能透過電容式觸控技術才能實作，觀察現有的多點觸控解決方案，甚至電阻式、光學式都已有相當成熟的多點觸控偵測解決方案推出。

在實際的量產產品中，現在已經有相當多的多點觸控設計產品，亦有設計觀念前衛的消費性電子業者紛紛導入多點觸控設計，例如，Android平台的智慧型手機/MID、Blackberry智慧型手機，甚至hp touchsmart個人電腦與蘋果的MacBook筆記型電腦系列產品，都能看得到這類多點觸控的操作概念設計。

呼應務實應用設計 觸控技術並非越多觸點越好

觸控技術乍聽之下，似乎是偵測點越多越好？而讓視覺感受與觸覺操作呈現一致體驗，似乎也是顯得相當簡單設計？其實，實際上建構觸控操控的人機介面平台，所要考量的重點並非追逐元件的極致，而是整合操控後的實用性與實際上機的正向操控體驗，例如，觸點越多雖然代表一定程度的可讓系統理解操控者操作意圖的一項指標，但實際上當觸點資訊過多，系統本身也要花費運算效能處理各觸點的彼此關係與對應反餽操作，當觸點回饋資料超過系統負荷而造成反餽的系統對應操作出現延遲，這就失去整合觸控人機介面的目的。

觸控的操控模式，可讓用戶直接透過手指與作業系統、應用程式進行溝通/互動，操控的關鍵均掌握在用戶的手指頭，而觸控並不見得要成為唯一的操作模式，消費性電子產品仍可視產品架構規劃設置外接滑鼠或是TouchPad觸控板，甚至設置輔助性的實體按鍵/鍵盤，而在實際的操作方面，多點觸控的多觸點追蹤偵測，可精密檢視手指觸點的手勢動作，這時若搭配系統預設的手勢動作而應對對應系統執行指令，那透過獨特動作或手勢的觸控螢幕操控邏輯，也可更進一步強化觸控操控人性化操作的目的。

整合觸控設計的消費性電子產品，最直接的效益就是設備的構型、佔用空間可以得到更進一步縮減的效益，尤其是行動裝置產品，因為產品表面可設置實體按鍵的空間相當有限，加上消費性電子產品「大螢幕」趨勢使然，讓設備可設置按鍵的空間相對更小了，反而可以透過螢幕虛擬的觸按按鍵，創造無限多個虛擬開關與對應功能。

為了達到視覺、觸覺的一致性體驗，其實在大量觸點與運算效能要取得相當程度的平衡度，而目前在觸控面板傳回的多觸點觸發原始資料，大多可透過利用SoC整合的觸控IC，預先在元件端就將多觸點偵測感應可能發生的誤動作、不正常雜訊、非理性的的觸按資訊事先篩選，讓系統端取得的動態觸點資料更為精準，甚至可避免耗用系統資源輔助計算，也可藉此讓操作反餽效益更能達到觸控人機介面系統架構所期待的即時觸按操控體驗。