行動裝置的電容式觸控介面設計重點

7~10吋中尺寸觸控螢幕，目前多以電容式觸控技術整合，其觸點偵測精準度與透光率均有不錯表現。ASUS

行動裝置產品的人機介面設計，大多已提供如螢幕觸控、虛擬按鍵觸控操作，其中電阻式觸控已非應用主流，反而具高透光性、可經反覆觸按不會產生機械疲乏的電容式觸控設計方案，成為目前中、高階產品的人機介面技術首選...

昔日行動裝置的按鍵或是全螢幕觸控，大多採行機械式的設計方案，例如，按鍵採實體設計，而全螢幕的觸控功能，亦多採行電阻式ITO膜的設計形式進行產品整合與開發。

事實上，機械式實體按鍵有操作壽命較低、易進水、入塵等問題，而電阻式觸控ITO膜的應用原理，也與機械式按鍵一樣易有操作疲乏問題，改用新式的電容式觸控技術，可以大幅改善前述的機械性疲乏與故障現象。

觸按反應的按鍵與觸控螢幕設計形式

以往，在工控電腦、PDA等具觸控螢幕的產品上，LCD模組多採行「電阻式」觸控螢幕設計，這類觸控螢幕大多將螢幕觸點對應物理位置而進行觸按點座標轉換，常見的有4、5、7和8線觸控螢幕設計，然而電阻式觸控螢幕的物理性限制頗多，使用壽命亦較短(4線電阻式觸控螢幕壽命約可經100萬次觸按)，即便ITO具一定程度的透明度，但實際上亦會有影響畫面品質的問題。

反觀「電容式」的觸控螢幕設計方案，其螢幕具備高達97%的穿透率，可讓螢幕本身的輸出效果更接近真實色彩，原有電阻式觸控螢幕需要觸控筆尖點壓按的作動機制，換作電容式觸控螢幕則僅需手指指腹的電容效應，就能完成觸點座標確認，用戶只要輕觸螢幕就能確認觸點，螢幕的使用壽命更長，最多可承受2億次的觸按！

除螢幕可改用電容觸控機制之外，新進的產品設計方案，也一一改用電容式觸控功能來整合傳統機械按鍵。電容觸控按鍵功能，為利用人體與觸控表面的電容反應，測得按鍵的變化狀態，觸控表面可利用簡單的電極板搭配觸控控制IC來進行設計，由於該表面不需直接接觸即可判斷指腹電容反應，因此大多數設計會覆上高強度的塑料表層，讓觸控螢幕更耐用。

PCT、SCT電容式觸控技術

PCT(Projected Capacitive Touch)投射電容式觸控技術，採取矩陣式的觸屏概念製作，PCT面板的ITO為了提高觸按點的SN噪訊比，多為特別設計的蝕刻圖案，藉此強化手指觸點的識別精確度。

至於SCT(Surface Capacitive Touch)電容式觸控面板，則是由塗佈均勻的ITO從面板的4個角落設置1條線路(分別為UR、UL、LR、LL...等)，觸控面板的線路則與SCT控制IC連接，當使用者指腹接觸觸控螢幕表面後，因指腹與電極ITO產生的電容變化影響4極點的電流變化，透過觸控IC精密換算解析，得出觸按點的對應座標。

PCT與SCT觸控方案的應用限制

也因為偵測解析觸點座標的技術差異，造成PCT與SCT電容式觸點偵測機制的適用場合略有差異，其中，PCT技術較具實踐Multi-touch多觸點同時偵測的應用設計優勢，而SCT技術則較適用於Single-touch單點觸控功能的低成本設計方案。

至於SCT觸控面板的產製過程，必須以關鍵光學鍍膜技術來整合終端模組，業者在這段製程多採委外加工方式，此舉即造成產製成本較高的問題。而PCT電容式觸控技術的工作原理雖較單純，但試圖量產時就須克服多項技術挑戰，如觸點座標解析極易受環境影響，導致觸控功能的靈敏度在不同面板位置表現不一致、誤動作反應，這類狀況多半可利用電容觸控控制IC來加以改善，目前已非主要的應用開發瓶頸。

相較PCT技術，雖然SCT電容式觸控技術同樣有手指電容觸控訊號較弱、易受干擾等問題，但仍可藉由控制IC內的設計機制，來提升觸控信號的SNR。此外，SCT電容式觸控技術的螢幕結構較PCT簡單，在開發階段也相對容易透過硬體技術提升元件的SNR。

設計實務常見問題與對策

在常見的電容式觸控螢幕設計方案中，觸控螢幕類型的產品，多會要求覆蓋層厚度必須低於3mm以下，這是因為覆蓋層厚度過厚會造成觸控反應的電容差異表現偏低，致使觸點偵測訊號品質劣化。

新型的行動產品設計，為了追求較佳的機構強度，螢幕表面的光學玻璃強化處理，遂成為無法避免的重點項目，這也會讓觸控資訊的擷取、偵測過程變得更困難，亦可能因此增加了更多信號處理的環境變數。

至於PCT觸控技術應用大多以中、小尺寸觸控螢幕市場為主，尤其是早期中/小尺寸的行動產品觸控螢幕多採電阻式設計，其畫面品質劣化狀況十分明顯，但改用電容式觸控方案後，透過光學玻璃材質本身的高透光特性，讓行動裝置的視覺體驗更上一層樓。

但是，隨著行動裝置持續改用更大螢幕，同時多觸點偵測的需求浮現，此時裝置的開發資源就必須集中導入高階的技術解決方案來進行改善工作。多觸點電容觸控技術目前已逐漸成熟，多數解決方案已採取SoC技術整合，導入難度相對較低。

此外，若只是取代實體按鍵的觸控設計，開發階段必須預先製作1組導線電路板，藉由指腹產生電荷儲存反應(手指電容)，對比無接觸區的電容(寄生電容)反應，透過比對細微的電流差異取得開/關狀態。

若以電容觸控機制開發的觸控按鍵設計，可採行10~15mm直徑方式設置觸控點，虛擬按鍵應保持適當距離並預留間隙，避免出現誤判狀況。