2012年08月16日 星期四	【科技日報李祥宇(Standly)報導】

在筆者上一篇文章中已談過，電容式觸控技術發展至今，呈現百花爭艷的局面，從筆者分析過上千件的專利資料，可以約略分為四大類技術：(1) 觸控位置檢知；(2) 觸控面板製程；(3) 觸控手勢；(4) 觸控材料。其中影響電容式觸控產業最大的，正是金字塔頂的「觸控位置檢知」技術。

Apple 的互電容技術電路架構示意圖 BigPic:635x352

「觸控位置檢知」技術又可再分為五大類，前四類為市場上的主流作法，包括充放電法、電荷移轉法、Apple的互電容技術，以及差動式觸控技術。主要的廠商如下：

1. 充放電法：Cypress、Silicon Lab、義隆電等

2. 電荷移轉法：Cypress、Atmel、Microchip等

3. Apple的互電容技術：Apple

4. 差動式觸控技：禾瑞亞、瑞鼎、聯陽、矽創 、聯詠、友達、 和冠 、新力 、PixCir 、N-Trig 、矽工廠(KR) 、阿爾普士電氣(US)等

這些技術各有優缺點，其中Apple的互電容技術擁有很多設計上的不利因素，包括會產生大量的電路雜訊、電路精確度要求極高、尺寸不易做大、雙層結構的成本較高等等。然而種種的不利因素抵不上一個主要功能，就是多點觸控帶來的手勢操作，廣受大眾的喜愛，讓互電容的觸控技術成為現在觸控技術中領導的主流技術。

由於互電容觸控的最大敵人就是雜訊，連Apple都花了相當大的功夫來消除雜訊，其他資源不夠的廠商自然要尋求更有效的方法來對付這個問題，而差動式觸控方法顯然是有效的關鍵技術，所以使用此技術的廠商如過江之鯽。

上述技術都是基於電容值的量測而來，但筆者對此有三項懷疑：

1. 為何非要量電容值？

筆者第一個產生懷疑的地方就是為什麼要量電容值？雖然名叫電容式觸控，也不一定非要測量電容值不可，測量其他的特性不行嗎？依筆者在物理學上所受的訓練，直覺地感受到電容的不確定因素相當多：手指的指紋、環境中所有的導電物體、帶靜電的物體、大地的靜電密度、溫度濕度等都會影響電容值得測量，所以測量絕對的電容值是不合理的做法，不同感應電極間的電容相對值還有一些可討論的空間。

上述電容式觸控技術的前三種方法所測量到的電容值，其實本身一直在變化，不管是否有碰觸，不是固定不變的，上述第四種差動式觸控法相對地比較合理一些。

2. 什麼是虛擬接地？

第二個關鍵問題是，虛擬接地究竟是什麼？看到許多有關虛擬接地的說法，與人體接地的模型，總感到非常不踏實。

3. 平行板電容理論的成立條件？

第三個懷疑是平行板電容的理論在什麼條件下才會成立？許多家觸控IC設計業者都以平行板電容的理論來解釋自家的技術理論基礎，而這個理論基礎引用的正確性值得考慮。

人體中的電荷移動靠得是鈉離子與鉀離子的平衡，離子移動的速度很慢，不像導體中移動的是電子，速度非常快。電荷移動的特性納入考慮時，平行板電容的模式還能使用嗎？我常用一個模擬實驗來解釋這個問題，把一個10元的銅板放在觸控螢幕上與手指觸碰，那一個讀取到的變化量比較大，是手指還是銅板？

大家都知道是手指而不是銅板，可是以平行板電容的理論來看，接觸面積越大，電容越大，沒道理銅板的變化量小於手指，理論上說不通。當然有些觸控領域的高手跟我說，把銅板連接到測試電路的地時，銅板的變化量就有可能比較大，所以平行板電容的理論是否要加上一個條件才對，叫做接地，但是實務上並沒有接地線，有的只是虛擬接地的觀念，如果接地的問題有疑慮，平行板電容的推論就不穩固，測量電容的推論就有商榷的必要。

看來現在整個觸控產業所廣泛使用的觸控模型，其實是建立在非常不穩固的理論基礎上，許多在觸控IC設計的業者都自我設限在測量電容值的狹隘範圍內，無法跳脫這個框架，是很可惜的一件事。

(作者為發明元素總經理)