CTimes焦點(diǎn)：剖析多點(diǎn)觸控專(zhuān)利戰局(四)

上文提到，采用投射電容式觸控技術(shù)來(lái)實(shí)現多點(diǎn)觸控功能，有兩種方式，一種是手勢辨識的追蹤與互動(dòng)，采用軸交錯式感測架構就可以做到，而義隆的5,825,352號專(zhuān)利就是對此型式技術(shù)的描述。不過(guò)，還有一種方式，就是能夠找出多個(gè)真實(shí)觸控點(diǎn)的感測技術(shù)，蘋(píng)果在今年2月中取得的7,663,607號專(zhuān)利（簡(jiǎn)稱(chēng)607號專(zhuān)利），則是此類(lèi)技術(shù)的基礎型專(zhuān)利。

投射電容式觸控技術(shù)因iPhone而成為眾所注目的技術(shù)，然而在一個(gè)4吋以下的手機面板上偵測出兩個(gè)以上觸控點(diǎn)的真實(shí)位置，老實(shí)說(shuō)意義并不大，采用軸交錯式感測技術(shù)已經(jīng)堪用。然而，當觸控面的尺寸大到10吋左右，真實(shí)多點(diǎn)觸控感測的重要性才開(kāi)始顯現出來(lái)（例如可以玩兩人的互動(dòng)游戲）。蘋(píng)果的607號專(zhuān)利在iPad四月初上市前取得，正好用來(lái)保護iPad的觸控接口功能。面對義隆的觸控訴訟，蘋(píng)果也擁有了足以自清的有利證明。

且看一下此專(zhuān)利的內容簡(jiǎn)述：“采用透明的電容式感測技術(shù)觸控面板，能夠偵測在觸控面板的平面上，不同位置但同時(shí)發(fā)生的多點(diǎn)觸控或接近觸控（near touches），并產(chǎn)生代表在此觸控面板平面上代表觸控位置的確切信號，因而能知道多個(gè)觸控點(diǎn)的位置。” （A touch panel having a transparent capacitive sensing medium configured to detect multiple touches or near touches that occur at the same time and at distinct locations in the plane of the touch panel and to produce distinct signals representative of the location of the touches on the plane of the touch panel for each of the multiple touches is disclosed.）因此，此專(zhuān)利的重點(diǎn)在于偵測出多個(gè)觸控點(diǎn)的確切位置，如圖一。

圖一 607號專(zhuān)利多點(diǎn)觸控感測示意圖

在此專(zhuān)利中詳述了利用投射電容式觸控技術(shù)達成真實(shí)多點(diǎn)觸控的兩種方法。一種是單層ITO的自感式（self capacitance）技術(shù)（業(yè)界稱(chēng)之為獨立矩陣感測單元“Independent-matrix sense elements”技術(shù)）；另一種則是采雙層ITO的互感式（mutual capacitance）技術(shù)（業(yè)界稱(chēng)之為交錯矩陣感測單元“Intersection-matrix of row and column sense elements”技術(shù)。

自感式真實(shí)多點(diǎn)觸控技術(shù)

自感式真實(shí)多點(diǎn)觸控技術(shù)在玻璃基板上布上一層ITO透明電極矩陣，其特點(diǎn)在于這些電極代表個(gè)別的觸控點(diǎn)，每個(gè)電極皆有一條感測線(xiàn)接到面板兩側的感測電路，只要手指接近或接觸，就會(huì )與接觸點(diǎn)附近的電極產(chǎn)生電容偶合，并透過(guò)感測電路偵測到確切的位置。

在此架構下，由于不需處理上文中鬼點(diǎn)（ghost point）的問(wèn)題，原則上可感測出的觸控點(diǎn)并無(wú)上限，但在實(shí)際建置上的難度卻相當地高。由于此架構下的每個(gè)感測單元都需與控制器相連，因此分辨率的要求愈高，布線(xiàn)就愈復雜；它需要采用多腳位、高運算能力的控制器／處理器來(lái)處理復雜的矩陣感測數據，也需要更大容量的RAM內存做為暫存區，此外，掃描的時(shí)間也會(huì )拉長(cháng)。

不僅如此，此架構在面板的制程上仍有難解的議題：由于ITO導電層并不能穿孔，再將線(xiàn)路從外部鏈接到控制器，因此訊號線(xiàn)必然得與感測單位布置在同一層的空間中，這就會(huì )擠壓到感測單元的可感觸面積，而縮小面積意味著(zhù)靈敏度會(huì )下降；此外，鄰近的走線(xiàn)也容易造成電容泄露的問(wèn)題。

圖二 607號專(zhuān)利中單層自感式架構圖

互感式真實(shí)多點(diǎn)觸控技術(shù)

互感式真實(shí)多點(diǎn)觸控技術(shù)由兩層相互隔離的水平（列）及垂直（欄）ITO導電層組成交錯的矩陣，其中一層為驅動(dòng)線(xiàn)（driving lines），另一層為感測線(xiàn)（sensing lines），兩層的線(xiàn)路彼此垂直。在運作上會(huì )輪流驅動(dòng)一條一條的驅動(dòng)線(xiàn)，并量測與這條驅動(dòng)線(xiàn)交錯的感測線(xiàn)是否有某一點(diǎn)發(fā)生電容偶合的現象。經(jīng)過(guò)逐一的掃描，即可獲知確切的觸控點(diǎn)位置。

在制程上，交錯矩陣式能解決自電容式所面臨的復雜繞線(xiàn)問(wèn)題，不過(guò)，要逐一掃描欄列的步驟，仍然是相當耗時(shí)的工作。由于每次的全面板掃描中，大部分的時(shí)間是花在非觸控區上，因此其實(shí)可透過(guò)更聰明的方法來(lái)加速掃描的工作，例如透過(guò)回歸式（recursive）的作法，也就是一次只掃半區，若沒(méi)找到，再將另外半區對切一半來(lái)掃描，以逐漸逼近的方式來(lái)加速找到觸控點(diǎn)的位置。

圖三 607號專(zhuān)利中雙層互感式架構剖面圖（注：174 - 觸控面板；178及182 – 玻璃基板；177 – 感測線(xiàn)；180 – 驅動(dòng)線(xiàn)）

圖四 雙層互感式觸控架構示意圖（數據源：Howstuffworks.com）

結論

很顯然地，隨著(zhù)觸控接口的普及，也讓觸控面板成為了殺手級應用技術(shù)。為了拓展或捍衛市場(chǎng)，觸控專(zhuān)利的攻防戰將會(huì )愈演愈烈。目前在中小尺寸多點(diǎn)觸控的專(zhuān)利布局上，蘋(píng)果擁有的7,479,949與7,663,607號專(zhuān)利，分別涵蓋了應用面及硬件面的技術(shù)，讓自己處于進(jìn)可攻、退可守的絕佳戰略位置。

蘋(píng)果的兩大專(zhuān)利涵蓋了觸控控制IC、觸控面板模塊、用戶(hù)接口、操作系統及整機系統等所有層面，對產(chǎn)業(yè)的沖擊不可謂不大，問(wèn)題只在于該公司想先向誰(shuí)開(kāi)刀？結果是HTC率先中槍?zhuān)ㄟ@也是種肯定!?）HTC雖然也掌握不少專(zhuān)利，但偏重機構方面而欠缺基礎型的專(zhuān)利，因此對上了蘋(píng)果的訟訴，結果并不樂(lè )觀(guān)。此外，義隆的5,825,352雖然有其重要性，但其內容與607號似無(wú)直接關(guān)聯(lián)，應很難在訴訟上嘗到甜頭。

因此，想運用投射電容式技術(shù)，又想回避蘋(píng)果專(zhuān)利的手機、Tablet PC、Netbook/NB等廠(chǎng)商，恐怕得選擇手勢型的解決方案（此策略也可能遭遇義隆方面的控訴風(fēng)險）。再不然只好另想辦法，尋求電阻式、光學(xué)式、內嵌式等其他的觸控方案出路了。

當然，取得專(zhuān)利授權本來(lái)就是市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)上的正途，也是對專(zhuān)利開(kāi)發(fā)者的尊重及該得的研發(fā)回饋。這也說(shuō)明了專(zhuān)利研發(fā)的重要性，而且愈是基礎型的專(zhuān)利愈有殺傷力。

（作者為零組件雜志編輯編監，聯(lián)絡(luò )方式：ou.owen@gmail.com ）

相關(guān)活動(dòng)：05/13-14 2010臺北國際觸控技術(shù)開(kāi)發(fā)論壇（本活動(dòng)邀請12位掌握觸控接口及軟、硬件獨到技術(shù)的代表性專(zhuān)家，分享其技術(shù)特色與未來(lái)展望。）

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