CTimes焦點：剖析多點觸控專利戰(zhàn)局(四)

上文提到，采用投射電容式觸控技術(shù)來實現(xiàn)多點觸控功能，有兩種方式，一種是手勢辨識的追蹤與互動，采用軸交錯式感測架構(gòu)就可以做到，而義隆的5,825,352號專利就是對此型式技術(shù)的描述。不過，還有一種方式，就是能夠找出多個真實觸控點的感測技術(shù)，蘋果在今年2月中取得的7,663,607號專利（簡稱607號專利），則是此類技術(shù)的基礎(chǔ)型專利。

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4吋以下的手機面板上偵測出兩個以上觸控點的真實位置，老實說意義并不大，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，真實多點觸控感測的重要性才開始顯現(xiàn)出來（例如可以玩兩人的互動游戲）。蘋果的607號專利在iPad四月初上市前取得，正好用來保護iPad的觸控接口功能。面對義隆的觸控訴訟，蘋果也擁有了足以自清的有利證明。

且看一下此專利的內(nèi)容簡述：“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，不同位置但同時發(fā)生的多點觸控或接近觸控（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，因而能知道多個觸控點的位置。” （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，此專利的重點在于偵測出多個觸控點的確切位置，如圖一。

圖一 607號專利多點觸控感測示意圖

在此專利中詳述了利用投射電容式觸控技術(shù)達成真實多點觸控的兩種方法。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)。

自感式真實多點觸控技術(shù)

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

在此架構(gòu)下，由于不需處理上文中鬼點（ghost point）的問題，原則上可感測出的觸控點并無上限，但在實際建置上的難度卻相當?shù)馗?。由于此架?gòu)下的每個感測單元都需與控制器相連，因此分辨率的要求愈高，布線就愈復(fù)雜；它需要采用多腳位、高運算能力的控制器／處理器來處理復(fù)雜的矩陣感測數(shù)據(jù)，也需要更大容量的RAM內(nèi)存做為暫存區(qū)，此外，掃描的時間也會拉長。

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

圖二 607號專利中單層自感式架構(gòu)圖

互感式真實多點觸控技術(shù)

互感式真實多點觸控技術(shù)由兩層相互隔離的水平（列）及垂直（欄）ITO導(dǎo)電層組成交錯的矩陣，其中一層為驅(qū)動線（driving lines），另一層為感測線（sensing lines），兩層的線路彼此垂直。在運作上會輪流驅(qū)動一條一條的驅(qū)動線，并量測與這條驅(qū)動線交錯的感測線是否有某一點發(fā)生電容偶合的現(xiàn)象。經(jīng)過逐一的掃描，即可獲知確切的觸控點位置。

在制程上，交錯矩陣式能解決自電容式所面臨的復(fù)雜繞線問題，不過，要逐一掃描欄列的步驟，仍然是相當耗時的工作。由于每次的全面板掃描中，大部分的時間是花在非觸控區(qū)上，因此其實可透過更聰明的方法來加速掃描的工作，例如透過回歸式（recursive）的作法，也就是一次只掃半?yún)^(qū)，若沒找到，再將另外半?yún)^(qū)對切一半來掃描，以逐漸逼近的方式來加速找到觸控點的位置。

圖三 607號專利中雙層互感式架構(gòu)剖面圖（注：174 - 觸控面板；178及182 – 玻璃基板；177 – 感測線；180 – 驅(qū)動線）

圖四 雙層互感式觸控架構(gòu)示意圖（數(shù)據(jù)源：Howstuffworks.com）

結(jié)論

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

蘋果的兩大專利涵蓋了觸控控制IC、觸控面板模塊、用戶接口、操作系統(tǒng)及整機系統(tǒng)等所有層面，對產(chǎn)業(yè)的沖擊不可謂不大，問題只在于該公司想先向誰開刀？結(jié)果是HTC率先中槍（這也是種肯定!?）HTC雖然也掌握不少專利，但偏重機構(gòu)方面而欠缺基礎(chǔ)型的專利，因此對上了蘋果的訟訴，結(jié)果并不樂觀。此外，義隆的5,825,352雖然有其重要性，但其內(nèi)容與607號似無直接關(guān)聯(lián)，應(yīng)很難在訴訟上嘗到甜頭。

因此，想運用投射電容式技術(shù)，又想回避蘋果專利的手機、Tablet PC、Netbook/NB等廠商，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險）。再不然只好另想辦法，尋求電阻式、光學(xué)式、內(nèi)嵌式等其他的觸控方案出路了。

當然，取得專利授權(quán)本來就是市場經(jīng)營上的正途，也是對專利開發(fā)者的尊重及該得的研發(fā)回饋。這也說明了專利研發(fā)的重要性，而且愈是基礎(chǔ)型的專利愈有殺傷力。

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

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

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