Multi-Touch Video - Chapter1 -

- Release 3 -

- Release 2 -

- Release 1 -

Apple iPhone 基本功能

Apple iPhone
在 2007 年 1 月發布新聞，四頻的 iPhone 正式推出，並將在未來在美國上市，而台灣目前還沒有消息。iPhone 挾著 3.5 吋超大螢幕以及它的 Apple OS X 作業系統發表，馬上在網路世界傳開。

iPhone 內建平衡感應器，也就是當你將 iPhone 旋轉至某個角度後，螢幕畫面便會從直式轉正到橫式，或是你從橫式轉至直立式時，螢幕也將自動轉正成為直式顯示，iPhone 並會立即改變畫面中的比例或大小來符合螢幕尺寸，你不必再點選螢幕上的某個 icon 才能轉正畫面了。另外還有一個感光器，讓你的螢幕在強光下或昏暗環境下有不同的亮度，可以適當的節省 iPhone 的電力。

Apple OS X
OS X 是由 Apple 開發出來的作業系統，在 iPhone 更是將其調整為符合行動裝置的作業系統，讓你可以自由的操作桌面上的應用程式及軟體，包括 HTML 格式電子郵件、多功能式的瀏覽方式以及應用軟體，如 widgets、Safari、行事曆、訊息、筆記本以及通訊錄等，OS X 也讓你可以同時進行不同的工作，多媒體、網路、電子郵件或其他工作，一作滿足你的需求。

無線 iPod
iPhone 使用了寬大螢幕設計，擁有 3.5 吋大小，並且支援至 320 x 480 的超高解析度，給使用者更佳的視覺感受。使用者除了延續 iPod 的使用方式外，還加上了觸控的技術，讓你擁有更不同以往的操作方式，當然還有內建一個觸控的 QWERTY 鍵盤，想像著你可以在螢幕上打字、打電話、拖拉各式的文件或檔案，處理各式的多媒體功能，包括了音樂、聲音集、影片、電視及電影動畫等，享受高科技的感受，就覺得一切的等待是值得的，Apple 已經讓所有人都產生這種很實際的幻想之中。

除此之外，使用者還可以透過電腦，不管是 PC 或是 MAC 來同步你的音樂檔案，只要加裝 Apple 專屬的 iTunes 多媒體軟體，便可以將各式多媒體檔案來同步到 iPhone 裡去，Apple 從以前就開始一步步的將自身產品可以多方面應用，即使是推出 iPhone 手機，立即使用以往的技術便可以做對應的應用，做為使用者的我們，只需要動動手指，就可以完成所有的功能，然後…享受吧!

劃時代的電話功能
僅需一步步的在螢幕上點選名字或號碼、快速列表或是通話紀錄等，你就可以打電話給親友，告訴你已經擁有 iPhone 了，當然你也可以透過 PC 或 MAC 甚至是網路服務來同步你的聯絡人資訊，除此之外，你還可以使用 iPhone 來收發 Voicemaiil，也就是附有聲音檔的 Email，讓你的電子世界更加豐富。為了加速你的尋找聯絡人速度，你還可以使用 iPhone 來編輯最愛列表，讓你最常聯絡的親友都在上面，只需點選桌面上的 icon 就可以做到了，想要多方通話，也可以這麼容易就拉在一塊兒。

多功能應用 Apple iPhone 順應你的需求
iPhone 內建功能強大的 HTML 電子郵件程式以及多功能瀏覽器 - Safari，它可以將電腦中的書籤資料同步到 iPhone 中，Safari 也可以將網頁輕易的放大或縮小到你覺得最適觀看的模式，Safari 內建 Google 及 Yahoo! 兩大搜尋引擎書籤在手機裡，讓你在連接上 WiFi 網路後，馬上就可以在 3.5 吋大螢幕中瀏覽這一整個世界。iPhone 也是一個多工的裝置，也就是你可以同時聽音樂、上網及操作一般功能，當然你最好別同時使用都需要喇叭的功能，這會讓你更混亂。

除了 Google 搜尋功能，很意外的是，它還可以使用 Google Maps 功能，讓你到世界各地都可以看到當地的衛星地圖或是對應路線地圖等，只要你有 WiFi 無線網路環境或是 EDGE 網路，只要你有 iPhone，用拖用拉的就可以指你的這個城市的方向或是景點、交通等資訊，這算是手機界的一大創舉了。iPhone 也內建 Widgets，這是一個應用軟體，讓你可以隨時知道股票訊息、天氣概況等所有即時資訊，當然這得看上市後，還會增加的功能而定，讓我們來期待它的到來吧!

Apple iPhone 功能特色:
◎ 四頻網路 (MHz: 850, 900, 1800, 1900)
◎ 內建 4 GB 或 8 GB 硬碟
◎ 3.5 吋 Multi-touch 觸控螢幕
◎ 320 x 480 pixles 解析度
◎ 200 萬畫素相機
◎ 內建 OS X 作業系統
◎ 內建平衡器、自動轉正你的螢幕
◎ 自動螢幕亮度調整
◎ iTunes 同步
◎ 通訊息同步功能
◎ Safari 瀏覽器
◎ Google, Yahoo! 搜尋
◎ Google Maps

資料來源: Sogi!手機王

各多點觸控製作技術比較

The soft layer of TouchLib and FTouchLib

The soft layer of TouchLib

The soft layer of FTouchLib

各觸控面板製作技術比較

各觸控面板製作技術比較

光學式觸控面板

光學式觸控面板

光學式觸控面板之原理乃利用光源接收遮斷原理，將面板範圍內佈滿光源與接收器並組成矩陣，當光線遭遮斷時，即可得知收不到信號接收器的位置，進而確定其精確位置。光學式觸控面板的組成元件，包括玻璃基板、紅外線發射源、紅外線接收器。裝置方式是將紅外線發射裝置配放在玻璃面板的左邊及下側，並在右邊及上側設置紅外線接收器（見圖一），當手指或接觸物遮斷紅外線時，經由接收器所接收的資訊即可測出即接觸點的所在的矩陣位置。其優點在於表面為純玻璃不影響透光度，可靠性高，耐刮性，防火性佳，而缺點是防水、防污性差。一般應用在ATM、OA事務機、醫療器材的使用上。

資料來源：ELO Touch System
圖一 光學式觸控面板結構

音波式觸控面板

音波式觸控面板

音波式觸控面板利用傳送轉能器、接收轉能器、反射板及控制器所組成。音波式觸控面板構成及感應原理，為在玻璃的X、Y兩軸上及其對邊各安裝傳送轉能器和反射板、接收轉能器（見圖），再加上控制器組成音波式觸控面板。感應動作方式先由控制器傳送出5MHz的電子訊號到傳送轉能器，經由傳送轉能器轉換成超音波，並直接傳送過觸控面板的表面，到達反射板陣列，在對角的反射板接收到超音波之後，收集音波後送到接收轉能器轉換成電子信號，再傳到控制器儲存正常狀態的信號資訊。當使用觸控面板時，接觸指標物會吸收超音波造成衰減，所以接收時的信號已與未動作時不同，經由控制器比對使用前後的衰減量並計算後得出精確位置。其優點防火性佳，防水、防污、耐刮性差，適合大尺寸，但價格高。一般應用在Kiosk或自動售票機的使用上。

資料來源：ELO Touch System
圖 音波式觸控面板結構

電容式觸控面板

電容式觸控面板

電容式觸控面板，跟電阻式比較，則是一個截然不同的技術，電容式的架構比較簡單，基本上是以ITO玻璃為主體，在ITO玻璃的四角放電，在表面形成一個均勻的電場，當可以導電的物體，例如像是人的手指，吸走一點微量的電流，後面的控制器則會算出電流被吸走的比例而算出X軸和Y軸。

利用排列之透明電極與人體之間的靜電結合所產生之電容變化，從所產生之誘導電流來檢測其座標（見圖一）。感應原理以電壓作用在螢幕感應區的四個角落並形成一固定電場，當手指處碰螢幕時，可令電場引發電流，藉由控制器測定，依電流距四個角落比例的不同，即可計算出接觸位置。然而電容式必須克服指標物因帶有靜電所產生雜訊的影響，所以在電路與結構設計上較為困難。當遭受觸壓時依電流比值便可計算出位置，其公式如圖二：（a與b代表其長寬）

資料來源：3M Touch System
圖一 電容式觸控面板示意圖

資料來源：工研院經資中心
圖二 電容式觸控面板原理

圖三為電容式觸控面板的元件組成圖，其在玻璃基板上鍍一層傳導層，再製作電極層，最後在表層覆蓋一層保護膜，即完成電容式觸控面板，因其僅在單片玻璃上作電極、傳導處理，不若電阻式觸控面板需疊合上板與下板的ITO傳導層，影響整體觸控面板透光性，故電容式透光率較電阻式要高，可達90％以上。在防火、防污、耐刮性佳，防靜電、防灰塵，且反應速度快。一般應用在POS或工業設備使用上。

資料來源：3M Touch System
圖三 電容式觸控面板組成

人與觸控面板沒有接觸時，各種電極（Electrode）是同電位的，觸控面板沒有上沒有電流（Electric Current）通過。當與觸控面板接觸時，人體內的靜電流入地面而產生微弱電流通過。檢測電極依電流值變化，可以算出接觸的位置。玻璃表面上氧化銻錫薄膜（ATO）層有電阻係數，為了得到一樣電場所以在其週邊安裝電極，電流從四邊或者四個角輸入。

電阻式觸控面板

電阻式觸控面板

電阻式觸控螢幕可以說是目前使用量最多的一個技術，電阻式的驅動原理是用電壓降的方式來找座標軸，由下圖可以看出，X軸和Y軸各由一對0∼5V的電壓來驅動，當電阻式觸控螢幕被Touch到的時候，由於迴路被導通，而會產生電壓降，而控制器則會算出電壓降所佔的比例然後更進一步算出座標軸。

從電阻式的結構面來講，通常電阻式上層是以ITO Coating的PET來當材料，下層則是以ITO Coating的PET或是玻璃來當材料，平常沒使用的時候上下兩層是以絕緣體Spacer Dot來撐開， 要不然就會產生Constant Touch（游標固定每一點）的問題。

一般電阻式架構式Film on Glass（FG），也就是說上層是ITO Coating的PET，下層則是以ITO Coating的一般玻璃，缺點是一般玻璃假如在使用中不慎弄破，玻璃碎片會割傷使用者。

為避免這種意外發生，3M特別採用一種更安全的架構Polyester Laminated（PL），上層還是ITO Coating的PET（參考下圖），但下層則是ITO Coating的PET、光學膠、化學強化玻璃（由上而下）。化學強化玻璃已經比一般玻璃的耐承受壓力強3.4倍了，當化學強化玻璃還是不幸打破的時候，光學膠可以整層包覆化學強化玻璃的碎片，避免碎片割傷使用者，就好像汽車擋風玻璃的隔熱紙一樣，只會裂不會破，此種Polyester Laminated 架構的電阻式面板安全性就遠勝過Film on Glass（FG）。

資料來源：3M Touch System
圖 電阻式觸控面板結構

電阻四線式觸控技術

觸控面板之結構是由透明導電玻璃(ITO Glass)、透明導電薄膜(ITO Film)與軟式排線(Tail)所構成，但也可以將二層ITO Glass組合在一起，不加ITO Film，或是將二層ITO Film組合在一起，不加ITO Glass，端視下游應用產品對觸控面板品質的要求。目前市面上可點選100萬次以上的觸控面板產品幾乎都是採用ITO Glass加上ITO Film的組合。

觸控面板依動作方式不同可分為數位式(Digital Type)及類比式(Analog Type)二大類。數位式的發展歷史雖較悠久，但是沒有類比式的高解析能力，以及可藉由手、筆等各種介質輸入皆可的特性，像是在一些觸控式的計算器及影印機上都可以看到此類產品。數位式不像類比式需要運用偵測電壓的方式，在線性和良率的要求都沒有那麼高，簡而言之只是以觸控的方式，取代一般傳統功能的按鍵，雖然有大量需求，但是低成本與低利潤，一直被視作是金字塔底層的低階產品。(所以目前全球的觸控廠家都以四線類比電阻式觸控面板(4 Wire)為主流。)

此外，類比式動作又可細分為電阻式(Resistive)、電容式(Capacitive)、音波式(Acoustic Wave)、紅外線式(Infrad)等等，其中又以電阻式及電容式最被廣泛應用，依各廠家設計不同又可區分為四線、五線、七線及八線等不同架構。目前電阻式大多應用在小尺寸產品上，電容式則以應用在大尺寸公共查詢系統居多，而音波、紅外線式則因解析度無法太細的問題，目前多應用在特殊或醫療用途市場上。

資料來源：3M Touch System
圖 電阻式觸控面板示意圖

電阻式觸控面板製作流程

一、ITO導電薄膜部份
首先是下料，再來是防蝕印刷，為薄膜製程中最重要的一環，下游應用產品對於薄膜的耐用度及防刮度要求很高，因此在製程中需小心謹慎，印刷之後便是蝕刻去墨，以便能鍍上銀漿線，最後則是膠印刷再貼上保護膜，整個製程大致完成。值得注意的是，ITO薄膜為捲筒狀，需先經過裁切再和ITO導電玻璃黏和。

二、ITO導電玻璃部份
首先是下料，再來清洗玻璃製程，玻璃一般使用規格為14吋x16吋，或是300mmx400mm，視廠商使用機器設備而定。清洗之後是蝕刻印刷、蝕刻去墨製程，由於ITO導電玻璃最重要的一項製程是印刷，印刷線路需要加工，因此蝕刻的製程需非常小心平穩，以便能讓線路能分布均勻，並且能印的非常的精細。印刷製程包括點隔印刷、銀線印刷以及絕緣印刷。

印刷製程之後便是切割製程，要特別注意的是在此一製程中，國內有些較具規模的廠家已經可以將ITO導電薄膜、ITO導電玻璃先黏和好再下去裁切成客戶所需尺寸，如此一來便可以多節省一道手續、降低成本；然由於產品良率較不易掌控，目前大部分廠商仍是將玻璃、ITO薄膜分別切割完後再組合一起。組合製程之後是排線壓合的製程，此一製程目的是將排線轉換到控制器上以偵測電壓；排線後是測試製程，檢驗完後便可出貨至下游廠商。

觸控面板基本原理

觸控技術動作原理

數位式技術觸控原理是以透明導電玻璃(ITO Glass)及透明導電薄膜(ITO Film)各依X、Y軸佈線，上下線路交錯處即形成一開關(Switch)，按壓即產生ON/OFF作用，動作較為簡單。

而Film On Glass技術(即類比電阻式)，其技術原理是以透明導電玻璃及透明導電薄膜各依X、Y軸佈線，在上下部透明電極設有隔層(dot spacer)，以手指、筆或其他介質對上部電極施加壓力，使上下部電極間接流通，產生電位差，上下線路交錯處即形成一開關(Switch)，按壓即產生ON/OFF作用，ON/OFF信號再經由排線傳給控制器(Controller)處理，進一步計算施壓處的座標位置。

由於四線電阻式觸控面板其內建之控制器會交替偵測X軸及Y軸之電壓值，X軸及Y軸皆佈滿了電阻網路，此電阻網路上層導電薄膜，藉由手指或筆之壓力，導電薄膜會和下層導電玻璃電阻網路短路，而改變其電壓值，控制器由偵測電壓之變化，進而計算出手指或筆之軌跡。目前較具規模觸控廠家皆自己設計控制器，但其實一般四線電阻式用的控制器已經內建並規格化，廠家可直接出貨至下游模組廠組裝。

工作方式：
當手指觸碰基本原理。Sensor時，會有一類比訊號輸出，由控制器將類比訊號轉換為電腦可以接受的數位訊號，再經由電腦裡的觸控驅動程式整合各元件編譯，最後由顯示卡輸出螢幕訊號在螢幕上顯示出所觸碰的位置。

Sensor：
依照構照和感測形式的不同可區分為 電阻式觸控面板、電容式觸控面板、光學式觸控面板、聲波式觸控面板、電磁式觸控面板。

A/D Controller：
目前最泛用的為利用USB埠傳輸的控制器，控制器的功用是將Sensor所傳送過來的類比訊號轉換為數位訊號，再經由驅動程式去判別，利用觸控驅動程式的各種設計和功能增加可以做到各種變化，例如呈現多國語言方便客戶使用，增加手寫辨識功能、多螢幕系統的支援、電腦遊戲的支援等等，除了可以增加觸控螢幕的附加價值之外尚可以依照客戶需求做客製化的軟體設計。

電阻式觸控面板

電阻式觸控面板主要組成包含上下兩組ITO導電層、間隙物及電極。先以ITO玻璃為基板，上面疊合一層ITO Film，中間散佈間隙物支撐，使上下板不會因距離過於貼近而意外導通，邊緣再印上銀電極以提供外接電源。觸控時利用壓力使上下電極導通，經由控制器測知面板電壓變化而計算出接觸點位置。


工作原理：
由ITO Film和ITO Glass所組成，中間由DOT所隔開，在ITO Film和ITO Glass之間通入5V的電壓，藉由手指或觸控筆去觸碰ITO Film形成凹陷然後下層的ITO Glass接觸而產生電壓的變化，再經由A/D控制器轉為數位訊號讓電腦做運算處理取得(X,Y)軸位置，進而達到定位的目地。

電阻式依照性能和普遍性來說主要又可區分為四線式和五線式，四線電阻式線路XY軸分別分布在ITO Film和ITO Glass，當ITO Film被嚴重刮傷時將會形成斷路，而造成觸控面板無法動作。五線式算是四線式觸控面板的改良型，整個電場均勻的建立在ITO Glass，上層ITO Film純粹為一導體，所以當ITO Film遭到刮傷時只有該處無法使用其他部分依然可以動作，但是假使傷及下層ITO Glass依然會造成Touch Panel的故障。

電容式觸控面板

電容式觸控面板是利用透明電極與人體之間的靜電結合所產生之電容變化，從觸控位置所產生之誘導電流來檢測其座標。其感應原理是以電壓作用在螢幕感應區的四個角落並形成一固定電場，當手指碰觸螢幕時，可令電場引發電流，藉由控制器測定，依電流距四個角落比例的不同，即可計算出接觸位置。


工作原理：
電容式觸控面板基本上是為了改良電阻式不耐刮的特性而來的，在結構上最外層為一薄薄的二氧化矽硬化處理層，硬度達到7H，第二層為ITO，在玻璃表面建立一均勻電場，利用感應人體微弱電流的方式來達到觸控的目的，最下層的ITO作用為遮蔽功能，以維持Touch Panel能在良好無干擾的環境下工作。

音波式觸控面板

音波式觸控面板是由傳送轉能器、接收轉能器、反射板及控制器所組成。感應動作方式是先由控制器傳送出電子訊號到傳送轉能器，經由傳送轉能器轉換成超音波送達反射板陣列，在對角的反射板接收到超音波之後，收集音波後再送到接收轉能器轉換成電子信號，接著傳到控制器儲存正常狀態的信號資訊。當使用觸控面板時，接觸物會吸收超音波造成衰減，此時接收到的信號已與未使用時不同，經由控制器比對使用前後的衰減量並計算後得出精確位置。



工作原理：
基本上音波式觸控面板是為了改善電容式觸控面板的缺點而發展出來的，電容式觸控面板有易受雜訊和靜電干擾的特性，且雖然表面硬化處理達到7H，可是Sio2為了不隔絕掉ITO的表面電流，所以會鍍的非常薄，當施加在電容式的外力過大時，依然會有傷到ITO的可能而造成故障，所以發展出來了音波式觸控面板。

音波式觸控面板表面上完全由玻璃組成，三個角落由超音波發射和接收器在中間區域形成一個均勻的聲波力場，利用聲波碰到軟性介質會被吸收掉能量的特型來做觸控定位的目地。

光學式觸控面板

光學式觸控面板原理是利用光源接收、遮斷原理，在面板內佈滿光源，並與接收器排列成矩陣。當光線遭遮斷時，經由接收器所接收的資訊，即可測出接觸點的所在矩陣位置。



工作原理：
光學式觸控面板近幾年藉著LED品質的提升和製程的精進而有捲土重來的現象，光學式觸控面板的工作方式是由四周圍的紅外線發射器和接收器所組成的，X軸和Y軸所產生的紅外線形成矩陣式排列，當不透明物體遮斷其中的光線之後自然就定位出X軸和Y軸了。

資料來源：
http://www.2300.com.tw/column/
http://www.2300.com.tw/etalk/ListSubject.asp
工研院IEK-ITIS計畫 賴彥中 分析師

Microsoft Surface Computer

http://www.microsoft.com/surface/

Surface is the first commercially available surface computing platform from Microsoft Corporation. It turns an ordinary tabletop into a vibrant, interactive surface. The product provides effortless interaction with digital content through natural gestures, touch and physical objects. In essence, it’s a surface that comes to life for exploring, learning, sharing, creating, buying and much more. Soon to be available in restaurants, hotels, retail and public entertainment venues, this experience will transform the way people shop, dine, entertain and live.

Perceptive Pixel, Inc.

http://www.perceptivepixel.com/

Perceptive Pixel, Inc. was founded by Jeff Han in 2006as a spinoff of the NYU Courant Institute of Mathematical Sciencesto develop and market the most advanced multi-touch system in the world.

Multi-Touch Interaction Experiments

http://cs.nyu.edu/~jhan/ftirtouch/

Multi-Touch Interaction Research© 2006, Jeff Han
Bi-manual, multi-point, and multi-user interactions on a graphical display surface.