在智慧型手機的帶動下，觸控螢幕技術近年來的發展可用一日千里來形容。崛起至今只有短短數年的投射電容式多點觸控，如今已經衍生出許多更先進的架構，以滿足市場應用多元化所帶來的新需求，更解放了產品設計人員的創意束縛。
在電子產品研發過程中，所有研發業者所面臨最嚴苛的挑戰之一，就是在使用者介面的設計上，特別是在消費性電子產品方面。在設計使用者介面時，須要仔細考量複雜的使用者動作，以創造出直覺的、實用的且可生產的產品。舉例來說，使用者擁有多重的感官能力，像是視覺、聽覺、味覺、嗅覺及觸覺。因此可以藉由使用者五種感官功能所輸出訊息來操作設備或系統。因此，將人類的五種感官功能妥善的搭配運用，以改善人機介面的易用性，可說是許多介面設計工程師的終極理想。例如本文所針對的觸控式螢幕，就是將視覺與觸覺功能，最有效率且直覺地運用在使用者介面的設計上，以創造出最理想的使用者經驗。
觸控螢幕引發人機介面設計革命
然而，現今市面上大多數的業者所探討的裝置設計，仍是將這兩項關鍵感官功能分開設計。在產品表面上，這些介面所包含的眾多元件，可以使工作任務更加便利快速。這些元件所包括的範圍很廣，從簡單的按鈕或按鍵，像是電腦的鍵盤、手機的按鍵、MP3隨身聽、家電產品、甚至是電視的遙控器等，到有較先進的按壓與拉動捲軸功能的音量滑桿、控制環及觸控板等裝置。然而資訊輸出的位置，或使用者輸入後的結果，都是反應在和輸入位置不同的地方。如果能將輸出與輸入的位置，亦即把視覺與觸覺的功能都整合在一起，這就是觸控螢幕能為系統設備所帶來的基本優勢。
這個看似基本的概念，但實際上確是帶動一波創新使用者與電子產品間互動變革的重大突破。觸控螢幕的透明化特性，支援完全不同的使用者互動模式，當使用者直接在螢幕上「觸碰」不同內容時，裝置就能收到操作指令。觸控螢幕可取代任何電子裝置表面上或周圍所設置的按鈕，像是電腦的滑鼠或鍵盤，或甚至手機上的號碼按鍵，使用者可以直接和裝置「核心」，也就是作業系統所執行的應用介面進行互動。
這種與操作介面直接互動的功能，是一項革命性的創舉，因為使用者只須透過手指，就能輕鬆操控作業系統與相關應用。通常使用者是透過電腦的滑鼠與觸控板控制螢幕上的各項應用功能，但滑鼠與螢幕仍是兩個獨立且分開的元件。而觸控螢幕為現有顯示器帶來的重大改變，就是使用者可以很自然的在一個螢幕上操作系統應用及資料處理。任何人都可以運用不同的動作與手勢，或可能想像到的動作，只須透過簡單的螢幕觸碰就能達成。
單點式觸控螢幕鎖定實體按鈕取代應用
目前觸控螢幕包含三種主要類型：單點觸控、多點觸控手勢、以及最新集大成的多點觸控全區輸入。觸控螢幕最初的應用，是以最簡單的形式，透過一根手指觸碰螢幕。在附近超市的銷售點管理系統，或是在機場的登機報到櫃台上都可看到這類系統。單點觸控很顯然是使用者介面以觸控螢幕取代傳統螢幕側邊的機械式按鍵的下一個階段。
單點觸控按鍵已被廣泛地運用在住宅、辦公室等各種場所：包括手機、市內電話、遙控器、電視、電腦、電腦周邊產品、遊戲主機、電冰箱、烤爐、烤麵包機、以及包括汽車內音響與空調的控制介面等。如圖1所示的單點式觸控螢幕，能取代傳統機械式按鈕，將操作介面直接整合到螢幕上。
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| 圖1 單點式觸控螢幕的功能應用 |
單點觸控為使用者介面帶來兩項主要優勢：第一，可最佳化裝置的空間設計，能將螢幕與按鈕整合在一起，尤其是應用在小型裝置，這項優勢的價值更被突顯；第二，運用作業系統中所執行的應用軟體設計，可免除系統裝置按鈕數量上的限制。這種觸控螢幕，主要採用電阻式觸控螢幕技術，廣泛運用在消費性電子產品、機場的互動式多媒體機器、零售商店的銷售點管理系統及車用全球衛星定位系統(GPS)中。
iPhone帶動多點式觸控蓬勃發展
單點式觸控螢幕採用的是電阻式觸控螢幕技術，它擁有兩項比較大的缺點：其一，由於電阻技術是仰賴在觸控螢幕表面上的小幅度動作來完成，當螢幕在正常使用下磨損後，其性能就會降低；其次則是僅能進行單點觸控，因此一次僅能在螢幕上使用一根手指進行一個動作的操作。
在這方面，就要提到蘋果(Apple)推出投射電容技術的觸控螢幕產品iPhone，為使用者操作介面所帶來重大創新的貢獻。即使像智慧型手機等小體積裝置，只要應用軟體與作業系統功能搭配得宜，即可使多根手指操作的觸控功能獲得最佳化。許多使用者已習慣使用兩根手指的手勢操作方式，如圖2般地調整圖片大小，以及改變瀏覽網頁的方式。
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| 圖2 透過多點式觸控所實現的手勢控制，可在螢幕上調整影像大小。 |
其他創新技術像是多點式觸控手勢在其他裝置系統的發展，例如Google G-1與Blackberry Storm等智慧型手機、MacBook Pro與惠普(HP)touchsmart等電腦與筆記型電腦、可攜式多媒體播放器及其他眾多的應用。在使用者與電子裝置互動方面，目前已衍生出許多新的需求，因此現今所有電子產品的設計都競相開發以滿足這方面的期盼。
多點觸控全區輸入集觸控螢幕大成
多點式觸控手勢控制螢幕和單點式觸控螢幕一樣皆有一個限制，也就是螢幕能辨識的觸碰點數量。為何裝置製造商要限制同一時間僅能辨識兩個觸碰點？使用者的雙手有十根手指，當使用者和另一個人進行互動時，手指和手的數量就會更多。這也就是多點觸控全區輸入技術可接受超過兩隻手指觸碰指令的概念。
多點觸控全區輸入技術，將觸控螢幕會運用在眾多功能豐富應用產品中的可靠實用性提升到另一個階段。可靠性指的是能精準地擷取到在螢幕上觸碰的所有資料點，並達到最高的精細度，以減少分不清在螢幕上實際觸碰位置的狀況。實用性是指以小型或大型螢幕為介面的眾多強大應用，能在螢幕上透過兩隻以上的手指或手來操作。
互動式3D遊戲、鍵盤輸入及地圖操作等應用，僅是觸控螢幕功能所支援眾多應用的一小部分。多點觸控全區輸入技術讓裝置與系統原始設備製造商(OEM)能處理更多觸控的資料，更充分地發揮其設計創意，以開發出新世代的使用者介面。
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| 圖3 多點觸控全區輸入觸控螢幕範例 |
可編程彈性有助掃除導入障礙
然而，多點觸控全區輸入技術仍是一個相當新穎的技術，且其可能被導入在各種不同螢幕尺吋的應用上，因此這類方案不管在數位模組或類比功能方面，勢必要具備高度的可編程彈性。通用型微控制器(MCU)在此可妥善扮演好數位演算法的執行者角色，且在大多數應用中，8位元MCU即可勝任愉快，毋須採用成本較高的32位元MCU方案。而高度可編程的類比與數位模組，除了讓產品設計團隊便於開發整合各種觸控螢幕尺寸的產品外，亦可免去大量外部元件，達到節省成本的目標。
(本文作者為賽普拉斯產品經理)