不僅是智能手機(jī)和平板電腦，各個(gè)領(lǐng)域都在盡可能應(yīng)用觸摸面板，以使日常生活和工作更加便利。此前無(wú)法使用觸摸面板的場(chǎng)合也在試圖利用觸摸面板實(shí)現(xiàn)直觀操作。隨著上述需求的高漲，旨在滿足這種需求的新技術(shù)也接連亮相。通過(guò)采用電子筆輸入、觸覺(jué)、大型化等新技術(shù)，觸摸面板市場(chǎng)將超出智能手機(jī)和平板電腦的范疇，擴(kuò)大到方方面面。



觸摸面板的利用已出現(xiàn)了擴(kuò)大到方方面面的跡象（圖1）。觸摸面板目前主要用于智能手機(jī)和平板電腦，而今后，辦公桌、店鋪的交易柜臺(tái)等此前想用也沒(méi)法用的地方將能夠使用觸摸面板。


圖1：觸摸面板的應(yīng)用范圍將擴(kuò)大
觸摸面板此前主要作為信息瀏覽工具用于智能手機(jī)和平板電腦，不過(guò)隨著技術(shù)的革新，今后還能廣泛用于更多的用途。（智能手機(jī)和平板電腦的圖片由美國(guó)蘋(píng)果公司提供）

可以利用觸摸面板的地方還遠(yuǎn)不止這些。僅憑原來(lái)的用途，觸摸面板市場(chǎng)也會(huì)不斷擴(kuò)大，再加上新用途，市場(chǎng)將進(jìn)一步擴(kuò)展（圖2）。通過(guò)可手寫(xiě)輸入小字和圖形的“電子筆記”，以及與儀表板一體化的曲面狀車(chē)載顯示器等，觸摸面板在便攜終端和汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用將擴(kuò)大。在此基礎(chǔ)上，觸摸面板又有了全新用途，例如，在辦公室的桌子上安裝顯示器，可以提高談判效率；還能用于安全用途，在平時(shí)不容易觀察到的地方安上觸摸面板，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)非法入侵者等。



圖2：觸摸面板市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)

輕松實(shí)現(xiàn)電子筆輸入

觸摸面板廣泛應(yīng)用于新用途的可能性之所以增大，是因?yàn)樘岣哂|摸面板易用性的電子筆輸入技術(shù)和大型化技術(shù)等已經(jīng)基本具備。如果能像用圓珠筆和鉛筆在紙上書(shū)寫(xiě)那樣，在顯示器上輕松寫(xiě)字畫(huà)圖，那么智能手機(jī)和平板電腦將“由信息瀏覽工具進(jìn)化成像筆記本一樣的文具”。輸入接口技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)家、日本電氣通信大學(xué)信息理工學(xué)部綜合信息學(xué)科副教授梶本裕之如是說(shuō)。在這方面起到?jīng)Q定性作用的是電子筆輸入技術(shù)。此前也有電子筆輸入技術(shù)，但需要在顯示器背面追加被稱(chēng)為數(shù)字化儀的傳感器，或者使用電磁感應(yīng)式專(zhuān)用筆。

夏普解決了這個(gè)課題。該公司開(kāi)發(fā)出了無(wú)需追加數(shù)字化儀，用普通手寫(xiě)筆和鉛筆也能輸入的觸摸面板技術(shù)。手寫(xiě)筆不同于手指，筆尖非常細(xì)，即使接觸到觸摸面板，傳感器電極間的容量變化也很小，因此難以檢測(cè)到是否觸摸。為解決該問(wèn)題，夏普采用了新的驅(qū)動(dòng)方式，放大了用于觸摸檢測(cè)的信號(hào)。

以前是通過(guò)一條一條依次驅(qū)動(dòng)布線來(lái)讀取信號(hào)，而此次采用了同時(shí)驅(qū)動(dòng)多條布線來(lái)讀取信號(hào)的并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式。這樣就延長(zhǎng)了每條布線的信號(hào)讀取時(shí)間，輸出增加，用直徑1mm的細(xì)筆也能輸入。如果采用該方式，即使畫(huà)面尺寸擴(kuò)大到70英寸，也能保持靈敏度。另外，還采用了識(shí)別噪聲，僅放大信號(hào)的降噪技術(shù)（圖3）。



圖3：通過(guò)提高分辨率實(shí)現(xiàn)電子筆輸入

夏普開(kāi)發(fā)出了可用直徑1mm的細(xì)筆尖輸入的觸摸面板技術(shù)。通過(guò)采用并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式取代原來(lái)的逐次驅(qū)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)了高S/N。

夏普于2013年3月開(kāi)始量產(chǎn)采用該技術(shù)的觸摸面板，預(yù)定在2014年2月于美國(guó)舊金山舉行的國(guó)際會(huì)議“IEEE International Solid-State Circuits Conference（ISSCC）2014”上發(fā)表技術(shù)詳情。

利用觸覺(jué)和彎曲應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域

通過(guò)提高易用性，觸摸面板市場(chǎng)有望大幅擴(kuò)大的另一個(gè)代表性用途是汽車(chē)。車(chē)載顯示器市場(chǎng)今后無(wú)疑會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)，配備觸摸面板的可能性也很高。車(chē)載導(dǎo)航儀等液晶顯示器已開(kāi)始配備觸摸面板，但存在易用性的課題。主要有兩大課題：（1）需要變換視線看著畫(huà)面操作，因此很難在駕駛過(guò)程中操作；（2）形狀為平面，設(shè)計(jì)性受限。

關(guān)于（1）變換視線的課題，除語(yǔ)音輸入外，還出現(xiàn)了“視線輸入”、“手勢(shì)操作”、“帶觸覺(jué)的觸摸傳感器”等提案（圖4）。“只靠語(yǔ)音輸入難以理解‘想去地圖上的這個(gè)地方’這樣的含糊指示，所以與視線輸入和手勢(shì)操作組合使用才會(huì)有效”（慶應(yīng)義塾大學(xué)研究生院媒體設(shè)計(jì)研究科教授稻見(jiàn)昌彥）。



圖4：解決了必須盯著輸入部分看，或沒(méi)有操作感用不慣的課題。

設(shè)計(jì)了利用視線輸入（a）和手勢(shì)操作（b）的產(chǎn)品以及帶觸感的觸摸板（c）。另外，與原來(lái)的觸摸面板一樣，可在顯示器上重疊使用的觸覺(jué)界面技術(shù)的開(kāi)發(fā)也取得了進(jìn)展（d）。（（a）由三菱電機(jī)拍攝，（b）由Neonode拍攝）

視線輸入方面，在2013年11月舉行的“第43屆東京車(chē)展2013”上，三菱電機(jī)展示的駕駛支援系統(tǒng)就采用了視線輸入。該系統(tǒng)用圖像和語(yǔ)音通知駕駛員其看到的設(shè)施的信息。手勢(shì)操作方面，瑞典N(xiāo)eonode公司開(kāi)發(fā)出了可檢測(cè)駕駛員沿著方向盤(pán)左右移動(dòng)的手的技術(shù)。該公司在2013年10月舉行的展會(huì)“Innovative Sweden 2013”上，公開(kāi)了模擬音頻和空調(diào)操作的演示。這是通過(guò)在駕駛席的方向盤(pán)外周粘貼該公司的光學(xué)式傳感器實(shí)現(xiàn)的。

帶觸覺(jué)的觸摸傳感器方面，德國(guó)大陸公司在“東京車(chē)展2013”上展示了無(wú)需看畫(huà)面就能感受到滾動(dòng)操作的觸摸板。通過(guò)在觸摸板表面設(shè)置橫紋狀凹凸，實(shí)現(xiàn)了上下觸摸的感覺(jué)。

大陸公司開(kāi)發(fā)的是與顯示器分開(kāi)設(shè)置的觸摸板，而日本電氣通信大學(xué)教授梶本的研發(fā)小組開(kāi)發(fā)了可重疊在顯示器上使用的觸覺(jué)界面。研發(fā)組在顯示器上粘貼配備大量電極的薄膜，通過(guò)在進(jìn)行觸摸的手指皮膚中通電實(shí)現(xiàn)了觸覺(jué)。例如，觸摸畫(huà)面上吉他琴弦的位置，僅琴弦位置的電流流入手指的皮膚中，可實(shí)現(xiàn)宛若觸摸琴弦般的感覺(jué)。