觸控式面板（Touch Panel）技術分析

前言：

        

近年來，觸控式面板的應用可說是越來越廣泛，從早期軍方或是一些特殊的應用，到目前許多地方都采用了觸控式面板，假如用Yahoo!或是Google以“touch panel” 關鍵字搜尋的話，每天以數(shù)百多的結(jié)果成長，可見得觸控式面板已經(jīng)是一個當紅且快速成長的應用及市場。然而，觸控式面板有4、5種以上的技術和許多的廠商投入其中，假如有些顧客想采用觸控式面板，勢必會被五花八門的資訊搞的眼花撩亂，不知所措。這篇文章以目前比較主流的和未來的技術為架構，希望給初次涉入觸控式面板的讀者提供一些有用的參考。

 

電阻式

        

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(qū)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(qū)動，當電阻式觸控螢幕被Touch到的時候，由于回路被導通，而會產(chǎn)生電壓降，而控制器則會算出電壓降所佔的比例然后更進一步算出座標軸。

        

從電阻式的結(jié)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(chǎn)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(fā)生，3M特別采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）?；瘜W強化玻璃已經(jīng)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）。 

 

電容式 

        

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，后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。 
 

3M目前推出最新的電容產(chǎn)品ClearTekⅡ，下表則是一般電阻式和3M電容式的比較表。 
 
      

透光度 

        

觸控式面板是依附在 LCD外面的，所以其透光率以及其抗眩抗反射的特性也相對重要。電容式觸控面板要做到高透光及抗眩光并不容易。一般只有85％的透光率。而且抗眩的效果也不佳。

        

但是3M的新一代電容式電容式觸控螢幕，ClearTekⅡ透光度為91.5％，其表面并有抗?？狗瓷涮幚怼８娮枋接|控螢幕比起來，電容式觸控螢幕讓整個視覺亮了起來，整個視覺質(zhì)感也提升不少，觸控螢幕的製造商也不必去改造LCD把亮度提高，省了許多的成本。

 

硬度 

        

電阻式的表層是PET（塑膠）材質(zhì)，通常硬度是3H，這邊所謂的H硬度就是我們鉛筆的硬度，例如像2B，HB鉛筆之類，我們使用鉛筆都知道鉛筆是很容易折斷的，在加上塑膠老化之后會變脆，電阻式觸控面板是很容易損害的，電阻式假如是用在PDA或是其他個人使用的物品的話還好，通常我們會非常愛惜自己的東西，但是假如是公用的話，很容易因為不愛惜使用或是不當使用遭到破壞，通常會造成廠商維護上的困擾，更別說顧客因為機器無法使用而損失的機會成本。

        

3M在電容式面板的表層采用3M獨家HardCoat，可以讓電容式面板的表層達到玻璃的硬度，Mohs的等級由一到十，最硬的等級是十：鑽石。電容式面板就非常適合用在各種場合，因為7Mohs的硬度可以輕鬆勝任各種應用以及使用者的摧殘。 

 

準確率 

        

由于PET天生物理特性，電阻式的最好準確率只能到98.5％（即誤差值在1.5％下），而電容式面板則以電流驅(qū)動，準確率則可達到99％（即誤差值在1％下）。在小尺寸的時候還沒有感覺到這0.5％的差異，但是到大尺寸的時候，這0.5％的差距可能是一個按鈕的面積而造成誤動作。

 

反應時間 

        

假如只是單點觸碰的話，反應時間或許還感覺不出來它著重要性，但是假如需要畫線的話，例如像游戲機的使用，就非常的重要，電容式等于是及時的反應，你使用電阻式的話則是會有遲鈍的感覺，跟不上游戲的節(jié)奏。以3M的新一代電容式電容式觸控螢幕ClearTekⅡ為例，只要搭配3M EXⅡ控制卡，就可達到僅需3毫秒的觸控反應時間。 

 

觸控打點壽命 

        

通常我們是以觸控打點壽命來表示觸控面板的可*性及耐用性，電容式可以說遠遠超過其他電阻式的技術，當然，如此優(yōu)越的觸控打點壽命是由于3M獨家的 Hardcoat來保護電容式表層。觸控面板的可*性及耐用性越高，需要維修及保固的費用則越少，對消費者來說電容式是一個全部成本很劃算的解決方桉。

 

操作高溫 

        

由于現(xiàn)在CPU速度越來越快，CPU也越來越燙，再加上LCD面板發(fā)光發(fā)熱，現(xiàn)在整個系統(tǒng)散熱是一個越來越重要的一個技術問題，電容式在高溫的容忍度比電阻式還高20C，在系統(tǒng)設計可以比較方便，而且還可以在一些特殊環(huán)境使用。

 

抗UV 

        

PET是不抗UV的，因此電阻式并不適合在戶外長期使用。電容式并不怕紫外線，而且加上之前比電阻式還高的操作高溫，更適合在戶外接受太陽的風吹日曬。 

 

起動力量 

        

由于電阻式必須要壓下PET表層才能造成電壓降進而產(chǎn)生一個Touch ，你一定要施力壓下去才可以啟動電阻式面板，有時太輕的一個觸碰會無法驅(qū)動電阻式面板，然而，電容是只要手觸碰到表面，就可以形成一個觸碰，不需要施加任何的力量，在使用者的觀感上會覺得電容式更靈敏。

 

未來的技術：Dispersive Signal Technology  
 


3M是一個非常重視創(chuàng)新的公司，除了現(xiàn)有的產(chǎn)品，也不斷發(fā)展不同的技術，例如Dispersive Signal Technology（DST），目前還沒有一個中文譯名，他的基本原理其實和找地震震央類似，每當我們經(jīng)歷過地震之后，大家都會從新聞聽到震央在哪裡， DST就是類似這種技術，當我們觸碰到觸控面板的時候，在面板裡面都會形成一定的震波，跟一般表面波不同的是，DST是一種偵測在介質(zhì)裡面波的技術，所以，任何的表面水滴，髒污，或是油垢都不會影響到觸碰的偵測，造成任何干擾，DST沒有尺寸大小的限制，可以說是各種場合都可適用。

 

結(jié)論

 

觸控面板的市場是以非常快速在發(fā)展的，如何以更好品質(zhì)的產(chǎn)品來給顧客更多的價值，一直是3M的所努力追求的。由以上的分析來看，電容式無論在透光度、硬度、準確率、反應時間、觸控打點壽命、操作高溫、抗UV、和起始力量各方面都遠勝過電阻式，以目前來看，電容式面板是給客戶的一個最好的選擇。