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觸控式面板(Touch Panel)技術分析  
觸控式面板(Touch Panel)技術分析
副标题:觸控式面板(Touch Panel)技術分析
日期:2008-5-28 21:29:45     来源:DigiTimes   编辑:51Touch 

    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, 到目前許多地方都採用了觸控式面板,假如用Yahoo!或是Google以「touch panel」 關鍵字搜尋的話,每天以數百多的結果成長,可見得觸控式面板已經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,假如有些顧客想採用觸控式面板, 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)。

■•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,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。

■•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並不容易。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%,其表面並有抗眩抗反射處理。跟電阻式觸控螢幕比起來,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,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,在加上塑膠老化之後會變脆,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採用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

 由於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,例如像遊戲機的使用,就非常的重要,電容式等於是及時的反應,你使用電阻式的話則是會有遲鈍的感覺,跟不上遊戲的節奏。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靠性及耐用性,電容式可以說遠遠超過其他電阻式的技術,當然,如此優越的觸控打點壽命是由於3M獨家的Hardcoat來保護電容式表層。觸控面板的可靠性及耐用性越高,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划算的解決方案。

■•操作高溫

 由於現在CPU速度越來越快,CPU也越來越燙,再加上LCD面板發光發熱,現在整個系統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,在系統設計可以比較方便,而且還可以在一些特殊環境使用。

■•抗UV

 PET是不抗UV的,因此電阻式並不適合在戶外長期使用。電容式並不怕紫外線,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

 由於電阻式必須要壓下PET表層才能造成電壓降進而產生一個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是一個非常重視創新的公司,除了現有的產品,也不斷發展不同的技術,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,每當我們經歷過地震之後,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。

 結論:觸控面板的市場是以非常快速在發展的,如何以更好品質的產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。(本文由3M提供)

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