觸控技術簡介

觸控面板的技術種類相當多,一般來說可依照所應用的尺寸做一大致上的技術應用區隔。在小尺寸應用,如pda、手機等方面,目前絕大多數是採用電阻式觸控面板;新興的技術應用則是由iphone所帶動起的投射電容式觸控面板。大尺寸方面傳統上則由紅外線式、表面聲波式或是表面電容式為主,應用在pos、 kiosk、atm等工業電腦領域。光學式是相當新的技術,在大尺寸應用上相當具有發展潛力。此外面板廠也正積極發展可結合電阻、電容或是光學式技術的內嵌式觸控面板。
From:康和證券-雙週刊

電阻式
電阻式觸控
電阻式技術原理是手指或觸控筆在觸碰ito film表面後,ito film會因壓力而形成凹陷,與下層的ito glass接觸後因導電而造成產生電阻的變化,控制ic則可經由計算電阻變化的位置來定位。
由於在大尺寸應用上有物理障礙(如阻抗增加等,電阻式觸控面板較適用於中小尺寸面板。一般設計上可大致分為4線~8線等形式,其中4線式最為基本,5線式以上則是利用增加導線的方式降低環境干擾以及增加定位精確度,不過基本原理並無不同。電阻式技術簡單成熟,成本也相當低廉,因此多年來一直佔有絕大多數的小尺寸應用市場。不過電阻式觸控有幾個明顯的缺點。一是在於為於觸控表面的ito film是以pet薄膜製成的軟性材質,因此容易被刮傷,使用壽命較短。二是在於透光率不佳,使得其下的lcd面板往往需要較強的背光,增加了耗電量。此外,反應速度較慢,以及使用者對於壓力掌握的不穩定容易造成輸入上的誤差,也是可見的缺點之一。
電容式
電容式觸控
電容式觸控的原理是:導電的ito玻璃在四角提供電壓下形成均勻電場,而由於人體人體是電的導體,因此在接觸觸控面板硬化玻璃表面時會造成耦合電容,吸走下方ito玻璃的部份電流造成電壓下降,而ic即經由計算電壓下降的座標判斷觸控的位置。
電容式觸控又可分為表面式電容和投射式電容。其中投射式電容的特色在於ito層以蝕刻方式形成矩陣,使得人體在接觸時除了表面會形成電容之外,也會造成xy軸交會處之間電容值的變化。投射式電容由於被iphone所採用,具有耐用性高(不需直接接觸就能感應、漂移現象較表面式電容小,因此被視為是未來電容式的主流技術。而在透光率、反應速度、耐用性、外觀方面都大幅優於電阻式觸控面板,更有具有多點觸控能力的優點,所以市場普遍看好有機會逐漸取代傳統電阻式觸控技術。不過,目前投射式電容由於ito層的生產難度相當高,造成良率不佳,此外控制ic的演算較複雜,並被不少專利所限制,因此整體成本仍高於電阻式觸控面板相當多。
紅外線式和表面聲波式
紅外線式和表面聲波式觸控
此兩種觸控方式是現有大尺寸觸控螢幕最普遍的技術。紅外線式在螢幕四邊分別有x、y軸的紅外線發射器和接收器,接觸時利用光遮斷的座標計算出觸控的位置。表面聲波式則是在三個角落分別裝置表面聲波發射器和接受器,利用物體接觸時聲波能量會被吸收的性質,計算出能量產生變化的座標。
紅外線式觸控的優點在於可應用尺寸相當大,反應速度快且相當精確,也極為耐用;缺點則在於受限於紅外線模組體積,無法做到高解析度,大量紅外線led模組的成本也不低。表面音波式可應用的面積不如紅外線式大,但相較於紅外線式更有高解析度的優點。不過在成本上,由於四周的反射天線製作多為客製且良率不高,造成成本也相對偏高。
光學式

目前一般所說的光學式其實應稱為光學影像感應式(因為紅外線式才是最早的光學式。其原理在於透過兩個角落的ccd/cmos攝影機,偵測觸控物體所形成的陰影,經由三角定位找出觸控的位置。若要強化判讀精確度或減少外光干擾,下方側可能會增加紅外線光源輔助,或是在邊框採用反射材質。
光學式是相當新的技術,目前僅有少數公司擁有。光學式不但具有紅外線和表面音波式在大尺寸應用上的優點相當,更因為現今ccd/ cmos感測器的功能強大,影像輸出速度極快,使得光學式的反應速度和解析度都更優於紅外線式和表面音波式。此外ccd/cmos感測器降價速度相當快,又只需安裝在兩個角落,因此在成本上更具優勢。雖然在小尺寸應用上因為感測模組的體積問題而可能不太適用,但是在大尺寸應用上將有機會成為主流。
電磁式
電磁式觸控主要是應用在繪圖板上,原理是利用電磁筆在操作時,和板下的感應線產生磁場變化來判斷動作。電磁式的優點是反應速度快且精確,但由於需要特殊的電磁筆,因此並不適用於一般的觸控操作。為瞭解決此一問題,目前有將電磁式和電阻式(如日商wacom或是電容式(以商n- trig結合的設計,應用在平板電腦上,惟成本很明顯的大幅增加。
影像辨識式
影像辨識式和光學式概念相近,不同處在於影像辨識式是用多個ccd/cmos攝影機直接觀測影像(而非陰影,並透過影像辨識技術判斷操控意圖,可做到完全的多點觸控式是最大的優點。不過由於攝影機需要空間來擷取影像,因此此技術僅適合用於背投電視或是投影機上面,使用領域明顯受限。微軟於2007年所推出觸控電腦surface平台即是採用此種技術。
內嵌式
目前多家面板廠正積極開發內嵌式觸控面板。現有的觸控面板都是採用外掛方式貼合在lcd面板上,會有厚度增加、光穿透率降低的缺點,而內嵌式觸控就是希望藉由將電阻、電容或是光學式的觸控感應元件整合進面板製程中的方式來解決這些問題。同時面板廠也希望能藉由觸控功能的增加來提高面板的附加價值。不過目前內嵌式觸控由於製程困難,使得良率偏低,這造成內嵌式成本無法和技術已經相當成熟的的傳統外掛式相比,因此目前仍然未見內嵌式觸控技術的商業化。不過由於面板廠仍有相當大的動機去持續改良開發內嵌式觸控技術,因此未來的發展仍值得持續觀察。

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