觸控面板(Touch Panel)技術(shù)

March 28, 2019

前言：

        近年來(lái)， 觸控式面板的應(yīng)用可說(shuō)是越來(lái)越廣泛，從早期軍方或是一些特殊的應(yīng)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(guān)鍵字搜尋的話，每天以數(shù)百多的結(jié)果成長(zhǎng)，可見得觸控式面板已經(jīng)是一個(gè)當(dāng)紅且快速成長(zhǎng)的應(yīng)用及市場(chǎng)。然而，觸控式面板有4、5種以上的技術(shù)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(shì)必會(huì)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(lái)的技術(shù)為架構(gòu)，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?zāi)豢梢哉f(shuō)是目前使用量最多的一個(gè)技術(shù)，電阻式的驅(qū)動(dòng)原理是用電壓降的方式來(lái)找座標(biāo)軸，由下圖可以看出，X軸和Y軸各由一對(duì)0∼5V的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)電阻式觸控螢?zāi)槐籘ouch到的時(shí)候，由于回路被導(dǎo)通，而會(huì)產(chǎn)生電壓降，而控制器則會(huì)算出電壓降所佔(zhàn)的比例然后更進(jìn)一步算出座標(biāo)軸。 

        從電阻式的結(jié)構(gòu)面來(lái)講 ，通常電阻式上層是以ITO Coating的PET來(lái)當(dāng)材料，下層則是以ITO Coating的PET或是玻璃來(lái)當(dāng)材料，平常沒(méi)使用的時(shí)候上下兩層是以絕緣體Spacer Dot來(lái)?yè)伍_， 要不然就會(huì)產(chǎn)生Constant Touch（游標(biāo)固定每一點(diǎn)）的問(wèn)題。 

        一般電阻式架構(gòu)式Film on Glass（FG），也就是說(shuō)上層是ITO Coating的PET，下層則是以ITO Coating的一般玻璃，缺點(diǎn)是一般玻璃假如在使用中不慎弄破，玻璃碎片會(huì)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(gòu)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(xué)膠、化學(xué)強(qiáng)化玻璃（由上而下）。化學(xué)強(qiáng)化玻璃已經(jīng)比一般玻璃的耐承受壓力強(qiáng)3.4倍了，當(dāng)化學(xué)強(qiáng)化玻璃還是不幸打破的時(shí)候，光學(xué)膠可以整層包覆化學(xué)強(qiáng)化玻璃的碎片，避免碎片割傷使用者，就好像汽車擋風(fēng)玻璃的隔熱紙一樣，只會(huì)裂不會(huì)破，此種Polyester Laminated 架構(gòu)的電阻式面板安全性就遠(yuǎn)勝過(guò)Film on Glass（FG）。 

•電容式 

        電容式觸控面板，跟電阻式比較，則是一個(gè)截然不同的技術(shù)，電容式的架構(gòu)比較簡(jiǎn)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(gè)均勻的電場(chǎng)，當(dāng)可以導(dǎo)電的物體，例如像是人的手指，吸走一點(diǎn)微量的電流，后面的控制器則會(huì)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(duì)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?zāi)唬珻learTekⅡ透光度為91.5％，其表面并有抗眩抗反射處理。跟電阻式觸控螢?zāi)槐绕饋?lái)，電容式觸控螢?zāi)蛔屨麄€(gè)視覺亮了起來(lái)，整個(gè)視覺質(zhì)感也提升不少，觸控螢?zāi)坏难u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(huì)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(gè)人使用的物品的話還好，通常我們會(huì)非常愛惜自己的東西，但是假如是公用的話，很容易因?yàn)椴粣巯褂没蚴遣划?dāng)使用遭到破壞，通常會(huì)造成廠商維護(hù)上的困擾，更別說(shuō)顧客因?yàn)闄C(jī)器無(wú)法使用而損失的機(jī)會(huì)成本。 

        3M在電容式面板的表層采用3M獨(dú)家HardCoat，可以讓電容式面板的表層達(dá)到玻璃的硬度，Mohs的等級(jí)由一到十，最硬的等級(jí)是十：鑽石。電容式面板就非常適合用在各種場(chǎng)合，因?yàn)?Mohs的硬度可以輕鬆勝任各種應(yīng)用以及使用者的摧殘。 

•準(zhǔn)確率 

        由于PET天生物理特性，電阻式的最好準(zhǔn)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(dòng)，準(zhǔn)確率則可達(dá)到99％（即誤差值在1％下）。在小尺寸的時(shí)候還沒(méi)有感覺到這0.5％的差異，但是到大尺寸的時(shí)候，這0.5％的差距可能是一個(gè)按鈕的面積而造成誤動(dòng)作。 

•反應(yīng)時(shí)間 

        假如只是單點(diǎn)觸碰的話，反應(yīng)時(shí)間或許還感覺不出來(lái)它著重要性，但是假如需要畫線的話，例如像游戲機(jī)的使用，就非常的重要，電容式等于是及時(shí)的反應(yīng)，你使用電阻式的話則是會(huì)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?zāi)籆learTekⅡ?yàn)槔灰钆?M EXⅡ控制卡，就可達(dá)到僅需3毫秒的觸控反應(yīng)時(shí)間。 

•觸控打點(diǎn)壽命 

        通常我們是以觸控打點(diǎn)壽命來(lái)表示觸控面板的可*性及耐用性，電容式可以說(shuō)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他電阻式的技術(shù)，當(dāng)然，如此優(yōu)越的觸控打點(diǎn)壽命是由于3M獨(dú)家的 Hardcoat來(lái)保護(hù)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(fèi)用則越少，對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)電容式是一個(gè)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(lái)越快，CPU也越來(lái)越燙，再加上LCD面板發(fā)光發(fā)熱，現(xiàn)在整個(gè)系統(tǒng)散熱是一個(gè)越來(lái)越重要的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，電容式在高溫的容忍度比電阻式還高20C，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(yáng)的風(fēng)吹日曬。 

•起動(dòng)力量 

        由于電阻式必須要壓下PET表層才能造成電壓降進(jìn)而產(chǎn)生一個(gè)Touch ，你一定要施力壓下去才可以啟動(dòng)電阻式面板，有時(shí)太輕的一個(gè)觸碰會(huì)無(wú)法驅(qū)動(dòng)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(gè)觸碰，不需要施加任何的力量，在使用者的觀感上會(huì)覺得電容式更靈敏。 

•未來(lái)的技術(shù)：Dispersive Signal Technology 

        3M是一個(gè)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(shù)，例如Dispersive Signal Technology（DST），目前還沒(méi)有一個(gè)中文譯名，他的基本原理其實(shí)和找地震震央類似，每當(dāng)我們經(jīng)歷過(guò)地震之后，大家都會(huì)從新聞聽到震央在哪裡， DST就是類似這種技術(shù)，當(dāng)我們觸碰到觸控面板的時(shí)候，在面板裡面都會(huì)形成一定的震波，跟一般表面波不同的是，DST是一種偵測(cè)在介質(zhì)裡面波的技術(shù)，所以，任何的表面水滴，髒污，或是油垢都不會(huì)影響到觸碰的偵測(cè)，造成任何干擾，DST沒(méi)有尺寸大小的限制，可以說(shuō)是各種場(chǎng)合都可適用。 

結(jié)論：

        觸控面板的市場(chǎng)是以非?？焖僭诎l(fā)展的，如何以更好品質(zhì)的產(chǎn)品來(lái)給顧客更多的價(jià)值，一直是3M的所努力追求的。由以上的分析來(lái)看，電容式無(wú)論在透光度、硬度、準(zhǔn)確率、反應(yīng)時(shí)間、觸控打點(diǎn)壽命、操作高溫、抗UV、和起始力量各方面都遠(yuǎn)勝過(guò)電阻式，以目前來(lái)看，電容式面板是給客戶的一個(gè)最好的選擇。
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