原创 觸控式面板(TouchPanel)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。

　3M目前推出最新的電容產品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）