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触控面板(Touch Panel)技术



前言:

        近年来, 触控式面板的应用可说是越来越广泛,从早期军方或是一些特殊的应用,到目前许多地方都采用了触控式面板,假如用Yahoo!或是谷歌以“touch panel” 关键字搜寻的话,每天以数百多的结果成长,可见得触控式面板已经是一个当红且快速成长的应用及市场。然而,触控式面板有4、5种以上的技术和许多的厂商投入其中,假如有些顾客想采用触控式面板,势必会被五花八门的资讯搞的眼花撩乱,不知所措。这篇文章以目前比较主流的和未来的技术为架构,希翼给初次涉入触控式面板的读者提供一些有用的参考。 

•电阻式 

        电阻式触控萤幕可以说是目前使用量最多的一个技术,电阻式的驱动原理是用电压降的方式来找座标轴,由下图可以看出,X轴和Y轴各由一对0∼5V的电压来驱动,当电阻式触控萤幕被Touch到的时候,由于回路被导通,而会产生电压降,而控制器则会算出电压降所佔的比例然后更进一步算出座标轴。 

        从电阻式的结构面来讲 ,通常电阻式上层是以ITO Coating的PET来当材料,下层则是以ITO Coating的PET或是玻璃来当材料,平常没使用的时候上下两层是以绝缘体Spacer Dot来撑开, 要不然就会产生Constant Touch(游标固定每一点)的问题。 

        一般电阻式架构式Film on Glass(FG),也就是说上层是ITO Coating的PET,下层则是以ITO Coating的一般玻璃,缺点是一般玻璃假如在使用中不慎弄破,玻璃碎片会割伤使用者。 

        为避免这种意外发生,3M特别采用一种更安全的架构Polyester Laminated(PL),上层还是ITO Coating的PET(参考下图),但下层则是ITO Coating的PET、光学胶、化学强化玻璃(由上而下)。化学强化玻璃已经比一般玻璃的耐承受压力强3.4倍了,当化学强化玻璃还是不幸打破的时候,光学胶可以整层包覆化学强化玻璃的碎片,避免碎片割伤使用者,就好像汽车挡风玻璃的隔热纸一样,只会裂不会破,此种Polyester Laminated 架构的电阻式面板安全性就远胜过Film on Glass(FG)。 

•电容式 

        电容式触控面板,跟电阻式比较,则是一个截然不同的技术,电容式的架构比较简单,基本上是以ITO玻璃为主体,在ITO玻璃的四角放电,在表面形成一个均匀的电场,当可以导电的物体,例如像是人的手指,吸走一点微量的电流,后面的控制器则会算出电流被吸走的比例而算出X轴和Y轴。 

        3M目前推出最新的电容产品ClearTekⅡ,下表则是一般电阻式和3M电容式的比较表。 

•透光度 

        触控式面板是依附在 LCD外面的,所以其透光率以及其抗眩抗反射的特性也相对重要。电容式触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的新一代电容式电容式触控萤幕,ClearTekⅡ透光度为91.5%,其表面并有抗眩抗反射处理。跟电阻式触控萤幕比起来,电容式触控萤幕让整个视觉亮了起来,整个视觉质感也提升不少,触控萤幕的製造商也不必去改造LCD把亮度提高,省了许多的成本。 

•硬度 

        电阻式的表层是PET(塑胶)材质,通常硬度是3H,这边所谓的H硬度就是大家铅笔的硬度,例如像2B,HB铅笔之类,大家使用铅笔都知道铅笔是很容易折断的,在加上塑胶老化之后会变脆,电阻式触控面板是很容易损害的,电阻式假如是用在PDA或是其他个人使用的物品的话还好,通常大家会非常顾惜自己的东西,但是假如是公用的话,很容易因为不顾惜使用或是不当使用遭到破坏,通常会造成厂商维护上的困扰,更别说顾客因为机器无法使用而损失的机会成本。 

        3M在电容式面板的表层采用3M独家HardCoat,可以让电容式面板的表层达到玻璃的硬度,Mohs的等级由一到十,最硬的等级是十:鑽石。电容式面板就非常适合用在各种场合,因为7Mohs的硬度可以轻鬆胜任各种应用以及使用者的摧残。 

•准确率 

        由于PET天生物理特性,电阻式的最好准确率只能到98.5%(即误差值在1.5%下),而电容式面板则以电流驱动,准确率则可达到99%(即误差值在1%下)。在小尺寸的时候还没有感觉到这0.5%的差异,但是到大尺寸的时候,这0.5%的差距可能是一个按钮的面积而造成误动作。 

•反应时间 

        假如只是单点触碰的话,反应时间或许还感觉不出来它着重要性,但是假如需要画线的话,例如像游戏机的使用,就非常的重要,电容式等于是及时的反应,你使用电阻式的话则是会有迟钝的感觉,跟不上游戏的节奏。以3M的新一代电容式电容式触控萤幕ClearTekⅡ为例,只要搭配3M EXⅡ控制卡,就可达到仅需3毫秒的触控反应时间。 

•触控打点寿命 

        通常大家是以触控打点寿命来表示触控面板的可*性及耐用性,电容式可以说远远超过其他电阻式的技术,当然,如此优越的触控打点寿命是由于3M独家的 Hardcoat来保护电容式表层。触控面板的可*性及耐用性越高,需要维修及保固的费用则越少,对消费者来说电容式是一个全部成本很划算的解决方桉。 

•操作高温 

        由于现在CPU速度越来越快,CPU也越来越烫,再加上LCD面板发光发热,现在整个系统散热是一个越来越重要的一个技术问题,电容式在高温的容忍度比电阻式还高20C,在系统设计可以比较方便,而且还可以在一些特殊环境使用。 

•抗UV 

        PET是不抗UV的,因此电阻式并不适合在户外长期使用。电容式并不怕紫外线,而且加上之前比电阻式还高的操作高温,更适合在户外接受太阳的风吹日晒。 

•起动力量 

        由于电阻式必须要压下PET表层才能造成电压降进而产生一个Touch ,你一定要施力压下去才可以启动电阻式面板,有时太轻的一个触碰会无法驱动电阻式面板,然而,电容是只要手触碰到表面,就可以形成一个触碰,不需要施加任何的力量,在使用者的观感上会觉得电容式更灵敏。 

•未来的技术:Dispersive Signal Technology 

        3M是一个非常重视创新的企业,除了现有的产品,也不断发展不同的技术,例如Dispersive Signal Technology(DST),目前还没有一个中文译名,他的基本原理其实和找地震震央类似,每当大家经历过地震之后,大家都会从资讯听到震央在哪裡, DST就是类似这种技术,当大家触碰到触控面板的时候,在面板裡面都会形成一定的震波,跟一般表面波不同的是,DST是一种侦测在介质裡面波的技术,所以,任何的表面水滴,髒污,或是油垢都不会影响到触碰的侦测,造成任何干扰,DST没有尺寸大小的限制,可以说是各种场合都可适用。 

结论:

        触控面板的市场是以非常快速在发展的,如何以更好品质的产品来给顾客更多的价值,一直是3M的所努力追求的。由以上的分析来看,电容式无论在透光度、硬度、准确率、反应时间、触控打点寿命、操作高温、抗UV、和起始力量各方面都远胜过电阻式,以目前来看,电容式面板是给客户的一个最好的选择。
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