觸控面板感測技術分析比較

(Capacitive)

電阻式 (Resistive)

表面聲波式 (SAW)

光學式 (Infrared)

電磁式

Glass Glass Glass

價格 稍貴 一般 貴 昂貴 貴

技術門檻 高 低 高 高 高

應用尺寸 3~30吋 2~12吋 10~15吋 6~40吋 2~20吋 資料來源：本研究整理

(一) 電阻式(Resistive)觸控面板感測技術

電阻式觸控面板採用電壓偵測方式感應，其技術原理是利用氧化銦錫 (ITO)導電玻璃及導電薄膜(ITO Film)為主要原材料，同時在上下部透明電極 間設有點隔片(Dot Spacer)，使用時利用壓力使上下電極導通，於按壓即產 生 ON/OFF 作用，而 ON/OFF 訊號傳給控制 IC(或控制器)處理，經由控制 IC(或控制器)測知面板電壓變化而計算出接觸點位置進行輸入內容。因為導 電玻璃與導電薄膜之阻抗值具有均勻性，其相對電位差呈現線性，因此輸 出訊號之精確性將受相對電位差直線性所影響，所以導電玻璃與導電薄膜 阻抗值之均勻性是影響直線性之重要因素，因為各家觸控面板廠商有關於 導電玻璃與導電薄膜阻抗值之均勻性並不一致，將形成控制 IC 廠商與其匹 配問題。因此，如何將控制 IC 做到適合每一家不同廠商與製程生產出來的 觸控面板，將成為控制 IC 設計廠商建立無形技術門檻。

(二) 電容式(Capacitive)觸控面板感測技術

此類面板有一電極層，當手指接觸面板時，人體的靜電流入地面而產 生微弱電流通過，面板根據電極上的電流值變化，即可測出接觸點位置；

而面板的格網式電極層，每個接觸點都能獨立產生座標位置，可使處理器 能辨識多點觸控的位置。和電阻式感測技術不同的是，電容式必須以手指 接觸面板來操作，若帶手套或觸控筆則無法感應，除此之外價錢較高以及 會受到靜電或是溼度的影響，產生誤判，都是電容式感測技術令人詬病的 地方。

電容式感測技術根據電場產生方式又區分為表面電容(Surface

Capacitive)及投射式電容(Projected Self-Capacitive)兩種。其中表面電容是運 用橫跨螢幕表面所產生的電場，從4個角落感測使用者手指接觸螢幕面板時

所流出電荷的位置；由於其I/O針腳數不會隨螢幕尺寸而變化，所以表面電 容也適用於大型螢幕。投射式電容則是在感測表面上使用靜電場域，決定 輸入電值，此形式需要使用圖形化氧化銦錫(patterned ITO)，且無須校正。

它可以透過厚重的覆蓋層感測到接近的物體，且能支援多點觸控偵測及手 部動作，適用於小型螢幕。因此Apple iPhone即是使用投射式電容作為其觸 控面板的控制技術。而投射式電容觸控技術又根據不同電極層設計方式而 又可區分為自電容式(self capacitance)和交互電容式(mutual capacitance)兩 種。

(三) 光學式(Infrared)觸控面板感測技術

光學式觸控面板可使用任何觸控方式，其原理乃利用光源接收遮斷原 理，將面板範圍內佈滿光源與接收器並組成矩陣，當光線遭遮斷時，即可 得知收不到信號接收器的位置，進而確定其精確位置。

(四) 超音波式(SAW)觸控面板感測技術

超音波式觸控面板的玻璃基板上則沒有任何塗膜。位於螢幕四角的轉換 器，會把來自控制 IC 的訊號轉換成玻璃基板上的超音波，位於四邊的反射 器則負責產生駐波圖樣。一旦接觸螢幕，就會吸收掉部分的駐波，因此必 須用手指或軟式觸控方式(例如鉛筆上的橡皮擦)輕觸，以吸收表面能量，並 藉由發射超音波方式並計算接收強度來標定相對位置，因接觸指標物會吸 收超音波造成衰減，所以接收時的信號已與未動作時不同，經由控制 IC 比 對使用前後的衰減量並計算後得出精確位置。此時轉換器會檢測出相對的 衰減，而控制 IC 便能定出手指的座標。

(五) 電磁式(Magnetic)觸控面板感測技術

電磁式觸控面板，輸入裝置主要包含三大項元件：(1)數位天線板、(2) 包含 ASIC 之電路控制板、(3)壓感電磁筆，其基本原理係靠電磁感應方式，

電磁筆為訊號發射端，天線板為訊號接收端，當接近感應時磁通量發生變 化，藉由 algorithm 運算方式將所在位置點定義出來。

第六節 觸控面板控制 IC

Apple iPhone 引發觸控面板商機以來，觸控面板帶動更多 3C 電子產品 的應用商機，也帶動觸控面板控制 IC 市場需求。根據拓墣產業研究所 (TRI) 統計分析，全球觸控面板控制 IC(含控制卡)市場 2006 年的產值約為 1.78 億 美元，僅較 2005 年 1.72 億美元成長 3.5%；2007 年在 iPhone 效應持續發 酵之下，預估年產值將擴大至 2.15 億美元，年成長率更高達 20.8%，2008 年將更具成長爆發力，產值將持續擴大至 2.7 億美元，年成長率高達 25.6%。尤其是電容式觸控面板技術日益成熟，並已能應用在 iPhone 等小 型 3C 產品上，預期未來會有越來越多的 3C 產品採用觸控面板技術 (圖 2.11)。

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2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 (F) 2010 (F)

圖 2.5 2003～ 2010 年 觸 控 面 板 控 制 IC 產 值 與 年 成 長 率 資 料 來 源 ： 本 研 究 整 理

當人與觸控面板沒有接觸時，各種電極(Electrode)是同電位的，觸控面 板上沒有電流(Electric Current)通過，當與觸控面板接觸時，人體內的靜電 流入地面而產生微弱電流通過。檢測電極依電流值變化，可以算出接觸的 上不可或缺的一員，由於不均勻的導電膜(ITO Layer)會造成工作位置精度 的偏差，且觸控面板尺寸愈大此情形愈加明顯。因此為了得到正確位置精 度，需藉由控制 IC 線性分析及補償。

控制 IC 經由多點(多為 25 點)線性補償功能(Multi-point Linearity

(百萬美元)

Compensation Function)，以對通過不平衡的透明導電膜而引起的偏差進行 補償。通常此對策能將線性偏差(Accuracy Tolerance)控制在 1%以下。但上 述情形是建立在理想狀況下，實際操作時，「漂移現象」(Drift Phenomenon) 一直是電容式觸控面板應用亟待克服的問題，由於流經電容式觸控面板訊 號是非常微弱的，且直接受溫度、溼度、手指濕潤程度、人體體重、地面 干擾與線路寄生電容所影響，而多點線性補償功能祇能解決局部區域線性 問題，無法解決整體的漂移現象。也就是因為漂移現象，使得後進廠商在 切入電容式控制 IC 領域時，面臨到可靠度(Rreliability)及產品再現性問題，

無形之中更增加整個產業技術門檻。

所以當手指靠近觸控面板時，帶走電極層上的些微電荷，改變了電極 片上的電容流量。每片電極透過傳導線與感應 IC 連結，感應 IC 檢測出電 容變化後，將類比訊號轉成數位訊號，再透過匯流序列回報給主控制器，

判斷觸控點位置及指令。感應 IC 匯流序列處理器判斷指令位置及意義，加 以執行。去除雜訊後，測量出加壓點。產生初步訊號，但周邊仍有許多雜 訊，接著量測加壓點，確認接觸面積最後再計算出精確座標位置。

至於，多點觸控功能(Multi-Touch)主要是藉由處理器(Processor)和系統 的軟硬體搭配而成，例如 Apple iPhone 便是經由控制 IC 將接觸點的大小 (Size)、形狀(Shape)及位置(Location)訊號傳至處理器(Processor)，爾後處理 器(Processor)將訊號予以群組化再偵測是否有移動訊號，經過手勢軟體處理 之後便形成所謂「多點觸控(Multi-Touch)」，也就透過姆指與食指內外移動 將圖形放大或縮小功能。

應用於手機面板的電阻式控制 IC 將比電容式優先被整合至手機 Base Band。目前一般手機面板大多在 3.5 吋以下 QVGA 面板(日本有少數 4.3 吋 面板手機)，由於解析度不高加上電阻式屬於單點觸控，所以處理的訊號並

不複雜也不需要多工器(MUX)只需要透過 ADC 訊號轉換，就可以把訊號直 接傳到處理器，整合難度不像電容式控制 IC。因此，將電阻式控制 IC 整合 至手機 Base Band 改善手機操作介面，既使是多功能的多媒體手機未來操作 將更加直接化、人性化。

如何匹配各家電玻璃與導電薄膜阻抗值將形成電阻式控制 IC 廠商無形 技術門檻。因為導電玻璃與導電薄膜之阻抗值具有均勻性，其相對電位差 呈現線性，因此輸出訊號之精確性將受相對電位差直線性所影響，所以導 電玻璃與導電薄膜阻抗值之均勻性是影響直線性之重要因素，因為各家觸 控面板廠商有關於導電玻璃與導電薄膜阻抗值之均勻性並不一致，將形成 控制 IC 廠商與其匹配問題，因此，如何將控制 IC 做到適合每一家不同廠 商與製程生產出來的觸控面板，將成為控制 IC 設計廠商無形技術門檻。

新產品應用陸續問世，例如：iBar、iPhone 及 Surface Computer，人類 生活已逐漸邁入「Multi-Touch」時代。欲使「Multi-Touch」觸控技術完美 地工作，需要三大核心關鍵元件同時完美地搭配，這三大核心關鍵元件可 分為：(1)螢幕顯示器元件；(2)感測觸點的元件/控制器；(3)可辨識手勢語言 的軟體。接下來將針對 Multi-Touch 技術及應用產品做深入分析。