電容式觸控面板技術

由於手機是少有年出貨量超過10億支大關的電子產品，且近來多功能手機 帶動觸控螢幕風潮，大量小尺寸觸控面板需求將逐漸產生。 iPhone採投射式電 容（Projected Capacitive）觸控面板，而非一般表面式電容（Surface Capacitive）

觸控面板，主要原因在其能支援多點觸控（Multi-touch）功能。因投射式電容

觸控面板結構堅固，且無尺寸限制，所以幾乎適用在所有觸控螢幕應用範圍，

預估將壓縮其他技術的市場空間。觸控面板技術大致可分為電阻式、電容式、

超音波式及紅外線式觸控技術，各種技術的優劣，可以用以下雷達圖11表示。

圖 11 觸控面板特性比較雷達圖

常見觸控面板技術優劣勢分析

電阻式觸控面板價格便宜，然使用耐久性有限

電阻式為目前應用最廣的觸控技術，應用範圍包括手機、PDA、工業設備、

醫療設備、店頭廣告（Point of Purchase；POP）。電阻式觸控面板的優點在於 便宜、精細度高、且適於以任何圓尖頭物體操作。電阻式觸控面板的結構主要 是由2層導電膜及間隔物（Spacer）組成，其中間隔物是用以避免這2層膜電性接 觸。當使用者施壓時，電路可辨識2層導電膜的接觸點，從而判斷施壓的位置。

這種結構具有2個重大缺點，一是用戶須透過上述2層導電膜觀察顯示器，使顯 示器亮度被大幅降至原先的82%左右；二是用手指操作時，可明顯感覺靈敏度 較差，因此須倚賴觸控筆。另外，由於每次觸控操作都會讓導電膜（通常是銦 錫氧化物）變形，久而久之會造成導電膜龜裂，因此電阻式觸控面板使用耐久 性較短，圖12為電阻式觸控面板示意圖。

圖 12 電阻式觸控面板示意圖

表面式電容觸控面板反應速度快，但無法戴手套操作

由於無需觸控筆，表面式電容觸控面板已廣泛用於互動式多媒體資訊站、

自動提款機（Automatic Teller Machine；ATM）、賭博機台、遊戲機台及店頭 廣告等領域。此外，表面式電容觸控面板還具有反應速度快、高精細度、表面 髒污時仍可運作等優點。其主要結構是塗有導電膜的玻璃基板，導電膜連接螢 幕角落的4個電極，4個電極接通微量電壓而在導電膜上形成均勻電場。當使用 者觸碰導電膜時，此均勻電場會產生變化，而由這4個電極吸走電流，控制系統 依此算出觸碰位置，圖13為表面式電容觸控面板示意圖。

圖 13 表面式電容觸控面板示意圖

表面式電容觸控面板的主要缺點，是須以手指或導電物體與觸控面板電性 連接，而非採電容耦合（Capacitive Coupling）原理，因此使用者無法戴手套操 作。然而在許多場合中，操作人員必須戴手套，特別是無塵室等不允許脫下手 套的工作環境。此外，表面式電容觸控面板易受到時間及溫度的影響，而產生

「飄移（drift）」現象，因此需耗費週期性校正成本。

超音波式觸控面板能以任何物體操作，不耐髒污

超音波式觸控面板適用於各種自助（Self-service）設備如ATM、互動式多 媒體資訊站等領域，主要是因為其具高精細度、無飄移現象，且能以任何物體 操作。超音波式觸控面板的原理是以超音波跨越螢幕表面，並在垂直、水平軸 裝設感測器，來接收超音波；當觸碰螢幕時，部分區域的超音波會被吸收，系 統會以超音波的減弱情形來判斷觸碰位置。然而，這種結構的重大缺點是不耐 髒污，因當螢幕表面有髒污時，會吸收部分超音波，而產生無法偵測觸控的死 區（dead zone）。

紅外線式觸控面板能以任何物體操作 但精細度低

紅外線式（Infrared）觸控面板主要結構是在顯示器畫面四週裝設紅外線發 射端（如LED）及接收端（如光電晶體／Photo Transistor）。發射端發出紅外線 而形成紅外線網，當使用者碰觸螢幕時，部分紅外線會被遮蔽，導致部分接收 端無法接受到紅外線，系統因而得知觸碰位置。此結構的主要優點是能以任何 物體進行操作，因此適於ATM、工廠設備等應用。然其主要缺點是精細度低、

價格貴，且使用者可能在觸碰螢幕前先遮蔽了紅外線，因而造成錯誤的觸控輸 入，圖14為紅外線式觸控面板示意圖。

圖 14 紅外線式觸控面板示意圖

投射式電容觸控面板全方位優勢

電容式觸控面板基本上是以ITO玻璃為主體，在ITO玻璃的四角放電，在表 面形成1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軸位置，再以 驅動軟體演算該有的反應。投射式電容觸控面板的結構是在兩層玻璃中設置微 細導線，導線將螢幕區分為許多個感測區塊，每條導線直徑約為頭髮的3分之1，

因 此 當 正視 螢 幕 時 ，幾 乎 無 法看 到這 些 導 線 。 這 種 結 構 的 透 光率 （ Light Transmission）可達92%以上，較電阻式的透光率（約82%）及表面式電容的透 光率（約85%）高，圖15為投射式電容觸控面板示意圖。

圖 15 投射式電容觸控面板示意圖

表面式電容觸控面板理論上應是最便宜的選擇，然其控制電路價格較昂 貴。電阻式觸控面板的控制電路有單晶片解決方案，而表面式電容、紅外線式 及超音波式觸控面板較無單晶片解決方案，故成本較高。選擇觸控面板時，設 計者除考慮單位售價外，還須考慮後續維護成本，例如許多觸控面板結構物理 性質會隨時間、溫度變化，造成座標逐漸偏移，即飄移現象，因此須進行週期 性校正，帶來後續維護成本。投射式電容觸控面板座標依導線的排列方式決 定，而非以結構物理性質決定，因此無論外界環境如何變化，其座標不會隨時 間飄移，如此一來，維護成本可以降到最低。

投射式電容觸控面板另一個主要優點是戴手套仍可順利操作，由於投射式 電容觸控面板採電容耦合，手指與觸控面板甚至無需真正接觸，即可進行觸控 輸入。此外，在常見觸控面板中，只有投射式電容觸控面板能有多點觸控功能。

然而，因技術及專利因素，僅少數廠商能生產具此功能的面板。