各種觸控屏幕應用原理分析

　　觸控屏幕從早期KIOSK售票亭到ATM提款機的裝載使用，到現在成為進階AIO、平板電腦、智慧手機甚至是筆記型電腦都爭相裝載的人機介面設計，除傳統電子式觸屏仍有市場用量外，新穎的電容式觸屏材料持續在透光、多點感測應用優化…

　　觸控屏幕應用，在早期僅在不適合使用鍵盤、滑鼠的應用場合，才會被設備開發者列為優選的人機介面方案，因為作為人機介面應用，觸控屏幕有學習門檻低、操作直覺、搭配GUI設計可以提供更便捷的資訊服務，而在Apple在第一代iPhone導入電容式觸控屏幕后，觸控屏幕從中／小尺寸的智慧手機、MP3隨身聽、平板電腦全面搭載后，這波觸控面板設計風潮也吹向平板電腦、AIO一體型電腦、變形筆電等產品，透過觸控人機介面提升終端資訊產品的使用體驗優化。

　　而觸控屏幕依照原理差異，主要為分成電阻式、電容式、波動式（超音波、紅外線）與內嵌式幾類觸控技術，不同的觸控技術除在偵測、分析觸點的原理差異外，因為技術層次不同、與市場需求用量差異，也導致不同觸控技術在應用性能與實際導入料件成本差異，尤其是原本用量最大的電阻式觸控技術因為技術原理限制現在已經成為中、低階或特殊應用需求所使用的觸控技術，反而是透光率表現較佳、觸感體驗直覺的電容式觸控，因為手機大量使用導入，成為目前技術最多元、用量激增的觸控技術方案。

　　基本上觸控螢幕依原理不同，分成電阻式、電容式、波動（聲波、紅外線）式等。電阻式觸控螢幕為由二層透明薄膜制成，在透明膜內側皆鍍有氧化銦錫導電層、上／下層間以絕緣隔球隔開，最外層再加上抗候、防水的防刮板。而終端用戶利用手指或尖物直接壓按屏幕導致上層薄膜壓按變形，導電層接觸后產生的電阻值電壓差就成為追蹤螢幕觸按點的依據。

　　電阻式觸屏用量受市場擠壓 轉向特規、進階應用市場

　　而電阻式觸控屏幕為透過機械形式的壓按產生觸點追蹤數據，即便導電層、薄膜與絕緣物采用更耐用的材料制作，但局部觸按區的點擊、觸按次數過多，也會造成機械結構的疲勞老化，甚至導致材料變形造成觸點追蹤產生誤動作、判斷偵測觸點數據失準誤判。

　　但機械結構也是電阻式觸控屏幕的特殊強項，尤其在高耐候、高?；蚴遣焕僮鞯奶厥鈭龊?，使用電阻式觸控屏幕設計，可以讓終端操作者僅需靠尖物或是手指（有無穿戴手套均可）壓按就能判斷觸點，即便電阻式觸控屏幕在支援多點觸控、易機械疲勞等問題造成使用限制，但仍然是多數工業電腦、人機介面終端（HMI）、ATM自動柜員機、KIOSK戶外售票亭的觸屏使用首選，針對耐用材質與多感應層的多點觸控支援應用并未中斷開發與料件需求，只是相關需求轉向單價成本更高、需求小量的特殊用途材料需求市場。

　　Apple iPhone刺激市場電容觸屏用量 相關觸控技術發展能量高

　　電容式觸控可以說是近幾年最熱門的觸控技術并不為過，基本上電容觸控并不是新鮮的技術，但早期電容觸控多應用于筆記型電腦觸控板、電器觸控面板等用途為多，而導入手機顯示屏應用為Apple針對iPhone優化的電容觸控應用，才造成電容觸控技術市場需求大增，行動終端產品業者為了優化電容式觸屏元件品質，也持續優化改善應用架構，使電容觸控技術方案幾乎成為中、小屏幕的觸控導入首選。

　　電容式觸控屏幕，為運用多層材料組構而成，外層使用高硬度防刮、防指紋／油污的玻璃材質，中間設置導電基板，而表面電容為使用設置螢幕四周的電極放電于螢幕表面形成均勻、穩定的電場狀態。所謂的「電容」則是泛指其追蹤觸點的機制為手指觸按螢幕造成屏幕電場因電容值變化而產生改變，透過觸控IC分析換算電流變化值，即可準確推估用戶手指觸按螢幕的位置。

　　電容式觸控使用體驗佳 成為中／小屏幕觸控整合首選

　　由于電容觸控技術在反饋觸點追蹤速度頗快、操作也較電阻式畫面要用戳的相對輕松許多，加上玻璃觸屏透光度高較不影響屏幕顯示畫質，不需觸控筆直接透過指腹輕按就能完成觸控操作因而大受歡迎，使用便利性頗高，而初期在導入設備以智慧手機為主，電容式觸屏技術剛好搭上智慧手機市場需求暴增趨勢，成為目前最炙手可熱的觸屏應用技術，在料件用量大基礎下相關觸控晶片、面板制造商也紛紛投入大量資源開發新技術，讓電容觸屏技術成本與效能大幅優化。

　　早期電容式觸屏多半供應小尺寸觸控產品為主，因為電容式觸控在屏幕面積增大時，表面電容的雜訊抑制就成為技術開發瓶頸，但因為電容式觸控的市場用量夠大、相關材料／控制晶片業者市場期待甚深，愿意投入更多資源進行新技術開發，在各種電容式觸控優化方案加持下，目前電容式觸控已經可以做到超過20寸的屏幕設計，不僅成功跨足中型屏幕制作門檻，也可能進一步搶進中／大型觸屏屏幕設計市場。

　　大型觸屏以波動式觸控技術為主 內嵌式觸控需在成本持續優化

　　對于大型與超大型觸屏需求，目前市場主要以波動式觸點偵測為主要觸控技術，而波動式可以利用表面聲波、紅外線等技術方案，核心原理都相當近似。

　　表面聲波維在玻璃基板角落設置超音波發射器與接收器，透過感測接收端的訊號衰減程度換算出觸點位置，但實際觸點位置只能算是「接近」觸點的座標，感測的座標精度誤差會因為屏幕增大而相對加大。紅外線觸屏技術的原理是在屏幕X，Y向側邊設置紅外線發射器與接收器，透過手按觸屏阻斷光線的接收信號狀況，反推觸點實際座標，但觸點偵測解析度會因紅外線收／發器的設置數量影響。

　　波動式觸屏較麻煩的是螢幕表面盡可能不要污損或沾附灰塵，會因此影響判讀觸點座標的精密度，另外在新穎的多觸點追蹤技術部分，震動式開發多觸點偵測成本過高、實用價值低，這類應用技術大多僅使用在大型互動電子看版或是電子白板應用。

　　而目前最夯的觸控技術則為內嵌式設計，此種觸控技術為將觸點感測機制嵌入面板設計中，內嵌式可再分on-cell與in-cell兩種，on-cell為將觸控設計設置在彩色濾光片之上或下緣；in-cell為直接與LCD Cell結構整合，實踐觸控機制的原理要視整合方案而定，內嵌式設計優點相當多，如可使觸屏物理結構簡化、薄化，或是在透光度100%提供更優異的觸屏功能，但觸控內嵌化較大的問題在于成本較高、良率改善空間大，在高單價成本產品的整合效益較高。