中心議題：

• 檢測觸控位置的兩種方式
• 檢測觸控位置的動作原理
• 大型觸控麵板技術發展

解決方案：

• 阻抗式觸控
• 5線式觸控
• 超音波式觸控
• 紅外線遮光式觸控

檢測觸控位置的兩種方式

目前觸控麵板（TouchPanel）被廣泛應用在自動提款機（ATM）
、PDA
、GPS等可攜式數位電子產品，操作觸控麵板時使用者可以透過觸控麵板讀取LCD畫麵上的影像資料，因此觸控麵大多呈透明狀。

檢測觸控位置的方式，可分為「直接電氣性檢測」以及「非電氣性檢測」兩種方式。直接電氣性檢測方式是在透明素材表麵塗佈、蒸鍍導電性物質形成透明狀阻抗薄膜
，接(jie)著(zhe)將(jiang)附(fu)有(you)透(tou)明(ming)狀(zhuang)阻(zu)抗(kang)薄(bo)膜(mo)的(de)透(tou)明(ming)素(su)材(cai)黏(nian)貼(tie)在(zai)顯(xian)示(shi)元(yuan)件(jian)表(biao)麵(mian)，利(li)用(yong)透(tou)明(ming)狀(zhuang)電(dian)極(ji)薄(bo)膜(mo)達(da)成(cheng)檢(jian)測(ce)使(shi)用(yong)者(zhe)的(de)觸(chu)壓(ya)位(wei)置(zhi)。非(fei)電(dian)氣(qi)性(xing)檢(jian)測(ce)方(fang)式(shi)則(ze)有(you)超(chao)音(yin)波(bo)
、紅外線遮光、影像識認等方式

，非電氣性檢測方式的觸壓麵並未使用透明狀阻抗薄膜，因此具有高穿透性、耐久性等優點。

動作原理

表1是各種觸控麵板結構特性比較一覽。接著將依序介紹觸控麵板的結構性特徵與動作上的優缺點。


表1各種觸控麵板結構特性比較
　
a.阻抗式觸控麵板

圖1是傳統阻抗式觸控麵板的斷麵結構，如圖所示
，阻抗式觸控麵板是在玻璃板內側設置大小約5~10μm的隔離柱（spacer），隔離柱表麵再黏貼厚度約200μm的PET膜片（sheet），玻璃板表麵與PET膜片內側設有縱橫直交的透明阻抗電極格子ITO（IndiumTinOxide），正常狀態玻璃板表麵與PET膜片兩者被隔離柱隔離無法導通電氣。

使用者觸壓PET膜片時，玻璃板表麵與PET膜片兩者的透明電極彼此接觸形成電氣導通狀態，此時隻要檢測兩透明電極阻抗造成的分壓比
，就可以計算使用者觸押的位置。

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b.5線式觸控麵板

5線式觸控麵板具體結構是在玻璃板表麵4個(ge)角(jiao)落(luo)，設(she)置(zhi)電(dian)極(ji)與(yu)表(biao)麵(mian)電(dian)極(ji)形(xing)成(cheng)阻(zu)抗(kang)網(wang)
，實(shi)際(ji)動(dong)作(zuo)則(ze)與(yu)上(shang)述(shu)傳(chuan)統(tong)阻(zu)抗(kang)式(shi)觸(chu)控(kong)麵(mian)板(ban)相(xiang)同(tong)。此(ci)種(zhong)麵(mian)板(ban)主(zhu)要(yao)目(mu)的(de)是(shi)改(gai)善(shan)傳(chuan)統(tong)阻(zu)抗(kang)式(shi)觸(chu)控(kong)麵(mian)板(ban)電(dian)極(ji)容(rong)易(yi)剝(bo)落(luo)、磨損
、斷線等缺陷。5線式觸控麵板的阻抗膜具有較高穿透率與使用壽命長等優點。

c.超音波式觸控麵板

超音波亦即表麵彈性波（SAW；SurfaceAcousticWave）
，是近幾年常見的類型，其動作原理是利用設置在X軸與Y軸送訊用轉換器（Transducer）的de振zhen盪盪特te性xing，使shi表biao麵mian彈dan性xing波bo在zai玻bo璃li表biao麵mian通tong行xing
，由you於yu玻bo璃li屬shu於yu硬ying質zhi材cai料liao，若ruo敲qiao擊ji玻bo璃li時shi振zhen動dong會hui類lei似si水shui波bo紋wen在zai玻bo璃li表biao麵mian擴kuo散san，波bo紋wen以yi一yi定ding速su度du傳chuan遞di
，碰peng到dao壁bi麵mian會hui反fan射she並bing改gai變bian方fang向xiang，超chao音yin波bo觸chu控kong麵mian板ban就jiu是shi利li用yong轉zhuan換huan器qi對dui玻bo璃li麵mian板ban的de角jiao落luo施shi加jia振zhen動dong，麵mian板ban側ce麵mian的de軸zhou心xin並bing排pai設she置zhi與yu軸zhou心xin呈cheng45dugongzhenyuanjian
，gaiyuanjianhuiyiyidingshijianyixuchuansongxinhao，mianxiangzhuanhuanqiduixiangshezhidegongzhenyuanjian
，duishouxinyongzhuanhuanqijinxingzuizhongxingxinhaochuansong，dangshiyongzhedeshouzhichumobolibiaomianshi，gaibuweidezhendongnengliangbeishouzhixishou，cishiliyongcongsongxundeshijianbilvjiancenengliangweichuandadebuwei。

與傳統阻抗式觸控麵板相較，超音波式的麵板穿透率
、表麵反射光
、觸感都比較好；缺點則是爪子、硬ying棒bang觸chu壓ya麵mian板ban時shi，這zhe類lei物wu質zhi無wu法fa吸xi收shou振zhen動dong能neng量liang，因yin此ci檢jian測ce上shang經jing常chang出chu現xian誤wu判pan。此ci外wai

，麵mian板ban表biao麵mian若ruo有you水shui滴di時shi，由you於yu水shui滴di會hui吸xi收shou振zhen動dong能neng量liang
，結jie果guo常chang造zao成cheng誤wu判pan。

d.紅外線遮光式觸控麵板

紅外線遮光觸控麵板是在顯示麵板周圍，縱橫壁麵內部設置LED發光器與收光器，使用者的手指觸摸玻璃表麵時，該部位的的光線被遮蔽，接著利用縱橫壁麵內部的收光器判讀觸控位置。

紅外線遮光方式觸控麵板的光線穿透高達100％，但缺點是對異物、外亂光非常敏感，因此容易出現誤判。

e.靜電容量式觸控麵板

此ci類lei型xing動dong作zuo原yuan理li是shi捕bu捉zhuo手shou指zhi觸chu摸mo玻bo璃li表biao麵mian時shi，顯xian示shi麵mian板ban的de表biao麵mian電dian荷he變bian化hua，依yi此ci判pan讀du觸chu控kong位wei置zhi。動dong作zuo時shi首shou先xian在zai觸chu控kong麵mian板ban表biao麵mian形xing成cheng低di壓ya電dian界jie，接jie著zhe利li用yong觸chu摸mo的de手shou指zhi使shi該gai部bu位wei的de電dian界jie放fang電dian，最zui後hou透tou過guo電dian路lu與yu軟ruan體ti判pan讀du觸chu控kong位wei置zhi。

由於靜電容量方式觸控麵板的放電電流非常低，大約隻有10~20μA左右，所以不會對人體造成傷害
，靜電容量方式又稱為「類比容量結合方式」。

f.電磁誘導式觸控麵板

電磁誘導觸控麵板使用可以產生磁界的特殊筆，在顯示麵板側邊擷取電磁能量，依此檢測電磁筆的位置亦即使用者的觸押位置。

以(yi)往(wang)這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)大(da)多(duo)使(shi)用(yong)座(zuo)標(biao)輸(shu)入(ru)設(she)備(bei)
，電(dian)磁(ci)誘(you)導(dao)觸(chu)控(kong)麵(mian)板(ban)必(bi)需(xu)使(shi)用(yong)專(zhuan)用(yong)筆(bi)，因(yin)此(ci)無(wu)誤(wu)觸(chu)壓(ya)或(huo)是(shi)誤(wu)判(pan)之(zhi)虞(yu)。即(ji)使(shi)感(gan)測(ce)器(qi)設(she)置(zhi)在(zai)偏(pian)離(li)磁(ci)界(jie)能(neng)量(liang)通(tong)行(xing)位(wei)置(zhi)，也(ye)能(neng)夠(gou)感(gan)測(ce)磁(ci)界(jie)能(neng)量(liang)，一(yi)般(ban)Tablet都設置在LCD麵板內側，如此就不會影響感測器的動作
，同時LCD還可以精確顯示畫麵。

電(dian)磁(ci)誘(you)導(dao)觸(chu)控(kong)麵(mian)板(ban)主(zhu)要(yao)缺(que)點(dian)是(shi)使(shi)用(yong)者(zhe)無(wu)法(fa)以(yi)手(shou)指(zhi)觸(chu)控(kong)
，因(yin)此(ci)應(ying)用(yong)範(fan)圍(wei)受(shou)到(dao)限(xian)製(zhi)。但(dan)由(you)於(yu)傳(chuan)統(tong)阻(zu)抗(kang)式(shi)觸(chu)控(kong)麵(mian)板(ban)大(da)型(xing)化(hua)時(shi)，容(rong)易(yi)發(fa)生(sheng)透(tou)明(ming)薄(bo)膜(mo)塌(ta)陷(xian)、皺紋、不平整等困擾，因此最近幾年電磁誘導式觸控麵版被廣泛應用於大型顯示器。

g.影像識認觸控麵板

影像識認觸控麵板是在畫麵附近設置兩個攝影機擷取影像
，透過影像分析技術判讀使用者觸押位置。


大型觸控麵板技術發展

隨著液晶與電漿顯示器的普及化，平麵顯示器除了觀賞影像之外，已經變成所謂的「多媒體平台（MultimediaBoard）」，因此業者開始開發利用筆或是手指操作，就能夠寫入資料的大尺寸觸控麵板。

不論觸控麵板採用哪種方式，最後目的就是檢測使用者觸控位置（座標軸）（圖2）。

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一般認為超音波方式不適合應用在50吋cun以yi上shang觸chu控kong麵mian板ban，主zhu要yao原yuan因yin是shi這zhe種zhong方fang式shi手shou指zhi必bi須xu緊jin貼tie在zai麵mian板ban表biao麵mian，使shi用yong者zhe無wu法fa感gan受shou或huo有you效xiao控kong製zhi書shu寫xie情qing況kuang
，因yin此ci超chao音yin波bo觸chu控kong麵mian板ban用yong途tu受shou到dao限xian製zhi。

雖然傳統阻抗式薄膜觸控麵板結構簡單、製作成本低廉，不過透明觸控薄膜經常曝露在刮傷、破損的操作環境下。整體來看，使用容易、不需特殊操作工具、不bu需xu黏nian貼tie特te殊shu膜mo片pian，成cheng為wei新xin世shi代dai多duo媒mei體ti平ping台tai用yong大da型xing觸chu控kong麵mian板ban的de必bi備bei條tiao件jian，因yin此ci研yan究jiu人ren員yuan決jue定ding採採用yong光guang學xue方fang式shi，具ju體ti結jie構gou是shi讓rang雷lei射she二er極ji體ti的de光guang線xian在zai畫hua麵mian上shang通tong行xing，依yi此ci檢jian測ce筆bi或huo是shi手shou指zhi觸chu壓ya位wei置zhi（座標軸）。光學方式可以分為「檢測光線反射位置」以及「檢測光線被遮蔽位置」這兩種方式。

大型觸控麵板採「光線遮蔽方式」，圖3是光學式大型觸控麵板應用三角法定位原理的動作原理，如圖所示
，若知道A-B之間的距離、A點的夾角d
，以及B點的夾角，就能夠確定C點的位置，A-B之間的距離為已知數，隻要確定A點的夾角與B點的夾角即可。


為求得與兩角度，因此在顯示器的兩個角落設置點光源感測器（Sensor）
，從感測器的點光源產生扇形的「擴散探測光」，會沿著顯示器的表麵形成一層薄狀光簾。

此時若在顯示器周圍設置複數個收光器，勢必會造成觸控麵板製作成本暴增，有鑑於此，研究人員在顯示器周圍黏貼「復歸性反射板（ReturnReflectorSheet）」，它ta可ke以yi反fan射she來lai自zi顯xian示shi器qi周zhou圍wei任ren何he方fang向xiang的de光guang線xian，亦yi即ji從cong感gan測ce器qi射she出chu的de任ren何he光guang線xian都dou會hui折zhe返fan至zhi感gan測ce器qi，如ru果guo被bei筆bi或huo是shi手shou指zhi遮zhe蔽bi時shi，光guang線xian就jiu不bu會hui折zhe返fan至zhi感gan測ce器qi（圖4）。


圖5是光學式觸控麵板的光路結構，由圖可知，若掌握無法折返光線的角度，理論上就可以輕易求得使用者觸押麵板的位置。

光guang學xue式shi觸chu控kong麵mian板ban的de設she計ji必bi須xu考kao量liang雷lei射she光guang線xian對dui人ren眼yan的de安an全quan
，因yin此ci採採用yong低di功gong率lv半ban導dao體ti雷lei射she，然ran而er低di功gong率lv半ban導dao體ti雷lei射she卻que會hui引yin發fa復復歸gui光guang量liang不bu足zu等deng現xian象xiang。此ci外wai，CCD會同時擷取燈泡與太陽等外部光線，必需透過軟體的信號處理技術克服。圖6是光學式觸控麵板實際外觀。一般認為
，大型光學式觸控麵板非常適合應用在教育、運動以及各種商務簡報等領域。

以上介紹各種觸控麵板的結構與動作特性，同時探討大型光學式觸控麵板的動作原理與設計技巧。

隨著液晶顯示器與電漿顯示器的普及化
，平麵顯示器除了觀賞影像之外，具備寫入資料能力者，亦即所謂的「多媒體平台」
，不再是遙不可的奢望，這也意味著未來觸控麵板技術將日形重要。