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光學觸控:與其他技術的相異之處

觸控螢幕是 1960 年代後期於學術與企業研究實驗室崛起的技術。現今,許多人還認為觸控螢幕屬於尖端技術,而實際上我們大多數人已使用觸控螢幕達 25 年之久,其中最常見的是 ATM 提款機。此外,零售點商店、旅遊景點與博物館等,都已經採用觸控螢幕顯示器達 10 年以上。

不過,一直到 Apple iPhone 採用稱為投射電容的觸控技術之後,觸控螢幕才進入主流市場,進而受到全球消費者的青睞。雖然觸控技術對使用者來說是非常簡單的直觀操作,但其背後的技術卻並不簡單。當今應用於手機、個人電腦與顯示器的觸控螢幕技術就達十餘種之多。

其中一些比較常見的觸控技術有電阻式、表面電容、投射電容、紅外線、表面聲波 (SAW) 以及光學影像等。其他的技術包括:振波感應技術 (DST)、聲學脈衝波辨識技術、液晶螢幕嵌入式光學以及力阻式感應等。

NextWindow 的光學影像解決方案屬於先進觸控技術,與早期的技術相比有著實質上的優勢:

  • NextWindow 技術採用了光學感應器來偵測觸點位置,所以系統在您觸碰到實體螢幕之前就已經接收到觸控動作了。這就意味著使用者只需輕輕碰觸到螢幕或甚至不需要實際接觸,就可以得到系統回應,而且使用諸如筆刷、手指、觸控筆之類的輸入設備均有效。
  • 觸控螢幕的表面沒有任何塗層覆蓋,可提供清晰無比的影像。而且,您觸控時在表面產生的擦痕也不會影響觸控螢幕的使用。這一優點在公共大廳或多媒體資訊站等使用頻率較高的環境中就顯得十分重要。
  • NextWindow 提供的螢幕解決方案可達 120 吋的超大型顯示器,實現互動式協同會議與教學的理想環境。
  • 光學影像提供無需調校偏移的解決方案。觸控螢幕一旦經過調校,就不再需要其他任何調整動作。也就是說,幾乎不需要任何維護成本。

如需常見觸控螢幕技術的比較圖表,請點選此處。

Product NextWindow Capacitive SAW Infrared Resistive
Technology Optical imaging Electrostatic field Sound waves Light interruption Resistive
Activation Zero activation force required Low activation pressure required Low activation pressure required Zero activation force required Low activation pressure required
Transmissivity
/optics
Very good >92% Very good >92% Very good >92% Very good >92% <82%, some distortion to graphics due to coatings
Drag and drop High resolution, draws smooth lines Requires constant pressure to draw smooth lines Requires constant pressure to draw smooth lines Low resolution due to spacing of IR sensors and interpolation Requires constant pressure to draw smooth lines
Calibration No drift Requires periodic recalibration Requires periodic recalibration No drift Requires periodic recalibration due to wearing of coatings
Surface contaminants
/durability
Resistant to moisture and other surface contaminants Resistant to moisture and other surface contaminants Adversely affected by moisture or surface contaminants  Potential for false activation or dead zones from surface contaminants Unaffected by surface contaminants. Polyester top sheet is easily scratched
Sensor substrate Any substrate Glass with ITO coating Glass with ITO coating Any substrate Polyester top sheet, glass substrate with ITO coating
Multi-touch Can discern two distinct points NA NA NA NA
Display size 12"-120" 8.4"-21" 10.4"-30" 10.4"-60" up to 19"
Size constraints Can be easily made for any display 23" or greater Originally designed for smaller sizes, and may not scale easily; largest is 19" Originally designed for smaller sizes and may not scale easily; largest is 30" Scales to larger size Originally designed for smaller sizes and may not scale easily; largest sensor is 19"
Right mouse Activated by holding finger in one place NA NA NA NA
Integration Two Versions: Overlay for standard displays or as component for integration in custom enclosures Component only Component only Large frame overlay Component only
Touch method Can use any pointing device Human touch Finger only Can use any pointing device Can use any pointing device
Drivers HID compliant no additional drivers required Proprietary drivers, may not be compatible with all software Proprietary drivers, may not be compatible with all software Proprietary drivers, may not be compatible with all software Proprietary drivers, may not be compatible with all software
Main limitations of technology   Requires human touch, scratches in coatings causes dead zones. Field replacement difficult due to calibration Surface contaminants cause dead zones and requires periodic recalibration.  Surface contaminants can cause false activation.  Thick border area around display Polyester top sheet affects optics and is susceptible to damage. May not scale easily over 19" screens

 

電阻式

電阻式是最常見的觸控螢幕技術類型。許多觸控螢幕產品會使用這種低成本解決方案,包括手提式電腦、PDA、消費者電子產品與銷售時點情報系統 (Point-of-Sale) 應用產品等。電阻式螢幕之所以會受歡迎,是因為它成本相對低廉(對小型螢幕來說),同時可使用多種類型的輸入工具(手指、指套、軟硬觸控筆)。

運作方式
電阻式觸控螢幕在顯示器表面使用一組控制器和特殊塗層的玻璃覆膜,以產生觸控連結信號。觸控螢幕面板由兩層薄薄的導電膜組成,其間以細縫隔開。當手指等觸控物件在面板表面某個點進行觸壓時,兩片導電層將相互連接,導致電流產生變化,進而檢測到觸控活動。

限制與考量

  • 電阻式覆膜主要可區分為四線式、五線式與八線式。五線式與八線式技術的製造與調校成本較高,但四線式的影像清晰度較低。
  • 一般有兩種功能選項:拋光或抗眩光。拋光可提供清晰的影像,但通常會引發眩光。抗眩光可將眩光程度降至最低,但同時因使光線散射而造成清晰度下降。
  • 使用電阻式顯示器的優點之ㄧ是可用手指(戴或不戴指套)、觸控筆或硬質物品等工具進行操作。
  • 電阻顯示器在公共環境下的應用效能不高,原因是影像清晰度不足,需要定期調校以防電阻薄膜層失效,而且容易被刮損。
  • 電阻式顯示器容易受到破壞,而在電阻層受到切割或刮損時,將無法正常接收觸控動作。

 

電容式

電容式觸控螢幕是全玻璃式設計,專供 ATM 與類似多媒體資訊站類型的應用產品使用。其清晰度較之電阻式技術更佳,耐久度也適合工業應用產品使用。

運作方式
螢幕上流動著細微電流,螢幕四個角落的電路板會估算觸控覆膜所引發的電容量。觸碰螢幕時會中斷電流,然後啟動多媒體資訊站的軟體開始運作。

限制與考量

  • 由於掛載於監視器的玻璃與邊框可以密封,因此它具有耐久性且防水防塵。這樣的特性適合用於遊戲機、販賣機、公共多媒體資訊站以及工業應用產品等條件嚴苛的環境。
  • 電容式觸控螢幕只能透過人類手指的觸摸來加以啟動。對表面塗層的刮傷將導致螢幕上產生暗點,因此戴上指套的手指、觸控筆或硬質物品都無法使用。這般限制使其無法適用於包括醫療與食物製備等領域的許多產品應用。 電容式觸控螢幕只能透過人類手指的觸摸來加以啟動。對表面塗層的刮傷將導致螢幕上產生暗點,因此戴上指套的手指、觸控筆或硬質物品都無法使用。這般限制使其無法適用於包括醫療與食物製備等領域的許多產品應用。
  • 由於該技術最初針對小尺寸螢幕所設計,因此不便應用於較大螢幕且可能需要定期調校。

 

表面聲波 (SAW)

表面聲波技術可提供良好的影像清晰度,因為其使用純玻璃結構。與電阻式、電容式技術相比,表面聲波技術可提供絕佳的影像清晰度、解析度及較高的透光性。不過,這項技術原先是針對較小尺寸螢幕所設計,所以不便應用於超過 30 吋的螢幕尺寸。

表面聲波技術使用超音波穿透觸控螢幕面板。觸碰面板時,部份聲波將被吸收。對超音波造成的變化會換算出觸摸事件發生的位置,然後該訊息會傳送至控制器進行處理。當聲波傳送經過整個顯示器表面,下列情況將依序發生:

  • 藉由反射器的陣列沿著覆膜的邊緣不斷反彈,每道聲波會傳播到螢幕各處。
  • 兩組接收器偵測到聲波。
  • 當使用者觸摸玻璃表面,其手指會吸收部份聲波能量,控制器電路裝置便藉此估算觸摸位置。

表面聲波技術用於 ATM、遊樂場、多媒體資訊站,以及銀行的應用系統。

限制與考量

  • 由於該技術無法加以封裝,容易受到表面髒汙及水份的破壞,因此不適用於許多工業及商業應用產品。表面髒汙會導致螢幕上產生暗點,需要定期清潔感應器及不定期進行調校。
  • 基於技術本身的運作方式,使其同時也難以避免受到不必要的資料「干擾」。

 

紅外線

紅外線技術仰賴的是對顯示器螢幕前方的紅外線光柵造成的阻斷。觸控螢幕外框包含一整列的紅外線 LED 與光電三極管,其成對掛載於對立的兩側,以形成肉眼無法辨識的紅外線光柵。外框組件包含印刷電路板,其上搭載電子並隱藏於紅外線透明邊框後方。紅外線觸控螢幕較常用於製造業與醫療應用產品,因為可完全封裝並使用任何軟硬材質的物品加以操作。

運作方式

  • 螢幕邊框保護電子不受到操作環境的影響,同時幫助紅外線光通過
  • 紅外線控制器接續震動 LED 以建立紅外線光柵
  • 當手指之類的觸控工具進入光柵範圍,將會阻斷光線通過
  • 一個或多個光電三極管會偵測到光線的消失,然後傳送信號以辨識出 X 與 Y 座標

限制與考量

  • 紅外線的主要問題是觸控螢幕外框的位置會稍微高於螢幕本身。因此容易在手指或觸控工具實際碰觸到螢幕表面之前被提早啟動。
  • 螢幕表面髒汙同樣會造成在厚邊框(外框必配)內的螢幕上發生錯誤啟動的情況。
  • 紅外線邊框的製造成本相當昂貴。

由於觸控技術可應用的範圍十分廣泛,製造商可持續使用不同技術來開發觸控螢幕式電話、顯示器與電腦等產品。不過,光學影像因其尺寸規模、高效能與高解析度、耐久性、易用性以及成本效益性等優勢,在 15 吋以上的裝置上已成為多用途、靈活的觸控技術。

如需光學觸控技術優勢圖表,請點選此處。

Feature Optical Imaging (NextWindow) Resistive Capacitive SAW Infrared
Clarity of image aaa X aa aaa aaa
Designed for large displays aaa X X a aaa
Resistance to vandalism aaa X aa aa aa
No calibration drift aaa a aa aa aaa
Easy to manufacture aaa aaa aa a a
Ease of integration aaa a X a aa
Stylus independent aaa aaa a a aaa
Touch Accuracy aaa aa aaa aa aaa
Off screen capability aaa aa a(1) X X
Sealable, resistant to dust aaa aa aa X aa