揭秘電容式觸控屏內部設計,如何博得蘋果青睞?
發布時間:2014-01-30 責任編輯:sherryyu
早在上世紀80年代,觸控技術就初現崢嶸,從隻有高帥富才能玩得起的PDA,到如今幾乎人手一部的觸控手機,可以說觸控改變了近30年(nian)來(lai)人(ren)機(ji)交(jiao)互(hu)的(de)方(fang)式(shi),從(cong)按(an)鍵(jian)搖(yao)杆(gan)轉(zhuan)變(bian)為(wei)輕(qing)輕(qing)點(dian)擊(ji),觸(chu)控(kong)也(ye)悄(qiao)然(ran)從(cong)電(dian)阻(zu)過(guo)渡(du)到(dao)了(le)電(dian)容(rong),如(ru)今(jin)電(dian)容(rong)觸(chu)控(kong)技(ji)術(shu)風(feng)頭(tou)正(zheng)盛(sheng),電(dian)容(rong)屏(ping)的(de)產(chan)值(zhi)占(zhan)整(zheng)個(ge)觸(chu)控(kong)行(xing)業(ye)的(de)80%左右,“電容”成為觸控技術的代表詞彙,不過“電容”並非是觸控技術的全部,為何蘋果等一線廠商獨愛這一種技術呢?
ruguoshuojinjinweileshixianchukongdexiaoguo,changshangdexuanzehaishihenduode,muqianzhuliudechukongjishubaokuodianzuchukongjishu,dianrongchukongjishu,guangxuechukongjishu,biaomianshengbochukongjishu,yijidianciganyingjishu。zhejizhongjishucaiyongbutongyuanli,danshidoushixianlechukongdexiaoguo。qizhongguangxueheshengbo、電磁觸控的研究開展的都比較早,但是由於技術限製,如今發展的並不好,隻能算是非主流。電容崛起則是近5年的事情,當初蘋果第一代iPhone出現時,電阻觸控技術一統天下,所以電阻觸控和電容觸控是一種此消彼長的關係,也是我們今天主要談的兩種觸控技術。

圖 紅外多點觸摸框
電dian阻zu觸chu控kong為wei何he式shi微wei,我wo們men稍shao後hou將jiang會hui詳xiang談tan。有you意yi思si的de是shi電dian容rong觸chu控kong內nei部bu的de鬥dou爭zheng也ye是shi非fei常chang的de激ji烈lie,最zui開kai始shi的de外wai掛gua模mo式shi如ru今jin受shou到dao了le極ji大da的de挑tiao戰zhan,尤you其qi是shi在zai手shou機ji領ling域yu,更geng加jia輕qing薄bo的de電dian容rong觸chu控kong技ji術shu成cheng為wei了le主zhu流liu,無wu論lun是shiOGS(單片觸控)還是In-Cell(內嵌觸控)觸控技術,都極大的縮減了觸控設備的厚度,挑戰了主流的外掛觸控技術,不過輕薄式觸控還處於發展的階段,雖然iPhone5s采用了In-Cell技術,但是上市時關於觸控的諸多爭議,也顯示出輕薄觸控還不完全成熟。
ruguowomenzhibayanguangsuodingzaidianrongchukongdeneidouzhong,fangfokandaolechukongxingyedeniaoyuhuaxiang,xinjishucengchubuqiong,yingyongyeshiyipiandahao,qishichukongxingyedejingzhengyichangjilie,xinjinrudechangshangtaiduo,yuanbendechukongchangshangxuyaomianlinjiagezhandeyali,shangxiayoudebutingzhenghe,yeshideyuanbenshihezuoguanxideshangxiayouchukongchangshanggandaowunai,bingqiemianbanchangshangyeshikaishisharuzhegeshichang,jiangchukongshichangbianchenglehonghai,ruhexunzhaoxindeliyizengchangdian,chengweilexingyexingdewenti。
鬥爭如此激烈,觸控廠商將目光投向了大屏觸控市場,2014nianchukongbijiben,hechukongxianshiqidoushihuichuxianyigebucuodezhengzhangtaishi,qiyuanyinjiuzaiyuchukongchangshangyijingbunengmanzuyushoujidengxiaopingmushebeideshichang,kaituodapingchukongjiangshiyigequshi。
綜(zong)上(shang)所(suo)述(shu),本(ben)文(wen)不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)技(ji)術(shu)的(de)解(jie)惑(huo)答(da)疑(yi),也(ye)是(shi)行(xing)業(ye)的(de)透(tou)視(shi)分(fen)析(xi),觸(chu)控(kong)風(feng)潮(chao)將(jiang)會(hui)繼(ji)續(xu),電(dian)容(rong)觸(chu)控(kong)一(yi)枝(zhi)獨(du)秀(xiu),未(wei)來(lai)又(you)將(jiang)走(zou)向(xiang)何(he)方(fang)呢(ne)?感(gan)興(xing)趣(qu)的(de)朋(peng)友(you)不(bu)妨(fang)一(yi)起(qi)來(lai)討(tao)論(lun)一(yi)下(xia)。
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式微:電阻終將成為曆史
zengjingdianzuchukongyitongtianxia,congshoujidaoqiche,congyixuedaogongye,dianzuchukongkeweichujinlefengtou,rujinzaidianrongchukongdeyalixia,womenyijinghennanjiandaodianzuchukongdechanpinle,dianzuchukongjiujingbaizainaline?
曾經使用過電阻觸控手機的朋友,肯定都還記得自己用力劃過屏幕的使用感受,有的朋友甚至用指甲不停“劃”動dong屏ping幕mu,這zhe樣yang做zuo可ke以yi在zai一yi定ding程cheng度du上shang提ti升sheng觸chu控kong的de效xiao果guo,主zhu要yao是shi因yin為wei電dian阻zu觸chu控kong是shi利li用yong電dian壓ya實shi現xian觸chu控kong計ji算suan的de,最zui常chang見jian的de就jiu是shi四si線xian模mo式shi,屏ping幕mu上shang兩liang層ceng透tou明ming金jin屬shu層ceng工gong作zuo時shi每mei層ceng均jun增zeng加jia5V恒定電壓:一yi個ge豎shu直zhi方fang向xiang,一yi個ge水shui平ping方fang向xiang,總zong共gong需xu四si根gen電dian纜lan,當dang物wu體ti按an壓ya上shang去qu後hou,可ke以yi根gen據ju電dian壓ya反fan應ying算suan出chu觸chu控kong的de位wei置zhi。由you於yu是shi采cai用yong按an壓ya的de原yuan理li,所suo以yi電dian阻zu觸chu控kong的de優you劣lie勢shi很hen好hao理li解jie:
電阻屏的優勢:
1、屏幕不受灰塵、水汽和油汙的影響,可以在較低或較高溫度的環境下使用。
2、電阻式觸控屏使用的是壓力感應,可以用任何物體來觸摸,即便是帶著手套也可以操作,並可以用來進行手寫識別。
電阻屏的劣勢:
1、電阻式觸控麵板容易損壞,無法用到公用產品之上。
2、電阻式的最好準確率隻能到98.5%,電容式麵板則以電流驅動,準確率則可達到99%。
3、反應時間不夠短,很多應用無法使用(比如畫圖)。

圖 電阻觸控示意圖
電阻觸控最大的劣勢就不靈敏的觸感,最終它敗給了電容觸控,但是更加“皮實”的(de)優(you)勢(shi),也(ye)使(shi)得(de)電(dian)阻(zu)觸(chu)控(kong)技(ji)術(shu)在(zai)工(gong)業(ye)以(yi)及(ji)汽(qi)車(che)等(deng)領(ling)域(yu),還(hai)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)市(shi)場(chang),但(dan)隨(sui)著(zhe)電(dian)容(rong)觸(chu)控(kong)的(de)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan),這(zhe)些(xie)僅(jin)有(you)的(de)和(he)市(shi)場(chang)也(ye)在(zai)被(bei)逐(zhu)步(bu)蠶(can)食(shi),比(bi)如(ru)汽(qi)車(che)市(shi)場(chang)宣(xuan)布(bu)2014年以後,將逐步換裝電容觸控屏幕,這對已經奄奄一息的電阻觸控市場來說,自然是個噩耗了。
強勢:電容觸控開枝散葉
電容觸控架構比較簡單,基本上是以ITO玻璃為主體,在ITO玻bo璃li的de四si角jiao放fang電dian,在zai表biao麵mian形xing成cheng一yi個ge均jun勻yun的de電dian場chang,當dang可ke以yi導dao電dian的de物wu體ti,例li如ru像xiang是shi人ren的de手shou指zhi,吸xi走zou一yi點dian微wei量liang的de電dian流liu,後hou麵mian的de控kong製zhi器qi則ze會hui算suan出chu電dian流liu被bei吸xi走zou的de比bi例li而er算suan出chuX軸和Y軸(zhou),由(you)於(yu)電(dian)流(liu)的(de)敏(min)感(gan)度(du)要(yao)大(da)大(da)高(gao)於(yu)電(dian)壓(ya),所(suo)以(yi)電(dian)容(rong)觸(chu)控(kong)的(de)最(zui)大(da)優(you)勢(shi)就(jiu)是(shi)感(gan)觸(chu)靈(ling)敏(min)了(le)。如(ru)今(jin)電(dian)容(rong)觸(chu)控(kong)開(kai)枝(zhi)散(san)葉(ye),不(bu)僅(jin)應(ying)用(yong)在(zai)手(shou)機(ji)上(shang),平(ping)板(ban),筆(bi)記(ji)本(ben),顯(xian)示(shi)器(qi)都(dou)是(shi)出(chu)現(xian)了(le)電(dian)容(rong)觸(chu)控(kong)的(de)產(chan)品(pin),這(zhe)自(zi)然(ran)和(he)電(dian)容(rong)觸(chu)控(kong)的(de)優(you)勢(shi)分(fen)不(bu)開(kai):

圖 電容觸控原理示意圖
電容屏優勢:
1、觸感靈敏,了解電容觸控感應電流的技術原理,就非常好明白了。
2、耐高溫,電容式在高溫的容忍度比電阻式還高20攝氏度,這樣更適合應用在較易發熱的設備之上,比如智能手機。
3、電dian阻zu屏ping的de材cai料liao不bu能neng適shi合he紫zi外wai線xian,不bu適shi合he在zai戶hu外wai長chang期qi使shi用yong。電dian容rong式shi並bing不bu怕pa紫zi外wai線xian,加jia上shang高gao溫wen操cao作zuo的de優you勢shi,更geng適shi合he在zai戶hu外wai接jie受shou太tai陽yang的de風feng吹chui日ri曬shai。
電容屏劣勢:
1、觸控限製多(戴手套不行,隔絕手指無法吸走電流)。
2、透光率不好,眩光問題一直解決不,雖然有廠商采用“半透半反”的方式來解決這個問題,但是效果依舊不完美。
綜(zong)合(he)來(lai)說(shuo),電(dian)容(rong)觸(chu)控(kong)之(zhi)所(suo)以(yi)可(ke)以(yi)完(wan)美(mei)取(qu)代(dai)電(dian)阻(zu)觸(chu)控(kong),技(ji)術(shu)上(shang)優(you)勢(shi)不(bu)能(neng)忽(hu)略(lve),其(qi)觸(chu)控(kong)感(gan)覺(jiao)更(geng)靈(ling)敏(min),對(dui)於(yu)注(zhu)重(zhong)體(ti)驗(yan)的(de)人(ren)機(ji)交(jiao)互(hu)來(lai)說(shuo),這(zhe)個(ge)優(you)勢(shi)足(zu)以(yi)說(shuo)明(ming)一(yi)切(qie)。當(dang)然(ran)電(dian)容(rong)觸(chu)控(kong)成(cheng)本(ben)也(ye)並(bing)不(bu)高(gao),也(ye)是(shi)可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)普(pu)及(ji)的(de)關(guan)鍵(jian)之(zhi)處(chu),其(qi)他(ta)諸(zhu)如(ru)耐(nai)高(gao)溫(wen),體(ti)積(ji)更(geng)輕(qing)薄(bo)以(yi)及(ji)不(bu)怕(pa)紫(zi)外(wai)線(xian)等(deng)優(you)勢(shi),都(dou)算(suan)是(shi)錦(jin)上(shang)添(tian)花(hua)吧(ba)。
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內戰:電容觸控走向何方
電dian容rong觸chu控kong的de確que全quan麵mian戰zhan勝sheng了le電dian阻zu觸chu控kong,但dan是shi內nei部bu的de分fen歧qi也ye是shi非fei常chang之zhi多duo。上shang麵mian我wo們men按an技ji術shu給gei觸chu控kong分fen過guo類lei,目mu前qian觸chu控kong行xing業ye還hai喜xi歡huan按an觸chu控kong結jie構gou的de不bu同tong,分fen為wei外wai掛gua式shi觸chu控kong和he內nei嵌qian式shi觸chu控kong。外wai掛gua式shi觸chu摸mo屏ping又you包bao括kuo兩liang種zhong產chan品pin形xing態tai,一yi是shi“玻璃式”,即“蓋板玻璃+感應層玻璃”;二是“薄膜式”,即“蓋板玻璃+上感應層薄膜+下感應層薄膜”,而內嵌式觸控其本質是為了解決觸控輕薄化的問題,筆者喜歡叫它們輕薄式觸控。
外掛式觸控結構種類非常的多,常見的有GFF(Glass-Film-Film)和GG(Glass-Glass)結構,這兩種觸控結構成本較低,可以大規模的生產,其中GG結構常見於中興和海信的手機,而GFF結構的支持者有華為和三星等大牌廠商,常見於它們的平板電腦產品之中。
GFF技術進化方向是GF,即將原來用於實現觸控感應的兩層薄膜減為一層。基於上感應層的設計位置不同,GF又衍生出兩種方案G1F和GF2,蘋果的iPadmini就是采用了GF2觸控技術;GG技術演進方向是TOL/OGS,也稱為“單片玻璃解決方案”,優點是技術成熟後,可以節省較多成本,大家熟悉的小米手機2就是OGS的代表作。不過GFF和GG的升級版本,仍舊沒有做到極限的輕薄,所以出現了代表了電容觸控的最新科技In-Cell和On-Cell結構。
iPhone5s使用的就是In-Celljishu,qishiyizhongjiangchukongbomoneizhizaiyejingmianbanzhineidejishu,suoyijiaoneiqianshichukong,qizuidadeyoushijiushikeyizuodaodejizhideqingbohua,danshiyouyuxuyaokefuyejingmianbanbenshenduichukongbomodeyingxiang,suoyiliangpinlvdi,muqianzhiyouiPhone5s在力挺這種技術,其無疑是觸控技術未來的發展方向,但是道路也崎嶇。而On-Cell也是基於同樣理念出現的技術,隻不過觸控薄膜的位置不同,三星的GalaxyS係列,都是采用On-Cell觸控技術的,再算上麵提到的OGS,這三者是輕薄觸控的三大支柱,是目前電容觸控的主要研究方向。
行業:觸控產業或成紅海
由(you)於(yu)近(jin)些(xie)年(nian)來(lai)觸(chu)控(kong)行(xing)業(ye)的(de)蓬(peng)勃(bo)發(fa)展(zhan),進(jin)入(ru)這(zhe)個(ge)市(shi)場(chang)的(de)廠(chang)商(shang)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo),基(ji)本(ben)都(dou)是(shi)瞄(miao)準(zhun)電(dian)容(rong)觸(chu)控(kong)這(zhe)塊(kuai)肥(fei)肉(rou),雖(sui)然(ran)也(ye)有(you)廠(chang)商(shang)涉(she)及(ji)紅(hong)外(wai)觸(chu)控(kong)等(deng)領(ling)域(yu),但(dan)都(dou)是(shi)泥(ni)牛(niu)入(ru)海(hai),對(dui)整(zheng)體(ti)的(de)格(ge)局(ju)無(wu)太(tai)大(da)的(de)影(ying)響(xiang)。而(er)電(dian)容(rong)觸(chu)控(kong)領(ling)域(yu),由(you)於(yu)內(nei)嵌(qian)式(shi)觸(chu)控(kong)結(jie)構(gou)的(de)技(ji)術(shu)攻(gong)關(guan)難(nan)度(du)大(da),所(suo)以(yi)很(hen)多(duo)大(da)一(yi)部(bu)分(fen)的(de)廠(chang)商(shang)都(dou)是(shi)進(jin)入(ru)了(le)外(wai)掛(gua)式(shi)觸(chu)控(kong)的(de)領(ling)域(yu),從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)了(le)外(wai)掛(gua)式(shi)觸(chu)控(kong)市(shi)場(chang)成(cheng)為(wei)了(le)一(yi)片(pian)紅(hong)海(hai),價(jia)格(ge)戰(zhan)越(yue)來(lai)越(yue)明(ming)顯(xian),對(dui)於(yu)沒(mei)有(you)規(gui)模(mo)優(you)勢(shi)的(de)小(xiao)廠(chang)商(shang)來(lai)說(shuo),觸(chu)控(kong)市(shi)場(chang)已(yi)經(jing)不(bu)那(na)麼(me)好(hao)混(hun)了(le)。
而er內nei嵌qian式shi電dian容rong觸chu控kong市shi場chang的de情qing況kuang也ye不bu樂le觀guan,原yuan本ben的de觸chu控kong大da廠chang雖sui然ran有you技ji術shu優you勢shi,但dan是shi由you於yu終zhong端duan產chan品pin的de不bu斷duan降jiang價jia,利li潤run率lv也ye是shi在zai下xia降jiang,並bing且qie麵mian板ban廠chang商shang的de強qiang勢shi介jie入ru,也ye讓rang純chun血xue統tong的de觸chu控kong廠chang商shang感gan到dao頭tou疼teng。這zhe些xie麵mian板ban廠chang商shang積ji極ji研yan發fa內nei嵌qian式shi觸chu控kong技ji術shu,觸chu控kong和he麵mian板ban本ben就jiu魚yu水shui難nan分fen,麵mian板ban廠chang商shang爭zheng奪duo觸chu控kong客ke戶hu非fei常chang的de便bian捷jie,這zhe讓rang原yuan本ben麵mian板ban廠chang和he觸chu控kong廠chang的de合he作zuo關guan係xi,變bian成cheng了le競jing爭zheng的de關guan係xi。
bingqieyouyuchukongshichangdefazhanchengshu,yuanbendezhuhougeju,gezijingyingdeshichanggejuzhengzaiwajie,gezhongshougoubuduanchuxian,mianbanchangshougouchukongchang,chukongchangshougoushangxiayouqiye,keyishuochukongxingyededaxipaishizaisuonanmianle。
綜zong上shang所suo述shu,觸chu控kong行xing業ye看kan似si風feng生sheng水shui起qi,其qi實shi競jing爭zheng激ji烈lie,電dian容rong觸chu控kong一yi家jia獨du大da,但dan是shi從cong業ye者zhe甚shen多duo,由you於yu價jia格ge的de競jing爭zheng,原yuan有you的de謀mou利li渠qu道dao,正zheng在zai變bian得de堵du塞sai。外wai掛gua式shi觸chu控kong更geng是shi重zhong災zai區qu,各ge觸chu控kong廠chang商shang都dou是shi在zai拓tuo展zhan新xin的de市shi場chang,而er內nei嵌qian式shi觸chu控kong也ye麵mian臨lin很hen多duo問wen題ti,技ji術shu攻gong關guan還hai不bu完wan美mei,使shi用yong內nei嵌qian式shi觸chu控kong的de旗qi艦jian手shou機ji麵mian臨lin小xiao米mi手shou機ji等deng產chan品pin的de強qiang大da挑tiao戰zhan,也ye不bu見jian得de就jiu能neng高gao枕zhen無wu憂you。
視點:大屏觸控變香餑餑
由(you)於(yu)觸(chu)控(kong)市(shi)場(chang)競(jing)爭(zheng)激(ji)烈(lie),所(suo)以(yi)各(ge)大(da)觸(chu)控(kong)廠(chang)商(shang)都(dou)是(shi)開(kai)始(shi)布(bu)局(ju)新(xin)的(de)市(shi)場(chang),小(xiao)尺(chi)寸(cun)屏(ping)幕(mu)市(shi)場(chang)已(yi)經(jing)開(kai)發(fa)的(de)七(qi)七(qi)八(ba)八(ba),相(xiang)信(xin)未(wei)來(lai)大(da)屏(ping)觸(chu)控(kong)市(shi)場(chang),將(jiang)越(yue)來(lai)越(yue)受(shou)重(zhong)視(shi)。由(you)於(yu)電(dian)容(rong)觸(chu)控(kong)大(da)尺(chi)寸(cun)成(cheng)本(ben)太(tai)高(gao),所(suo)以(yi)觸(chu)控(kong)筆(bi)記(ji)本(ben)和(he)觸(chu)控(kong)顯(xian)示(shi)器(qi)將(jiang)是(shi)觸(chu)控(kong)市(shi)場(chang)新(xin)增(zeng)長(chang)點(dian)。但(dan)是(shi)規(gui)劃(hua)是(shi)規(gui)劃(hua),大(da)屏(ping)觸(chu)控(kong)市(shi)場(chang)也(ye)有(you)自(zi)己(ji)的(de)隱(yin)痛(tong),Win8係統並沒有預期的熱度,大屏產品目前還無法說服過多用戶為觸控功能買單。
2013年推出的觸控筆記本並不少,但是都沒有大賣,關於觸控顯示器也是如此,目前已經有27yingcundeshidiandianrongchukongchanpin,qilingmindujihuheshoujiwuchabie,danshiyeshizaoyushichanglengyan,youdechanpindazaileanzhuoxitong,yeshizaodaobushaowangyoudegoubing,qishizheyezhengshichukongshichangdeganga,xiaopingjingzhengtaijilie,dapingchukongchengxiangbobo,danshizhegeboboyoudiannanken,ruhexihuashichang,chengweimeigecongyezhedenanti。
全文總結:
daozheliguanyudianrongpingdehuatiyejiugaoyigeduanluo,qishitandianrongchukong,jiujihushizaitanquanbudechukongxing。yidianrongpingweizhudaodechukongxingyemuqianpengbofazhan,zhuyaojiangjinglifangzaiqingbodianrongdeyanfashang,xiangxinzaihenchangdeshijiannei,dianrongchukongdoujiangshirenjijiaohudezhuyaofangshi,qitazhuruyuyin,yanbudongzuodengcaokongfangshiduanshijianneinanyihandongdianrongchukongdediwei,gedachangshangdexinchanpinwuyiliwai,yeshizhinengbaidaozaidianrongchukongdeshiliuqunxia。
chukongshichangdebianhuayezhideguanzhu,honghaiyixianchuxing,xingyexipaizaisuonanmian,gedachukongchangshangdoushizaituozhanxindeshichang,qizhongdapingchukongshigezhongyaodepanzi,danshiqizhongyeyouhenduowunaideweidao,bijinghenduoyonghudoushiburenkedapingchukongdejiazhi。
最(zui)後(hou)我(wo)們(men)來(lai)說(shuo)說(shuo)蘋(ping)果(guo),也(ye)算(suan)是(shi)點(dian)題(ti)。蘋(ping)果(guo)作(zuo)為(wei)電(dian)容(rong)觸(chu)控(kong)的(de)最(zui)早(zao)推(tui)動(dong)者(zhe)之(zhi)一(yi),是(shi)這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)的(de)最(zui)大(da)受(shou)益(yi)者(zhe),自(zi)然(ran)不(bu)會(hui)輕(qing)易(yi)改(gai)弦(xian)更(geng)張(zhang),其(qi)采(cai)用(yong)了(le)In-Cell觸控技術,已經是最為先進的電容觸控技術之一了,所以蘋果愛也好,不愛也好,電容觸控就在那裏,不悲不喜。
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