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揭秘電容式觸控屏內(nèi)部設(shè)計(jì),如何博得蘋果青睞?

發(fā)布時(shí)間:2014-01-30 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】曾用過(guò)電阻觸控手機(jī)的朋友,肯定都記得用力劃過(guò)屏幕的感受,有的甚至用指甲不停“劃”動(dòng)屏幕,這樣做可以在一定程度上提升觸控的效果。而如今的天下是電容觸控的,電容觸控以其架構(gòu)簡(jiǎn)單,觸控靈敏,成本不高,耐高溫,體積更輕薄以及不怕紫外線等優(yōu)勢(shì)等快速的取代了電阻觸控,且獲得蘋果的偏愛。下面小編會(huì)詳細(xì)的為大家介紹為何蘋果那么的偏愛電容式觸控屏。

早在上世紀(jì)80年代,觸控技術(shù)就初現(xiàn)崢嶸,從只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(jī),可以說(shuō)觸控改變了近30年來(lái)人機(jī)交互的方式,從按鍵搖桿轉(zhuǎn)變?yōu)檩p輕點(diǎn)擊,觸控也悄然從電阻過(guò)渡到了電容,如今電容觸控技術(shù)風(fēng)頭正盛,電容屏的產(chǎn)值占整個(gè)觸控行業(yè)的80%左右,“電容”成為觸控技術(shù)的代表詞匯,不過(guò)“電容”并非是觸控技術(shù)的全部,為何蘋果等一線廠商獨(dú)愛這一種技術(shù)呢?

如果說(shuō)僅僅為了實(shí)現(xiàn)觸控的效果,廠商的選擇還是很多的,目前主流的觸控技術(shù)包括電阻觸控技術(shù),電容觸控技術(shù),光學(xué)觸控技術(shù),表面聲波觸控技術(shù),以及電磁感應(yīng)技術(shù)。這幾種技術(shù)采用不同原理,但是都實(shí)現(xiàn)了觸控的效果。其中光學(xué)和聲波、電磁觸控的研究開展的都比較早,但是由于技術(shù)限制,如今發(fā)展的并不好,只能算是非主流。電容崛起則是近5年的事情,當(dāng)初蘋果第一代iPhone出現(xiàn)時(shí),電阻觸控技術(shù)一統(tǒng)天下,所以電阻觸控和電容觸控是一種此消彼長(zhǎng)的關(guān)系,也是我們今天主要談的兩種觸控技術(shù)。

紅外多點(diǎn)觸摸框

圖 紅外多點(diǎn)觸摸框

電阻觸控為何式微,我們稍后將會(huì)詳談。有意思的是電容觸控內(nèi)部的斗爭(zhēng)也是非常的激烈,最開始的外掛模式如今受到了極大的挑戰(zhàn),尤其是在手機(jī)領(lǐng)域,更加輕薄的電容觸控技術(shù)成為了主流,無(wú)論是OGS(單片觸控)還是In-Cell(內(nèi)嵌觸控)觸控技術(shù),都極大的縮減了觸控設(shè)備的厚度,挑戰(zhàn)了主流的外掛觸控技術(shù),不過(guò)輕薄式觸控還處于發(fā)展的階段,雖然iPhone5s采用了In-Cell技術(shù),但是上市時(shí)關(guān)于觸控的諸多爭(zhēng)議,也顯示出輕薄觸控還不完全成熟。

如果我們只把眼光鎖定在電容觸控的內(nèi)斗中,仿佛看到了觸控行業(yè)的鳥語(yǔ)花香,新技術(shù)層出不窮,應(yīng)用也是一片大好,其實(shí)觸控行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)異常激烈,新進(jìn)入的廠商太多,原本的觸控廠商需要面臨價(jià)格戰(zhàn)的壓力,上下游的不停整合,也使得原本是合作關(guān)系的上下游觸控廠商感到無(wú)奈,并且面板廠商也是開始?xì)⑷脒@個(gè)市場(chǎng),將觸控市場(chǎng)變成了紅海,如何尋找新的利益增長(zhǎng)點(diǎn),成為了行業(yè)性的問(wèn)題。

斗爭(zhēng)如此激烈,觸控廠商將目光投向了大屏觸控市場(chǎng),2014年觸控筆記本,和觸控顯示器都是會(huì)出現(xiàn)一個(gè)不錯(cuò)的整張態(tài)勢(shì),其原因就在于觸控廠商已經(jīng)不能滿足于手機(jī)等小屏幕設(shè)備的市場(chǎng),開拓大屏觸控將是一個(gè)趨勢(shì)。

綜上所述,本文不僅僅是技術(shù)的解惑答疑,也是行業(yè)的透視分析,觸控風(fēng)潮將會(huì)繼續(xù),電容觸控一枝獨(dú)秀,未來(lái)又將走向何方呢?感興趣的朋友不妨一起來(lái)討論一下。
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式微:電阻終將成為歷史

曾經(jīng)電阻觸控一統(tǒng)天下,從手機(jī)到汽車,從醫(yī)學(xué)到工業(yè),電阻觸控可謂出盡了風(fēng)頭,如今在電容觸控的壓力下,我們已經(jīng)很難見到電阻觸控的產(chǎn)品了,電阻觸控究竟敗在哪里呢?

曾經(jīng)使用過(guò)電阻觸控手機(jī)的朋友,肯定都還記得自己用力劃過(guò)屏幕的使用感受,有的朋友甚至用指甲不停“劃”動(dòng)屏幕,這樣做可以在一定程度上提升觸控的效果,主要是因?yàn)殡娮栌|控是利用電壓實(shí)現(xiàn)觸控計(jì)算的,最常見的就是四線模式,屏幕上兩層透明金屬層工作時(shí)每層均增加5V恒定電壓:一個(gè)豎直方向,一個(gè)水平方向,總共需四根電纜,當(dāng)物體按壓上去后,可以根據(jù)電壓反應(yīng)算出觸控的位置。由于是采用按壓的原理,所以電阻觸控的優(yōu)劣勢(shì)很好理解:

電阻屏的優(yōu)勢(shì):

1、屏幕不受灰塵、水汽和油污的影響,可以在較低或較高溫度的環(huán)境下使用。

2、電阻式觸控屏使用的是壓力感應(yīng),可以用任何物體來(lái)觸摸,即便是帶著手套也可以操作,并可以用來(lái)進(jìn)行手寫識(shí)別。

電阻屏的劣勢(shì):

1、電阻式觸控面板容易損壞,無(wú)法用到公用產(chǎn)品之上。

2、電阻式的最好準(zhǔn)確率只能到98.5%,電容式面板則以電流驅(qū)動(dòng),準(zhǔn)確率則可達(dá)到99%。

3、反應(yīng)時(shí)間不夠短,很多應(yīng)用無(wú)法使用(比如畫圖)。

電阻觸控示意圖

圖 電阻觸控示意圖

電阻觸控最大的劣勢(shì)就不靈敏的觸感,最終它敗給了電容觸控,但是更加“皮實(shí)”的優(yōu)勢(shì),也使得電阻觸控技術(shù)在工業(yè)以及汽車等領(lǐng)域,還具有一定的市場(chǎng),但隨著電容觸控的不斷發(fā)展,這些僅有的和市場(chǎng)也在被逐步蠶食,比如汽車市場(chǎng)宣布2014年以后,將逐步換裝電容觸控屏幕,這對(duì)已經(jīng)奄奄一息的電阻觸控市場(chǎng)來(lái)說(shuō),自然是個(gè)噩耗了。

強(qiáng)勢(shì):電容觸控開枝散葉

電容觸控架構(gòu)比較簡(jiǎn)單,基本上是以ITO玻璃為主體,在ITO玻璃的四角放電,在表面形成一個(gè)均勻的電場(chǎng),當(dāng)可以導(dǎo)電的物體,例如像是人的手指,吸走一點(diǎn)微量的電流,后面的控制器則會(huì)算出電流被吸走的比例而算出X軸和Y軸,由于電流的敏感度要大大高于電壓,所以電容觸控的最大優(yōu)勢(shì)就是感觸靈敏了。如今電容觸控開枝散葉,不僅應(yīng)用在手機(jī)上,平板,筆記本,顯示器都是出現(xiàn)了電容觸控的產(chǎn)品,這自然和電容觸控的優(yōu)勢(shì)分不開:

電容觸控原理示意圖

圖 電容觸控原理示意圖

電容屏優(yōu)勢(shì):

1、觸感靈敏,了解電容觸控感應(yīng)電流的技術(shù)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(yīng)用在較易發(fā)熱的設(shè)備之上,比如智能手機(jī)。

3、電阻屏的材料不能適合紫外線,不適合在戶外長(zhǎng)期使用。電容式并不怕紫外線,加上高溫操作的優(yōu)勢(shì),更適合在戶外接受太陽(yáng)的風(fēng)吹日曬。

電容屏劣勢(shì):

1、觸控限制多(戴手套不行,隔絕手指無(wú)法吸走電流)。

2、透光率不好,眩光問(wèn)題一直解決不,雖然有廠商采用“半透半反”的方式來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題,但是效果依舊不完美。

綜合來(lái)說(shuō),電容觸控之所以可以完美取代電阻觸控,技術(shù)上優(yōu)勢(shì)不能忽略,其觸控感覺(jué)更靈敏,對(duì)于注重體驗(yàn)的人機(jī)交互來(lái)說(shuō),這個(gè)優(yōu)勢(shì)足以說(shuō)明一切。當(dāng)然電容觸控成本也并不高,也是可以快速普及的關(guān)鍵之處,其他諸如耐高溫,體積更輕薄以及不怕紫外線等優(yōu)勢(shì),都算是錦上添花吧。
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內(nèi)戰(zhàn):電容觸控走向何方

電容觸控的確全面戰(zhàn)勝了電阻觸控,但是內(nèi)部的分歧也是非常之多。上面我們按技術(shù)給觸控分過(guò)類,目前觸控行業(yè)還喜歡按觸控結(jié)構(gòu)的不同,分為外掛式觸控和內(nèi)嵌式觸控。外掛式觸摸屏又包括兩種產(chǎn)品形態(tài),一是“玻璃式”,即“蓋板玻璃+感應(yīng)層玻璃”;二是“薄膜式”,即“蓋板玻璃+上感應(yīng)層薄膜+下感應(yīng)層薄膜”,而內(nèi)嵌式觸控其本質(zhì)是為了解決觸控輕薄化的問(wèn)題,筆者喜歡叫它們輕薄式觸控。

外掛式觸控結(jié)構(gòu)種類非常的多,常見的有GFF(Glass-Film-Film)和GG(Glass-Glass)結(jié)構(gòu),這兩種觸控結(jié)構(gòu)成本較低,可以大規(guī)模的生產(chǎn),其中GG結(jié)構(gòu)常見于中興和海信的手機(jī),而GFF結(jié)構(gòu)的支持者有華為和三星等大牌廠商,常見于它們的平板電腦產(chǎn)品之中。

GFF技術(shù)進(jìn)化方向是GF,即將原來(lái)用于實(shí)現(xiàn)觸控感應(yīng)的兩層薄膜減為一層?;谏细袘?yīng)層的設(shè)計(jì)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(shù);GG技術(shù)演進(jìn)方向是TOL/OGS,也稱為“單片玻璃解決方案”,優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟后,可以節(jié)省較多成本,大家熟悉的小米手機(jī)2就是OGS的代表作。不過(guò)GFF和GG的升級(jí)版本,仍舊沒(méi)有做到極限的輕薄,所以出現(xiàn)了代表了電容觸控的最新科技In-Cell和On-Cell結(jié)構(gòu)。

iPhone5s使用的就是In-Cell技術(shù),其是一種將觸控薄膜內(nèi)置在液晶面板之內(nèi)的技術(shù),所以叫內(nèi)嵌式觸控,其最大的優(yōu)勢(shì)就是可以做到的極致的輕薄化,但是由于需要克服液晶面板本身對(duì)觸控薄膜的影響,所以良品率低,目前只有iPhone5s在力挺這種技術(shù),其無(wú)疑是觸控技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向,但是道路也崎嶇。而On-Cell也是基于同樣理念出現(xiàn)的技術(shù),只不過(guò)觸控薄膜的位置不同,三星的GalaxyS系列,都是采用On-Cell觸控技術(shù)的,再算上面提到的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(yè):觸控產(chǎn)業(yè)或成紅海

由于近些年來(lái)觸控行業(yè)的蓬勃發(fā)展,進(jìn)入這個(gè)市場(chǎng)的廠商越來(lái)越多,基本都是瞄準(zhǔn)電容觸控這塊肥肉,雖然也有廠商涉及紅外觸控等領(lǐng)域,但都是泥牛入海,對(duì)整體的格局無(wú)太大的影響。而電容觸控領(lǐng)域,由于內(nèi)嵌式觸控結(jié)構(gòu)的技術(shù)攻關(guān)難度大,所以很多大一部分的廠商都是進(jìn)入了外掛式觸控的領(lǐng)域,從而導(dǎo)致了外掛式觸控市場(chǎng)成為了一片紅海,價(jià)格戰(zhàn)越來(lái)越明顯,對(duì)于沒(méi)有規(guī)模優(yōu)勢(shì)的小廠商來(lái)說(shuō),觸控市場(chǎng)已經(jīng)不那么好混了。

而內(nèi)嵌式電容觸控市場(chǎng)的情況也不樂(lè)觀,原本的觸控大廠雖然有技術(shù)優(yōu)勢(shì),但是由于終端產(chǎn)品的不斷降價(jià),利潤(rùn)率也是在下降,并且面板廠商的強(qiáng)勢(shì)介入,也讓純血統(tǒng)的觸控廠商感到頭疼。這些面板廠商積極研發(fā)內(nèi)嵌式觸控技術(shù),觸控和面板本就魚水難分,面板廠商爭(zhēng)奪觸控客戶非常的便捷,這讓原本面板廠和觸控廠的合作關(guān)系,變成了競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系。

并且由于觸控市場(chǎng)的發(fā)展成熟,原本的諸侯割據(jù),各自經(jīng)營(yíng)的市場(chǎng)格局正在瓦解,各種收購(gòu)不斷出現(xiàn),面板廠收購(gòu)觸控廠,觸控廠收購(gòu)上下游企業(yè),可以說(shuō)觸控行業(yè)的大洗牌是在所難免了。

綜上所述,觸控行業(yè)看似風(fēng)生水起,其實(shí)競(jìng)爭(zhēng)激烈,電容觸控一家獨(dú)大,但是從業(yè)者甚多,由于價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng),原有的謀利渠道,正在變得堵塞。外掛式觸控更是重災(zāi)區(qū),各觸控廠商都是在拓展新的市場(chǎng),而內(nèi)嵌式觸控也面臨很多問(wèn)題,技術(shù)攻關(guān)還不完美,使用內(nèi)嵌式觸控的旗艦手機(jī)面臨小米手機(jī)等產(chǎn)品的強(qiáng)大挑戰(zhàn),也不見得就能高枕無(wú)憂。

視點(diǎn):大屏觸控變香餑餑

由于觸控市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈,所以各大觸控廠商都是開始布局新的市場(chǎng),小尺寸屏幕市場(chǎng)已經(jīng)開發(fā)的七七八八,相信未來(lái)大屏觸控市場(chǎng),將越來(lái)越受重視。由于電容觸控大尺寸成本太高,所以觸控筆記本和觸控顯示器將是觸控市場(chǎng)新增長(zhǎng)點(diǎn)。但是規(guī)劃是規(guī)劃,大屏觸控市場(chǎng)也有自己的隱痛,Win8系統(tǒng)并沒(méi)有預(yù)期的熱度,大屏產(chǎn)品目前還無(wú)法說(shuō)服過(guò)多用戶為觸控功能買單。

2013年推出的觸控筆記本并不少,但是都沒(méi)有大賣,關(guān)于觸控顯示器也是如此,目前已經(jīng)有27英寸的十點(diǎn)電容觸控產(chǎn)品,其靈敏度幾乎和手機(jī)無(wú)差別,但是也是遭遇市場(chǎng)冷眼,有的產(chǎn)品搭載了安卓系統(tǒng),也是遭到不少網(wǎng)友的詬病,其實(shí)這也正是觸控市場(chǎng)的尷尬,小屏競(jìng)爭(zhēng)太激烈,大屏觸控成香餑餑,但是這個(gè)餑餑有點(diǎn)難啃,如何細(xì)化市場(chǎng),成為每個(gè)從業(yè)者的難題。

全文總結(jié):

到這里關(guān)于電容屏的話題也就告一個(gè)段落,其實(shí)談電容觸控,就幾乎是在談全部的觸控行。以電容屏為主導(dǎo)的觸控行業(yè)目前蓬勃發(fā)展,主要將精力放在輕薄電容的研發(fā)上,相信在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),電容觸控都將是人機(jī)交互的主要方式,其它諸如語(yǔ)音,眼部動(dòng)作等操控方式短時(shí)間內(nèi)難以撼動(dòng)電容觸控的地位,各大廠商的新產(chǎn)品無(wú)一例外,也是只能拜倒在電容觸控的石榴裙下。

觸控市場(chǎng)的變化也值得關(guān)注,紅海已現(xiàn)雛形,行業(yè)洗牌在所難免,各大觸控廠商都是在拓展新的市場(chǎng),其中大屏觸控是個(gè)重要的盤子,但是其中也有很多無(wú)奈的味道,畢竟很多用戶都是不認(rèn)可大屏觸控的價(jià)值。

最后我們來(lái)說(shuō)說(shuō)蘋果,也算是點(diǎn)題。蘋果作為電容觸控的最早推動(dòng)者之一,是這種技術(shù)的最大受益者,自然不會(huì)輕易改弦更張,其采用了In-Cell觸控技術(shù),已經(jīng)是最為先進(jìn)的電容觸控技術(shù)之一了,所以蘋果愛也好,不愛也好,電容觸控就在那里,不悲不喜。

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