所謂的觸控就是不透過按鍵,而是以手指或筆尖接觸�(shè)備螢?zāi)簧系墓δ軋D示來操作;過去是以大型工�(yè)�(shè)�、家電等采用較多,現(xiàn)在則是手機、MP3等消費性電子產(chǎn)品的熱門介面。目前市場上成本最為低廉的觸控面板技�(shù)�電阻式系�(tǒng),但電容式設(shè)計正獲得更多的關(guān)注與采用�
觸控技�(shù)依感�(yīng)原理可分為電阻式(Resistive�、電容式(Capacitive�、音 波式(Surface Acoustic Wave)及光學(xué)式(Optics)等四種。公共使 用(Public Application)層面應(yīng)用較廣的是電容式技�(shù)�
(1)電阻� :藉由壓力接通在上下二層電阻�(wǎng)�(luò),由電阻分布以決定壓力點之位�。目前市面上有四�、五�、六線、七�、八線式各種組合,各類均有其�(yōu)缺點,但以四線及五線最為普�。電阻式技�(shù)原理簡單,門檻低,上下游整合完整,但無法�(jìn)行多手指偵測,且反應(yīng)較不靈敏,壽命較短為其主要缺�,目前手寫式手機屏幕多為此類�
(2)表面電容� (Surface Capacitive):原理類似電阻式,但使用電容值而非電阻值為計算量以決定觸摸位置。主要應(yīng)用在中大尺寸上的�(yīng)用,但如同電阻式,雖為感�(yīng)式較電阻式靈�,技�(shù)門檻低,且無法�(jìn)行多手指偵測�
(3)表面聲波�(Surface Acoustic Wave, SAW):利用聲波發(fā)放器傳送至平面玻璃,造成均勻分布之表面聲�,當(dāng)表面波手指或軟性界面觸�,即�(chǎn)生聲波遮斷以藉此計算觸碰位置。惟其成本高,上下游整合不易,且無法做多點偵�,是其較大之限制�
(4)振波感應(yīng)�(Dispersive Signal Technology):為3M�(fā)�,主要原理在強化玻璃基座上利用觸�,使玻璃�(nèi)部之振動波傳�(dǎo)至其四個角落之感應(yīng)及控制器以決定觸摸位�。其�(yōu)點為不受表面臟污與刮損影響,且可適用于大尺寸(32寸以�),缺點是無法多點觸控,價格高,產(chǎn)�(yè)上下游整合不完整�
(5)紅外線式:原理是以紅外線的發(fā)射與接收�(gòu)成X、Y之矩�,當(dāng)紅外線波在特定位置被接觸物阻隔即可計算出接觸�(如手�)之位�,主要應(yīng)用大尺寸�(yīng)用及多點觸控,但功耗高、分辨率�,機�(gòu)需架高做為紅外線的信道�
(6)投射電容式:投射式電容與表面式不同,主要在于表面使用上下兩電極做為電�,而投射式則將上下電極�(xì)分成矩陣式分布以畫出X�、Y軸交叉分布做為電容矩陣,�(dāng)手指觸碰時透用X、Y軸之掃描即可偵測在觸碰位置電容變�,�(jìn)而計算手指之所在。蘋果計算機 (Apple) 之i Phone即以此技�(shù)為基�(chǔ),其技�(shù)門檻高但后市可��
(7)電磁式:主要是透過一個特殊的電磁筆與感應(yīng)面板做觸控而去計算電磁筆在感應(yīng)面板上之軌跡,因其需用特殊之電磁筆及無法做多�,某些特殊機種外,無其它�(yīng)用產(chǎn)�,某些應(yīng)用嘗試使用電磁與電容或與電阻�(jié)�,但成本極高,恐也非長期可靠�
除上述之技�(shù)�,尚有其它方法引入觸控領(lǐng)域,如微軟的光學(xué)成像� (Microsoft Surface) 造價昂貴,反�(yīng)速度慢,可用度不�,另外友�(dá)、TM D、夏普之�(nèi)嵌光 (In-Cell design) 檢器技�(shù)更為�(fù)�,價格仍難被終端廠商所接受,其期初面板之良�,恐也是另一難題,故亦都不在本文討論范圍之內(nèi),表二比較各式的�(yōu)缺點,各式觸控面板之主要�(yīng)用則整理于表��
電阻式系�(tǒng)包含一片標(biāo)�(zhǔn)的玻璃面板,上面覆蓋一傳導(dǎo)和一電阻金屬層;兩層間用間隔器區(qū)隔開�,然後電流能夠在兩層間流�。最後會將一防刮痕層覆蓋在上�。當(dāng)使用者接觸螢?zāi)粫r,傳�(dǎo)層和電阻金屬層會接觸在一�,而電場的改變就會被紀(jì)錄為一接觸事件,再將訊號傳送到控制器�(jìn)行處理� 電容式系�(tǒng)采用的是一電容感測�。當(dāng)使用者接觸螢?zāi)粫r,會有連續(xù)的電流通過感測�,使感測器能夠準(zhǔn)確地在水平和垂直方向儲存電子,形成一精密控制的電容場。當(dāng)感測器的‘正常’電容場被另外一個電容場所改變�,也就是�(dāng)手指接觸到不同的位置,這時面板每個角落中的電路就會計算出電場的改變程�,然後將此接觸事件訊號傳送到控制器�(jìn)行處��
電容式觸控面板的�(yīng)用需由觸控面板(Touch Panel�、控制器(Touch Controller)及軟件�(qū)動程序(Utility)等3部分�
一般電容式觸控面板是在透明玻璃表面鍍上一層氧化銻錫薄膜(ATO Layer)及 保護(hù)膜(Hard Coat Layer)而與液晶銀幕(LCD Monitor)間則需作防電子訊號� 擾處理(Shielded Layer�� 人與觸控面板沒有接觸�,各種電極(Electrode)是同電位的,觸控面板沒 有上沒有電流(Electric Current)通過。當(dāng)與觸控面板接觸時,人體內(nèi)的靜電流 入地面而產(chǎn)生微弱電流通過。檢測電極依電流值變�,可以算出接觸的位置。玻� 表面上氧化銻錫薄膜(ATO)層有電阻系�(shù),為了得到一樣電場所以在其外圍安� 電極,電流從四邊或者四個角輸入� �4條邊上輸入時,等電場是通過4角周圍的電阻小于4條邊上的阻抗分配方式 所得到�。對實際�(yīng)用而言,有在透明�(dǎo)電膜(ATO Layer)上安裝一組電阻基� 類型;也有對透明�(dǎo)電膜(ATO Layer)作蝕刻所行成的類型。從4角輸入時,一� 通過印刷額緣電阻與透明�(dǎo)電膜(ATO Layer)組合得到等電場� �4條邊上輸入時,根�(jù)上下、左右電流比計算就可以得出,檢測方法較為� �。從4條角輸入�,檢測方法要得出�4條邊的距離比,位置計算也較為�(fù)�。舉例來說,假設(shè)觸控面板位置中心�0,X軸與Y軸位置可以下面方程式計算出:
X軸:L1+L4-L2-L3/L1+L2+L3+L4
Y軸:L3+L4-L1-L2/L1+L2+L3+L4
觸控�(chǎn)�(yè)其實行之有年,無聲無息直到蘋果計算機 (Apple) i Phone的多手指�(yīng)用方才引�,平地一聲雷,因此集三千寵愛于一�,尤其是投射電式面板。其它面板技�(shù)只在突破以既有之基礎(chǔ)實施多手指應(yīng)�。而投射電容觸控技�(shù)本也非新技�(shù)(原筆記型計算機之觸控板鼠�(biāo)即是),以下將討論投射電容式面板在�(yīng)用卻也面臨一些關(guān)鍵問題:
(1)透光感應(yīng)表面的技�(shù)�
可透光感應(yīng)面基本上是上下二層電極矩陣形�,中間以絕緣層隔開以形成電容,結(jié)�(gòu)甚為簡單。觸控面板基本上是由輕薄透明之感�(yīng)面與一控制IC以及IC�(nèi)部相對應(yīng)之軟� (Software)及韌�(Firmware)組合而成。導(dǎo)電電極而濺鍍或蒸鍍透明�(dǎo)電材�(目前都為ITO,氧化銦�)于透明基材�,一般為玻璃或PET薄膜以Film/Film、Film/Glass或Glass/Glass三種�(jié)�(gòu)上下貼合而成。感�(yīng)面的主要�(guī)格為透光率與耐久�,玻璃上之濺鍍或蒸鍍,原為面板廠所熟知,因此傳�(tǒng)中小尺寸面板廠也積極投此一�(lǐng)域,然玻璃厚、重、貴且易�,顯然并非長期飯票。因此電阻式觸控面板�(yè)便挾其在光學(xué)PET溥膜的經(jīng)驗挺�(jìn)�
(2)控制IC之來源�
不同于電阻式面板,原理簡�、門檻低,其感應(yīng)控制電路無需獨立控制IC,而多由系�(tǒng)上之主控CPU以軟件處理,投射電容式目前尚無法由系�(tǒng)上的主IC處理而須獨立IC處理,因此也吸引國內(nèi)外多家IC�(shè)計公司相繼投�,如美商新�(Synaptics)、塞普拉� (Cypress) 及臺灣升�(dá) (Sentelic)、義� (Elantek) 等等。但投射電容式觸控IC因其門檻相�(dāng)�,若非具相當(dāng)研發(fā)實力恐難完成。其主要技�(shù)門檻在 (a)系統(tǒng)噪聲之處� (b)手指上之汗、油、膏、污之克� (c) Cover lens或機�(gòu)保護(hù)面之厚度使感�(yīng)靈敏度之降低 (d)人體體質(zhì)不同造成系統(tǒng)�(wěn)定度降低 (e)在小尺寸�(yīng)用上手指分辨率低使光�(biāo)分辨率不易提�,往往使Demo容易,量�(chǎn)困難,若無長期經(jīng)驗之累積是無法克服量�(chǎn)之穩(wěn)定問題。目前只有美商新�(Synaptics)與臺灣升�(dá)(Sentelic) 在此方面有長期之基礎(chǔ),其它廠商恐將需渡過一段學(xué)�(xí)曲線�
(3)系統(tǒng)整合的關(guān)��
投射電容式本身之障礙在于系統(tǒng)整合與應(yīng)用時的狀�,畢竟面板終究得安裝在屏幕面�,其噪聲與系�(tǒng)其它電路所�(chǎn)生之噪聲極易對觸控產(chǎn)生干擾,造成定位不準(zhǔn),若只是手勢之應(yīng)用或許可行,若未來手寫與指針之應(yīng)�、控制IC便是�(guān)鍵,第二:因系統(tǒng)機構(gòu)的設(shè)計致使Cover lens變厚,原則上問題將益形嚴(yán)�。另外,模塊廠是否需含客制化Cover lens亦是�(chǎn)�(yè)供應(yīng)鏈的一大挑�(zhàn)。,�(dāng)面板整合到LCD屏幕面板上之貼合,亦將考驗制程的能�,因為目前面板貼合良率本身也只有80%~85%而已,另一段的貼合勢必將使良率再低,而且尺寸愈大、貼合愈難�
(4)�(chǎn)�(yè)上下游整合模��
舉例粗分之觸控面板產(chǎn)�(yè)鏈,上游其原本都掌握在日本業(yè)者身�,中游材料加工則在日本與臺灣,下游面板之貼合、壓�、測�,則在臺�,少部份在大陸完成,由于投射電容式面板于面板加工制造,系全新領(lǐng)�,多�(shù)仍在摸索與試車階�,良率之提升仍有一段路�。而面對全新投射電容式面板,目前之面板廠均無整�、測試與系統(tǒng)支持之經(jīng)�,此段仍必須由IC�(shè)計廠來執(zhí)�,而IC廠本身有無整合前段制程之能力仍待考驗,屆時勢必率動整個上下游�(chǎn)�(yè)鏈之定位與重�,約�2009年Q2后將更為明朗�
(5)專利保護(hù)壁壘
十多年來在觸控面板的�(fā)�,各家在專利上的布局已使這個產(chǎn)�(yè)地雷布滿各式觸控面板,當(dāng)然其原創(chuàng)者皆會有所保護(hù)。單就投射電容式面板相關(guān)之專利即�100多種。后繼者幾乎完全沒有插手的空間,目前在投射電容面板主要掌握在美國Synaptics(新思)、蘋果計算機(Apple)及臺灣升達(dá)(Sentelic)科技手上,此三家之專利布局綿密,幾乎涵蓋現(xiàn)在與未來�(fā)展所需的技�(shù)。下表反�(yīng)了目前可查到之專利數(shù)��
維庫電子�,電子知識,一查百��
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