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触控IC、材料改善精进 电容式触控未来发展可期

发布时间:2012-09-03 10:05:39宝威科技浏览:

        北京时间09月03日消息,宝威科技网讯,触控萤幕技术的萌芽最早虽可上溯至70年代,但实际上早期的触控技术大多仅限于电阻式触控技术,由于无法避免使用PET薄膜以机械式触压结构辨识触点座标,使当时的触控应用增加许多使用限制;发展至今,反而近年来在市场上崭露头角的电容式触控才开始发光发热...

        触控萤幕技术并不是太先进的技术,早在1970年代,就有大量的技术释出,初期较熟的技术有电阻式萤幕触控、红外线感测触控、声波感测触控与电磁感应式触控等技术手段,但当时仍以电阻式触控萤幕设计方案最为成熟、成本最低,为当时最普及的触控应用解决方案。



        图示:PCT电容式触控设计方案,为全光学玻璃设计,具透光度高、反射率低优点。

     


        图示:PCT电容式触控萤幕触控IC,可滤除环境杂讯,精确算出指尖于触屏的座标点。

        但随着使用者对于3C产品的要求越来越高,相关技术也出现各式改良方案,但在中、小尺寸的设计方案中,由于使用者很容易察觉行动装置的萤幕瑕疵,最普及的电阻式触控萤幕反而因为ITO设计限制而无法满足用户需求,虽有智慧型手机采用,但仍有相当大的改善空间。

        电容式触控萤幕方案重塑消费者触控产品观感

        直至触控技术在作业系统、人机介面设计、材料与生产技术各方面均有突破性进展,如Apple iPhone产品推出,改写使用者对触控萤幕应用的品质要求标准!其中快速产生巨幅改善的重点,即在Apple大量导入电容式触控感测方案,透过整合度更高、透光率与萤幕显示表现效果更佳的设计方案,重塑使用者对于搭载触控萤幕行动产品的信赖感,以优异的品质虏获消费者芳心。

        在iPhone产品于市场创造极佳使用者体验与亮眼的市场表现后,尽管目前市场成熟或发展中的相关触控技术仍有多达20多种以上,但仍以电容式触控技术受益iPhone市场表现显得相对亮眼。

        电容式触控萤幕设计方案,主要有分表面电容式SCT(Surface Capacitive Touch Panel)、投射电容式PCT(Projected Capacitive Touch Panel)两大技术为主。其中SCT技术因为早期专利限制较多、制作成本较高,早期推出的市占率表现无法超越电阻式触控萤幕技术;但近年来在SCT相关专利相继过期,加上光学技术持续改善下,SCT在后续应用有持续普及的倾向。

        PCT技术满足多点触控应用需求

        PCT技术因为设计架构可以满足多点触控、多触点追踪设计要求,加上iOS Device大量采行此技术整合触控显屏,因此在市场上成为相关触控厂商竞相开发的触控技术,是目前技术累积最快、商品化应用方案最完整的触控技术。

        此外,因应电容式触控技术强敌压境,电阻式触控技术亦在有限的条件下积极进行设计方案改善。例如:早期电阻式触控萤幕因触控层必须利用多层ITO建构机械压按的触点侦测架构,相较之下造成电阻式触控萤幕在透光性上表现较差、萤幕表现易反光等使用问题。

        但新的电阻式触控萤幕,已出现采用高透光性光学PET膜来制作ITO触控层,利用导电多分子Conductive Polymer、搭配奈米碳管结构Nano Carbon Tube,发展出具高透光性表现之电阻式触控萤幕模组,甚至利用多层式ITO结构,建构可以经交叉触点分析、解析,同时萤幕多触发点侦测、定位、追踪的电阻式触控萤幕方案。

        电阻式触控萤幕技术限制多转战特殊应用市场

        电阻式触控萤幕方案,不管是透光性提升、还是同时多触点分析/追踪,电阻式触控萤幕已可达到接近电容式触控方案的性能表现。但即便电阻式应用方案已可达到近似效果,实际上市场的中/小型萤幕触控方案使用趋势与产品设计,均已转移至电容式触控解决方案上,电阻式应用转而朝向特殊应用的触控萤幕市场为主。

        此外,电容式触控设计方案与电阻式触控萤幕开发重点有明显不同!因为电阻式触控为利用结构ITO设计,达到触压讯号回馈解析触点座标的设计形式,较容易发展为大萤幕设计方案,开发重点在ITO本身。

        但电容式触控方案就不同了,因为电容式触控方案为侦测指尖触按在屏幕玻璃介质与触控感测层之间的电容反应,进而再滤掉杂讯、静电等讯息后换算分析得出触点座标,而其间滤除环境杂讯、静电的能力,与即时换算取得触点绝对座标的速度,才是电容式触控萤幕性能比拼的设计重点。

        电容式触控IC开发者众IC、材料技术同步提升设计方案效能

        很明显的,SCT或PCT方案所建构的触控萤幕设计,在触屏的耐用度、光学透光度等优势上,是绝对胜过电阻式触控设计方案甚多;而电容式触控方案性能与准确度的提升重点,将是在本身玻璃的材料科技与该技术如何快速自微弱电流讯号换算真实触点座标的处理能力,除了材料科技外,最重要的即是触控IC的整合能力。

        其中PCT初期设计方案,都是用于非透明性的触控应用方面。例如,笔记型电脑的TouchPad或是资讯家电的触摸式控制开关设计方案,触控IC供应商有Cypress、Synaptics、Alps、Broadcom等。而PCT为利用在多层表面以ITO排列组成的sensing element,藉由IC取得萤幕极微弱的电性改变资讯,解析判断目前触点的X/Y/Z轴资讯。

        虽然PCT可利用塑料、强化玻璃(cover lens)改善触控板表面的耐刮性与环境耐受性,但当面板尺寸变大就必须适时增加更多的sensing element,此时会因为过多的sensing element,需要更多的面板线数,同时也会令内阻增加,产生触控IC设计不易的困扰,导致目前PCT设计方案多应用于小尺寸触控面板设计为多。

        检视iPhone的电容触控设计方案优势,不外乎高透光率、低反射率,即便是电阻式触控方案改采高透光型之ITO膜设计方案,透光率也顶多能自80 %改善至88~90%。反观电容式触控方案,所使用的光学表面强化玻璃、与触控层光学玻璃贴合设计,穿透率基本上已有87%~90%;若搭配光学材料改善设计(如使用高透光光学玻璃、特殊光学胶合剂),透光率改善可以达到95%~98%。

        至于反射率的改善方面,电容式触控方案也可自8%~10%降到2%以下,改善幅度为电阻式设计所无法达到之境界。此外,电容式触控方案可在生产制程同时改善如玻璃材料的表面硬化、强化化学处理,另可搭配防污、抗菌、耐刮、抗指纹沾染等改善处理方案。同时电容式触控设计方案,近来针对薄化亦有新颖制程与结构设计方案推出,未来发展前景值得期待。



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