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[交流] 觸控面板的最新技術、產品與今後展望

觸控面板的最新技術、產品與今後展望(上) 2011/5/11
如果要用一個關鍵字?砀爬ㄗ罱鼛啄暧|控面板的發展動向，毫無疑問地，這個關鍵字便是「多點觸控」。多點觸控技術不但賦予手機的小尺寸觸控面板更靈活、多樣的操作功能，而且在對角線10吋以上的操作區域中，多點觸控更能充分發揮其特色，因此也開啟了這�?中大型觸控面板的新紀元。所以，如果要選出觸控面板的第二個關鍵字，那便是「大型化」。本文將分上、下二期針對「多點觸控」與「大型化」這兩個主題，介紹觸控面板的最新技術與產品，以及未?淼恼雇�一、多點觸控面板產品
2007年，具有多點觸控功能的Apple iPhone智慧型手機問世，引發了多點觸控面板的風潮。iPhone採用的多點觸控技術是投射電容式，時至今日，具有多點觸控功能的技術已經不只一種。表1列出各種�?型的觸控面板，其中特別用星號標示的，是已經�?用化的兩點或多點觸控技術。以下針對表一中所列出的多點觸控技術，做一簡單的介紹。
(一) 電阻式觸控面板
可做多點觸控的電阻式觸控面板，可分為數位型與數位/�?比型兩種：
1. 數位型
這�?產品以法國Stantum公司為代表。上下部電極的組成，如同傳統的塑膠膜/玻璃(F/G)或玻璃/玻璃(G/G)電阻式觸控面板，上下部電極同樣以dot spacer隔開。但是，兩個方向(X與Y)的ITO電極蝕刻成互相垂直的長條狀，形成矩陣的形態；XY矩陣的電極相當緻密，排列週期(pitch)為 1~2 mm。觸摸位置的偵測是藉由兩個掃描動作：每次對一條下部(X軸)電極施加電流(掃描1)，同時偵測與這條下部電極交叉的每一條上部(Y軸)電極的電壓 (掃描2)，當手指觸摸使上下電極接觸時，會產生電壓的變化，藉此可測出觸摸的位置。因為這樣的工作原理，觸摸的反應速度很快，大約為2 ms。而且，只要有壓力能使上下電極接觸，便能偵測，所以不論手指直接觸摸、帶著手套觸摸或是筆寫，都可以輸入。當觸摸區域內的電極數量非常多(例如手指接觸)時，可以利用軟體算出觸摸區域的重心，以研判觸摸位置。另外，內建的軟體可以辨別手掌靠在面板上的情況而加以忽視(所謂的palm rejection)，所以可以將手掌邊緣靠在面板上書寫，如同一般的紙?垺�Stantum已發表10.1吋、16:9寬螢幕、可支援10點以上多點觸控的電阻式觸控面板，其中電極pitch 為2 mm，而定位準確度為1 mm。10吋的觸控面板使用一個控制IC，如果是10~20吋的產品，則使用兩個控制IC。這種產品的材料與製作方法基本上和傳統的電阻式觸控面板相同，因為不使用特殊材料，不需要特定的供應商，這樣在製造上有成本的優勢。2. 數位/�?比型
和上述的數位型一樣，數位/�?比型的XY長條電極也是直角交叉排列成矩陣，但是長條的寬度為20~25 mm，所以定位的精密度遠不如數位型，比較適用於較大尺寸(如12吋)，而且不要求準確定位的觸控面板。數位/�?比型的工作原理和傳統的四線電阻式觸控面板相同，但是因為電極分割成長條狀，因此可以偵測多點(2~3點)觸摸。然而，當觸摸點位於同一個X(或Y)長條電極時，如同傳統的電阻式觸控面板，這時?K無法分辨多點觸摸。這�?產品以Fujitsu component HP為代表，該公司已發表5.6~12.1吋的產品，其中XY電極組成一個84的矩陣。(二) 投射電容式觸控面板--- 本文�?錄自「材料最前線」專欄，完整資料請見下方附檔。
圖四、(A)表面聲波型觸控面板的基本原理作者：材網編輯室/工研院材化所
★完整檔案內容請見下方附檔。

觸控面板的最新技術、產品與今後展望(下) 2011/5/16

(二) 大型觸控面板產品
1. Wire Sensing投射電容式觸控面板
這個產品是由英國的Zytronic公司所開發的，其剖面結構為：窗玻璃/塑膠膜/細金屬線圖案/塑膠膜/顯示器，其中細金屬線便是觸摸感測器，金屬線的直?郊s為數十μm，感測器含塑膠膜的總厚度約為 100μm。細金屬線也可以夾在玻璃板和玻璃板之間。因為細金屬線深埋在玻璃中，保護性極佳，而且即使窗玻璃厚達20 mm，也能偵撤到觸摸，所以這種產品非常適用於戶外。目前Zytronic已推出50吋的產品，可用於自動販賣機或不動產介紹用的面板。
2. Gunze的大畫面觸控面板
Gunze推出利用DPT(direct print technology)膜製成的多點輸入電容式觸控面板，可以支援到50吋的畫面，也可以用在曲面上。所謂DPT膜，是將銀線印在塑膠基材上，銀線寬度是 20μm，pitch為300μm，銀線交叉成方格網狀。將網狀銀線蝕刻圖案化，便成為電容感測器。
3. Sharp的60吋多點觸控面板
Sharp在2010年8月發表可做多點觸控的60吋IR 觸控面板。雖然和傳統的產品一樣，採用IR遮斷偵測的原理，但Sharp採用自行開發的遮斷偵測方法，即使不同觸摸點的X或Y座標相同，仍然可以分辨，藉此達到多點觸控的功能。
4. Tyco的大型聲波式觸控面板
Tyco的SAW與APR兩種觸控面板，都可以製成60吋的大型觸控面板。SAW已如前所述，至於APR的工作原理，簡單敘述如下。
在玻璃背面(相對於觸摸面而言)的邊緣安裝四個由壓電材料製成的振動感測器，當物體或手指接觸玻璃上的一點時，接觸點會產生一個板波(plate wave)脈衝，以玻璃板為介質向四周傳遞，由感測器接收。板波的運動方式是屬於??曲波(bending wave)，薄板(玻璃)的整體產生對稱或反對稱的位移，與表面波中只有介質表面產生位移的情況不同。
黏在玻璃上的感測器有如麥克風，會將板波脈衝轉換為電�?號，不同的觸摸點(波動起點)會造成特定波形的電�?號。因此只要事先將各觸摸點對應的電�?號波形儲存在資料庫中，�?際工作時採用數位化波形的比對，可以很快找到觸摸位置，再加上位置計算的演算法，可以得到1 mm的高解析定位結果。另外，與資料庫數據不合的波形會被刪除不計，所以如果有其他接觸玻璃的誤動作或者聲音?碓矗到y也可以辨別而加以忽略。因為必須事先儲存各觸摸點的電�?號波形，以便整合為系統的一部分，但是各觸摸點的電�?號波形會隨面板的設計而不同，所以APR比較難做少量多樣的生產。另一方面---本文�?錄自「材料最前線」專欄，完整資料請見下方附檔。
表六、多點觸控技術的優劣比較

作者：材網編輯室/工研院材化所
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