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触摸屏术语
newmaker    来源:日经BP社
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In-cell及On-cell(in-cell/on-cell)

相对于将触摸面板设置在液晶面板上使用的原有方法,将触摸面板功能与液晶面板一体化的研究日渐盛行。触摸面板和液晶面板的一体化包括“In-cell”方法和“On-cell”方法。In-cell是指将触摸面板功能嵌入到液晶像素中的方法。On-cell是指将触摸面板功能嵌入到彩色滤光片基板和偏光板之间的方法。

如果能使原本外置的触摸面板部件与液晶面板实现一体化,便有可能实现面板的薄型化和轻量化。另外,在将触摸面板外置于液晶的原方式中,液晶和触摸面板之间存在物理空间,因此,在液晶面板的上面和触摸面板的下面之间会反射外来光线等,导致在室外等明亮的环境下的可视性降低。如果外置的触摸面板部件能实现一体化,便可抑制在室外等的可视性降低现象。

In-cell技术的提案以前就提出过,但因难以确保成品率和显示性能,实用化未能取得进展。其原因在于,需要在TFT阵列基板上的像素内部嵌入触摸传感器功能。为此,必须使用复杂的半导体制造工艺,这成为提高成品率的绊脚石。另外,在像素内嵌入触摸传感器,可利用于显示的面积部分便会减少,这又是导致画质劣化的主要原因。

不过,随着On-cell技术的亮相,液晶和触摸面板的一体化迎来了转机。由于只需在彩色滤光片基板和偏光板之间形成简单的透明电极图案等,因此容易确保成品率。另外,像素内的有效显示区域的面积也不会减小,几乎不会由此发生画质劣化现象。

如果On-cell方式等液晶一体化技术得到普及,就无需再使用外置的触摸面板部件。制造触摸面板的厂商很有可能从原来的外置触摸面板厂商转型为液晶面板和彩色滤光片厂商。产品厂商从触摸面板厂商手中采购外置部件的原供应链也将完全改变。

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声波方式(acoustic wave type)

声波方式触摸面板是,利用触摸时在显示器表面传递的超声波或在显示器整体传递的板波(Lamb波、兰姆波)来检测出触摸位置的方式。利用超声波的方式称为超声波表面弹性波方式,利用板波的方式称为声学脉冲波辨识方式。

超声波表面弹性波方式触摸面板采用玻璃制造,在边角部分设置有发送超声波和接收超声波的信号收发元件。为了折回超声波,在面板的周边部分印刷形成了斜向锯齿状的“反射阵列”。信号发送元件发出的超声波沿玻璃表面前进,遇到反射阵列的斜线后折回。遇到相反一侧的斜缝后会再折回来,到达信号接收元件。通过在各倾斜线上反复进行该动作,使超声波经过面板表面上的所有位置。用手指触摸面板上的某一位置,仅该位置部分会吸收超声波,从而使信号减弱。越是经过较近路径的超声波,其从发信到受信的时间越短,立刻就能返回。经过较远路径的超声波折返需要一定的时间。利用这一特点,可根据信号减弱的时间长短来确定触摸位置。

声学脉冲波辨识方式触摸面板与超声波表面弹性波方式一样采用玻璃制造。玻璃材料本身作为传递声波的物质使用。用手指触摸面板会产生微弱的振动波。该振动波以同心圆状态传递,通过分析到达面板周边配置的受信传感器的波形,可以计算出位置。与计算地震震中的三角测量相似,但稍有不同。制造时将触摸面板的某一位置时会到达何种波形信号的数据事先保存在面板上的存储器中。使用时将接收到的信号与保存在存储器中的数据进行比较,从类似的波形座标中锁定位置。由此,容易区分面板以外位置发生的振动带来的噪声等。

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光学方式(optical scanning type)

光学方式作为可在个人电脑和数字标牌等大画面上实现多点触控的方式,开始逐渐受到关注。该方式的透射率非常高,因此不会损害显示器鲜明的影像显示质量。另外,无需专用笔等特殊的定位元件。也不会发生被称之为校准漂移(Calibration Drift)的位置偏移,对表面划痕等的耐久性较高。

光学方式触摸面板的主要构成部件包括红外线光源、摄像头以及反射材料。设置在液晶画面边角的光源在画面表面沿平行方向发射红外光线。红外光线经画面周围四边安装的反射材料反射,摄像头接收这些反射光线。画面上有手指触摸的状态和没有手指触摸的状态下,红外光线的前进方向会因手指造成的散射发生变化。利用这一变化可检测出手指的位置。

在光学方式触摸面板领域实现了迅速发展的是新西兰厂商NextWindow。据美国著名会计事务所“Deloitte Touche”的介绍,该公司2009年度的销售额达到了08年度的6倍。2010年3月,其在亚洲触摸面板制造基地的产能增加到了原来的2倍。该公司满足了因支持多点触控输入功能的OS“Windows 7”的普及而带来的配备触摸面板的个人电脑需求扩大。其客户包括美国惠普、美国戴尔、NEC、索尼以及德国Medion等知名个人电脑厂商。NextWindow以OEM(Original Equipment Manufacturer)或ODM(Original Design Manufacturer)的方式供应触摸面板。NextWindow称,“Windows7”支持多点触控的功能推动了业务发展。该公司还在积极开发数字标牌用途的产品,最大支持120英寸的触摸面板已经投产。

除此之外,光学方式中还经常使用名为“红外线方式”的传统方式。该方式的构造如下:将红外发光二极管(LED)沿面板的X方向和Y方向排列,与二极管相对排列光学传感器。用户触摸红外线网眼部分后,此部分会出现阴影,因此可确定位置。目前该方式已经应用于KIOSK终端、POS终端、ATM以及大型显示器等用途。

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电容量方式(capacitive type)

以美国苹果公司配备静电容量方式触摸面板的“iPhone”的热销为契机,市场迅速扩大。2010年4月上市的平板终端“iPad”也采用了静电容量方式,使得该方式在触摸面板市场整体的地位一举提升。预计2010年静电容量方式触摸面板的供货额将超过电阻膜方式。该方式也有很多厂商涉足,目前有超过25家的厂商从事有关业务。

静电容量方式包括表面型和投影型。智能手机和平板终端配备的触摸面板采用投影型。投影型静电容量方式在X方向和Y方向制作网状电极。用户用手指触摸后,网格间的容量就会发生变化。利用控制器IC识别出现的变化,就可确定发生容量变化的位置。

投影型静电容量方式的画面尺寸如果超过4~5英寸,成本就会非常高,因此业界一直认为该方式“难以支持大型面板”。不过,这种看法正在逐渐被颠覆。多家公司都在推进静电容量方式的大型。除了原来的手机外,静电容量方式还将向个人电脑等领域扩大市场。

比如,美国3M在AV设备展“InfoComm2010”上展出了配备静电容量方式触摸面板的22英寸液晶显示器。可同时检测20个点。配备了3个静电容量方式所使用的检测IC。美国爱特梅尔(Atmel)已经从2010年6月底开始量产最大可支持15英寸的静电容量方式触摸面板用控制器IC。日立高科正在销售支持7英寸以上显示器的控制器IC,计划2010年内上市最大支持8.9英寸的产品。日立高科销售的台湾FocalTech Systems制造的控制器IC的特点是,采用了即使是在静电容量方式中,在多点触控的检测精度和响应速度方面也具有优势的相互容量方式检测方法。1个控制器IC最大可支持8.9英寸面板。

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电阻膜方式(resistive type)

电阻膜方式是在拥有40年历史的触摸面板技术中最古老的方式,也是目前的主要方式之一。在2009年的触摸面板供货额中,电阻膜方式约占了一半。厂商数量在全世界也超过了50家。

电阻膜方式的基本构造是,在玻璃基板上形成透明导电膜,在其上夹住隔片,然后设置透明导电薄膜。在上侧的透明导电薄膜和下侧的玻璃基板上分别沿垂直方向施加电场。触摸上侧的透明导电薄膜的任意位置后,该部分就会与下侧的玻璃基板上的透明导电膜短路。通过测量此时的电压下降来计算触摸位置。最近,为实现薄型化,采用薄膜基板代替下侧的玻璃基板;为提高耐久性,采用带透明导电膜的玻璃基板代替上侧的透明导电薄膜的产品等开始出现。另外,实施了防眩光(AG)等防反射表面处理的产品也已经出现。电阻膜方式存在尺寸变大后,精度和成品率会随之下降的问题。因此,目前尺寸多为2~26英寸左右。用途方面,多用于移动产品和POS终端。

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电阻膜方式在很长的一段时间里被认为“无法支持”用超过两根以上的手指同时触摸画面进行操作的多点触控。不过最近,实现了多点触控的电阻膜方式触摸面板也已经面世。在电阻膜方式中实现多点触控的是法国Stantum公司。该公司采用数字电阻膜方式(也称为矩阵电阻膜方式)代替普通的模拟电阻膜方式,开发出了可进行多点触控的独自的检测技术。电极构造也与普通的模拟电阻膜方式不同。采用线状制图的电阻膜,而非整个面均匀分布的电阻膜。将其沿交叉方向上下相对,即可形成触摸面板。目前,该公司正在开发支持10点以上同时输入的数字电阻膜方式触摸面板。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (12/15/2010)
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