觸摸屏設(shè)計(jì)日益簡(jiǎn)化
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電阻性觸摸屏非常容易受到損傷，因?yàn)槠浔韺邮怯杀”〉娜嵝运芰蠘?gòu)成的，本身就很容易被利物刮損。至于SAW觸摸屏，由于它需要在邊角以特殊的機(jī)械安裝方法安裝聲換能器，因此不適合于移動(dòng)應(yīng)用。而且，SAW的成本也十分高，但因?yàn)闊o需透明的有源電極，所以可靠性相當(dāng)好。
電容性觸摸屏在顯示區(qū)域采用了一層周邊電氣連接的導(dǎo)電薄膜。Kiosk類的顯示屏是在玻璃表面涂上一層導(dǎo)電物質(zhì)，而較新的“投射式電容”觸摸屏則是在玻璃背面使用一組結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的涂層，大多數(shù)情況下會(huì)有三層，兩層分別用于沿X 和 Y軸的感測(cè)；另一層是用于屏蔽LCD模塊本身產(chǎn)生的噪聲。只有投射式電容感測(cè)和SAW能夠同時(shí)檢測(cè)出多個(gè)手指觸點(diǎn)。
從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)層面上來看，上述的方法各有優(yōu)劣，而應(yīng)該全面根據(jù)應(yīng)用的需求來正確選擇，其中主要的決定因素是預(yù)算、顯示屏尺寸、機(jī)械考慮事項(xiàng)、電氣噪聲問題，以及視覺清晰度和可靠性要求。近來，能否同時(shí)檢測(cè)多個(gè)觸點(diǎn)的能力越來越受到關(guān)注，現(xiàn)在已成為許多便攜式應(yīng)用發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。
當(dāng)前，增長(zhǎng)最快、最令人矚目的技術(shù)當(dāng)屬投射式電容觸摸屏。然而，這種技術(shù)的供貨商極少，相關(guān)專利卻又相當(dāng)多，包括多觸點(diǎn)算法、感測(cè)層圖案和手勢(shì)提取方法等方面的專利，為市場(chǎng)新進(jìn)者造成了巨大障礙。本文的主題正是要討論投射式電容感測(cè)的技術(shù)。
制備原理
圖1a所示為一個(gè)投射式電容觸摸屏元素的橫截面，可看出其感測(cè)層大幅擴(kuò)展到盡量清晰。這種感測(cè)層一般是由一種透明的導(dǎo)電材料制備的，比如真空淀積的銦錫氧化物 (Indium-Tin-Oxide, ITO)，見黑色部分。在最終裝配之前，利用光刻或絲網(wǎng)印刷工藝 (類似于PCB的蝕刻方法)，ITO層便會(huì)在塑料薄膜 (通常是PET薄膜) 襯底上蝕刻形成電極圖案。圖中沒有顯示出屏幕四邊連接ITO模塊，然后往下延伸到電氣連接器的銀墨連線。這些ITO層通過一種透明的粘膠彼此融合在一起，形成觸摸屏鏡片；粘膠一般為一層薄片，整個(gè)層式結(jié)構(gòu)利用層壓工藝融為一體。
圖1b所示為ITO電極設(shè)計(jì)的一種常見圖案，其最早見于上世紀(jì)80年代初。這種菱形圖案需要兩個(gè)感測(cè)層，分別針對(duì)X 和 Y軸向，以確定觸點(diǎn)位置。菱形圖案可對(duì)暴露在手指觸摸區(qū)域下的電極表面進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)把X和Y方向電極軌跡的交叉面積降至最小。這些電極的密度越高，觸摸的空間分辨率也越高。在多觸點(diǎn)技術(shù)中這可是一個(gè)關(guān)鍵因素，尤其是在需要兩根手指極為靠近地操作時(shí)。
三層ITO疊層結(jié)構(gòu)的壓層厚度一般為250mm左右。
雖然這種菱形圖案的效果不錯(cuò)，可以獲得很好的空間分辨率，但另一方面，信號(hào)處理和電極圖案領(lǐng)域取得的先進(jìn)成果，能夠讓設(shè)計(jì)在同一層上結(jié)合X 和 Y電極，而且大多數(shù)情況下無需屏蔽層。這種能力對(duì)光學(xué)特性 (每一層都會(huì)吸收和散射部分光) 和更重要的成本和生產(chǎn)良率都有著重大的影響。
圖1c所示為單層結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。這種結(jié)構(gòu)較薄，在對(duì)疊層結(jié)構(gòu)以微米計(jì)的移動(dòng)設(shè)備廠商中大獲好評(píng)。
圖1d所示是一個(gè)采用1層設(shè)計(jì)中的典型圖案。這種設(shè)計(jì)沒有在透明顯示區(qū)域使用交叉結(jié)構(gòu)，而是在四周使用。令人難以想象的是，這種特殊設(shè)計(jì)有4個(gè)列線 (column)，而且行線 (row) 數(shù)可以不受限制。這些列線是通過把相似位置的三角形連接在一根軸上，并把它們連接為一個(gè)感測(cè)通道而形成。三角形圖案的采用，可以通過由一種特殊數(shù)學(xué)算法決定的內(nèi)插過程 (interpolative process)，使垂直于列線的感測(cè)轉(zhuǎn)換順利進(jìn)行。這種方法中運(yùn)用的內(nèi)插法降低了對(duì)列數(shù)的需求。同時(shí)，采用了非常先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)，大大減小了LCD產(chǎn)生的噪聲，從而無需屏蔽層。
評(píng)論