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大尺寸触控面板结构是怎么样的?趋势又将如何?

2019年11月01日 文章来源:网络整理 热度:142℃ 作者:刘英

过去大尺寸屏幕的触控,仅能采成本低廉的是电阻式或成本高的声波式、外挂光学式的设计;以往受限于贴合良率,仅能在中、小尺寸行动装置所使用的投射式电容多点触控技术,随着G/G、in-cell等制程技术的纯熟,以及触控感测IC的进化,目前可在10~12寸平板、13~17寸轻薄/电竞笔电、20~22寸AIO一体成型电脑等领域出现,更大尺寸(32~42寸)连网电视、电子白板的多点触控也蓄势待发中…

尺寸要大也要多点触控

从ATM提款机、机关场所的互助导览系统,到百货公司的电子白板,这些需要触控应用的装置,就跟手机、平板一样朝着大尺寸趋势迈进。

大尺寸触控面板结构是怎么样的?趋势又将如何?

大尺寸触控屏幕以inCell&on-Cell做分野

目前Apple仅在中小尺寸的iPhone/iPod/iPad导入投射电容式多点触控技术,在桌机、笔电部份仅开始导入触控板回馈力道,尚未有大量导入触控应用的设计方案;但在非Apple阵营来说,从Android手机、平板,到12~17寸主流的笔记型电脑均导入投射电容式多点触控技术,甚至部分20寸的桌上型电脑或电脑餐桌、电子白板,也开始采用多点触控技术。

早期在15寸以上较为常见的电阻式触控技术,藉由手指或触控笔去触碰ITO Film造成下陷并产生电压的变化,再经A/D转换运算处理取得定位位置。由于出道较早,在材料与技术成本方面具极佳优势;但电阻式触控技术会有电阻式薄膜影响屏幕透光率,采压力感应的机械结构,在频繁使用、长期大量按压下造成使用寿命的缩减。

红外线式和表面声波式触控技术,则是目前大尺寸触控屏幕常见的技术。红外线式在屏幕四边设有大量的红外线发射器和接收器,藉由手指点选时遮断红外线光源来计算出触控的座标位置。其优点在于可应用尺寸相当大(6~167寸),反应速度快、定位精确也相当耐用;缺点则因红外线模组体积而无法做到高解析度,成本偏高,且日后落尘与周围光线干扰也是此技术的瓶颈。

表面声波式则是在屏幕三个角落,分别装置表面声波发射器和接受器,利用手指接触屏幕时声波能量被吸收的特性,计算出能量产生变化的座标。其应用尺寸仅10~32寸,但相较于红外线式更有高解析度的优点。但因为屏幕四周反射天线需客制化且良率不高,造成整体成本相对偏高。

更具成本效益的中大多点触控屏幕方案

当用户已习惯智慧手机、平板电脑的多点触控体验下,不少业者也积极研发中、大型屏幕的多点触控应用方案,也使得过去仅以低成本电阻式技术的大型触控屏幕技术,或者成本高昂的声波、外挂光学式的触控设计面临到一定的挑战。

大于10.1寸的中大型触控屏幕,过去在防护玻璃与ITO(TFT Array)或AMOLED面板间,布设透明薄膜或玻璃材质的触控感应层,制造工法则从过去GFF(Glass Film Film)、G/G(Glass to Glass Structure)结构,转向内建于ITO像素层(In-Cell)或者外挂式(Out-Cell)的两种设计。

以In-cell来说,目前已有针对VA/IPS/TN等不同形式的LCD屏幕整合方案,以适用大型屏幕的In-cell搭配覆盖玻璃的设计方案,可在大型显示范围的产品获得极佳的画面效果,同时也能保有屏幕的料件薄度,比较适合讲求产品薄化设计的高端 Ultrabook或是变形笔电产品。

2003年入驻新竹科学园区的剑扬股份有限公司(iDTI),透过与面板厂制程上的合作,直接以In-Cell制程,在TFT薄膜电晶体阵列层(TFT Array)增加一组光感测阵列(Photo detector),藉由侦测物体接近或碰触在TFT像素层所造成的细微光源变化,以触控控制电路板(TCB)的触控IC每秒撷取120张画面进行比对与运算处理后,进而计算出多少个碰触点以及碰触力道。此技术适用于1~100寸的液晶面板上,支援10点触控以及触控笔、雷射光笔等多样化的应用,并获得Windows 10触控认证。

而在Out-cell外挂式方案中,G/G用于大于10寸的触控产品,在更大尺寸(17寸),受限于G/G先天上结构上的厚度限制,厂商习惯以较单纯的OGS(One Glass SoluTIon)作为大尺寸触控屏幕的解决方案。

ITO替代性材料

ITO (氧化铟锡)的主要特性是其「电学传导」和「光学透明」的组合,适合用来做触控感应层的材料,然因ITO材料昂贵,且ITO层较为脆弱,缺乏柔韧性,无法做出可挠式面板;为了寻求平面或曲面/可挠式面板完整,以及大尺寸的触控面板应用,相关业者也导入许多ITO的替代材料方案,像Silver Nanowires(奈米银线)、Metal Mesh(金属网格)、PEDOT/ConducTIve Polymers(导电聚合物)、Graphene(石墨烯)、Carbon Nanotubes(奈米碳管)、ITO inks(ITO油墨)等技术。

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