電容式觸控技術原理介紹 – 触摸屏技术天地 – 触摸屏论坛 – 手机版 – Powered by Discuz!

觸控技術依感應原理可分為電阻式 (Resistive)、電容式(Capacitive)、音波式 (Surface Acoustic Wave)及光學式(Optics)等四 種。本文將針對公共使用(Public Application)層 面應用較廣的電容式技術原理作介紹。

■市場概況

電容 式觸控技術於20多年前誕生,早期由美商3M公司獨 占整個電容式觸控面板的國際市場。在幾年前由於 基本專利到期,全球觸控面板的生產業者紛紛加入 開發電容式觸控面板事業領域中,期待有所發揮。

電容式觸控產品具防塵、防火、防刮、強 固耐用及具有高解析度等優點,但有價格昂貴、容 易因靜電或溼度造成誤動作等缺點。電容式技術應 用範圍非常廣泛,主要包括:(1)金融系統 (Banking):如提款、售票系統。(2)醫療衛生系統 (Health Care)。(3)公共資訊系統(Public Information)。(4)電玩娛樂系統 (Entertainment)。

■工作原理

電容式觸控面板的應用需由觸控 面板(Touch Panel)、控制器(Touch Controller) 及軟體驅動程式(Utility)等3部分分別說明。

■觸控面板

一般 電容式觸控面板是在透明玻璃表面鍍上一層氧化銻 錫薄膜(ATO Layer)及保護膜(Hard Coat Layer) 而與液晶銀幕(LCD Monitor)間則需作防電子訊號 干擾處理(Shielded Layer)。下圖為電容式觸控面 板的側面結構。 

  

人與 觸控面板沒有接觸時,各種電極(Electrode)是同 電位的,觸控面板沒有上沒有電流(Electric Current)通過。當與觸控面板接觸時,人體內的靜 電流入地面而產生微弱電流通過。檢測電極依電流 值變化,可以算出接觸的位置。玻璃表面上氧化銻 錫薄膜(ATO)層有電阻係數,為了得到一樣電場 所以在其週邊安裝電極,電流從四邊或者四個角輸 入。 

從4條邊上輸入時,等電場是通過4角周圍的電阻小 於4條邊上的阻抗分配方式所得到的。對實際應用 而言,有在透明導電膜(ATO Layer)上安裝一組電 阻基版類型;也有對透明導電膜(ATO Layer)作蝕 刻所行成的類型。從4角輸入時,一般通過印刷額緣 電阻與透明導電膜(ATO Layer)組合得到等電場。

從4條邊上輸入時,根據上下、左右電流 比計算就可以得出,檢測方法較為簡單。從4條角輸 入時,檢測方法要得出與4條邊的距離比,位置計算 也較為複雜。舉例來說,假設觸控面板位置中心為 0,X軸與Y軸位置可以下面方程式計算出:

X軸:L1+L4-L2-L3/L1+L2+L3+L4

Y軸:L3+L4-L1-L2/L1+L2+L3+L4

■控制器

控制器 (Touch Controller)也是電容式觸控面板應用上不 可或缺的一員,由於不平衡的透明導電膜(ATO Layer)厚度會造成工作位置精度的偏差,且觸控面 板做的愈大此情形愈加明顯。因此為了得到正確位 置精度,需藉由控制器作線性分析及補償。

控制器經由多點(多為25點)線性補償功 能(Multi-point Linearity Compensation Function),將補償數據(Compensation Data)紀 錄於EEPROM中,以對通過不平衡的透明導電膜而 引起的偏差進行補償。通常此對策能將線性偏差 (Accuracy Tolerance)控制在1%以下。

但上述情形是建立在理想狀況下,實際操作時, 「漂移現象」(Drift Phenomenon)一直是電容式 觸控面板應用亟待克服的問題,由於流經電容式觸 控面板訊號是非常微弱的,且直接受溫度、溼度、 手指濕潤程度、人體體重、地面干擾與線路寄生電 容所影響,而多點線性補償功能祇能解決局部區域 線性問題,無法解決整體的漂移現象。 

 

■軟體 驅動程式

軟體驅動程式 (Utility)對於不同作業平台支援的能力通常反映在 一家公司的競爭力及市佔率上,一般軟體驅動程式 所支援的作業平台:

•微軟Windows OS: 95, 98, Me, 2000, NT4, XP and Tablet PC Edtion

•微軟Windows CE:2.12, 3.0, CE.net and 5.0

•Linux:RedHat 9.0, Mandrake 9.2, SuSE 10.0, Yellow Dog 3.x and Fedora Core 4

•Dos及iMac 9.0 and 10.X版本

另 外對於操作使用者來說,軟體驅動程式所支援的功 能也是選購時的考量。一般多同時支援RS232及USB 的通訊介面,2048×2048的螢幕解析度 (Resolution),4點校正(4 Point Calibration)、 25點線性補償功能,微軟Windows作業平台下支援 多國語系,螢幕旋轉(Monitor Rotation)及多重螢 幕(Multi-monitor Supported)等功能。 

  鑫科資訊除了在電容式觸控面板控 制器領先全球外,另4、5、8線電阻式控制器除了 為國內外大多數觸控面板製造商搭配採用,更已獲 得全球多家一級資訊大廠及工業電腦廠的導入。

在積極拓展全球市場的努力下,除成功打 入日本、韓國及中國大陸等亞洲市場外,更已建立 起歐洲及北美的銷售網絡,單月出貨量更是屢創新 高。而為了維持鑫科資訊在全球觸控面板產業的領 先地位,強化產品競爭力,並拉高競爭門檻,目前 鑫科正積極投入於包含紅外線式(IR)及音波式 (SAW)等不同觸控技術的產品研發上,預計將於 今年第一季陸續量產發表。

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