标签: 电容式触摸屏

      北京时间04月25日消息，中国触摸屏网讯，IHS Displaybank公司MAII部门高级分析师吳善同指出，近几年随着智能手机与平板电脑的全球性的热销，带领整个触摸屏产业爆炸性的成长。2013年全球触摸屏产业市场规模预计达18亿部，较前一年成长34%，其中电容式触摸屏在2012年超过10亿部之后，2013年预估更上一层楼，将成长至接近16亿部的规模，年成长率高达49%，且电容式触摸屏占据整体市场90%以上的分额，主导整个触摸屏产业的发展。   　 　2012~2016年全球触摸屏市场规模展望   　　随市场不断扩大，触摸屏的应用产业不仅局限在智能手机与平板电脑，开始渗透至笔记本点脑、一体机电脑、LCD监视器及公共显示屏等凡是带有LCD屏的各种电子产品，但因在各种终端应用产品所被要求的产品规范及可接受的零部件价格不同，触摸屏企业为了满足市场的要求，且确保产业竞争优势，在生产工艺与产品结构投入大量的研发资源，试图开发出同时具有成本、生产工艺、生产效率、产品规格等方面具竞争力的电容式触摸屏，因而延伸出各式各样电容式触摸屏，形成百家争鸣的产业环境。   　　目前的电容式触摸屏可分为外挂式(Add-on Type)，保护玻璃整合式(Touch Integrated with Cover Glass)及显示屏整合式(Touch Integrated with Display)等三大类，而在这三大类之下共有12种不同的电容式触摸屏结构，因不同结构的触摸屏各有不同优缺点，因此也有不同的拥护者。　   电容式触摸屏结构分类   　　以2012年为基准，在各种电容式触摸屏中市场份额最大的依序为GFF、GG及AMOLED OCTA三种，合计占了近九成的市场份额，但自2013年开始，这样的市场态势出现明显的变化。拥有三成以上市场份额的GG因厚度与重量方面的缺点，市场份额开始被只使用单片玻璃的G2(OGS)与G1替代，而In-cell与使用单张ITO薄膜的GF1/GF2持续扩大其市场份额。   　　在各种电容式触摸屏中，近期最受到瞩目的非G2(OGS)与G1莫属。G2与G1因将ITO感测层放在保护玻璃上，因此结构上只有一片薄薄的玻璃，在所有外挂式触摸屏当中在厚度上具有绝对的优势。因此近期中国的智能手机企业开始纷纷采用G2或者G1结构的触摸屏，带动触摸屏企业纷纷调整生产设备或投入新设备，加入生产G2与G1电容式触摸屏之行列。　　                   　　G1因只有单层ITO，在工艺与成本上较具有优势，但目前只能支持5点触控，要采用在高端产品上自然会有所顾虑，因此G1触摸屏通常采用在5英寸以下的中低端产品，而拥有两层ITO且支持10点触控的G2，则无此局限，发展领域较G1更宽广。尤其是在7英寸以上的平板电脑与笔记本电脑产品，除了苹果与三星尚未采用之外，大部分的企业在2013年以采用G2电容式触摸屏的比重将大幅提升。   　　OGS和内嵌式触控技术分析   　　赛迪顾问的基础电子产业研究中心光电事业部副总经理葛霁详细介绍了各种触控技术。他说，2013年触控技术市场的关键词有单片玻璃式触控技术(OGS)、内嵌式触控技术(包括in-cell和on-cell两种)。   　　OGS是将感应线路基板与表面玻璃整合，直接将感应线路制作在表面玻璃上，从而减少了一层玻璃基板和一次贴合;面板内嵌式触控则是将感应线路基板与显示面板整合，根据感应线路的不同位置，又分为in-cell与on-cell两种。in-cell的感应线路位于显示面板内部，而on-cell的感应线路则位于显示面板的彩色滤光片上或AMOLED的封装玻璃表面。减少了感应线路基板的使用后，贴合次数也仅剩下一次，也就是表面玻璃和面板之间的贴合。

　　手机产品的智能化与平板电脑等新型应用产品的快速成长，使触摸屏需求呈现急剧上升，因而市场也正快速成长。技术方面，尤其由智能手机与平板电脑中使用的电容式（PROCAP; Projected Capacitive）触摸屏需求正直线上升。相关产业从表面来看正在平稳成长，但细细观察其内部不难发现其中隐藏着许多待解决的技术问题。尤其，对于多种电容式触摸屏的结构，各企业都采用不同的方法进行研发，以希望透过企业独有的顶尖且差异化的核心技术来拓展市场。 　　电容式触摸屏正向玻璃屏幕一体化触摸产品发展。G2（或者DPW、TOC）结构是触摸屏中光学与触摸性能最为理想的产品。但为了实现这个目标，不仅要满足其性能要求，也要同时具备提高产量与良率等成本竞争力的工艺技术，为此许多专业企业正致力于此技术的开发。   　　目前触摸屏产业与产品，正处于从薄膜式（GFF）或玻璃式（GG）结构朝向G1F、G2、GF2以及多层结构的AMOLED On-cell技术发展的阶段。GFF的最大优点在于初期投资规模较少，适合多款少批量生产，且有产品较轻的优点。GG结构适合大批量量产、且外观特性较好，但也有初期投资规模大、与薄膜式触摸屏产品相比较重的缺点。过去在触摸屏产品领域GG与GFF式结构的触摸屏为大众，预计未来将慢慢向G1F、G2、AMOLED On-cell等新技术领域扩大。然而无论何种结构的触摸屏，无法同时满足面板企业与客户等所有企业的要求，未来这些优缺各异的多种触摸屏技术将并存，并形成多元化的应用产品市场。并在此过程中解决工艺与技术问题，成为左右每个企业竞争力的重要因素。 (本文转自电子工程世界：http://www.eeworld.com.cn/dygl/2012/0421/article_11595.html)

        如今，在各种手持消费电子设备、医疗应用设备、自动售货机/售票机/ ATM机、销售终端（POS），工业和过程控制设备中都可以看到触摸显示屏。触摸屏显示器正逐渐进入办公自动化，汽车和船舶仪表，家电和游戏机应用领域。 影响选择触摸屏技术的各种因素 可以用各种方式实现触摸屏。除了成本之外，技术方面的选择取决于以下几个因素： 性能： 性能包括诸如速度、灵敏度、精确度、分辨率、拖动、Z轴、双/多触摸方式，视差角度和校准的稳定性。 输入灵活性： 输入灵活性参数影响着人机交互的方式，诸如手套、手套材料、指甲、触笔，手写识别和获取签名。 环境： 环境因素为温度、湿度、耐化学性、耐划伤、防飞溅/液滴、高度、车内安装、冲击、振动，断裂性和防打破的安全性。 电气和机械性能： 电气和机械性能需要涵盖功率、浮动接地、静电放电（ESD）、电磁干扰（EMI），尺寸大小，曲率等 光学： 影响技术选择的光学特性包括透光率、清晰度，色彩纯度和反射 触摸屏技术的类型 根据上面所述的各种因素，主要触摸屏技术可分为以下几种类型： 电阻式： 从目前的推广应用来看，电阻式触摸屏是占主导地位的触摸技术。它由玻璃面板，铱锡氧化物（ITO）电阻涂层组成，并带有导电涂层的护板，沿着边缘有银色的总线条。两个层之间用绝缘小点隔开。触摸屏幕时，护板弯曲与玻璃上的涂膜相接触（图1）。     图1：电阻式触摸技术。         该控制器可选择驱动玻璃层和+5 V的护板，并读取源于护板和玻璃层产生的电压，根据被测量层中的压降来确定X和Y坐标。该技术需要四线 – 前面提到的总线条，这被称为4线电阻式触摸屏技术。         由于护板的不断弯曲，造成ITO涂膜中有微小的裂缝。会使4线电阻式触摸屏技术的线性度和精确度变差，环境变化也会造成精度的漂移。 已经用不断改进的5，6，7和8线电阻式触摸屏来消除这些影响。 声学脉冲识别（APR）式： APR由一个玻璃显示器涂层或其他坚硬的基板组成，背面安装了4个压电传感器。该传感器安装在可见区域的两个对角上，通过一根弯曲的电缆连接到控制卡。用户触摸屏幕时，手指或者触笔和玻璃之间的拖动发生了碰撞或摩擦，于是就产生了声波。波辐射离开接触点传向传感器，按声波的比例产生电信号。在控制卡中放大这些信号，然后转换为数字数据流。比较数据与事先存储的声音列表来确定触摸的位置。APR设计成能够消除环境的影响和外部的声音，因为这些因素与存储的声音列表不匹配。 表面声波（SAW）式： SAW触摸屏是由一个针对X和Y轴的有发送和接收的压电传感器的玻璃涂层。该控制器发送电信号至发射传感器，并在玻璃的表面内将信号转换成超声波。通过反射器阵列，这些波覆盖整个触摸屏。对面的反射器收集和控制这些波至接收传感器，将他们转换成电信号。对每个轴重复这个过程。用户触摸时吸收了传播的波的一部分。 接收到的对应X和Y坐标的信号与存储的数字分布图相比较，从而识别变化并计算出坐标。 电容式： 电容式触摸屏技术可以进一步细分为表面电容式和投射电容式。表面电容式技术是在玻璃面板上涂有相同的导体。围绕面板边缘的电极在整个导电层平均分配低电压，建立一个相同的电场。触摸时就会从各个角上得到电流。该控制器测量从各个角上获得的电流比，从而计算出触摸的位置。         投射电容式触摸屏由两个玻璃保护层之间的传感器网格微细线组成。部件可以放置于用户安装的材料后面，包括防暴的厚达18毫米的玻璃。触摸时，手指和传感器之间构成了电容。从改变的传感器栅格的电气特性就可计算出触摸位置。 红外/光学式： 高分辨率红外（IR）技术使用一个围绕显示器的小框，上面有表面安装的LED，对边有光感受器，红外透明边框隐藏在后面。该控制器连续发送LED，以此来构建一个红外光扫描网格。触摸时就会阻挡每个轴上的一束或多束红外光，这样就可确定相应的X，Y坐标。 上述主要的触摸屏技术的突出优点和典型应用总结在表1之中。 表1：不同触摸技术的优点和应用。 液晶触摸屏控制中的可编程逻辑         对于触摸技术的类型、显示器的类型和显示器制造商，液晶显示器的接口往往是不同的。对设备的设计人员而言，常常难以在其产品线上选择一个显示控制器芯片以适应所有不同的显示器。越来越多从事设计配有触摸屏液晶面板的人机界面（HMI）系统集成的设计人员转向使用可编程逻辑器件，以实现他们所需的灵活性。现场可编程门阵列（FPGA）技术使得系统架构师一次就能够确定人机界面控制器的架构，同时能够扩展到整个产品系列，可采用不同的微控制器、CPU，液晶面板以满足各种应用。 FPGA技术还可以很容易实现高性能的矢量图形，以及用单芯片与现实世界接口。        莱迪思的LCD - Pro是专门为基于FPGA的高级触摸屏视频图形控制器而设计的，为系统设计者提供单个人机界面结构，加速产品的上市，并大大节省了开发成本。与现有的IP配合在一起，LCD – Pro简化了设计，设计人员能够更快的推出新产品，从而适应新兴市场的要求，而不需要重新设计平台。 (本文转自电子工程世界：http://www.eeworld.com.cn/dygl/2012/0506/article_12020.html)

在转这些资料之前，说一个本人听到的故事。 记者请教某位触摸控制IC技术领域的牛人，问他为何做触摸控制IC大多出自欧美或台湾，牛人回答说，这些控制芯片主要是靠一些算法，这些算法我们直接邀请乌克兰的数学专家来做。我听了默然，中国奥数年年拿N枚金牌，难道就没有个什么做算法的数学人才？!看来奥数真有可能只是些数学“杂技”，能够被业界认可，还得数乌克兰数学人才啊。 供应商 主要特点 支持屏尺寸 Design-Wins 分销商 Cypress 1，最易实现的定制解决方案；   2，芯片可放于柔性PCB和主板上；   3，支持触控笔（1毫米笔尖）；   4，支持 Win7和Android；   5，低功耗，电流可低至1.3 mA(TMA)，深度睡眠模式电流为200nA；平均功耗(10ms, 1个手指)约 15mW(TMA3xx)， 12mW(TMG2xxx)；   6，典型上报（report）速率(3.5", 1个手指. TMA) 6.2ms；   7，面部、手掌等大型物体触碰及持握时不会产生误动作；   8，可与多种触摸屏传感器和堆叠结构及超过25家ITO供应商的产品相配合。 5.5英寸；11英寸(3 芯片方案); 14英寸(4 芯片方案) 90%的顶级手机制造商，SEMC, Palm, Samsung，LG电子，Fujitsu, Sharp, Acer, Lenovo, GPS - Garmin, TomTom, Navigon Mitac, DSC - Samsung, Nikon, 增你强，威健国际 Atmel 1，控制芯片可放在主板上的唯一一家供应商 2，10点触摸10.1英寸Win7认证 3，支持Stylus 4，10ms反应时间 5，单片动态功耗低至23mW   6，高达80dB信噪比 5-10.1英寸（3芯片方案），8-15.6 英寸（4芯片方案） 三星7英寸GALAXY Tab Android平板电脑、三星电视遥控器、韩国Pantech智能手机、HTC、摩托罗拉 TBD Synaptics 1， 已有35款机型批量供货 2，ClearPad 7200系列获Win 7认证 3，支持基于玻璃材质的高达10.1寸电容触摸屏 4，支持十指触摸和复杂手势 5，高精度 6，低延时 7，快反应速度 2.5-5英寸(ClearPad 3000), 5-10.1 英寸(ClearPad 7200) 微软Windows Phone 7，谷歌 Nexus One，TI Blaze移动开发平台的电容触摸屏界面，华为，HTC，LG，联想、三星 宇声数码，亚洲晶片，上海科智，振鼎（深圳） 苏州瀚瑞 1，全球第一家通过微软WIN7认证的触控芯片供应商   2，Tango与ITO、PCB和FPC等贴合成功率几乎为100%   3，信噪比能达到100   4，最高支持26英寸电容式触摸屏 最大可支持到26英寸面板，再创业界之最； 汉王，友达，联想，Dell，全球Top 5 PC制造商 TBD      

笔者日前逛一深圳一大型家电卖场，看到一款三星最新的超薄大屏彩电的按键已经用上了电容式触摸屏，看起来真的很高档的。笔者试用了几下，也觉得还不错，反应很灵敏。据称，电容式触摸屏在高清电视、电脑显示器和厨房电器等高端产品上得到很多公司的积极推广。三星更是要在所有消费产品线上应用电容式触摸控制技术，原因是“可靠性高”。 在三星的引领下，不少电容式触摸控制技术的半导体厂商也在积极推广，希望在更多的消费类产品上应用电容式触摸控制技术，抽油烟机、电磁炉、热水器、微波炉、血压计、便携式DVD播放机包括，甚至是更多的家电上都要用到。这让我感到有些担心。 笔者最近一直在用苹果的平板电脑玩游戏，虽然现在已经很熟练了，但总有不可避免的误操作。像苹果的游戏还只是游戏，出错也就大不了Game Over，重玩一把。另外，平板电脑本身就有屏幕，任何一个输入都能够看到即时的输出结果。那些小家电，如抽油烟机、电磁炉、热水器、微波炉、血压计等，一个误操作，等结果出来的时候，可能会造成人身伤害、饭菜烧坏、甚至是被人身体误碰到，或者是家庭庞物甚至是小蟑螂爬过，导致不小心开机的情况，岂不是很危险？ 我认为电容式触摸屏控制技术是个好技术，但广泛应用到消费电子中，还需要很多的考虑。在各种安全因素都被考虑到之前，慎用。包括国家标准建立的同行们，都要做更全面的考虑，而不仅仅是在半导体技术供应商推动下，就要一涌而上。 当然，相对于业界的技术专家，笔者还只是一个门外汉，在此发文志在引来各方专家来发言，看到更多更全面的见解。砖也好，口水也好，统统欢迎。