触控技术依感应原理可分为电阻式(Resistive)、电容式(Capacitive)、音波式(Surface Acoustic Wave)及光学式(Optics)等四种。本文将针对公共使用(Public Application)层面应用较广的电容式技术原理作介绍。
工作原理
电容式触控面板的应用需由触控面板(Touch Panel)、控制器(Touch Controller)及软件驱动程序(Utility)等3部分分别说明。
市场概况 电容式触控技术于20多年前诞生,早期由美商3M公司独占整个电容式触控面板的国际市场。在几年前由于基本专利到期,全球触控面板的生产业者纷纷加入开发电容式触控面板事业领域中,期待有所发挥。
电容式触控产品具防尘、防火、防刮、强固耐用及具有高分辨率等优点,但有价格昂贵、容易因静电或湿度造成误动作等缺点。电容式技术应用范围非常广泛,主要包括:(1)金融系统(Banking):如提款、售票系统。(2)医疗卫生系统(Health Care)。(3)公共信息系统(Public Information)。(4)电玩娱乐系统(Entertainment)。
触控面板
一般电容式触控面板是在透明玻璃表面镀上一层氧化锑锡薄膜(ATO Layer)及保护膜(Hard Coat Layer)而与液晶银幕(LCD Monitor)间则需作防电子讯号干扰处理(Shielded Layer)。下图为电容式触控面板的侧面结构。
人与触控面板没有接触时,各种电极(Electrode)是同电位的,触控面板没有上没有电流(Electric Current)通过。当与触控面板接触时,人体内的静电流入地面而产生微弱电流通过。检测电极依电流值变化,可以算出接触的位置。玻璃表面上氧化锑锡薄膜(ATO)层有电阻系数,为了得到一样电场所以在其外围安装电极,电流从四边或者四个角输入。
从4条边上输入时,等电场是通过4角周围的电阻小于4条边上的阻抗分配方式所得到的。对实际应用而言,有在透明导电膜(ATO Layer)上安装一组电阻基版类型;也有对透明导电膜(ATO Layer)作蚀刻所行成的类型。从4角输入时,一般通过印刷额缘电阻与透明导电膜(ATO Layer)组合得到等电场。
从4条边上输入时,根据上下、左右电流比计算就可以得出,检测方法较为简单。从4条角输入时,检测方法要得出与4条边的距离比,位置计算也较为复杂。举例来说,假设触控面板位置中心为0,X轴与Y轴位置可以下面方程式计算出:
X轴:L1+L4-L2-L3/L1+L2+L3+L4
Y轴:L3+L4-L1-L2/L1+L2+L3+L4
控制器
控制器(Touch Controller)也是电容式触控面板应用上不可或缺的一员,由于不平衡的透明导电膜(ATO Layer)厚度会造成工作位置精度的偏差,且触控面板做的愈大此情形愈加明显。因此为了得到正确位置精度,需藉由控制器作线性分析及补偿。
控制器经由多点(多为25点)线性补偿功能(Multi-point Linearity Compensation Function),将补偿数据(Compensation Data)纪录于EEPROM中,以对通过不平衡的透明导电膜而引起的偏差进行补偿。通常此对策能将线性偏差(Accuracy Tolerance)控制在1%以下。
但上述情形是建立在理想状况下,实际操作时,「漂移现象」(Drift Phenomenon)一直是电容式触控面板应用亟待克服的问题,由于流经电容式触控面板讯号是非常微弱的,且直接受温度、湿度、手指湿润程度、人体体重、地面干扰与线路寄生电容所影响,而多点线性补偿功能祇能解决局部区域线性问题,无法解决整体的漂移现象。
软件驱动程序
软件驱动程序(Utility)对于不同作业平台支持的能力通常反映在一家公司的竞争力及市占率上,一般软件驱动程序所支持的作业平台:
•微软Windows OS:95, 98, Me, 2000, NT4, XP and Tablet PC Edtion
•微软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
另外对于操作使用者来说,软件驱动程序所支持的功能也是选购时的考虑。一般多同时支持RS232及USB的通讯接口,2048×2048的屏幕分辨率(Resolution),4点校正(4 Point Calibration)、25点线性补偿功能,微软Windows作业平台下支持多国语系,屏幕旋转(Monitor Rotation)及多重屏幕(Multi-monitor Supported)等功能。
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