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触控技术应用日益广泛 电容式电阻式为主流

2008年12月04日 09:01:00 中国传动网

编者按:触摸屏起源于20世纪70年代,早期多被装于工控计算机、POS机终端等工业或商用设备之中。目前,触摸屏应用范围已变得越来越广泛。依照感应方式的不同,触摸屏大致可以分为电阻式、电容式、红外线式、超音波式四类其中电阻式与电容式目前的市场前景最被看好。   目前触摸屏的应用范围从以往的银行自动柜员机、工控计算机等小众商用市场,迅速扩展到手机、PDA、 GPS(全球定位系统)、MP3,甚至平板电脑(UMPC)等大众消费电子领域。展望未来,触控操作简单、便捷,人性化的触摸屏有望成为人机互动的最佳界面而迅速普及。   触摸屏应用领域呈多样化   目前的触控技术尚存在屏幕所使用的材源透光较差影响显示画面的清晰度,或者长期使用后出现坐标漂移、影响使用精度等问题。而且,全球主要触摸屏生产大厂多集中在日、美、韩等国家以及我国台湾地区;主要技术、关键零组件和原材料更是基本掌握在日、美厂商手中,中国大陆的触摸屏/触控面板产业还基本处于起步阶段。但正因如此,整个触控行业未来的上升空间还非常大,它也有望成为我国电子企业今后创新发展、大有作为的重要领域。   触控技术应用日益广泛   触摸屏起源于20世纪70年代,早期多被装于工控计算机、POS机终端等工业或商用设备之中。2007年iPhone手机的推出,成为触控行业发展的一个里程碑。苹果公司把一部至少需要20个按键的移动电话,设计得仅需三四个键就能搞定,剩余操作则全部交由触控屏幕完成。除赋予了使用者更加直接、便捷的操作体验之外,还使手机的外形变得更加时尚轻薄,增加了人机直接互动的亲切感,引发消费者的热烈追捧,同时也开启了触摸屏向主流操控界面迈进的征程。   目前,触摸屏应用范围已变得越来越广泛,从工业用途的工厂设备的控制/操作系统、公共信息查询的电子查询设施、商业用途的提款机,到消费性电子的移动电话、PDA、数码相机等都可看到触控屏幕的身影。当然,这其中应用最为广泛的仍是手机。根据调研机构ABIResearch报告指出,2008年采用触控式屏幕的手机出货量将超过1亿部,预计2012年安装触控界面的手机出货量将超过5亿部。   而且有迹象表明,触摸屏在消费电子产品中的应用范围正从手机屏幕等小尺寸领域向具有更大屏幕尺寸的笔记本电脑拓展。目前,戴尔、惠普、富士通、华硕等一线笔记本电脑品牌厂商都计划推出具备触摸屏的笔记本电脑或UMPC。当然,目前关于配备触摸屏的笔记本电脑是否能从10英寸以下的低价笔记本电脑或UMPC,扩大到14英寸以上的主流笔记本电脑市场,业界仍存争论。因为对于主流笔记本电脑或台式机来说,消费者多已习惯了使用键盘及鼠标进行输入,不像小尺寸笔记本电脑,因可容纳的键盘数量有限,需触摸屏加以辅助,达到更直观的人机沟通目的。而且现在Windows系统尚不支持多点触控功能,如由PC厂商单独导入多点触控功能,在软件上的努力与投资又将极为可观,因此预计到2010年支持多点触控的新操作系统Windows7上市之前,配备触摸屏的笔记本电脑仍将局限于12.1英寸以下。但即便如此,触摸屏市场未来的发展前景也十分诱人。根据市场调研机构的预测,到2010年触摸屏产值将达到35亿美元。   电容式电阻式为主流   依照感应方式的不同,触摸屏大致可以分为电阻式、电容式、红外线式、超音波式四类。其中电阻式与电容式目前的市场前景最被看好,其他技术短期内恐很难赶上。   就技术原理来看,电阻式触摸屏只能算是一种“类触控”技术。它采用两层镀有导电功能的ITO(铟锡氧化物)PET塑料膜,PET本身具有一定的透明度与耐用性,两片ITO设有微粒支点,使屏幕在未被压按时两层ITO间有一定的空隙,处于未导电的状态。当操作者以指尖或笔尖压按屏幕(外层PET膜)时,压力将使PET膜内凹,因变形而使铟锡氧化物导电层接触导电,再通过侦测X轴、Y轴电压变化换算出对应的压力点,完成整个屏幕的触按处理机制。由于此种技术成本低廉,现已大量应用于电子产品之上。目前电阻式触摸屏有4线、5线、6线与8线等多种类型,线数越多,代表可侦测的精密度越高,但成本也会相对提高。   不过,仔细考量电阻式触控技术的原理就会发现,通过触按屏幕触发ITO薄膜导电的侦测机制,在物理上有其局限性:电阻式技术想要增加侦测面积与分辨率,最直接的方法就是增加线数,但线数的提高也代表着处理运算信息量的增加,这对处理器将是一大负担,同时成本的提升也是问题。另外,PET膜再怎么强化,材质的耐压性、耐磨性、抗变形能力,毕竟有其极限,长时间运用一定会减低铟锡氧化物导电层接触导通效率,触按点也会因经常使用的就是那几处,造成特定区域过度使用磨损,而降低透明度。   电容式触摸屏与电阻式比较,架构相对简单。由于电容式触摸屏中的投射电容式(电容式触摸屏主要分为投射电容式与表面电容式两种)可支持当前流行的多点触控功能,并拥有更高的屏幕透光率、更低的整体功耗、更长的使用寿命等优点,正不断挑战电阻式触摸屏的市场地位。
据isuppli公司预测,2008年全球具备触控功能的手机,仍以电阻式触控技术为主,产值可达4900万美元,预计2012年将达6500万美元;而投射电容式触控技术2008年产值虽然只有1000万美元,占整个市场份额的17%,但估计2012年投射电容式产值将突破2000万美元,市场比重跃升至23%。   但是电容式触控也有许多值得关注的问题:比如液晶屏非常靠近铟锡氧化物模板,新的技术甚至直接将两者做在同一个真空堆栈中,形成一个模组。而为了达到触点侦测功效,铟锡氧化物模板又需不断地扫描像素,会持续散发干扰信号,影响整个模组的操作。另外,厂商虽然会对触摸屏的表面进行硬化处理,可是为了不隔绝掉ITO的表面电流,硬化镀层非常薄,当施加在触摸屏上的外力过大时,依然有伤到ITO的可能,对触摸屏造成损伤,降低使用寿命。因此,针对提高使用寿命问题,有厂商开发出了超声波式或红外线式触摸屏。   红外线与超声波式触控技术的作用原理相仿。不过受限于传感器的尺寸,这两项技术目前多用于20英寸以上的屏幕,如医疗、ATM等装置上,同时产品的成本也会较高。   产业链日美厂商占优   由于市场需求迅速增长,触控产业近年来也迅速蹿红,许多厂商纷纷投身其中。从触摸屏的产业状况来看,产业链大约可以分为上游零组件、原材料供应与材料加工,如玻璃基板制造、ITO薄膜制造、PET制造、化学材料供应、控制IC供应等;中游触摸屏/触控面板的制造;下游则大多是一些系统整合与终端厂商,如模组厂商、显示器厂商、家电厂商以及代理商等。   如果不算基本属于应用层面的下游厂商,目前中国大陆以及中国台湾地区的厂商主要致力于在产业链中游的触摸屏/触控面板制造领域拓展,且以电阻式产品为主,如大陆的富阳光电、华意电路、北泰显示、凰泽光电、深越光电、沃森电子、东莞冠智电子、广州恒利达等。深越光电除了提供电阻式触摸屏之外,还提供电容式与超声波式产品。同时有消息称,莱宝高科的触摸屏项目将切入ITO薄膜以及ITO导电玻璃的制造。我国台湾地区厂商切入时点较早,现在也已涌现出时纬科技、接口光电、洋华光电、奇菱科技、富晶通、嵩远光电、仕钦科技、远诺光电、宇宙光电、理义科技、胜华科技等一批触摸屏制造企业。   但触摸屏上游的零组件与材料供应基本上仍掌握在日本、美国供货商手中。比如玻璃基板的主要制造商有日商旭硝子、美商康宁;PET制造商为住友、东丽;化学材料供货商为日矿、三井;胶材中的银胶有伊必艾科技、杜邦、3M,绝缘胶有藤仓、住友、杜邦、3M,双面胶有3M、日东电工,印刷胶有东洋纺等;ITOFilm制造为日东电工、尾池工业、帝人化成、东洋纺等。只有在控制IC领域,我国台湾地区的义隆电子与禾瑞亚还有较大的发言权。其次在ITO玻璃的制造中,台厂正太、冠华也有了较强的供应能力,但目前占该材料成本比重最多的ITOFilm供应几乎都是以日本厂商为主。   技术尚需完善   尽管触摸屏的实际应用越来越多,应用范围越来越广阔,可实际上该项技术仍然存在许多需要完善的地方,只有设计出更先进、智能、体贴的人机界面,使进行触控操作时更加直观、精准,同时又不影响系统的反应速度,才能有望成为人机交互的主流界面。最典型的例子就是触控操作中的回馈问题。在手机应用中,触摸屏很大程度上已经可以代替按键。可是从消费者的使用习惯角度出发,传统的按键仍然具有一个触摸屏所没有的特性——— 触感回馈。通过按键,很多使用者即使在不看键盘的情况下,也可以凭借触感判断拨打电话、发送短信,但目前通过触控屏幕却没有能力完成这项工作,使用者只有盯着屏幕,用手指瞄准,才能操作。未来,需要在虚拟按键上加入适当的按键回馈机制,例如声音或是震动装置,以更贴近消费者的使用习惯。   再者,触摸屏还有寿命和体积等问题。一般情况下,触摸屏的使用期限,肯定要远低于按键键盘,如果在屏幕上贴上保护膜,又会降低触摸屏操作的灵敏度和精确度。如果产品还有小型化的设计需求,那么过小的屏幕,会让触控操作更加困难,形成负面效果。   此外,许多业者现在还在致力开发如内嵌式触摸屏,应用于电子纸、OLED(有机发光二极管)等上的触摸屏等研发。可见,触摸屏行业的技术提升空间仍然很大,仍有很多潜在的市场需求尚待开发。因此也可看出,触摸屏作为一项新近兴起的输入控制界面,中国企业在这一领域仍然大有可为。

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