In-cell及On-cell(in-cell/on-cell)
相對(duì)于將觸摸面板設(shè)置在液晶面板上使用的原有方法,將觸摸面板功能與液晶面板一體化的研究日漸盛行。觸摸面板和液晶面板的一體化包括“In-cell”方法和“On-cell”方法。In-cell是指將觸摸面板功能嵌入到液晶像素中的方法。On-cell是指將觸摸面板功能嵌入到彩色濾光片基板和偏光板之間的方法。
如果能使原本外置的觸摸面板部件與液晶面板實(shí)現(xiàn)一體化,便有可能實(shí)現(xiàn)面板的薄型化和輕量化。另外,在將觸摸面板外置于液晶的原方式中,液晶和觸摸面板之間存在物理空間,因此,在液晶面板的上面和觸摸面板的下面之間會(huì)反射外來(lái)光線(xiàn)等,導(dǎo)致在室外等明亮的環(huán)境下的可視性降低。如果外置的觸摸面板部件能實(shí)現(xiàn)一體化,便可抑制在室外等的可視性降低現(xiàn)象。
In-cell技術(shù)的提案以前就提出過(guò),但因難以確保成品率和顯示性能,實(shí)用化未能取得進(jìn)展。其原因在于,需要在TFT陣列基板上的像素內(nèi)部嵌入觸摸傳感器功能。為此,必須使用復(fù)雜的半導(dǎo)體制造工藝,這成為提高成品率的絆腳石。另外,在像素內(nèi)嵌入觸摸傳感器,可利用于顯示的面積部分便會(huì)減少,這又是導(dǎo)致畫(huà)質(zhì)劣化的主要原因。
不過(guò),隨著On-cell技術(shù)的亮相,液晶和觸摸面板的一體化迎來(lái)了轉(zhuǎn)機(jī)。由于只需在彩色濾光片基板和偏光板之間形成簡(jiǎn)單的透明電極圖案等,因此容易確保成品率。另外,像素內(nèi)的有效顯示區(qū)域的面積也不會(huì)減小,幾乎不會(huì)由此發(fā)生畫(huà)質(zhì)劣化現(xiàn)象。
如果On-cell方式等液晶一體化技術(shù)得到普及,就無(wú)需再使用外置的觸摸面板部件。制造觸摸面板的廠(chǎng)商很有可能從原來(lái)的外置觸摸面板廠(chǎng)商轉(zhuǎn)型為液晶面板和彩色濾光片廠(chǎng)商。產(chǎn)品廠(chǎng)商從觸摸面板廠(chǎng)商手中采購(gòu)?fù)庵貌考脑?yīng)鏈也將完全改變。

聲波方式(acoustic wave type)
聲波方式觸摸面板是,利用觸摸時(shí)在顯示器表面?zhèn)鬟f的超聲波或在顯示器整體傳遞的板波(Lamb波、蘭姆波)來(lái)檢測(cè)出觸摸位置的方式。利用超聲波的方式稱(chēng)為超聲波表面彈性波方式,利用板波的方式稱(chēng)為聲學(xué)脈沖波辨識(shí)方式。
超聲波表面彈性波方式觸摸面板采用玻璃制造,在邊角部分設(shè)置有發(fā)送超聲波和接收超聲波的信號(hào)收發(fā)元件。為了折回超聲波,在面板的周邊部分印刷形成了斜向鋸齒狀的“反射陣列”。信號(hào)發(fā)送元件發(fā)出的超聲波沿玻璃表面前進(jìn),遇到反射陣列的斜線(xiàn)后折回。遇到相反一側(cè)的斜縫后會(huì)再折回來(lái),到達(dá)信號(hào)接收元件。通過(guò)在各傾斜線(xiàn)上反復(fù)進(jìn)行該動(dòng)作,使超聲波經(jīng)過(guò)面板表面上的所有位置。用手指觸摸面板上的某一位置,僅該位置部分會(huì)吸收超聲波,從而使信號(hào)減弱。越是經(jīng)過(guò)較近路徑的超聲波,其從發(fā)信到受信的時(shí)間越短,立刻就能返回。經(jīng)過(guò)較遠(yuǎn)路徑的超聲波折返需要一定的時(shí)間。利用這一特點(diǎn),可根據(jù)信號(hào)減弱的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)確定觸摸位置。
聲學(xué)脈沖波辨識(shí)方式觸摸面板與超聲波表面彈性波方式一樣采用玻璃制造。玻璃材料本身作為傳遞聲波的物質(zhì)使用。用手指觸摸面板會(huì)產(chǎn)生微弱的振動(dòng)波。該振動(dòng)波以同心圓狀態(tài)傳遞,通過(guò)分析到達(dá)面板周邊配置的受信傳感器的波形,可以計(jì)算出位置。與計(jì)算地震震中的三角測(cè)量相似,但稍有不同。制造時(shí)將觸摸面板的某一位置時(shí)會(huì)到達(dá)何種波形信號(hào)的數(shù)據(jù)事先保存在面板上的
存儲(chǔ)器中。使用時(shí)將接收到的信號(hào)與保存在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,從類(lèi)似的波形座標(biāo)中鎖定位置。由此,容易區(qū)分面板以外位置發(fā)生的振動(dòng)帶來(lái)的噪聲等。

光學(xué)方式(optical scanning type)
光學(xué)方式作為可在個(gè)人電腦和數(shù)字標(biāo)牌等大畫(huà)面上實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控的方式,開(kāi)始逐漸受到關(guān)注。該方式的透射率非常高,因此不會(huì)損害顯示器鮮明的影像顯示質(zhì)量。另外,無(wú)需專(zhuān)用筆等特殊的定位元件。也不會(huì)發(fā)生被稱(chēng)之為校準(zhǔn)漂移(Calibration Drift)的位置偏移,對(duì)表面劃痕等的耐久性較高。
光學(xué)方式觸摸面板的主要構(gòu)成部件包括紅外線(xiàn)光源、攝像頭以及反射材料。設(shè)置在液晶畫(huà)面邊角的光源在畫(huà)面表面沿平行方向發(fā)射紅外光線(xiàn)。紅外光線(xiàn)經(jīng)畫(huà)面周?chē)倪叞惭b的反射材料反射,攝像頭接收這些反射光線(xiàn)。畫(huà)面上有手指觸摸的狀態(tài)和沒(méi)有手指觸摸的狀態(tài)下,紅外光線(xiàn)的前進(jìn)方向會(huì)因手指造成的散射發(fā)生變化。利用這一變化可檢測(cè)出手指的位置。
在光學(xué)方式觸摸面板領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了迅速發(fā)展的是新西蘭廠(chǎng)商N(yùn)extWindow。據(jù)美國(guó)著名會(huì)計(jì)事務(wù)所“Deloitte Touche”的介紹,該公司2009年度的銷(xiāo)售額達(dá)到了08年度的6倍。2010年3月,其在亞洲觸摸面板制造基地的產(chǎn)能增加到了原來(lái)的2倍。該公司滿(mǎn)足了因支持多點(diǎn)觸控輸入功能的OS“Windows 7”的普及而帶來(lái)的配備觸摸面板的個(gè)人電腦需求擴(kuò)大。其客戶(hù)包括美國(guó)惠普、美國(guó)戴爾、NEC、索尼以及德國(guó)Medion等知名個(gè)人電腦廠(chǎng)商。NextWindow以O(shè)EM(Original Equipment Manufacturer)或ODM(Original Design Manufacturer)的方式供應(yīng)觸摸面板。NextWindow稱(chēng),“Windows7”支持多點(diǎn)觸控的功能推動(dòng)了業(yè)務(wù)發(fā)展。該公司還在積極開(kāi)發(fā)數(shù)字標(biāo)牌用途的產(chǎn)品,最大支持120英寸的觸摸面板已經(jīng)投產(chǎn)。
除此之外,光學(xué)方式中還經(jīng)常使用名為“紅外線(xiàn)方式”的傳統(tǒng)方式。該方式的構(gòu)造如下:將紅外發(fā)光
二極管(LED)沿面板的X方向和Y方向排列,與二極管相對(duì)排列光學(xué)傳感器。用戶(hù)觸摸紅外線(xiàn)網(wǎng)眼部分后,此部分會(huì)出現(xiàn)陰影,因此可確定位置。目前該方式已經(jīng)應(yīng)用于KIOSK終端、POS終端、ATM以及大型顯示器等用途。

靜電容量方式(capacitive type)
以美國(guó)蘋(píng)果公司配備靜電容量方式觸摸面板的“iPhone”的熱銷(xiāo)為契機(jī),市場(chǎng)迅速擴(kuò)大。2010年4月上市的平板終端“iPad”也采用了靜電容量方式,使得該方式在觸摸面板市場(chǎng)整體的地位一舉提升。預(yù)計(jì)2010年靜電容量方式觸摸面板的供貨額將超過(guò)電阻膜方式。該方式也有很多廠(chǎng)商涉足,目前有超過(guò)25家的廠(chǎng)商從事有關(guān)業(yè)務(wù)。
靜電容量方式包括表面型和投影型。智能手機(jī)和平板終端配備的觸摸面板采用投影型。投影型靜電容量方式在X方向和Y方向制作網(wǎng)狀電極。用戶(hù)用手指觸摸后,網(wǎng)格間的容量就會(huì)發(fā)生變化。利用控制器IC識(shí)別出現(xiàn)的變化,就可確定發(fā)生容量變化的位置。
投影型靜電容量方式的畫(huà)面尺寸如果超過(guò)4~5英寸,成本就會(huì)非常高,因此業(yè)界一直認(rèn)為該方式“難以支持大型面板”。不過(guò),這種看法正在逐漸被顛覆。多家公司都在推進(jìn)靜電容量方式的大型。除了原來(lái)的手機(jī)外,靜電容量方式還將向個(gè)人電腦等領(lǐng)域擴(kuò)大市場(chǎng)。
比如,美國(guó)3M在AV設(shè)備展“InfoComm2010”上展出了配備靜電容量方式觸摸面板的22英寸液晶顯示器。可同時(shí)檢測(cè)20個(gè)點(diǎn)。配備了3個(gè)靜電容量方式所使用的檢測(cè)IC。美國(guó)愛(ài)特梅爾(Atmel)已經(jīng)從2010年6月底開(kāi)始量產(chǎn)最大可支持15英寸的靜電容量方式觸摸面板用控制器IC。日立高科正在銷(xiāo)售支持7英寸以上顯示器的控制器IC,計(jì)劃2010年內(nèi)上市最大支持8.9英寸的產(chǎn)品。日立高科銷(xiāo)售的臺(tái)灣FocalTech Systems制造的控制器IC的特點(diǎn)是,采用了即使是在靜電容量方式中,在多點(diǎn)觸控的檢測(cè)精度和響應(yīng)速度方面也具有優(yōu)勢(shì)的相互容量方式檢測(cè)方法。1個(gè)控制器IC最大可支持8.9英寸面板。

電阻膜方式(resistive type)
電阻膜方式是在擁有40年歷史的觸摸面板技術(shù)中最古老的方式,也是目前的主要方式之一。在2009年的觸摸面板供貨額中,電阻膜方式約占了一半。廠(chǎng)商數(shù)量在全世界也超過(guò)了50家。
電阻膜方式的基本構(gòu)造是,在玻璃基板上形成透明導(dǎo)電膜,在其上夾住隔片,然后設(shè)置透明導(dǎo)電薄膜。在上側(cè)的透明導(dǎo)電薄膜和下側(cè)的玻璃基板上分別沿垂直方向施加電場(chǎng)。觸摸上側(cè)的透明導(dǎo)電薄膜的任意位置后,該部分就會(huì)與下側(cè)的玻璃基板上的透明導(dǎo)電膜短路。通過(guò)測(cè)量此時(shí)的電壓下降來(lái)計(jì)算觸摸位置。最近,為實(shí)現(xiàn)薄型化,采用薄膜基板代替下側(cè)的玻璃基板;為提高耐久性,采用帶透明導(dǎo)電膜的玻璃基板代替上側(cè)的透明導(dǎo)電薄膜的產(chǎn)品等開(kāi)始出現(xiàn)。另外,實(shí)施了防眩光(AG)等防反射表面處理的產(chǎn)品也已經(jīng)出現(xiàn)。電阻膜方式存在尺寸變大后,精度和成品率會(huì)隨之下降的問(wèn)題。因此,目前尺寸多為2~26英寸左右。用途方面,多用于移動(dòng)產(chǎn)品和POS終端。

電阻膜方式在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里被認(rèn)為“無(wú)法支持”用超過(guò)兩根以上的手指同時(shí)觸摸畫(huà)面進(jìn)行操作的多點(diǎn)觸控。不過(guò)最近,實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)觸控的電阻膜方式觸摸面板也已經(jīng)面世。在電阻膜方式中實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控的是法國(guó)Stantum公司。該公司采用數(shù)字電阻膜方式(也稱(chēng)為矩陣電阻膜方式)代替普通的模擬電阻膜方式,開(kāi)發(fā)出了可進(jìn)行多點(diǎn)觸控的獨(dú)自的檢測(cè)技術(shù)。電極構(gòu)造也與普通的模擬電阻膜方式不同。采用線(xiàn)狀制圖的電阻膜,而非整個(gè)面均勻分布的電阻膜。將其沿交叉方向上下相對(duì),即可形成觸摸面板。目前,該公司正在開(kāi)發(fā)支持10點(diǎn)以上同時(shí)輸入的數(shù)字電阻膜方式觸摸面板。