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探析大尺寸及多点触控技术应用趋势
2013-10-11 860

以目前中、大型触控屏幕应用来说,在Apple阵营的桌上型电脑、笔记型电脑,仍未有大量导入触控应用的设计方案,现在仅有iPhone、iPod Touch、iPad mini、iPad与部份iPod产品采用触控屏幕人机界面设计方案,在Apple应用产品采行触控人机界面仍以中、小型屏幕应用居多。

图示:大型屏幕的All-in-one电脑,近来有越来越多机型开始搭载电容触控屏幕整合。

另一方面,在非Apple阵营来说,几乎目前主流的笔记型电脑、桌上型电脑已开始导入触控人机界面,甚至部分超过20吋的桌上型电脑已具备触控人机界面,触控人机界面的应用风潮,已自中、小屏幕移动装置的大量采用,逐渐扩散至笔记型电脑、桌上型电脑应用领域,甚至连电脑周边生产业者也开始投入产制大尺寸的触控屏幕产品。

电阻式触控发展早 大屏应用支持佳

但对触控人机界面产品来说,早期所使用的电阻式触控感测技术,虽可在材料与技术成本方面具极佳优势,也能因应小屏至中/大型屏幕的触控技术整合需求,但实际上电阻式触控在技术实际面上,仍有材料、结构与技术方面的先天限制,例如,触控感测的薄膜结构会导致屏幕透光率受到影响、也会因为薄膜压力感应的机械结构,使得使用寿命会因为大量触按而大受影响,在频繁使用型态的装置上面很容易暴露技术上的应用缺陷。

为了改善移动装置的操作体验,Apple转而投入开发以电容触控技术为基础的触控屏幕人机界面,利用G/G(Glass to Glass Structure)结构的电容式触控屏幕方案发展iPhone产品,由于G/G触控玻璃与液晶屏幕的整合结构,不会有如电阻式触控薄膜大幅影响透光与显示清晰度的应用限制,使得iPhone产品在市场获得空前成功,也让电容式触控技术开始被相关技术业者重视,纷纷转而投入更精进的电容式触控技术。

iPhone原以G/G触屏设计为主 新品改用更薄化的in-cell触控方案

但早期电容式触控技术方案,由于技术原理系经感测操作者手指的屏幕接触影响整体感测层电气状态的微弱变化,进而透过触控IC分析触点位置,初期发展小型屏幕的触控设计还算能应付产品开发需求,但若转而投入超过中、小型屏幕的触控机制整合,G/G结构的大屏幕保护玻璃贴合难度高,也会因为良率影响了终端产品的售价,影响中大型触控屏幕初期导入电容式触控技术方案的成本,而为了跟上这股触控应用热潮,大型屏幕的触控人机界面需求,早期相关业者也尝试利用如光学感应式、或声波感应式触控感测技术进行产品开发。

图示:对于10.1吋以下触控平板或是变形笔电产品,较重视触屏的显示效果与触点追踪精准度。

也是因为Apple iPhone/iPad重新定义了触控人机界面的使用经验感受,令使用者对于触控型的产品人机互动操作要求越来越高,象是移动装置常见的多触点触控/触点追踪、高效率的人机界面触点侦测与系统回应要求提升,导致即便光学感应式、声波感应式触控技术方案,在技术架构上触点经由感测、回馈与分析的人机界面反馈过程,会因为技术方案将感测讯号多重转换,导致系统整合回馈讯号的触点资讯反馈时间过久,影响用户在大型屏幕上的触控体验,加上非Apple产品的电脑设备大多搭载Windows作业系统,微软在Vista视窗作业系统后才开始进行系统整合,在近期发布的Windows 8系统才对触控人机界面有了较佳的整合度,也让中/大型屏幕产品搭载触控屏的设计需求增温。

大型屏幕以光学或声波感测式触控整合为佳

以G/G电容式触控方案来说,往大屏幕发展不只是在保护玻璃贴合的难度增加,也会因为G/G结构性的问题导致大尺寸设计在面板强度受到影响,即便G/G方案的厚度问题并不会影响到中/大型屏幕产品的设计要求,但实际上G/G触控方案发展大型屏幕仍有其极限。

而在电容式触控技术方案正碰到发展大尺寸化的开发瓶颈,原先用在电子白板、公众显示器的触控应用方案,也在部分品牌电脑上导入设计。例如,在超过20吋的一体式电脑(All-in-one)产品中,就有使用光学式触控方案产品,而在更大尺寸的设计方案,则部分有使用声波感测式触控方案。不管是光学或是声波感测式触控设计方案,其追踪触点的精确度都有一定程度的误差,也就是触点准确度无法如电阻式或是电容式精确,另外在人机界面的触按与界面反馈程序,耗时也较电阻或电容式触控稍久,精确度与系统反馈速度受限下,在大屏应用的效益也因此受到影响。

除准确度与系统反馈速度问题外,多数使用者在小型屏幕已熟悉的多点触控使用习惯,在中/大屏触控产品若采行光学或是声波感应触控,在多点触控的应用支持方面也会因技术架构瓶颈,而无法获得较佳的多点触控体验,但不可否认光学式与声波感测式触控技术方案,在因应大屏、超大屏幕应用时,可使用外挂辅助方式扩增屏幕触控应用弹性的优势,与轻易扩充触控应用的便利性,是电阻式与电容式触控技术方案所无法达到的技术条件。

业者积极投入电容触控方案开发 30吋以下有多样方案选择

电容式触控技术在发展中/大屏应用方面,最优先必要解决的即是G/G结构复杂问题,先前提过在中/大型触屏设计方案中,触屏模组的厚度优化并不是最必要考量的问题,反之是如何简化保护玻璃、触控感应玻璃的结构,同时又可达到强化中/大型屏幕的表面强度,才是相关设计方案必须考量的重点。
以常见的触控屏幕整合方案,常见的方式为在LCD或AMOLED面板前设置于前方屏幕上层进行运作,电阻式、电容式触控解决方案大致均以此形式设计,以透明薄膜或是玻璃材质建构触控感应层,让屏幕具备显示同时也能追踪触点座标。而电容式触控屏幕若以10.1吋作为分界点,大于10.1吋的中大型屏幕来说,可以用in-cell与out-cell两大技术方案来整合电容触控屏幕。

图示:in-cell触控方案具极佳薄化优势,但大尺寸制作成本仍有努力空间。

in-cell技术难度高仍以小屏应用为主 out-cell对应中/大尺寸具成本优势

以in-cell来说,可以因应大于10吋以上的触屏设计,目前已有针对VA/IPS/TN等不同形式的LCD屏幕整合方案,以适用大型屏幕的in-cell搭配覆盖玻璃的设计方案,可在大型显示范围的产品获得极佳的画面效果,同时也能保有屏幕的料件薄度,比较适合讲求产品薄化设计的高端Ultrabook或是变形笔电产品。

而在out-cell方案,以适用大型触屏应用需求来说,在大于10吋的产品上以G/G、OGS(One glass solution)为佳,虽然不少10.1吋以下的触控平板、触控变形笔电也多采用GFF(Glass Film Film Structure)量产方案,但目前超过10.1吋也以G/G与OGS较具使用效益,尤其G/G、OGS在透光率表现极佳,在讲究影像品质的大屏设计方案,但G/G在结构上仍有厚度上的先天限制,在讲究轻薄型式的产品导入会略显劣势,反而是OGS在结构单纯、整合便利的优势下,目前量产导入的产品相当多,而薄化优势也让OGS触屏技术在中/大尺寸应用更具附加效益。

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