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显示触控黑科技 - 悬浮触控 (Hover Touch)

April 05,2022

说明

智能型手机,让人们尽情掌握,透视信息,触控思绪,改变人们的使用习惯,享受支配与快感。华凌光电的愿景是致力于实现人机互动接口的创新。

触控面板(TP, Touch Panel)是一种通讯科技(Communication Technology),依据电学原理可区分为电阻式触控(RTP, Resistive Touch Panel)与电容式触控(CTP, Capacitive Touch Panel)二种。电容式触控分为两种,一为表面电容式触控(SCTP,Surface Capacitive Touch Panel),另一为投射电容式触控(PCTP,Projected Capacitive Touch Panel),或是称为感应式电容(Inducted Capacitive Touch Panel)。

Touch Panel分类图

RTP, 电阻式触控

RTP, 电阻式触控

CTP, 电容式触控

CTP, 电容式触控
 

表面电容式触控 (SCTP, Surface Capacitive Touch Panel)

 

SCTP在一面均匀透明导电层(ITO),其四个角落各有一个电极与控制器相联机。SCTP控制器IC提供充电而使ITO层产生一个均匀电场,当手指触及面板时,四边电极产生电流流向触点,电流强弱与手指到电极的距离成正比,此时,IC感测四条电极上的电流量,计算出触碰点的XY坐标。

SCTP缺点:

  1. 透光率不均匀,色彩易失真,影象字符的模糊可能。
  2. 枕形触控讯号失真。
  3. 大面积手掌或手持的导体物靠近,引起误动作;潮湿天气情况,更严重。
  4. 戴手套或手持不导电物体触控时,没有讯号反应。
  5. 环境温湿度及电场发生改变时,容易引起讯号漂移不准确。

SCTP原理结构示意图

SCTP原理结构示意图
 

投射电容式触控(PCTP also PCAP), Projected Capacitive Touch Panel

 

又分为自感应性(Self-capacitive)与互感应性(Mutual capacitive)二种。

*自感应PCTP为在玻璃表面制作成横向与纵向交错的(ITO)电极数组,电极一端接地,一端接驱动线路,形成一电容回路,此称为自感应电容。当手指碰触到自感应电容面板时,手指电容会增加该面板电容;触控IC分别扫描检测出横向与纵向电极数组的电容,根据碰触前后电容的变化,确定横向坐标和纵向坐标。

优点为: 扫描速度快,一个扫描周期只需要扫描特定触控点的X轴和Y轴电极数量。

缺点为:
  1. PCTP在使用的第一次或环境变化比较大的时候,需要校准;
  2. 有“鬼点(Ghosting)”效应,无法实现真正的多点触控;
  3. 直接受温度、湿度、手指湿润程度、人体体重、地面干燥程度影响,受外界大面积物体的干扰也非常大,容易产生讯号“漂移”。

*互感应性PCTP一样是在玻璃表面制作成横向与纵向交错的(ITO)电极数组,与自感应性电容的区别是两组电极交叉的地方将会形成电容,即这两组电极分别构成了电容的两极。触控IC扫描时,由横向的电极依次发送讯号,纵向的所有电极同时接收讯号,得到所有横向和纵向电极交汇点的电容值大小,即为整个触控面板的二维平面电容大小分布。

因此,当手指碰触到互感应电容面板时,改变了触碰点附近两个电极之间的耦合,导致区域性电容量减少,根据触摸屏二维电容变化量资料,计算出每一个触控点的坐标。

因此,即使有多个触控点,也能精准计算出每个触控点的真实坐标。其优势无需校准,无“鬼点”效应,不受环境操控者等因素影响,不会产生“漂移”现象,实现真正的多点触控。

PCTP原理结构示意图

 
自感应性(Self-capacitive)

自感应性(Self-capacitive)-1

自感应性(Self-capacitive)-2自感应性(Self-capacitive)-3

 

互感应性(Mutual capacitive)

互感应性(Mutual capacitive)-1

互感应性(Mutual capacitive)-2互感应性(Mutual capacitive)-3

悬浮触控 Hover Touch

 

在2019年爆发全球性COVID-19病毒传染,大规模传染导致染病及死亡疫情;如今,病毒不断突变,相继发现新变种病毒:Alpha、Beta、Gamma、Delta、Omicron等,演进更凶猛高传染病毒株,除积极发展新型疫苗与药物外,隔离传染途径也是重要措施。华凌光电的愿景是致力于实现人机互动界面的创新,积极发展符合市场需求、客户需求之技术与产品。

来自创新显示触控黑科技-悬浮触控 Hover Touch,一种结合互感应性电容和自感应性电容,实现悬浮触控功能。当使用者的手指逐渐接近面板时,互电容感测的电场很小,无法感应到那些非常弱小的信号,互感应电容信号没有改变;此时,自感应性电容讯号随着手指逐渐接近而逐渐增加,即可感应到一定隔空距离手指的坐标,即可实现悬浮触控功能。当手指接触到面板时,互电容感测电场开始改变,亦可实现多点触控功能。

Hover Touch 示意图

 
2D Touch Theory

2D Touch Theory
 

3D Touch Theory

3D Touch Theory

 

发展多点触控与悬空触控技术,以华凌光电的型号:WF70A8为例,具有以下优点:

  1. 可搭配CG(Cover Glass)/触控面板/显示器模块之三合一产品结构。
  2. CG可进行AG/AR/AF/AS表面处理,不影响触控效果。
  3. 高强度抗噪声能力。
  4. 具备非接触式单点,及支持可达5点接触式多点触控功能。
  5. 可支持38条发送讯号(transmit)与22条接收讯号(receive),可侦测达836个节点(node)。
  6. 触控笔(passive stylus)直径1mm,依然可精密操控面板,受制于配置、堆栈与感应等设计决定。
  7. 单点操作悬空高度可达Min 10mm/Max 30mm,依然可操控面板。
  8. 手沾有水或油脂等污染物时,可以正常操控面板,不担心弄脏面板。
  9. 带上非导电的布织物(手套),多点操作厚度达2mm,单点操作厚度达5mm,依然可正常操控面板。
  10. Windows 及Android二种OS可支持
  11. 速度大于60Hz(10点触碰)

WF70A8 华凌产品示意图

华凌产品示意图
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