消费者已经明确表示,他们希望智能手机和其他移动设备尽可能的轻薄。因此,设计工程师总是在寻找技术改进,让他们可以从产品中去除层和材料。触摸屏也不能幸免于这种审查。
为显示器添加pro cap touch的传统结构是购买单独的模块。你可以从一个LCD面板开始,它由两层包含液晶材料的玻璃层组成;顶部玻璃板覆盖有偏振层。
在此之上是pro-cap触控模块,它是通过在玻璃片的两侧涂上导体(通常是ITO)来制造电极的。这片玻璃薄片然后层压到液晶面板的偏振器层在前面的段落中描述。
最后,在触控面板的顶部放置一个保护罩玻璃,以防止顶部电极暴露。这个盖子也可以有装饰(如徽标或固定控件的图标),旨在保护显示器免受损坏。
如果你数过的话,你会发现这一叠手机总共有四层不同的玻璃——这意味着即使是现在的薄智能手机也没有一些人想要的那么薄。如果制造商能减少其中一块,他们就能将玻璃所需的空间和显示器玻璃的重量减少25%。这些都是值得追求的储蓄。
一种获得动力的方法称为“单玻璃溶液”(OGS);它消除了一层玻璃从传统的专业帽堆栈。其基本思想是用一层薄薄的绝缘材料取代触摸模块玻璃。一般来说,有两种方法可以实现这一点。
OGS的一种方法称为“透镜上的传感器”。(在这种情况下,“透镜”指的是覆盖玻璃层。)在覆盖玻璃的背面沉积一层ITO层,并对其进行图案设计,以形成电极。在覆盖玻璃的底部添加一层薄薄的绝缘层,然后在其背面沉积第二层ITO层,对其进行图案设计,以形成与第一层成直角的电极。然后将该模块层压到标准LCD面板上。
另一种方法被称为“on-cell”pro-cap。(这里的cell指的是LCD显示屏。)ITO导电层直接沉积在液晶面板的顶层玻璃上,然后图案成电极。应用薄绝缘层,然后用第二层电极绘制第二ITO层。最后,将顶部偏光层应用于顶部,通过添加覆盖玻璃完成显示。
这可能对最终用户没有多大影响,但对供应链中的公司会产生巨大的影响,包括哪些公司实际上被包括在内。
当触摸技术使用镜头上的传感器方法沉积在盖玻璃上时,您将得到一个单独的触摸模块,可以出售给LCD显示器组装商。这意味着提供这些模块的触摸技术制造商将获得更多收入。
另一方面,电池上的替代意味着液晶面板制造商可以在他们自己的面板上添加这些触摸层。然后,显示器组装商只需购买一个简单的盖玻璃来完成显示器。触控模块制造商将被排除在这个过程之外。
目前看来,在镜头上的传感器方法比在电池上的解决方案有优势。内置电池的方法意味着液晶显示器制造商必须为每个面板制造两种不同的型号:一种有触控,另一种没有触控。这可能会增加这个利润微薄的行业的成本。此外,LCD面板的大小也限制了触控;玻璃模块上的传感器可以比LCD面板更大,为许多智能手机设计中的专用触点提供了空间。
LCD和OLED
如果你一直想知道OLED显示器在哪里适合这一切:OLED显示器堆栈与LCD堆栈有些不同。它只需要一个基板(玻璃)与LCD的两层不同,OLED材料层比LCD层薄得多。因此,成品显示器的厚度可以是LCD面板的一半,从而节省重量和厚度,这在智能手机设计中非常重要。
(如今,许多智能手机使用一种称为Super AMOLED的有源矩阵OLED显示器;其中包括三星的一些设备,如银河年代三世和摩托罗拉Droid Razr M).
在实际应用中,玻璃仍然作为封装层,所以oled一般有两层玻璃。此外,并不是所有的oled都是RGB——有些使用白色发射器,以试图减少差异老化问题,并在堆栈中添加一个颜色滤光层。
尽管如此,就触摸屏技术而言,oled更像液晶显示器,而不是它们的不同之处:两者都有有源矩阵TFT基板,而且往往都有一个保护层玻璃。因此,基本上相同的堆栈配置可用于OLED面板。
触摸的下一步是什么
无论哪种解决方案胜出,pro-cap技术显然是移动设备上触摸屏的最佳方法——至少在可预见的未来是如此。不过,触摸屏技术已经出现了一些变化。
例如,一些面板制造商正在制造“单元内”触摸面板,其中一个导电层实际上与用于打开和关闭显示器子像素的薄膜晶体管(TFT)共享同一层。(这些晶体管直接制造在显示器的半导体背板上。)这种方法不仅降低了系统中的电磁噪声,还为显示器和触摸系统使用了一个集成控制器。这减少了零件数量,可以使显示组件更薄、更轻、更节能、更可靠。
这种方法只适用于非常大批量的产品,比如一家主要供应商的智能手机,预计将售出数百万台,因为面板必须是专门为该独特的型号制造的。第一批使用“细胞内”触控技术的产品已经在市场上出现,比如新一代苹果iPhone 5
,但这一方法似乎需要数年时间才能成为广泛的解决方案。
额外资源
欲了解更多关于触摸显示技术的信息,请访问以下网站:
触摸技术及应用基础(PDF)
一门“短”课程(207张幻灯片),涵盖涉及触控技术的各种主题;同时,Walker Mobile公司的Geoff Walker在信息显示学会2012年会议上发表了演讲。
英特尔自由出版社对当前触摸技术的易懂描述。
专门研究数字显示技术的Plana Systems提供的四种触摸技术的描述。
触屏101:了解触屏技术及设计(PDF)
由高级当选设计工程师Steve Kolokowsky和Cypress Semiconductor Corp.高级业务开发经理Trevor Davis撰写的白皮书介绍了触摸技术的基础知识。
触摸屏:一种压制技术(PDF)
匹兹堡大学的Timothy Hoye和Joseph Kozak关于触屏技术的论文。
一个来自触摸屏设备供应商的网站,提供了大量关于各种可用触摸屏技术的良好信息。
一些设备制造商也在为其产品添加触笔支持。新的更高分辨率显示器使一些用户可以使用比手指尖更细的指针或书写设备。一些设备依赖于pro cap系统可感测的“活动”触针,例如三星银河笔记. 其他,如亚马逊Kindle,正在选择单点红外光学传感,可以检测屏幕上任何指向对象的位置。
与此同时,系统设计师正在开发通过触摸与移动设备交互的新方式,例如扩大手势集和三维接近报警.即使其他交互模式——比如语音输入的语音识别——变得更加复杂,触摸仍可能是我们控制设备的主要方式。
阿尔弗雷德·普尔是一位演讲家、作家和显示技术专家。他是信息显示学会的《信息显示》杂志的特约编辑,并为斯普林格和卡诺普斯学术出版社2010年出版的《视觉显示技术手册》撰稿。
这篇题为《它是如何工作的:触屏技术》的文章最初发表于《计算机世界》 .