立體觸控面板

 

這是今年三月翻譯的文字, 如果看不到照片, 請連接原文網址. 

 

http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20090309/166920/?ref=ML

 

「這就是立體觸控面板!」，三菱電機實機操作展示

2009/03/09 15:21

津 禎＝日經電子

圖1　試作品「立體觸控面板」。手指接近處會顯示出白色的圓形。圓的直徑會隨著手指接近的程度而變大。

 

圖2　手指接近時的操作範例。當手只接近觸控面板時，地圖資料上的圖示就會顯現在手指的周圍。

 

圖3　手指接信時的操作範例。最接近手指的縮圖圖示會隨著手指接近而放大。

 

圖4　根據手指接近面板直到接觸到為止的「接近狀態」與手指接觸面板或和面板的距離非常小的「接觸狀態」可以切換不同的檢測方式。在接近狀態下會有複數個感測器相連動作，進而擴大感測面積而提高感測度。

 

圖5　感測器遮蔽(Shield)控制說明

 

　三菱電機試做出可檢測手指與面板距離的靜電容量式觸控面板，並於2009年3月5～6日東京舉辦的「Interaction 2009」公開展示其實機操作（圖1）。此產品不僅可以做傳統的平面接觸檢測（x軸方向，y軸方向），還可以偵測出法線方向（z軸方向）的手指位置，所以該公司稱呼此產品為「立體觸控面板」。試作品的畫面尺寸為5.7吋，像素為640×480（VGA）。

　此觸控面板之試作品目標是使用在小型攜帶裝置上。預計主要的應用為，在攜帶裝置上做出[Mouse Over功能]（這是目前PC已經有的功能：當滑鼠的指標指到某個圖示上該圖示就會發生變化）。在會場上，可以看到使用試作品時手指接近就會使縮圖圖示或地圖資料的圖示發生變化的操作。（圖2,3）。現場解說員解釋:「我們認為在小型螢幕上做出Mouse Over的功能應該是非常有用的」

根據解說員的說法，只要能計算出ｚ軸方向的容量之時間變化率，就可以檢測出手指接近面板時的加速度。所以也就可以判斷出手指是快速接近或是慢慢接近。解說員表示這樣還可以做出當手指快速接近時液晶面板的背光變成紅色，而慢速接近時變成藍色時的情感式應用範例。

檢測方法的切換

　沿用ITO的透明電極來檢測手指接近的距離是此試作品的一大特徵。當手指還沒碰到面板時，其容量變化會比接觸到面板時來的小，所以必須要提高其感測度。如果使用銅電極等材質雖然可以得到偵測出手指接近的感測度，但不透明而無法用在面板上。另一方面只單純使用透明電極，其感測度又比銅電極降低很多，相對的會使面板的阻抗升高很多。

　因此，當處於手指接近面板的「接近狀態」與手指接觸到面板或極接近面板時「接觸狀態」下就必須進行檢測方法的切換。在接近狀態下，要以感測度為重，而接觸狀態下才是以解析度（精確）為重。

　在接近狀態下可以檢測出0.3pF左右的電容變化，而接觸狀態下則可以檢測到8～10幾pF的電容變化。在接近狀態下X軸與Y軸的解析度換算成距離的話是10mm左右。在Z軸方向上，解說員說「至少可以檢測出20mm以內手指的接近狀態」。z軸方向的解析度共分成256段。而在接觸狀態下，x軸y軸方向的解析度換成距離則是0.2mm左右。

　至於反應速度也會隨著接近狀態與接觸狀態而有所不同。在接近狀態下其反應時間約為50ms，而接觸狀態下只要10ms。不過兩種狀態下的耗電量根據解說員的說法，則是「沒有差別差」。

　這次的展出品其接近狀態下會有複數個感測器結合起來，藉由擴大感測面積來提升感測度。（如圖4）。這是因為一般來說，感測部越大感測度就提升的越高的關係。
　
　此外，為了降低電路中的感應電容，又追加了稱為「Sensor Shield Control--感測器遮蔽控制」的功能（圖5）。在試作品中，x軸方向的電極是與y軸方向電極是上下配置而成的。因此當感測器驅動時，上部與下部會產生電位差，而使感應電容增加並導致感測度低下。而此時藉由同相流通相同電壓的訊號，就可以降低感應電容。而藉著導入此Sensor Shield Control甚至可以連抑制液晶螢幕所產生的電磁雜訊的遮蔽層都可以省略。

變更點很少

　此試作品是以目前市面上流行的靜電電容式觸控螢幕為基礎做出來的，因此解說員說「變更點很少」。基本上增加的程度就是加上給複數個感測器相連的切換元件，或是在檢測電路上追求降低感應電容的電路手法而已。因此，解說員又強調「就研究開發的角度來看，因該不會對成本造成很大程度的提昇。」。雖然還不確定何時商品化，不過解說員說「原則上應該會先採用在自家公司的產品上」。而為了能商品化，目前正考慮進行其耐環境性與裝在實際的產品上的功能驗證。

　此外，此次使用的靜電電容方式，是用在可攜式產品的投影型，因此很難對應使用在大型畫面上。現在正開始要進行可以使用在10吋以上畫面的研究。而表面型的靜電電容式觸控螢幕上就不適用像試作品這樣的檢測方式。