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互電容觸控感測器設計的手指熱效應

2014年01月22日  | Tao Peng, William Feng

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現今智慧型手機與平板電腦市場中,普遍以玻璃覆面的觸控感測器為主。玻璃覆面的首要優點為光學透明,但缺點在於成本與耐用性,尤其是平板電腦尺寸的玻璃覆面,落地測試一直都是一大挑戰。反觀塑膠薄膜覆面雖然透明度稍差,但重量較輕、成本較低,也不像玻璃有易碎的缺點。因此愈來愈多廠商開始考慮在觸控感測器堆疊中使用塑膠覆面。塑膠與玻璃材質的一大特性差異,在於前者的熱傳導係數明顯較高,而這也造成了手指熱效應。為方便讀者充分瞭解,在此先行介紹塑膠覆面下的堆疊與感測器排列。


塑膠薄膜(PF)與塑膠雙薄膜(PFF)如圖一圖二所示,每個堆疊均使用兩種結構,包括塑膠覆面、橫斷面與相關感測器排列。PF堆疊中,ITO薄膜光學上與塑膠覆面相連,發送器(TX)與接收器(RX)電極均在同一層,而邊緣電容則為互電容元件。PFF內,塑膠覆面光學上與兩層ITO薄膜相連,RX電極位於最接近塑膠覆面的薄膜層,而TX電極則在RX之下。PFF堆疊的互電容包括平行板與邊緣電容。


當相對高溫的手指接觸到相對低溫的感測器,兩者溫差只要超過攝氏10到15度,就足以引發問題。訊號在一開始很強,後來會因手指持續接觸而逐漸衰退。這個過程可能維持數分鐘,直到訊號低於門檻或甚至為負。玻璃覆面由於熱傳導係數低於塑膠,通常較少發生這種問題。而基板材料也扮演同等重要的角色。我們進行的一項實驗顯示,即便使用塑膠覆面,若印刷電路板(PCB)薄膜基板材料更換為FR4,就不會產生手指熱效應。


圖一:PFF堆疊橫斷面與雙層感測器排列
圖一:PFF堆疊橫斷面與雙層感測器排列

圖二:PF堆疊橫斷面與單層排列
圖二:PF堆疊橫斷面與單層排列

(未完,請參閱下頁更多內文及附圖)


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