壓力感測觸控小小兵的進擊(下)

刊登日期:2015/9/16
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蔡東璋
 
近期當紅,壓力感測於觸控-顯示器領域的實績就屬Apple販售的智慧錶(Smart watch)。眾所矚目,甚至被譽為穿戴式智慧裝置(Wearable Smart Device)救世主的Apple Watch (見圖十二 ),終於在2015年四月底上市,其中Apple公司自有並問世用於觸控-顯示面板(Touch Display Module;TDM)的壓力感測技術— Force Touch [15]著實讓市場引頸,話題性十足。Force Touch即為圖中圍繞在Retina級OLED顯示器上,同時可隔絕水氣呈墊圈狀(Gasket Shape)的微型電極線圈,其能輕易分辨出User輕點和按壓,並立即產生相對應的操控。例如用力按壓螢幕可顯示訊息、音樂和行事曆等AP中的控制項目或在地圖AP中搜尋地址等。


圖十二、搭載壓感觸控面板之Apple Watch Sport

據悉Apple Watch Sport版1.5”的TDM整機造價約莫USD 21.0/Set,感壓和觸控驅動使用ADI (Analog Devices Inc.)的IC方案(Solution);再者,筆者推測第1代Apple Watch細部疊構(Stackup)和供應商如圖十三所示,其中Force Sensor乃是成品料交由TPK膠合組裝在TPM上。假若Apple Watch與MacBook Pro使用相同的Force Sensing元件,則一般認為是圖十四的壓敏電阻(Fore Sensing Resistor;FSR)。FSR由上下兩張高分子軟板(Polymer Foil)組成厚度0.1~1mm的元件,上、下軟板分別為鍍有整面性半導電態的高分子(Semiconductive Polymer)和400mm大小線寬/線距的指插狀(Interdigitating Electrode)電極,並直接面對面接合在一起,FSR兩電極間電阻在無外加施力時高達106歐姆(W)以上,且隨著外力呈對數線性下降,其可承受1千萬次的按壓,5%的量測變異下能測得10g~10Kg的外力範圍,而按壓面積、指插樣式和軟板厚度...等則是影響FSR元件動態操作的關鍵因子。

圖十五說明了FSR的Stackup和所需的原物料清單(Bill of Material;BOM),而製程方面則採用了網板印刷(Screen Print)、熱固化(Thermal Curing)、貼合(Lamination)、面取(Diecut)、熱壓合(Bonding)與後組裝(Final Assembly)等與習知印刷電子(Printing Electrics)相仿的流程。可直覺地臆測到,只要能取得關鍵的上板半導性高分子油墨,基本上我國內的電阻觸控(RTP)或薄膜觸控(Film Touch)廠即可進行大量生產,而這相信也是TPK、J-touch...等業者在壓力感測成功攻佔消費者的心佔率(Mind Share)之後,下波積極試產的重點。總之,FSR有著價格便宜(Inexpensive)、構造精簡(Compact)、性能強健(Robust)等優點,在眾多其他競爭的感壓元件類別(如電容式、電感式、壓電型...等)中,擁有它不可取代的優勢。
 
 
圖十五、關於FSR的製作
 
四、 壓力感測新應用
自2014年第四季以來,壓力感測在3C暨穿戴智慧裝置上陸續實現,使得觸控面板多了Z軸的感知維度,尤其彌補了2.0”以下TDM在X-Y位置感測上的不足(因面板小,10.0mm左右人手指觸摸時不易精確定位),這不排除是----以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

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