三菱电机展示电容式3D触控面板 可探测手指与面板间的距离

三菱电机（Mitsubishi Electric Corp.）日前于东京举行的 Interaction 2009展示电容式触控面板原型产品，该面板能探测手指与面板间的距离。

三菱电机称此触控面板为“3D触控面板”，因为它不但能确定手指X与Y平面坐标，也能确定正常方向的Z坐标。该原型屏幕为5.7英寸，分辨率为640×480像素（VGA）。

此原型产品将使用在具有小型触控面板的移动装置。例如，公司预想移动装置搭配“鼠标经过功能”（mouseover function），当鼠标指针放在上面时，会改变icon的影像。三菱电机示范将手指移向拇指甲图像记号（thumbnail icons），映像上的icon改变它的形状。

根据该公司发言人表示，“我们认为‘鼠标经过功能’在小屏幕较实用。”通过透过计算Z轴方向电容的时间差异，“手指接近面板的加速可以被能探测，用这个方法，面板能确定手指接近的速度。”“当手指快速移动，若背光设计为红色，当手指缓慢移动，若背光设计为蓝色，则使用者情绪的改变能反应在面板上。”

此原型产品当使用ITO透明电极时能探测手指接近的距离。当手指不接触面板时，电容的改变比手指接触面板时小，这需要高度探测敏感度。铜电极能提供足够高的敏感度以探测移动的手指，不过缺点是不透明。但若使用透明电极，敏感度会比使用铜电极要低，因为面板的电阻值会增加。因此，三菱电机决定根据手指的位置转换探测方法，当手指接近面板时，会定义为“接近状态（proximity state）”当手指接触或非常接近面板时，会定义成“接触状态（contact state）”。在“接近状态”下，敏感度被设定为优先；在“接触状态”下，分辨率则为修先。

根据该公司表示，在“接近状态”时，面板能探测电容变化大约03pF，在“接触状态”时探测电容变化大约在8至19pF之间。在“接近状态”下X轴与Y轴的分辨率相当于10mm，Z轴分辨率“手指距离最长在20mm以内都可以被决定”，公司的发言人如此表示。Z轴的分辨率为256阶。

此外，反应速度的差异取决于手指的位置。在“接近状态”下，反应速度大约是50ms，在“接触状态”下反应速度大约为10ms。耗电量状况“两种状态几乎没有太大差别”，该公司发言人如此表示。

为了改善“接近状态”的敏感度，连接多重感应可以扩大感测的面积。一般而言，敏感度的提升与感测面积成正比。此外，被称为“感应器遮蔽控制”（sensor shield control）的功能被增加来降低电路的寄生电容。X轴方向的电极与Y轴方向的电极位在其它电极顶端上。当感应器运作时，因为上层电极与下层电极间电位差异造成寄生电容增加，导致敏感性降低。三菱电机应用同一相位的讯号与电位减少寄生电容，“感应器遮蔽控制”功能消除遮蔽层的需要，遮蔽层功能是降低液晶面板产生电磁噪声。

此原型产品是以市场上采用的电容式触控面板为基础，“仅仅做少数改变”，根据公司发言人表示，三菱电机仅增加开关组件来连结多重感应器，并改善探测电路减少寄生电容。“我们的研发部门并不考虑那些改良会显著增加成本。”
但当该面板上市时“它首先应用在自家的产品上”，公司的发言人表示。该公司计划验证它对环境的抵抗性以及上市后实际装置的操作性。

此原型产品所使用的电容法是投影型，是适合应用在移动装置，并不适合用在大屏幕。但三菱电机正从事实测，以符合10英寸甚至更大的屏幕需求。根据公司表示，新的探测方法不能应用在表面电容（surface capacitive）触控面板。（编辑：于占涛）