不僅是智能手機(jī)和平板電腦，各個(gè)領(lǐng)域都在盡可能應(yīng)用觸摸面板，以使日常生活和工作更加便利。此前無(wú)法使用觸摸面板的場(chǎng)合也在試圖利用觸摸面板實(shí)現(xiàn)直觀(guān)操作。隨著上述需求的高漲，旨在滿(mǎn)足這種需求的新技術(shù)也接連亮相。通過(guò)采用電子筆輸入、觸覺(jué)、大型化等新技術(shù)，觸摸面板市場(chǎng)將超出智能手機(jī)和平板電腦的范疇，擴(kuò)大到方方面面。

觸摸面板的利用已出現(xiàn)了擴(kuò)大到方方面面的跡象（圖1）。觸摸面板目前主要用于智能手機(jī)和平板電腦，而今后，辦公桌、店鋪的交易柜臺(tái)等此前想用也沒(méi)法用的地方將能夠使用觸摸面板。

圖1：觸摸面板的應(yīng)用范圍將擴(kuò)大

觸摸面板此前主要作為信息瀏覽工具用于智能手機(jī)和平板電腦，不過(guò)隨著技術(shù)的革新，今后還能廣泛用于更多的用途。（智能手機(jī)和平板電腦的圖片由美國(guó)蘋(píng)果公司提供）

可以利用觸摸面板的地方還遠(yuǎn)不止這些。僅憑原來(lái)的用途，觸摸面板市場(chǎng)也會(huì)不斷擴(kuò)大，再加上新用途，市場(chǎng)將進(jìn)一步擴(kuò)展（圖2）。通過(guò)可手寫(xiě)輸入小字和圖形的“電子筆記”，以及與儀表板一體化的曲面狀車(chē)載顯示器等，觸摸面板在便攜終端和汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用將擴(kuò)大。在此基礎(chǔ)上，觸摸面板又有了全新用途，例如，在辦公室的桌子上安裝顯示器，可以提高談判效率；還能用于安全用途，在平時(shí)不容易觀(guān)察到的地方安上觸摸面板，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)非法入侵者等。

圖2：觸摸面板市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)

輕松實(shí)現(xiàn)電子筆輸入

觸摸面板廣泛應(yīng)用于新用途的可能性之所以增大，是因?yàn)樘岣哂|摸面板易用性的電子筆輸入技術(shù)和大型化技術(shù)等已經(jīng)基本具備。如果能像用圓珠筆和鉛筆在紙上書(shū)寫(xiě)那樣，在顯示器上輕松寫(xiě)字畫(huà)圖，那么智能手機(jī)和平板電腦將“由信息瀏覽工具進(jìn)化成像筆記本一樣的文具”。輸入接口技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)家、日本電氣通信大學(xué)信息理工學(xué)部綜合信息學(xué)科副教授梶本裕之如是說(shuō)。在這方面起到?jīng)Q定性作用的是電子筆輸入技術(shù)。此前也有電子筆輸入技術(shù)，但需要在顯示器背面追加被稱(chēng)為數(shù)字化儀的傳感器，或者使用電磁感應(yīng)式專(zhuān)用筆。

夏普解決了這個(gè)課題。該公司開(kāi)發(fā)出了無(wú)需追加數(shù)字化儀，用普通手寫(xiě)筆和鉛筆也能輸入的觸摸面板技術(shù)。手寫(xiě)筆不同于手指，筆尖非常細(xì)，即使接觸到觸摸面板，傳感器電極間的容量變化也很小，因此難以檢測(cè)到是否觸摸。為解決該問(wèn)題，夏普采用了新的驅(qū)動(dòng)方式，放大了用于觸摸檢測(cè)的信號(hào)。

以前是通過(guò)一條一條依次驅(qū)動(dòng)布線(xiàn)來(lái)讀取信號(hào)，而此次采用了同時(shí)驅(qū)動(dòng)多條布線(xiàn)來(lái)讀取信號(hào)的并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式。這樣就延長(zhǎng)了每條布線(xiàn)的信號(hào)讀取時(shí)間，輸出增加，用直徑1mm的細(xì)筆也能輸入。如果采用該方式，即使畫(huà)面尺寸擴(kuò)大到70英寸，也能保持靈敏度。另外，還采用了識(shí)別噪聲，僅放大信號(hào)的降噪技術(shù)（圖3）。

圖3：通過(guò)提高分辨率實(shí)現(xiàn)電子筆輸入

夏普開(kāi)發(fā)出了可用直徑1mm的細(xì)筆尖輸入的觸摸面板技術(shù)。通過(guò)采用并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式取代原來(lái)的逐次驅(qū)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)了高S/N。

夏普于2013年3月開(kāi)始量產(chǎn)采用該技術(shù)的觸摸面板，預(yù)定在2014年2月于美國(guó)舊金山舉行的國(guó)際會(huì)議“IEEE International Solid-State Circuits Conference（ISSCC）2014”上發(fā)表技術(shù)詳情。

利用觸覺(jué)和彎曲應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域

通過(guò)提高易用性，觸摸面板市場(chǎng)有望大幅擴(kuò)大的另一個(gè)代表性用途是汽車(chē)。車(chē)載顯示器市場(chǎng)今后無(wú)疑會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)，配備觸摸面板的可能性也很高。車(chē)載導(dǎo)航儀等液晶顯示器已開(kāi)始配備觸摸面板，但存在易用性的課題。主要有兩大課題：（1）需要變換視線(xiàn)看著畫(huà)面操作，因此很難在駕駛過(guò)程中操作；（2）形狀為平面，設(shè)計(jì)性受限。

關(guān)于（1）變換視線(xiàn)的課題，除語(yǔ)音輸入外，還出現(xiàn)了“視線(xiàn)輸入”、“手勢(shì)操作”、“帶觸覺(jué)的觸摸傳感器”等提案（圖4）。“只靠語(yǔ)音輸入難以理解‘想去地圖上的這個(gè)地方’這樣的含糊指示，所以與視線(xiàn)輸入和手勢(shì)操作組合使用才會(huì)有效”（慶應(yīng)義塾大學(xué)研究生院媒體設(shè)計(jì)研究科教授稻見(jiàn)昌彥）。

圖4：解決了必須盯著輸入部分看，或沒(méi)有操作感用不慣的課題。

設(shè)計(jì)了利用視線(xiàn)輸入（a）和手勢(shì)操作（b）的產(chǎn)品以及帶觸感的觸摸板（c）。另外，與原來(lái)的觸摸面板一樣，可在顯示器上重疊使用的觸覺(jué)界面技術(shù)的開(kāi)發(fā)也取得了進(jìn)展（d）。（（a）由三菱電機(jī)拍攝，（b）由Neonode拍攝）

視線(xiàn)輸入方面，在2013年11月舉行的“第43屆東京車(chē)展2013”上，三菱電機(jī)展示的駕駛支援系統(tǒng)就采用了視線(xiàn)輸入。該系統(tǒng)用圖像和語(yǔ)音通知駕駛員其看到的設(shè)施的信息。手勢(shì)操作方面，瑞典N(xiāo)eonode公司開(kāi)發(fā)出了可檢測(cè)駕駛員沿著方向盤(pán)左右移動(dòng)的手的技術(shù)。該公司在2013年10月舉行的展會(huì)“InnovativeSweden2013”上，公開(kāi)了模擬音頻和空調(diào)操作的演示。這是通過(guò)在駕駛席的方向盤(pán)外周粘貼該公司的光學(xué)式傳感器實(shí)現(xiàn)的。

帶觸覺(jué)的觸摸傳感器方面，德國(guó)大陸公司在“東京車(chē)展2013”上展示了無(wú)需看畫(huà)面就能感受到滾動(dòng)操作的觸摸板。通過(guò)在觸摸板表面設(shè)置橫紋狀凹凸，實(shí)現(xiàn)了上下觸摸的感覺(jué)。

大陸公司開(kāi)發(fā)的是與顯示器分開(kāi)設(shè)置的觸摸板，而日本電氣通信大學(xué)教授梶本的研發(fā)小組開(kāi)發(fā)了可重疊在顯示器上使用的觸覺(jué)界面。研發(fā)組在顯示器上粘貼配備大量電極的薄膜，通過(guò)在進(jìn)行觸摸的手指皮膚中通電實(shí)現(xiàn)了觸覺(jué)。例如，觸摸畫(huà)面上吉他琴弦的位置，僅琴弦位置的電流流入手指的皮膚中，可實(shí)現(xiàn)宛若觸摸琴弦般的感覺(jué)。

對(duì)平面觸摸板設(shè)計(jì)受限的制約，出現(xiàn)了利用支持曲面的觸摸面板技術(shù)加以解決的動(dòng)向（圖5）。此前觸摸面板的傳感器電極使用ITO（indiumtinoxide），但I(xiàn)TO電極如果彎曲，薄膜電阻值就會(huì)上升，從而導(dǎo)致傳感器的靈敏度降低。于是，采用即使彎曲，薄膜電阻值也基本不會(huì)變化的新材料的觸摸面板和薄膜傳感器方案接連出現(xiàn)。比如銅網(wǎng)方式、銀納米線(xiàn)方式、碳納米芽（CarbonNanobud，CNB）方式。

變更電極材料支持曲面用途

圖5：通過(guò)ITO代替薄膜支持曲面

通過(guò)采用透明導(dǎo)電性薄膜代替ITO薄膜，可提高彎曲特性。（圖（a）由觸摸面板研究所提供，（b）由CambriosTechnologies和日本寫(xiě)真印刷提供，（c）由Canatu提供。）

銅網(wǎng)方式和銀納米線(xiàn)方式已經(jīng)構(gòu)筑了量產(chǎn)體制。關(guān)于CNB方式，芬蘭Canatu公司計(jì)劃在2014年內(nèi)開(kāi)始全面量產(chǎn)。銅網(wǎng)方式和銀納米線(xiàn)方式還能實(shí)現(xiàn)大型化必不可少的低電阻化。

　　大型化讓用于辦公桌成為可能

電子筆輸入、無(wú)需盯著畫(huà)面的操作以及支持曲面，這些技術(shù)將擴(kuò)大在便攜終端和汽車(chē)領(lǐng)域的市場(chǎng)，在此基礎(chǔ)上，如果觸摸面板實(shí)現(xiàn)大型化，還會(huì)形成全新的市場(chǎng)注1）。

注1）不過(guò)，即使觸摸面板實(shí)現(xiàn)大型化，也不一定會(huì)配備到所有顯示器上。東日本旅客鐵道公司（JR東日本）企劃交通媒體本部交通媒體開(kāi)發(fā)局局長(zhǎng)山本孝表示說(shuō)：“車(chē)站的數(shù)字標(biāo)牌以推送型單向通行廣告為中心，因此目前很少需要配備觸摸面板。”

辦公室的桌子和店鋪的交易柜臺(tái)有望成為大型觸摸面板比較有前景的市場(chǎng)。日本數(shù)字標(biāo)牌聯(lián)盟常務(wù)理事、數(shù)字媒體顧問(wèn)江口靖二稱(chēng)：“在面對(duì)面接待客戶(hù)的用途方面，只要價(jià)格合理，就一定會(huì)得到使用。”而面對(duì)面接待客戶(hù)的場(chǎng)所非常多，比如銀行、保險(xiǎn)公司、房地產(chǎn)公司、通信運(yùn)營(yíng)商的店鋪等。江口預(yù)測(cè)稱(chēng)：“隨著宣傳冊(cè)和申請(qǐng)書(shū)無(wú)紙化的進(jìn)展，觸摸面板顯示器的利用將快速擴(kuò)大。”

ITO替代技術(shù)促進(jìn)大型化

推動(dòng)大型顯示器嵌入觸摸面板的，是智能手機(jī)使用的投影型靜電容量式觸摸面板大型化技術(shù)的進(jìn)步。

大型觸摸面板此前以光學(xué)式為中心。最近，40～50英寸的觸摸面板開(kāi)始用于自動(dòng)售貨機(jī)和數(shù)字標(biāo)牌。例如，JR東日本W(wǎng)aterBusiness公司在車(chē)站設(shè)置的飲料自動(dòng)售貨機(jī)，以及ZenrinDatacom公司的子公司“WillSmart”開(kāi)發(fā)的用于店鋪和活動(dòng)的數(shù)字標(biāo)牌“巨型智能手機(jī)”等。今后，如果投影型靜電容量式觸摸面板能夠正式投入使用，就可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控，圖像的放大、縮小和滾動(dòng)也能采用與智能手機(jī)相同的操作方法，因此用途有望擴(kuò)大。

圖6：為實(shí)現(xiàn)觸摸面板的大型化，低電阻、低成本透明導(dǎo)電性薄膜的開(kāi)發(fā)取得進(jìn)展。

銀納米線(xiàn)方式和金屬網(wǎng)方式作為電阻和成本都低于ITO方式的透明導(dǎo)電性薄膜，成為候選。

投影型靜電容量式觸摸面板的大型化技術(shù)之所以取得進(jìn)展，主要是得益于低電阻、低成本透明導(dǎo)電性薄膜開(kāi)發(fā)的進(jìn)步。如上所述，此前觸摸面板的傳感器電極使用ITO，但I(xiàn)TO薄膜的薄膜電阻值高，尺寸一大，就難以檢測(cè)觸摸引起的傳感器電極間的容量變化。因此，薄膜電阻值和制造成本都比較低的金屬網(wǎng)方式和銀納米線(xiàn)方式成了取代ITO的候選（圖6）。

銅網(wǎng)方式取得進(jìn)展

電阻相對(duì)更低，而且支持70～80英寸級(jí)大屏幕的，是金屬網(wǎng)方式。繼日本觸摸面板研究所、松下、大日本印刷之后，凸版印刷也于2013年11月宣布，將量產(chǎn)采用銅布線(xiàn)的金屬網(wǎng)（銅網(wǎng)）式觸摸面板。同年10月中旬，該公司開(kāi)始向市場(chǎng)投放用于液晶一體型個(gè)人電腦的21.5英寸產(chǎn)品。其薄膜電阻值僅0.1～6Ω/□，還支持70英寸的大屏幕。通過(guò)把銅布線(xiàn)的寬度縮窄到3μm，以及在銅布線(xiàn)表面實(shí)施“黑化處理”等措施，解決了配備觸摸面板時(shí)會(huì)看到銅布線(xiàn)的問(wèn)題。

今后，采用銅網(wǎng)方式的觸摸面板廠(chǎng)商將繼續(xù)改善制造方法，以解決波紋和斑紋等影響美觀(guān)的問(wèn)題，并進(jìn)一步推進(jìn)薄型化和低成本化。具體而言，今后將把現(xiàn)在采用兩張薄膜的構(gòu)成改為一張。采用兩張薄膜時(shí)，要粘合分別用于上部電極和下部電極的兩張帶銅布線(xiàn)圖案的薄膜，但粘合時(shí)的位置偏差會(huì)導(dǎo)致波紋和斑紋。

而只采用一張薄膜的話(huà)，是在一張薄膜的兩面形成銅薄膜，對(duì)兩面統(tǒng)一曝光，同時(shí)形成分別用于上部電極和下部電極的布線(xiàn)圖案。這種方法的特點(diǎn)是省去了粘合工序，能消除粘合時(shí)的位置偏差造成的波紋和斑紋。另外，還能削減薄膜數(shù)量，有助于觸摸面板實(shí)現(xiàn)薄型化。而且，只需一道曝光工序，還能降低制造成本（圖7）。

圖7：銅網(wǎng)方式的性能提高

銅網(wǎng)方式透明導(dǎo)電性薄膜的薄型化、低成本化和視認(rèn)性取得進(jìn)步。

采用銅網(wǎng)方式的觸摸面板廠(chǎng)商為實(shí)現(xiàn)單薄膜構(gòu)成產(chǎn)品的量產(chǎn)，已在展開(kāi)行動(dòng)。例如，凸版印刷于2013年10月采用了雙面統(tǒng)一曝光設(shè)備。另外，臺(tái)灣介面光電（JTouch）公司于2013年11月宣布，開(kāi)始量產(chǎn)采用一張薄膜的銅網(wǎng)方式觸摸面板。包括按照屏幕尺寸進(jìn)行切割在內(nèi)，該公司以一條龍工序制造產(chǎn)品（圖8）。已開(kāi)始在臺(tái)灣月產(chǎn)能5萬(wàn)m2的生產(chǎn)線(xiàn)上量產(chǎn)，計(jì)劃2015年之前在臺(tái)灣構(gòu)筑月產(chǎn)25萬(wàn)m2的量產(chǎn)生產(chǎn)線(xiàn)，2016年之前在中國(guó)大陸構(gòu)筑月產(chǎn)20萬(wàn)m2以上的量產(chǎn)生產(chǎn)線(xiàn)。

圖8：在薄膜傳感器上自動(dòng)貼粘接薄膜的裝置

FUK開(kāi)發(fā)出了在卷狀薄膜傳感器上貼粘接薄膜（OCA），然后剪裁成適合智能手機(jī)和平板電腦尺寸的自動(dòng)裝置。介面光電公司采用了該裝置。
銀納米線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)個(gè)人電腦用途

在大尺寸用途的新市場(chǎng)中，主要瞄準(zhǔn)30英寸以下畫(huà)面尺寸的，是采用銀納米線(xiàn)方式的企業(yè)。主要瞄準(zhǔn)個(gè)人電腦用途。這是因?yàn)椋绻?huà)面尺寸在30英寸以下，薄膜電阻值比銅網(wǎng)高、達(dá)到30～90Ω/□的銀納米線(xiàn)也能應(yīng)對(duì)（圖9）注2）。

注2）市場(chǎng)調(diào)查公司預(yù)測(cè)，“大型觸摸面板目前的用途為個(gè)人電腦”（矢野經(jīng)濟(jì)研究所日本TechnoSystemsResearch）。“商務(wù)用途的個(gè)人電腦無(wú)需觸摸面板，但在消費(fèi)類(lèi)用途方面，觸摸面板的利用有望擴(kuò)大”（矢野經(jīng)濟(jì)研究所CMEO事業(yè)部部長(zhǎng)相原光一、高級(jí)研究員兼經(jīng)理船木知子）。

圖9：瞄準(zhǔn)液晶一體型和筆記本型個(gè)人電腦市場(chǎng)的CambriosTechnologies公司

供應(yīng)銀納米線(xiàn)用油墨材料的CambriosTechnologies公司，力爭(zhēng)獲得可使用薄膜電阻值為30～90Ω/□的透明導(dǎo)電性薄膜的液晶一體型和筆記本型個(gè)人電腦市場(chǎng)。

據(jù)美國(guó)銀納米線(xiàn)油墨廠(chǎng)商CambriosTechnologies公司介紹，2013年初，LG電子投產(chǎn)了配備銀納米線(xiàn)方式23英寸觸摸面板的液晶顯示器和液晶一體型個(gè)人電腦。同年10月，聯(lián)想發(fā)布了配備20英寸產(chǎn)品的液晶一體型個(gè)人電腦。Cambrios公司為提高觸摸面板廠(chǎng)商的易用性，與日立化成公司合作，共同開(kāi)發(fā)了具備銀納米線(xiàn)油墨層和感光層雙層構(gòu)造的轉(zhuǎn)印型薄膜“TransparentConductiveTransferFilm（TCTF）”。日立化成已從2013年10月開(kāi)始量產(chǎn)TCTF。只需把該薄膜轉(zhuǎn)印到基板上，進(jìn)行曝光和堿性顯影，無(wú)需真空工藝即可制造觸摸面板用傳感器。

隨著量產(chǎn)時(shí)機(jī)的成熟，周邊材料的提案也相繼出現(xiàn)。日產(chǎn)化學(xué)工業(yè)開(kāi)發(fā)出了通過(guò)在銀納米線(xiàn)薄膜上進(jìn)行涂布，可降低霧度的高折射率材料（圖10）。其特點(diǎn)是，利用可進(jìn)行涂布的高分子實(shí)現(xiàn)了1.79的高折射率。據(jù)說(shuō)該材料可使薄膜電阻值為100Ω/□的銀納米線(xiàn)薄膜的霧度降至基本看不到的1以下。

圖10：降低銀納米線(xiàn)的霧度

日產(chǎn)化學(xué)工業(yè)開(kāi)發(fā)出了通過(guò)在銀納米線(xiàn)傳感器電極上進(jìn)行涂布，可改善視認(rèn)性的涂布型高折射率材料。

護(hù)理領(lǐng)域也積極采用觸摸輸入

以上介紹了辦公桌等與顯示器組合使用的用途，但大型觸摸面板的新市場(chǎng)不僅限于此。例如，還可用于開(kāi)篇介紹的安全用途。另外，還能用于護(hù)理和看護(hù)（圖11）。例如，通過(guò)設(shè)置在醫(yī)院和護(hù)理設(shè)施的寢室及洗手間周?chē)扰匀穗y以看到的地方，就可及時(shí)發(fā)現(xiàn)有人突然暈倒等異常情況。

圖11：可檢測(cè)盲人和暈倒的人

無(wú)需使用攝像頭和高價(jià)傳感器，通過(guò)電波板上的接觸感識(shí)別是否有人和物。

NEC就針對(duì)這些用途，開(kāi)發(fā)了薄膜狀電波傳感器。如果有人進(jìn)入鋪有該傳感器薄膜的場(chǎng)所，或在此暈倒，就會(huì)立即被發(fā)現(xiàn)。NEC沒(méi)有公布詳情，只介紹說(shuō)，電波板會(huì)一直發(fā)出微弱的電波，如果有人踩上去，電波會(huì)發(fā)生紊亂，通過(guò)捕捉紊亂情況進(jìn)行檢測(cè)（圖12）。該傳感器還能識(shí)別腳的形狀和方向，因此能對(duì)帶著導(dǎo)盲犬行走的人預(yù)先提供幫助，或者檢測(cè)可疑人員逃跑的方向并進(jìn)行追蹤。

圖12：利用電波板進(jìn)行檢測(cè)的原理

利用產(chǎn)生微弱電波的低價(jià)電波板，通過(guò)檢測(cè)電波的紊亂來(lái)識(shí)別足跡。

作為以較低成本收集是否存在人和物的信息的方法，可以使用攝像頭。不過(guò)，寢室和洗手間等注重私密性的場(chǎng)所很難設(shè)置攝像頭。另外，較暗的場(chǎng)所也難以利用攝像頭。而這類(lèi)問(wèn)題可以通過(guò)電波板解決。其價(jià)格2m2不到10萬(wàn)日元，比壓力傳感器低一位數(shù)以上。NEC計(jì)劃在2014年度內(nèi)使電波板實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。