�/愛特梅爾公司
在蘋�(Apple)iPhone及相關產品中，其概念是首先建構用戶接口——電容式觸控屏幕，然后利用基本的硬件和出色的軟件來實現聯機能力并提供應用支持。通過這種途徑，用戶便能夠以新穎直觀的方式與產品進行互動�
電阻式觸控屏幕在消費者設備中廣被采用，主要是提供基本的觸控按鍵切換功能或其它簡單的虛擬用戶接口元�(如滾動條控制)。這種技術可實現一種情景式用戶接口方案，有助于縮小設備單元的尺寸和外部復雜性，并提供新的工業設計選擇。不過，電阻式觸控屏幕的光學性能較差，又存在可靠性問題，支持手勢輸入的能力相當有限，而且解釋兩個或更多個同時觸控點的能力也很低，這些不足之處都限制了電阻式觸控屏幕的使用，致使其迅速讓位于電容式觸控屏幕�
過去幾年間，電容式觸控屏幕技術已迅速發展成熟，它結合了在低成本硬件上運行的先進算法和精細的材料技術，創建出高度可靠且穩健的用戶接口�
但早期的電容式觸控屏幕技術，以至目前市面上較低檔產品的分辨率都很低，又存在液晶顯示器(LCD)或其它噪聲源的系統層面干擾問題，導致性能嚴重降低�
投射電容式觸控屏幕可以在目標(如手�)接近或接觸到屏幕表面時檢測到電容的細小變化。當一根手指或多根手指接觸屏幕時，有多種方法對觸控屏幕表面的電容變化進行測量和解釋。電�-數字轉換技�(Capacitive to Digital Conversion，CDC)與用于電荷收集的電極結構的空間排�(通常是顯示屏幕表面的一層透明的感測薄�)，兩者都對所達到的整體性能和簡易設置能力有著重大的影響�
提升電容觸控可靠� CDC/電荷轉移技術缺一不可
對于投射電容式觸控屏幕的電容變化，有兩種基本的排列和測量方法：自電容和互電容。互電容測量法具有按正交矩陣排列的發射和接收電極，這是電容式觸控屏幕可靠地報告和跟蹤多個并發觸控點的唯一方式。為簡單起見，可假設該技術由許多較小的觸控屏幕組成，這些小觸控屏幕又是通過電極結構的幾何排列而形成，整個裝置被視為一個完整的觸控屏幕表面。只要能夠識別每個“小”觸控屏幕內的多個觸控點，便可以實現此一功能。由于可獨立測得矩陣中每個點的電容耦合，故完全能夠確定多個觸控點的位置坐標�
以自電容為基礎的觸控屏幕卻與之相反。自電容式方案是對整行或整列的電容變化進行測量(與互電容式方案中測量一行和一列的交叉點截然不�)。若用戶壓觸兩個地方，這種方法會導致位置不明確。雖然利用軟件有可能對觸碰位置進行某種程度的重建，但總是存在一定的模糊性，因而被解釋的觸控點會產生“鬼點”位置，繼而導致無意的行為被報告給系統主機。該方案還存在一種有害的副作用，即當兩個觸控點共享同一行或同一列電極時，報告的坐標往往“固定”到有關電極，形成嚴重的非線性現象。在實踐中，自電容式只用于單觸控點或極有限的雙觸控點應用(�1)�
在以互電容為基礎的系統中，每個觸控點都由一�(x,y)坐標來表示；而在自電容式系統中，觸控點x和y坐標的檢測是彼此獨立的。在互電容式系統中，如果出現兩個觸控點，檢測結果由(x1,y3)�(x2,y0)表示，但在自電容式系統中，是�(x1,x2,y0,y3)表示。因此在自電容式系統是無法確�(x1,y0)�(x2,y0)�(x1,y3)�(x2,y3)這些觸控點中哪一個是正確的�
CDC測量的基礎方法也對電容式觸控屏幕的工作方式造成重要的影響。有多種技術可用于信號擷取，例如弛張式振蕩�(Relaxation Oscillator)、CSA、Sigma Delta轉換器等，并各有其優勢和缺陷。從互電容式測量的角度來看，它們都有一個嚴重限制效用的主要缺點：在測量周期中，矩陣里芯片和互聯之間的配線仍然對觸碰(熱點)很敏感。因為傳感器的邊緣配線會影響計算位置的信號，這種情形將導致測量中的位置錯誤，對測量極為不利。此外，它還會使從傳感器到驅動器芯片的布線連接幾乎只限于幾厘米之內。上述問題中有些可以通過小心設計得到部分解決，但這也同時會對整體性能構成嚴重影響�
以愛特梅�(Atmel)的maXTouch為例，即采用電荷轉移技術來進行CDC測量，能夠在電荷擷取過程中有效地保持接收線路零電勢，因此只須在主要傳感器區域中目標點上7684發射電極X和接收電極Y之間轉移電荷。此外，還可把觸控屏幕附近乃至觸控屏幕表面上的局部濕氣或其它潛在導電材料的影響降至最低�
總括來說，以電極數組中互電容式測量為基礎的觸控屏幕解決方案不足以實現可靠的解決方案，而必須結合采用了電荷轉移技術的穩健CDC，才是迄今最好的選擇�
電極正交網絡為傳感器設計關鍵
觸控屏幕中的傳感器由透明基板材料(一般是PET或玻�)上的一層或多層圖樣化透明導體構成，傳感器位于顯示板之上。為了建構能夠通過玻璃或塑料前面板識別一個或多個手指觸碰的傳感器，必須精心設計電極正交網絡(�2)�
...... 更多精彩內容請見《國際光電與顯示�2011�9月刊，歡迎訂閱！ 訂閱咨詢�0755-86149014
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