先進投射電容式觸控產品設計關鍵

在蘋果（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
電阻

　　電阻，物質對電流的阻礙作用就叫該物質的電阻。電阻小的物質稱為電導體，簡稱導體。電阻大的物質稱為電絕緣體，簡稱絕緣體。 [全文]

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素（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（圖1），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。

圖1 典型的觸控屏幕系統

　　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（如手指）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。電容-數字轉換技術（Capacitive to Digital Conversion， CDC）與用于電荷收集的電極結構的空間排列（通常是顯示屏幕表面的一層透明的感測薄膜），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。

　　提升電容觸控可靠性 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同）。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（圖2）。

圖2 用于多點觸控的自電容式（左）和互電容式（右）觸控屏幕測量之比較

　　在以互電容為基礎的系統中，每個觸控點都由一對（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）和（x2，y0）表示，但在自電容式系統中，是由（x1，x2，y0，y3）表示。因此在自電容式系統是無法確定（x1，y0）、（x2，y0）、（x1，y3）和（x2，y3）這些觸控點中哪一個是正確的。