先進投射電容式觸控產品設計關鍵

　　與其它設計一樣，觸控屏幕驅動器芯片必須具備所有的芯片常規特性——高整合度、最小占位面積，以及近似于零的功耗和支持廣大范圍的傳感器設計與實施環境的靈活性。同時也須考慮最佳的速度、功耗和靈活性組合，如控制器芯片能否在典型的低系統Vdd電源
電源

電源是向電子設備提供功率的裝置，也稱電源供應器，它提供計算機中所有部件所需要的電能。[全文]

下工作？更高的Vdd意味著SNR更好，但同時也會導致功耗升高。另外，電平轉換器是否須要連接主機？通信協議可否在未來擴展而毋須完全重寫驅動程序？也都須認真思考。

　　目前已有業者推出在芯片上整合完整電容式感測電路的解決方案，毋需外部元件支持電容式感測，并可盡量降低成本和印刷電路板
印刷電路板

　　PCB(Printed Circuie Board)印制線路板的簡稱，通常把在絕緣材上，按預定設計，制成印制線路、印制元件或兩者組合而成的導電圖形稱為印制電路。 [全文]

（PCB）占位面積要求。該方案前端是一個定制電容式觸控引擎（CTE），完全能夠對傳感器的原始數據進行不同的數字信號處理（DSP
DSP
　　dsp是digital signal processor的簡稱，即數字信號處理器。它是用來完成實時信號處理的硬件平臺，能夠接受模擬信號將其轉換成二進制的數字信號，并能進行一定形式的編輯，還具有可編程性。由于強大的數據處理能力和快捷的運行速度，dsp在信息科學領域發揮著越來越大的作用。 [全文]

）工作，因此，只須在觸碰被確認和必須執行更先進的算法時才喚醒主中央處理器（CPU）。這樣一來，可確保功耗降至最小，使系統的大部分時間都能處于超低功耗工作模式下。不僅如此，這類元件都包含系統內可自行編程閃存，故可提供最大的靈活性。在整個工作電壓范圍上，均能夠通過常規通信端口進行系統內升級，毋需額外的接腳或電路。

　　元件的布局靈活性是一項很重要的設計參數，一個好的矩陣CDC應該不受到ITO連接的觸碰靈敏性（也稱為熱點跟蹤）的影響。從靈活性的角度來看，無疑是一大優勢。它意味著芯片的位置既可以靠近傳感器，例如像覆晶薄膜（Chip-on-flex）；也可以遠離傳感器，置于一塊完全獨立的電路板上。在后一種選擇中，可以采用被動軟性材料來連接ITO和芯片，兩者間距離可達100毫米或更遠。

　　建構最佳觸控屏幕的另一個關鍵因素是響應時間。筆跡識別需要70～120Hz的XY更新頻率。其它情況，如使用虛擬鍵盤手指/大拇指同時鍵入，需要在不到100毫秒的時間內向用戶提供積極回饋以實現準確輸入。乍看起來很簡單，但若考慮到各種不同的系統延遲，即意味觸控屏幕必須在15毫秒內報告首個確定的觸碰位置。除非精心設計感測電路，否則可能導致功耗過大，從而縮短電池
電池

　　電池是一種能量轉化與儲存的裝置，它通過反映將化學能或者物理能轉化為電能。電池即一種化學電源，它由兩種不同成分的電化學活性電極分別組成正負兩極浸泡再能提供媒體傳導作用的電解質中，當連接在某一外部載體上時，通過轉換其內部的化學能來提供電能。 [全文]

壽命。

　　值得注意的是，對于最好的CDC方法，ITO連接線路上因軟性連接而產生的寄生電容僅僅產生次要影響。若選擇錯誤的CDC方法，芯片會因測得無用的背景寄生電容而削弱能力，影響觸控屏幕上的觸碰效果，從而降低SNR和分辨率。

　　強化兩點以上多點觸控辨識度

　　至此，并沒有提及如iPhone所采用兩個觸控點以上的實例。消費者已經熟悉了隨iPhone大為流行的放大和縮小手勢。不過，3、4乃至更多的觸控點又能帶來什么好處？問題不僅僅是設想什么手勢或應用可使用這種功能，還在于控制器芯片如何能夠利用這種豐富的信息來實現一個更好的解決方案。

　　此類運用的一個例子是跟蹤觸控屏幕邊緣附近的多個觸控點，并將之歸類為禁止。這種功能可讓用戶隨意舒適地手拿小型產品，即使手指和屏幕有少許重疊也不影響觸控屏幕繼續正常工作。不過，這里暗藏微妙之處。必須對這些被禁止的觸控點進行跟蹤并使其保持被禁止狀態，即使它們誤入工作區域。這意味著控制器必須能夠同時唯一且明確地識別、歸類和跟蹤許多個觸控點。

　　多點觸控數據的另一個潛在用途是利用結構化方法來識別觸控屏幕表面上的形狀。這一功能可帶來各種可能有用的觸控接口提升。識別鼻子、臉頰甚至耳朵的基本形狀，可進一步避免真實環境中可能由不小心產生的觸碰所造成的觸控屏幕錯誤。隨著更多的觸控點可被唯一地識別并報告給主處理器，設計人員將可利用多個觸控點數據，創造出更多創新應用（圖6）。

圖6 同時多點觸控的實例

　　噪聲和系統問題

　　如前所述，電容式觸控屏幕控制器可測量出行、列耦合電容上的極小變化。控制器的測量方法對于控制器的外部噪聲易感性有著很大影響。

　　觸控屏幕常遇到的噪聲源之一是LCD本身。它在數微秒的上升/下降時間內測得的瞬態電壓常常達到數伏特，這是極具挑戰性的環境。有些不錯的方法可以抑制控制器芯片中的這種噪聲，如采用適當的CDC方法，就有可能從源頭上抑制大部分噪聲。第二種方案是在傳感器上增加一個屏蔽層，把噪聲隔離在電極之外。

　　這種方法可能造成傳感器過厚、過于昂貴。第三種也是更好的方法是采用一種新穎的傳感器電極圖樣，帶有兩個ITO層，并且自我向后屏蔽。這種方法非常有用，因為若前面板因觸碰壓力向接地板（比如LCD的前表面）彎曲，它能使傳感器具有抗電容變化的能力。

　　隨著顯示屏技術的發展，有機發光二極管
二極管

　　二極管又叫半導體二極管、晶體二極管，是最常用的基本電子元件之一。二極管只往一個方向傳送電流，由p型半導體和n型半導體形成的p-n結構成，在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于p-n 結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態。 [全文]

（OLED
LED
　　LED（Light Emitting Diode）即發光二極管，是一種固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED 的心臟是一個半導體的晶片，當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子和空穴就會被推向量子阱，在量子阱內電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發出能量。能完成數十種不同的工作，并且在各種設備中都能找到它們的身影。例如它們可以組成電子鐘表 表盤上的數字，從遙控器 傳輸信息，為手表表盤照明并在設備開啟時向您發出提示。 如果將它們集結在一起，可以組成超大電視屏幕上的圖像，或是用于點亮交通信號燈。 [全文]

）顯示屏等設備噪聲已較先前減小許多，且非常適于采用電容式觸控屏幕技術，以及單層或雙層傳感器設計。LCD技術也在不斷演進，適用性逐漸提高。

　　第二大棘手噪聲源是“不固定的”開關
開關

　　開關是最常見的電子元件，功能就是電路的接通和斷開。接通則電流可以通過，反之電流無法通過。在各種電子設備、家用電器中都可以見到開關。 [全文]

模式電源。當置于觸控屏幕設備附近時，其常常把相對于接地的數百伏特的50/60Hz失真波形電容式耦合到整個觸控屏幕設備中。當用戶接觸到設備時，傳感器高效率地變為電容式分壓器的一部分，產生大量低頻噪聲，影響測量結果。此外，通過巧妙的芯片設計，可以從源頭基本上消除這種影響，并消除芯片上DSP功能帶來的剩余噪聲。

　　導入先進技術 電容觸控接口更友善

　　總而言之，以優異DSP和微處理器為基礎的技術，可以實現高性能的電容式觸控傳感器數組，當用戶觸碰時，其能夠產生表面電荷變化的圖像。

　　通過以合適的CDC和互電容式組合為基礎的傳感器結構和信號擷取技術，系統能夠具備抵抗系統干擾和背景加載有害源影響的強大能力。當獲得電荷圖像時，就可采用高效率的微處理器技術來處理數據，提供多個觸控點位置數據，或進行更高水平的處理，拒絕不小心造成的觸碰，或者解釋觸控屏幕表面上一個或多個手指移動所代表的手勢，這些手勢可用于簡化許多應用中的用戶接口。

　　完全可編程芯片中的系統內建可編程閃存解決方案包含微處理器和DSP功能及廣泛的可擴展通信協議，可為這類系統提供最高的靈活性。通過適當而有效地處理數據的擷取、處理和報告，可以在極低的功率預算中實現上述所有功能，適用于要求最嚴苛的電池供電應用。