觸摸控制技術研究

　　本文分析了觸摸控制面板技術的發展和其未來方向。

　　當前市面上的消費類電子產品對設計和外觀的要求和對功能的要求一樣重要，這類產品的封裝設計通常成為制造商品牌的一部分。Apple的iPod就以其簡潔的白色線條和創新的觸摸屏控制而成為經典的案例。在這種情況下，傳統的機械開關在外觀和結構適配性方面作用有限，因此處于衰退階段，而各種觸摸屏技術開始取代它們的位置。這些觸摸屏技術包括阻性薄膜開關，壓電開關和基于容性檢測的觸摸控制。本文對這些主要技術做簡要介紹，并分析各自前景。

　　阻性薄膜開關

　　由于比機械開關便宜，易于封裝，外觀多樣，自1970年以來阻性薄膜開關獲得了廣泛應用。它由頂層、絕緣裝置和基座組成。圖形輸入到頂層后由墨水顯影到底層，點擊會使得絕緣裝置出現空洞形成感應。但是，薄膜開關有很多缺點，首先，它們不是真正的觸摸開關，它需要物理接觸和力道來操作。這些限制了涂覆層的剛度和厚度、操作速度以及易用性。當然，物理接觸也會磨損鍵盤，導致薄膜開關壽命有限，會隨時間而變得難于操作。

　　壓電開關和面板

　　當對一些晶體物質，比如石英晶體、羅謝爾鹽、電氣石等施加壓力時，它們的晶體結

構會產生與壓力相對應的電壓和電流。物理移動產生的有用轉換電壓或電荷在1μm到10μm，實際上，是作用應力使得壓電物質產生了輸出。用戶看到的涂覆層用來顯示各種圖形和信息，一個絕緣層夾在兩個用來構成開關觸點的傳導片之間。壓電物質的電壓輸出隨壓力增大，而且輸出電壓與環境溫度、操作力量和速度以及涂覆層的厚度和類型都有關系。與其它鍵盤技術相比，這種技術對物理操作和環境條件都有限制，所以相對昂貴，在消費電子和電子產品中壓電觸摸控制應用有限。

　　容性傳感器-簡單的想法，復雜的實現

　　容性按鍵有兩種基本類型：采用機械按鍵激活和依靠點擊。雖然采用機械方式的構造相對復雜，需要有穩健的機械移動，但有些也用在PC鍵盤中。 點擊控制沒有了機械移動，通過操作者的指頭來改變電極或電容的電荷等級。傳感電極可以放在任何絕緣層的后面，通常是玻璃或塑料，這樣就可以很容易實現封裝的觸摸面板。但是盡管有這么多的優點，對這項技術的實現卻有很多技術挑戰。首先，點擊傳感需要測量和檢測電容的電荷或者電荷等級，表征一次點擊的電荷等級必須編程進入微處理器。換句話講，系統必須可以校準。但是，一系列的外部影響會導致電荷等級的變化，靜電釋放和電磁干擾都會引起錯誤的觸發，溫度變化會影響校準。裝配污染和濕度會影響操作，按鍵大小和形狀也很難差異化，這會影響到最終產品的美觀。雖然這些問題通過一些電子和機械的補償方案可以克服，但是對于對成本敏感的消費類應用來講這種傳統的容性傳感并不經濟實用。

　　電荷遷移傳感-改良后的容性傳感

　　新的電荷遷移傳感有希望解決傳統電容傳感的技術問題?；陔姾墒睾阍恚姾蛇w移可以被用來實現點擊傳感?；蛘哒f，這種技術可以感測到指頭要接近控制面板，甚至在接觸到面板前就可以調整操作。設備在開機時可以自動的進行自校準，其中對漂移的自動補償會考慮到環境條件的變化、老化以及有意識和無意識觸碰的不同。電荷遷移傳感設備有很好的EMC性能，這對現在多射頻設備來講尤為重要。一個設備就可以實現觸摸、鍵盤、滑動甚至滾動控制，有些此類技術還包含有微芯片。最重要的是，采用此項技術的控制面板很簡單經濟，所以它的應用也越來越多。從家電到MP3播放器、手機等等領域都可以看到它的身影。