電容式觸摸將實(shí)現(xiàn)新一代平板電腦運(yùn)算

當(dāng)預(yù)計(jì)微軟在2012年下半年推出Windows 8操作系統(tǒng)后，我們可以預(yù)期有更多的現(xiàn)有和未來(lái)產(chǎn)品如 Ultrabook、平板計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)和個(gè)人腦，將加入觸摸技術(shù)，從而影響我們的生活方式，包括互動(dòng)、工作、游戲及信息獲取等等。這些發(fā)展的重點(diǎn)都在同一個(gè)組件：觸摸屏。觸摸屏的技術(shù)不斷改進(jìn)，比如ToL和on cell等技術(shù)，本文將著重討論。

安卓和iOS系統(tǒng)的進(jìn)一步增強(qiáng)，連同即將來(lái)臨的Windows 8，都已做好準(zhǔn)備來(lái)更進(jìn)一步擴(kuò)展多點(diǎn)觸摸界面的能力。同時(shí)，設(shè)備制造商所面對(duì)的改進(jìn)顯示品質(zhì)的壓力 — 通過(guò)從頂部去除反光和吸收層，以及通過(guò)轉(zhuǎn)變到有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管(AMOLED)技術(shù) — 對(duì)用于解析許多觸摸活動(dòng)的傳感器產(chǎn)生了影響，而這些觸摸活動(dòng)需要觸摸界面的支持。

采用電容式觸摸屏解決方案實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸摸界面

所有這些趨勢(shì)的結(jié)果是著重強(qiáng)調(diào)電容式觸摸屏解決方案。在過(guò)去，人們喜愛(ài)電阻式觸摸屏，因?yàn)樗鼈冎圃煜鄬?duì)便宜且支持基于手寫(xiě)筆的輸入，而手寫(xiě)輸入對(duì)基于亞洲文字的應(yīng)用非常有用。然而，電阻式技術(shù)不易支持多點(diǎn)觸摸界面。

電阻式觸摸屏由彈性頂部觸點(diǎn)矩陣圖層組成，通過(guò)隔離片與相區(qū)配的下方導(dǎo)電層分開(kāi)。當(dāng)手指或手寫(xiě)筆把這兩層壓在一起時(shí)，便形成了接觸并被電氣傳感器所記錄。在多層間的內(nèi)部反射導(dǎo)致了在陽(yáng)光下所產(chǎn)生的顯示能見(jiàn)度不良，以及較低的整體亮度和色彩飽和度。因?yàn)橛|摸屏依賴(lài)于由連接矩陣生成的電氣接觸，它們不能可靠地檢測(cè)多于一個(gè)的單點(diǎn)觸摸活動(dòng)。

另一方面，投射式電容傳感器技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)觸摸界面。該技術(shù)現(xiàn)正朝著去除中間層而演變，因?yàn)橹虚g層會(huì)降低亮度和色彩飽和度并增加物理厚度和重量。

投射式電容觸摸屏面世之初便迅速贏(yíng)得了用戶(hù)的支持，因?yàn)樗峁┝藞?jiān)實(shí)的“光滑”外表面，美觀(guān)而又吸引人。當(dāng)輕柔的導(dǎo)電物體如一根手指接近或觸摸屏幕表面時(shí)，該技術(shù)通過(guò)測(cè)量電容中的微小變化來(lái)工作 (能夠控制一個(gè)電荷)。然而，在實(shí)施中有很大的不同，會(huì)極大地影響性能。在電容對(duì)數(shù)字轉(zhuǎn)換(capacitive-to-digital conversion，CDC)技術(shù)中進(jìn)行選擇，以及選擇匯集電荷的電極的空間排列，可以確定設(shè)備可以達(dá)到的整體性能和功能。

設(shè)備制造商正面臨在兩個(gè)基本選項(xiàng)間選擇用于測(cè)量觸摸屏中電容變化的選項(xiàng)：自電容和互電容。大多數(shù)早期電容式觸摸屏依賴(lài)于自電容，測(cè)量整行或整列電極的電容變化。此方法對(duì)單點(diǎn)觸摸或簡(jiǎn)單的兩點(diǎn)觸摸互動(dòng)來(lái)說(shuō)是合適的。然而，如果用戶(hù)在表面上了放置了兩根手指，解碼器就不能明白地確定哪個(gè)水平位置可以和哪個(gè)垂直讀數(shù)相配。當(dāng)編譯觸摸點(diǎn)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致位置‘重影’，降低了準(zhǔn)確度和性能。

互電容觸摸屏使用按正交矩陣排列的發(fā)送和接收電極，允許它們測(cè)量行和列電極的相交點(diǎn)。采用此方法，它們把每次觸摸作為一個(gè)特定的水平和垂直坐標(biāo)對(duì)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。

該基本的CDC技術(shù)也會(huì)影響性能。在電荷捕獲過(guò)程，接收行保持在零電位上，只有在特定的水平發(fā)射器和垂直接收器電極間被用戶(hù)觸摸的電荷被傳輸。此外，也可使用其它技術(shù)，但互電容技術(shù)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于對(duì)噪聲和寄生效應(yīng)的抗擾度。此抗擾度允許額外的系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活性。例如，傳感器IC可以在PCB上較隨意地放置，并通過(guò)進(jìn)一步增強(qiáng)，能夠使用更薄的無(wú)屏蔽顯示屏。