触摸技术的发展史

电容式触摸技术与眼前市场占有率最高的思想意识电阻式触摸技术比较,为使用者带来了多项优点,包含:高达97%的穿透率与更真实的情调展现为大家带来更佳的视觉享;触摸功用的贯彻只需轻触甚至不用实际与屏接触的特点,为用户带来更自在灵活的操控性;更长的使用寿命,电容屏的触摸寿命约为两亿次,为四线电阻屏(一百万次)的两百倍,五线电阻屏(四千万次)的五倍。

电容式触摸技术侦测的信号来自于因触碰而引起的微量变化。按工作原理的两样,可大略分为表面电容式触摸技术(SCT,
SuRFace Capacitive Touch)与投射电容式触摸技术(PCT, Projected Capacitive
Touch)。前者常见于大尺寸户外应用,如公共音信平台(POI)及公共服务(销售)平台(POS)等制品上,而后人则因苹果集团生产的多点触摸手机中兴而炒得沸腾。

从触摸技术提升的进度上来看,最早导入触摸技术的市场是工业控制领域,其目的是将复杂且面积大幅度的机械设备控制盘,整合到单一窗口、多重分页的屏幕上,当时利用的是中大尺寸电阻屏。不过电阻屏的寿命与耐受性不足等缺憾,实在心有余而力不足满意工控领域的须求,也就此,当中大尺寸SCT甫一出版,高端装备机台马上改用
SCT方案。直到二〇〇三年光景,由于电阻屏创建开销下跌,初步有小尺寸被利用在PDA、GPS等可携式产品中,触摸技术标准进入消费性市场。2006
年,HTC接纳小尺寸PCT,其绝佳的光学特性与多点触摸效用掀起一阵浪潮,成为近日最受注目标触动技术。

 

从以上简单察觉,近来以小尺码为主流的消费性市场在触摸技术的挑选上仅有电阻式与投射电容式二种,前者就算本金低廉,但是糟糕的光学表现与耐受性长时间饱受市场指责;后者虽有多项优点,但确确实实能量产的供货商屈指可数,贩卖价格自然格外昂贵,以致仅见于少数高单价产品上。

 

眼前小尺寸市场就此很少使用SCT,首即使开支问题。SCT面板创制商短期欠缺首要的光学镀膜技术,必须委外加工,而SCT触摸IC则为少数技艺厂商所控制,出售价格居高不下。别的,不像电阻屏可任意与电阻式IC搭配,SCT的屏与IC必须有绝佳的兼容性才能安居乐业地工作。前述种种因素驱动SCT在小尺码消费应用的售卖价格与PCT相去不远,自然难以被客户群所采纳。

可是,相较于电阻式技术,SCT可以大幅改善其症结;相较于PCT,SCT的技术更为早熟稳定,可以量产导入。因而我们得以成立地想见:当SCT的完好开销因为产业成员们的国策联盟和技艺资源整合而大幅下跌时,SCT将有时机成为小尺寸消费应用最佳的化解方案。

下文将简单介绍PCT与SCT之基本原理,并针对性此两种技术之优缺点做一比较。

辉映电容式触摸技术

PCT
是建构在矩阵的概念之上。在触摸屏制作部份,PCT面板的ITO是经过蚀刻而发出一定图案的,目的在于加强各触碰点的SNR值,增强识其余精确度。藉由将前述的美术在X轴与Y轴方向分别复制很多次(次数多寡按照屏尺寸而定),便形成一个近似键盘的PCT矩阵,图1即是近来最常见的菱形图案。

机械设备 1
机械设备,图1:投射电容式屏的菱形图案布局。

 

图1中的橘色菱形图案形成了X轴方向的ITO导线(共有m条),而藏蓝色菱形图案形成了Y轴方向的ITO导线(共有n条);PCT控制器会依次驱动那一个导线来侦测是不是有因为触碰而增加的电容量变化。

机械设备 2
图2:PCT等效RC电路与手指触碰前后的X2导线上的侦测波形。

 

以架构最简易的RC振荡方案为例.我们将X轴中的X2导线的同一电路简化于图2,形成一个由n个Rp与n个Cp所结合的RC电路,其中的Rp与Cp分别表示一如既往的ITO分段内阻与PCT各节点(XY轴交会处)的原有电容值。当手指接近或接触到屏时,会在屏上扩展一个电容量(Cf);对这几个RC振荡电路而言,Cf的产出表示振荡的周期变长而频率下跌。借着统计手指触碰前后X2导线上的振荡周期与效能的改观,PCT控制器由此可甄别出触碰的岗位,甚至还可以分辨手指与屏的偏离(即提供Z轴新闻)。

表面电容式触摸技术

SCT面板是一片涂布均匀的ITO层,面板的三个角落各有一条出线(UR, UL, LR,
LL)与SCT
控制器相连接。为了可以侦测触碰点的适度地方,SCT控制器必须先在SCT
面板上确立一个均匀的电场,那部份工作是由IC内部的驱动电路对面板进行充电来达成。当手指触及屏时,会掀起微量电流流动;此时IC内的感测电路会分别解析四条联机上之电流量,并按照图3中的公式将触碰点的XY坐标推算出来。为了克制干扰的影响,可以动用硬件滤波器或软件滤波器对推算出的坐标值进行处理。

机械设备 3
图3:SCT面板与控制器的正方原理图。

PCT与SCT两者最大差别在于,PCT有空子已毕多点触摸(Multi-touch),而SCT仅能达到单点触摸(Single-touch);依此看来,PCT就像优于SCT,可是实际上并非完全如此。

电容式触摸技术的商海现状

PCT工作原理并不复杂,由此要提供一个示范性的原型彰显并不困难;然则,当工程师们准备将PCT
Demo
Set转换为量产陈设,准备多量复制时,各样技能挑衅便接踵而来了。主要的挑战包蕴以下三个方面。

待侦测的信号微弱(做成粗宋)易受环境影响而变得不安定,导致触摸作用的灵敏度不均等,甚至可能有误动作暴发。因触碰而发出的电容变化莫过于极简单受温度与湿度影响,近日常用的谋略是行使定时自动校准来制服此问题。别的,正选拔的任何电器或产品自己其余成效(如手机的RF)都会对信号量测造成困扰。那部份就得从拉长SNR下功夫,以软件或硬件的主意来完结;甘休目前停止,IC设计业者在那地点仍有努力空间。

量产良率有待升高(做成粗宋)
PCT技术后天具备多点触摸的优势,由此自Motorola问世以来,大致拥有的关节都放在PCT上,触摸业界包罗触摸屏厂商、IC设计公司与方案开发商均投入巨大的资源举办支付;但直至今日,市场的PCT商品仍然不多,问题就在于全体生产良率照旧不高,使得资产居高不下所致。而招致良率不高的缘故有:现有
PCT控制器仍不够成熟,在分歧应用环境下的自身调适能力仍相差,因而触摸菜单现不安定,在此意况下只可以对PCT
面板的风味
(如:面板之内阻值与电容值等)加以严苛设限以压缩变数;由于PCT控制器的力量范围,对PCT
面板特性一致性的严俊须求往往是导致良率低沉的主因。

专利问题(做成粗宋)由于许十八宗旨手势与多指触摸功用已被部份厂商申请专利并赢得肯定,造成PCT商品的多点优势在多如牛毛应用领域(尤其是主力的无绳电话机市场)无法表达!全部而言,PCT方案因其具备多点触摸的优势,以后必定会在商海上占据一隅之地。但以近日现况看来,它依旧称不上是一个成熟的方案。

相较之下,纵然SCT技术在控制器设计上亦然面临着电容信号易受苦恼的题材,可是经过IC设计人士的不断努力,SCT方案已可广泛地选拔于各类条件之下。例如伟诠电子与万达光电同盟开发的SCT触摸IC
(WT5750F),藉由内含于IC内之种种调整机制,可举手之劳地制伏多种外在环境与触摸屏尺寸的差别,稳定地提供高质料的触动感受。其它,为了满意手持式设备对于部门小型化的要求,伟诠电子的SCT触摸IC更在增高产品整合度上下足了功夫,所以能而且知足小型化与下滑资金两项重点诉求。

 

除开IC之外,SCT的触摸屏结构也较PCT更为简单,也更便于在硬件上打败噪声干扰的题材。此外,通过工艺革新与关键技术的突破,使SCT全部缓解方案具有与电阻式匹敌的血本竞争优势。以万达光电自行开发的光学镀膜技术为例,可使触摸屏的光穿透率由87%升起至97%,反射率则由12%降为2%。更重视的是,将可使光学处理的良率控制在9成以上,并省去委外加工的步骤,升高技能自主性与产能,创设开支也可大幅下挫。

 

SCT
技术属于电容式触摸技术之一,由此也持有电容式的众多独到之处:“更佳的视觉享受”、“更自在灵活的操控性”及“更长的使用寿命”等;再增加SCT对于触摸屏特性的渴求比起PCT而言绝对宽松且量产技术也进一步成熟,使得它同时拥有了高良率与低本钱的优势。况且在实际操作中,使用者对于单点选择、单点手势与手写成效的急需火急度更甚于多点触摸(Multi-touch),而那么些成效须要恰巧都是SCT如今已能稳定提供的。由此在PCT方案成熟(作用稳定、专利问题、高生产良率与低本钱)从前,SCT方案是格外符合市场期待的入手方案。

作者: Davide Giacomini

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