先進投射電容式觸控產(chǎn)品設(shè)計關(guān)鍵
CDC測量的基礎(chǔ)方法也對電容式觸控屏幕的工作方式造成重要的影響。有多種技術(shù)可用于信號擷取,例如弛張式振蕩器
振蕩器
振蕩器是收發(fā)設(shè)備的基礎(chǔ)電路,它的作用是產(chǎn)生一定頻率的交流信號,是一種能量轉(zhuǎn)換裝置——將直流電能轉(zhuǎn)換為具有一定頻率的交流電能。 [全文]
(Relaxation Oscillator)、CSA、Sigma Delta轉(zhuǎn)換器
轉(zhuǎn)換器
轉(zhuǎn)換器從原理上可分為協(xié)議轉(zhuǎn)換器、接口轉(zhuǎn)換器兩大類。從應(yīng)用上又可以分光纖轉(zhuǎn)換器、光電轉(zhuǎn)換器、視頻轉(zhuǎn)換器等等。例如視頻轉(zhuǎn)換器就是一種連接電腦和電視的設(shè)備,它可以把電腦上的內(nèi)容轉(zhuǎn)換并顯示在電視機上,讓人們可以在電視上學(xué)電腦,上網(wǎng),玩游戲,做商業(yè)演示,看股票等等。 [全文]
等,并各有其優(yōu)勢和缺陷。從互電容式測量的角度來看,它們都有一個嚴重限制效用的主要缺點:在測量周期中,矩陣里芯片和互聯(lián)之間的配線仍然對觸碰(熱點)很敏感。因為傳感器
傳感器
凡是利用一定的物性(物理、化學(xué)、生物)法則、定理、定律、效應(yīng)等把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件,它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測量的信號”。按照Gopel等的說法是:“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”,而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數(shù)字)能力的系統(tǒng)”。傳感器是傳感系統(tǒng)的一個組成部分,它是被測量信號輸入的第一道關(guān)口。 [全文]
的邊緣配線會影響計算位置的信號,這種情形將導(dǎo)致測量中的位置錯誤,對測量極為不利。此外,它還會使從傳感器到驅(qū)動器芯片的布線連接幾乎只限于幾厘米之內(nèi)。上述問題中有些可以通過小心設(shè)計得到部分解決,但這也同時會對整體性能構(gòu)成嚴重影響。
以愛特梅爾(Atmel)的maXTouch為例,即采用電荷轉(zhuǎn)移技術(shù)來進行CDC測量,能夠在電荷擷取過程中有效地保持接收線路零電勢,因此只須在主要傳感器區(qū)域中目標點上的發(fā)射電極X和接收電極Y之間轉(zhuǎn)移電荷。此外,還可把觸控屏幕附近乃至觸控屏幕表面上的局部濕氣或其它潛在導(dǎo)電材料的影響降至最低。
總括來說,以電極數(shù)組中互電容式測量為基礎(chǔ)的觸控屏幕解決方案不足以實現(xiàn)可靠的解決方案,而必須結(jié)合采用了電荷轉(zhuǎn)移技術(shù)的穩(wěn)健CDC,才是迄今最好的選擇。
電極正交網(wǎng)絡(luò)為傳感器設(shè)計關(guān)鍵
觸控屏幕中的傳感器由透明基板材料(一般是PET或玻璃)上的一層或多層圖樣化透明導(dǎo)體構(gòu)成,傳感器位于顯示板之上。為了建構(gòu)能夠通過玻璃或塑料前面板識別一個或多個手指觸碰的傳感器,必須精心設(shè)計電極正交網(wǎng)絡(luò)(圖3)。
圖3 典型的傳感器圖樣
圖樣化導(dǎo)體(電極)一般是由名為氧化銦錫(Indium Tin Oxide, ITO)的高度透明材料經(jīng)過圖樣蝕刻制成。這種材料具有良好的光學(xué)透明度,同時仍保持較低的奧姆電阻率。低電阻率十分重要,因為這樣一來,就有可能對數(shù)以10個皮法級(picofarad,10-12法拉)背景電容上出現(xiàn)的數(shù)以10個毫微微法拉級(femtofarad,10-15法拉)的微小變化進行快速測量。如業(yè)者所發(fā)表的QMatrix系采用電荷轉(zhuǎn)移技術(shù),它具有一項基本特性,即可以采用具有良好光學(xué)性質(zhì)的常用ITO來制作真正的矩陣傳感器,這里對觸碰敏感的唯一區(qū)域是行、列電極互相耦合的緊鄰地帶。
這種局部耦合意味著行、列電極的所有其它區(qū)域大部分都是對觸碰不靈敏的。沒有這種特性,就不可能實現(xiàn)真正的多點觸控觸控屏幕,而只可能通過折衷妥協(xié)來滿足部分要求。其它CDC技術(shù)都試圖仿效真正的矩陣,不過這需要限制性更強的ITO材料:其必須有更低的電阻率和更出色的光學(xué)特性。這種更低的電阻率可降低行、列交叉點上的電壓降,減低其固有觸碰靈敏度。不過,由于沒有采用電荷轉(zhuǎn)移技術(shù),它們?nèi)匀粚τ|碰具有一定的靈敏性,但這也存在一種折衷妥協(xié),就是較差的多點觸控性能,并在傳感器邊緣附近產(chǎn)生明顯不良影響。
PET是最常用的兩種基板材料之一,它在成本上比玻璃稍具優(yōu)勢,但一般需要兩個分離層來實現(xiàn)正交網(wǎng)格。另一方面,玻璃雖然貴一點,卻允許單層設(shè)計,可采用微型交叉結(jié)構(gòu)來橋接共平面兩層結(jié)構(gòu)中的圖樣交叉點。玻璃傳感器的機械穩(wěn)定性也比PET好得多,因此適合于沉積非常薄的金屬線,其寬度僅為數(shù)十微米。
PET技術(shù)雖然在這方面進步迅速,但一般仍使用數(shù)百微米寬的絲網(wǎng)印刷跡線。而整體目標是盡量減小傳感器邊緣配線尺寸,因為對小型可攜式設(shè)備而言空間彌足珍貴。
提高電極密度 實現(xiàn)電容式觸控筆應(yīng)用
傳感器設(shè)計的下一個考慮事項是終端應(yīng)用所需的分辨率。利用內(nèi)插法(Interpolation),可以相當準確地確定單觸控點的中心位置所在。不過,當須要分別識別幾個相鄰的觸控點時,就有困難了,這需要很高的電極密度。
評論