先進(jìn)投射電容式觸控產(chǎn)品設(shè)計關(guān)鍵

　　與其它設(shè)計一樣，觸控屏幕驅(qū)動器芯片必須具備所有的芯片常規(guī)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(shè)計與實施環(huán)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(tǒng)Vdd電源
電源

電源是向電子設(shè)備提供功率的裝置，也稱電源供應(yīng)器，它提供計算機(jī)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(dǎo)致功耗升高。另外，電平轉(zhuǎn)換器是否須要連接主機(jī)？通信協(xié)議可否在未來擴(kuò)展而毋須完全重寫驅(qū)動程序？也都須認(rèn)真思考。

　　目前已有業(yè)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(yù)定設(shè)計，制成印制線路、印制元件或兩者組合而成的導(dǎo)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?qū)鞲衅鞯脑紨?shù)據(jù)進(jìn)行不同的數(shù)字信號處理（DSP
DSP
　　dsp是digital signal processor的簡稱，即數(shù)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(zhuǎn)換成二進(jìn)制的數(shù)字信號，并能進(jìn)行一定形式的編輯，還具有可編程性。由于強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和快捷的運(yùn)行速度，dsp在信息科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用。 [全文]

）工作，因此，只須在觸碰被確認(rèn)和必須執(zhí)行更先進(jìn)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(tǒng)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(tǒng)內(nèi)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(guī)通信端口進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)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(shè)計參數(shù)，一個好的矩陣CDC應(yīng)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(yōu)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(yuǎn)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(dá)100毫米或更遠(yuǎn)。

　　建構(gòu)最佳觸控屏幕的另一個關(guān)鍵因素是響應(yīng)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(nèi)向用戶提供積極回饋以實現(xiàn)準(zhǔn)確輸入。乍看起來很簡單，但若考慮到各種不同的系統(tǒng)延遲，即意味觸控屏幕必須在15毫秒內(nèi)報告首個確定的觸碰位置。除非精心設(shè)計感測電路，否則可能導(dǎo)致功耗過大，從而縮短電池
電池

　　電池是一種能量轉(zhuǎn)化與儲存的裝置，它通過反映將化學(xué)能或者物理能轉(zhuǎn)化為電能。電池即一種化學(xué)電源，它由兩種不同成分的電化學(xué)活性電極分別組成正負(fù)兩極浸泡再能提供媒體傳導(dǎo)作用的電解質(zhì)中，當(dāng)連接在某一外部載體上時，通過轉(zhuǎn)換其內(nèi)部的化學(xué)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(chǎn)生的寄生電容僅僅產(chǎn)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(qiáng)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(jīng)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(shè)想什么手勢或應(yīng)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(xiàn)一個更好的解決方案。

　　此類運(yùn)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(chǎn)品，即使手指和屏幕有少許重疊也不影響觸控屏幕繼續(xù)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(jìn)行跟蹤并使其保持被禁止?fàn)顟B(tài)，即使它們誤入工作區(qū)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(shù)據(jù)的另一個潛在用途是利用結(jié)構(gòu)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(jìn)一步避免真實環(huán)境中可能由不小心產(chǎn)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(shè)計人員將可利用多個觸控點數(shù)據(jù)，創(chuàng)造出更多創(chuàng)新應(yīng)用（圖6）。

圖6 同時多點觸控的實例

　　噪聲和系統(tǒng)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(shù)微秒的上升/下降時間內(nèi)測得的瞬態(tài)電壓常常達(dá)到數(shù)伏特，這是極具挑戰(zhàn)性的環(huán)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(dāng)?shù)腃DC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(shù)的發(fā)展，有機(jī)發(fā)光二極管
二極管

　　二極管又叫半導(dǎo)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(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)構(gòu)成，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時，由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)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(tài)。 [全文]

（OLED
LED
　　LED（Light Emitting Diode）即發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED 的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，當(dāng)電流通過導(dǎo)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(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量。能完成數(shù)十種不同的工作，并且在各種設(shè)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(shù)字，從遙控器 傳輸信息，為手表表盤照明并在設(shè)備開啟時向您發(fā)出提示。 如果將它們集結(jié)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(shè)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(shù)，以及單層或雙層傳感器設(shè)計。LCD技術(shù)也在不斷演進(jìn)，適用性逐漸提高。

　　第二大棘手噪聲源是“不固定的”開關(guān)
開關(guān)

　　開關(guān)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(shè)備、家用電器中都可以見到開關(guān)。 [全文]

模式電源。當(dāng)置于觸控屏幕設(shè)備附近時，其常常把相對于接地的數(shù)百伏特的50/60Hz失真波形電容式耦合到整個觸控屏幕設(shè)備中。當(dāng)用戶接觸到設(shè)備時，傳感器高效率地變?yōu)殡娙菔椒謮浩鞯囊徊糠?，產(chǎn)生大量低頻噪聲，影響測量結(jié)果。此外，通過巧妙的芯片設(shè)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(dǎo)入先進(jìn)技術(shù) 電容觸控接口更友善

　　總而言之，以優(yōu)異DSP和微處理器為基礎(chǔ)的技術(shù)，可以實現(xiàn)高性能的電容式觸控傳感器數(shù)組，當(dāng)用戶觸碰時，其能夠產(chǎn)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(chǔ)的傳感器結(jié)構(gòu)和信號擷取技術(shù)，系統(tǒng)能夠具備抵抗系統(tǒng)干擾和背景加載有害源影響的強(qiáng)大能力。當(dāng)獲得電荷圖像時，就可采用高效率的微處理器技術(shù)來處理數(shù)據(jù)，提供多個觸控點位置數(shù)據(jù)，或進(jìn)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(yīng)用中的用戶接口。

　　完全可編程芯片中的系統(tǒng)內(nèi)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(kuò)展通信協(xié)議，可為這類系統(tǒng)提供最高的靈活性。通過適當(dāng)而有效地處理數(shù)據(jù)的擷取、處理和報告，可以在極低的功率預(yù)算中實現(xiàn)上述所有功能，適用于要求最嚴(yán)苛的電池供電應(yīng)用。