觸摸控制技術(shù)研究

　　本文分析了觸摸控制面板技術(shù)的發(fā)展和其未來方向。

　　當(dāng)前市面上的消費(fèi)類電子產(chǎn)品對設(shè)計和外觀的要求和對功能的要求一樣重要，這類產(chǎn)品的封裝設(shè)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(chuàng)新的觸摸屏控制而成為經(jīng)典的案例。在這種情況下，傳統(tǒng)的機(jī)械開關(guān)在外觀和結(jié)構(gòu)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(shù)開始取代它們的位置。這些觸摸屏技術(shù)包括阻性薄膜開關(guān)，壓電開關(guān)和基于容性檢測的觸摸控制。本文對這些主要技術(shù)做簡要介紹，并分析各自前景。

　　阻性薄膜開關(guān)

　　由于比機(jī)械開關(guān)便宜，易于封裝，外觀多樣，自1970年以來阻性薄膜開關(guān)獲得了廣泛應(yīng)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(diǎn)擊會使得絕緣裝置出現(xiàn)空洞形成感應(yīng)。但是，薄膜開關(guān)有很多缺點(diǎn)，首先，它們不是真正的觸摸開關(guān)，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(dāng)然，物理接觸也會磨損鍵盤，導(dǎo)致薄膜開關(guān)壽命有限，會隨時間而變得難于操作。

　　壓電開關(guān)和面板

　　當(dāng)對一些晶體物質(zhì)，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(jié)

構(gòu)會產(chǎn)生與壓力相對應(yīng)的電壓和電流。物理移動產(chǎn)生的有用轉(zhuǎn)換電壓或電荷在1μm到10μm，實(shí)際上，是作用應(yīng)力使得壓電物質(zhì)產(chǎn)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(gòu)成開關(guān)觸點(diǎn)的傳導(dǎo)片之間。壓電物質(zhì)的電壓輸出隨壓力增大，而且輸出電壓與環(huán)境溫度、操作力量和速度以及涂覆層的厚度和類型都有關(guān)系。與其它鍵盤技術(shù)相比，這種技術(shù)對物理操作和環(huán)境條件都有限制，所以相對昂貴，在消費(fèi)電子和電子產(chǎn)品中壓電觸摸控制應(yīng)用有限。

　　容性傳感器-簡單的想法，復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)

　　容性按鍵有兩種基本類型：采用機(jī)械按鍵激活和依靠點(diǎn)擊。雖然采用機(jī)械方式的構(gòu)造相對復(fù)雜，需要有穩(wěn)健的機(jī)械移動，但有些也用在PC鍵盤中。 點(diǎn)擊控制沒有了機(jī)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(shí)現(xiàn)封裝的觸摸面板。但是盡管有這么多的優(yōu)點(diǎn)，對這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)卻有很多技術(shù)挑戰(zhàn)。首先，點(diǎn)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(diǎn)擊的電荷等級必須編程進(jìn)入微處理器。換句話講，系統(tǒng)必須可以校準(zhǔn)。但是，一系列的外部影響會導(dǎo)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(fā)，溫度變化會影響校準(zhǔn)。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(chǎn)品的美觀。雖然這些問題通過一些電子和機(jī)械的補(bǔ)償方案可以克服，但是對于對成本敏感的消費(fèi)類應(yīng)用來講這種傳統(tǒng)的容性傳感并不經(jīng)濟(jì)實(shí)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(tǒng)電容傳感的技術(shù)問題?；陔姾墒睾阍?，電荷遷移可以被用來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊傳感?；蛘哒f，這種技術(shù)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(diào)整操作。設(shè)備在開機(jī)時可以自動的進(jìn)行自校準(zhǔn)，其中對漂移的自動補(bǔ)償會考慮到環(huán)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(shè)備有很好的EMC性能，這對現(xiàn)在多射頻設(shè)備來講尤為重要。一個設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)觸摸、鍵盤、滑動甚至滾動控制，有些此類技術(shù)還包含有微芯片。最重要的是，采用此項(xiàng)技術(shù)的控制面板很簡單經(jīng)濟(jì)，所以它的應(yīng)用也越來越多。從家電到MP3播放器、手機(jī)等等領(lǐng)域都可以看到它的身影。