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电容式触摸技术与当下市场占有率最高的传统电阻式触摸技术相比,为使用者带来了多项优点,包括:高达97%的穿透率与更诚实的情调展现为大家带来更佳的视觉享;触摸功能的落实只需轻触甚至不用实际与屏接触的性状,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。按工作原理的例外,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,如公共信息平台(POI)及公共服务(销售)平台(POS)等产品上,而后人则因苹果公司生产的多点触摸手机vivo而炒得沸沸扬扬。

从触摸技术提高的历程上来看,最早导入触摸技术的市场是工业控制领域,其目标是将复杂且面积庞大的机械设备控制盘,整合到单一窗口、多重分页的屏幕上,当时采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知足工控领域的需要,也由此,当中大尺寸SCT甫一问世,高端装备机台即刻改用
SCT方案。直到2003年光景,由于电阻屏创立成本降低,起先有小尺寸被使用在PDA、GPS等可携式产品中,触摸技术专业进入消费性市场。2006
年,索尼爱立信采取小尺寸PCT,其绝佳的光学特性与多点触摸功能掀起阵阵浪潮,成为多年来最受瞩指标触摸技术。

 

从上述不难窥见,如今以小尺码为主流的消费性市场在触摸技术的选项上仅有电阻式与投射电容式二种,前者固然资金低廉,但是不佳的光学表现与耐受性长时间遭到市场指责;后者虽有多项优点,但确实能量产的供货商屈指可数,售价自然十分昂贵,以致仅见于少数高单价产品上。

 

近期小尺码市场之所以很少使用SCT,重假使成本问题。SCT面板成立商长时间欠缺重要的光学镀膜技术,必须委外加工,而SCT触摸IC则为少数技术厂商所主宰,售价居高不下。另外,不像电阻屏可随意与电阻式IC搭配,SCT的屏与IC必须有绝佳的兼容性才能平安地劳作。前述各类因素驱动SCT在小尺码消费应用的售价与PCT相去不远,自然难以被客户群所运用。

不过,相较于电阻式技术,SCT可以大幅改良其缺点;相较于PCT,SCT的技术更为早熟稳定,能够量产导入。因而我们可以合理地想见:当SCT的完全成本因为产业成员们的政策联盟和技术资源整合而大幅下降时,SCT将有机会变成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相比较。

炫耀电容式触摸技术

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是透过蚀刻而暴发一定图案的,目的在于提高各触碰点的SNR值,增强识其余精确度。藉由将前述的图腾在X轴与Y轴方向分别复制数次(次数多寡依据屏尺寸而定),便形成一个像样键盘的PCT矩阵,图1即是近期最常见的菱形图案。

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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),而藏灰色菱形图案形成了Y轴方向的ITO导线(共有n条);PCT控制器会依次驱动这个导线来侦测是否有因为触碰而扩展的电容量变化。

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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导线的如出一辙电路简化于图2,形成一个由n个Rp与n个Cp所构成的RC电路,其中的Rp与Cp分别代表一致的ITO分段内阻与PCT各节点(XY轴交会处)的原本电容值。当手指接近或接触到屏时,会在屏上扩张一个电容量(Cf);对那一个RC振荡电路而言,Cf的产出代表振荡的周期变长而频率降低。借着统计手指触碰前后X2导线上的振荡周期与效能的转移,PCT控制器因此可甄别出触碰的岗位,甚至仍可以分辨手指与屏的偏离(即提供Z轴音讯)。

外部电容式触摸技术

qg111钱柜娱乐官网,SCT面板是一片涂布均匀的ITO层,面板的两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贴切地方,SCT控制器必须先在SCT
面板上建立一个均匀的电场,这部份工作是由IC内部的驱动电路对面板举办充电来达成。当手指触及屏时,会引发微量电流流动;此时IC内的感测电路会分别解析四条联机上之电流量,并遵照图3中的公式将触碰点的XY坐标推算出来。为了征服困扰的熏陶,可以采取硬件滤波器或软件滤波器对推算出的坐标值举行拍卖。

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图3:SCT面板与控制器的方框原理图。

PCT与SCT两者最大差别在于,PCT有空子实现多点触摸(Multi-touch),而SCT仅能达到单点触摸(Single-touch);依此看来,PCT似乎优于SCT,可是实际并非完全如此。

电容式触摸技术的市场现状

PCT工作原理并不复杂,因而要提供一个示范性的原型展现并不困难;可是,当工程师们总结将PCT
Demo
Set转换为量产计划,准备大量复制时,各样技能挑衅便接踵而来了。首要的挑衅包括以下四个方面。

待侦测的信号微弱(做成粗宋)易受环境影响而变得不安宁,导致触摸功用的灵敏度不同等,甚至可能有误动作发生。因触碰而发生的电容变化实在极容易受温度与湿度影响,近平常用的机关是利用定时自动校准来制服此题材。此外,正拔取的别样电器或产品本身其他职能(如手机的RF)都会对信号量测造成烦扰。这部份就得从进步SNR下功夫,以软件或硬件的方法来达到;截至近年来停止,IC设计业者在这上头仍有拼命空间。

量产良率有待进步(做成粗宋)
PCT技术先天具备多点触摸的优势,由此自Motorola问世以来,几乎拥有的关键都坐落PCT上,触摸业界包括触摸屏厂商、IC设计公司与方案开发商均投入巨大的资源开展付出;但直到前几日,市场的PCT商品依旧不多,问题就在于全体生产良率依然不高,使得资金居高不下所致。而造成良率不高的由来有:现有
PCT控制器仍不够成熟,在不同应用环境下的自己调适能力仍供不应求,因而触摸菜单现不安宁,在此情景下只能对PCT
面板的特性
(如:面板之内阻值与电容值等)加以严谨设限以缩减变数;由于PCT控制器的能力限制,对PCT
面板特性一致性的严厉要求往往是造成良率低落的主因。

专利问题(做成粗宋)由于过多着力手势与多指触摸效率已被部份厂商申请专利并取得认可,造成PCT商品的多点优势在许多应用领域(特别是主力的无绳电话机市场)无法发挥!全部而言,PCT方案因其具备多点触摸的优势,将来必定会在市面上占据一席之地。但以当下现况看来,它仍旧称不上是一个早熟的方案。

相较之下,即使SCT技术在控制器设计上平等面临着电容信号易受惊动的题目,可是经过IC设计人士的持续用力,SCT方案已可广泛地动用于各个环境之下。例如伟诠电子与万达光电合作开发的SCT触摸IC
(WT5750F),藉由内含于IC内之各个调整机制,可轻而易举地制服多种外在条件与触摸屏尺寸的差距,稳定地提供高质量的触摸感受。另外,为了满足手持式设备对于部门小型化的急需,伟诠电子的SCT触摸IC更在增长产品整合度上下足了功夫,所以能而且餍足小型化与下滑本钱两项首要诉求。

 

除开IC之外,SCT的触摸屏结构也较PCT更为简单,也更便于在硬件上战胜噪声搅扰的题材。此外,通过工艺立异与关键技术的突破,使SCT全体缓解方案具有与电阻式匹敌的老本竞争优势。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%。更着重的是,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调,提高技能自主性与产能,成立成本也可大幅下挫。

 

SCT
技术属于电容式触摸技术之一,由此也具备电容式的诸多独到之处:“更佳的视觉享受”、“更轻松灵活的操控性”及“更长的使用寿命”等;再加上SCT对于触摸屏特性的渴求比起PCT而言相对宽松且量产技术也愈来愈成熟,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,使用者对于单点选拔、单点手势与手写效用的需要急迫度更甚于多点触摸(Multi-touch),而这一个效用要求恰巧都是SCT近期已能平静提供的。因而在PCT方案成熟(效能稳定、专利问题、高生产良率与低本钱)此前,SCT方案是十分吻合市场期待的触摸方案。

作者: Davide Giacomini

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