電容式觸控屏有哪些應(yīng)用和挑戰(zhàn)

　　到底什么是電容式觸控技術(shù)？該技術(shù)具有哪些優(yōu)點？各大半導(dǎo)體公司如何解決電容式觸控屏發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)？除了在iPhone的應(yīng)用之外，其還有哪些應(yīng)用領(lǐng)域？

　　電容式觸控屏亦有挑戰(zhàn)

　　電容式觸控屏利用人體的電流感應(yīng)進行工作。電容式觸控屏是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層ITO（鍍膜導(dǎo)電玻璃），最外層是一薄層矽土玻璃保護層，ITO涂層作為工作面，四個角上引出四個電極，內(nèi)層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境。當(dāng)手指觸摸在金屬層上時，人體電場、用戶和觸控屏表面形成一個耦合電容，對于高頻電流來說，電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分別從觸控屏四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對這四個電流比例的精確計算，得出觸摸點的位置信息。

　　與電阻式觸控屏和電磁式感應(yīng)板相比，電容式觸控屏表現(xiàn)出了更加良好的性能。由于輕觸就能感應(yīng)，使用方便。而且手指與觸控屏的接觸幾乎沒有磨損，性能穩(wěn)定，經(jīng)機械測試使用壽命長達30年。另外，整個產(chǎn)品主要由一塊只有一個高集成度芯片的PCB組成，元件少，產(chǎn)品一致性好、成品率高。

　　代表流行風(fēng)向標(biāo)的iPhone上使用電容式觸控屏無疑進一步印證了其擁有的各項優(yōu)勢。然而，瑕不掩瑜，電容式觸控屏也面臨著以下一些挑戰(zhàn)：由于人體成為線路的一部分，因而漂移現(xiàn)象比較嚴重；電容式感應(yīng)輸入技術(shù)在中小尺寸平板顯示器上輸入或控制點狀目標(biāo)（如點擊軟鍵盤上的電話號碼或輸入中英文字）時的性能有待改進；溫度和濕度劇烈變化時性能不夠穩(wěn)定，需經(jīng)常校準；不適用于金屬機柜；當(dāng)外界有電感和磁感的時候，可能會使觸控屏失靈。

　　半導(dǎo)體廠新技術(shù)助推發(fā)展

　　針對電容式觸控屏面臨的上述挑戰(zhàn)，看準該市場擁有的巨大潛力，半導(dǎo)體廠商紛紛推出新技術(shù)加以應(yīng)對。

　　ADI的電容式感應(yīng)輸入解決方案包括電容到數(shù)字轉(zhuǎn)換器CDC（如AD7745、AD7746、AD7747、AD7147和AD7142）。AD7142是一款針對手持消費電子設(shè)備的可編程14通道電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器（CDC），憑借ADI先進的電容傳感器內(nèi)核，這款低功耗CDC具有自動校準快速改變適應(yīng)外界環(huán)境的功能，從而使其適合移動環(huán)境應(yīng)用。AD7142通過片內(nèi)數(shù)字校準功能實現(xiàn)獨特的自動環(huán)境補償，從而不論在任何時間和任何環(huán)境條件下都能保證傳感器的性能無差錯。由于AD7142為用戶提供了連續(xù)的校準，所以在外部傳感器上不會產(chǎn)生誤觸摸或者無效觸摸。這就有效地克服了外界干擾，并提高了輸入精度。ADI今年6月推出的AD7147改進了模擬前端，傳感器響應(yīng)精度是此前推出的AD714x產(chǎn)品的3倍。

　　賽普拉斯的CapSense電容式感應(yīng)解決方案由具有CapSense功能的器件和PSoC（可配置混合信號片上系統(tǒng)）微控制器構(gòu)成。2007年3月底，賽普拉斯為PSoC CapSense電容式感應(yīng)解決方案推出了兩種新型感應(yīng)方法，即CapSense Sigma-Delta調(diào)制器（CSD）和CapSense逐步趨近（CSA）用戶模塊。CSD用戶模塊可使按鈕、滑動條、觸摸板和觸摸屏等在潮濕環(huán)境下仍能實現(xiàn)無缺陷運行。CSA用戶模塊的抗干擾性能是此前的產(chǎn)品的45倍，而功耗降低了60%。這兩款新產(chǎn)品可以提高溫度和濕度劇烈變化時產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

　　為了提高電容式觸控屏的控制精度，來自我國臺灣的義隆電子推出了“eFinger”觸控感測技術(shù)。其中，多手指觸摸和兩維技術(shù)能將手指操作優(yōu)勢發(fā)揮得淋漓盡致。例如，一根手指執(zhí)行鼠標(biāo)左鍵功能，兩根手指并用滑動中間滾輪，三根手指一起用等同敲擊右鍵等。

　　Avago（安華高科技）創(chuàng)新的輸入設(shè)備解決方案結(jié)合了AMRS-2325移動導(dǎo)覽觸控板模塊以及AMRI-1000移動導(dǎo)覽傳感和接口芯片，通過這個輸入設(shè)備解決方案內(nèi)嵌的電容式傳感技術(shù)，再也不需一定要皮膚接觸才能進行導(dǎo)覽觸控板模塊的操作，因此，終端使用者將能夠在帶著手套的情況下操作輸入設(shè)備。

　　電容式觸控應(yīng)用擴容

　　由于能夠大幅度提升消費者的操作體驗及技術(shù)本身的進步，電容觸控技術(shù)的應(yīng)用絕不僅僅局限在以iPhone為代表的通信領(lǐng)域中，PMP、白色家電、PC、筆記本電腦、打印機、游戲機和汽車也將成為未來的熱門應(yīng)用領(lǐng)域。

　　賽普拉斯公司高級副總裁Babak Hedayati介紹說：“目前PSoC器件和CapSense的全球出貨量已超過1億個，手機和電動自行車是兩個最主要的應(yīng)用市場。2006年P(guān)SoC微控制器剛進入中國新興的電動自行車市場，就占據(jù)了20%以上的市場份額，我們預(yù)測今年將增長到30%以上?！贝送?，聯(lián)想、惠普等全球著名電腦公司在其最新產(chǎn)品上應(yīng)用了賽普拉斯的電容傳感器技術(shù)。海爾洗衣機和熱水器也利用PSoC和CapSense實現(xiàn)了持久耐用的觸摸感應(yīng)控制。

　　意法半導(dǎo)體今年7月剛剛發(fā)布了一系列超低功耗的觸摸傳感器芯片。新系列產(chǎn)品的目標(biāo)應(yīng)用是便攜設(shè)備如手機、PDA、筆記本電腦和媒體播放器以及價格敏感的白色家電市場。AD7142的主要應(yīng)用是手機、數(shù)碼相機和MP3播放器，同時也可用在電視、遙控器、游戲機和白色家電（如洗衣機和微波爐）上，傳感器可以放在塑料面罩之后。Avago的解決方案則為各種手持式和游戲設(shè)備、電腦外設(shè)、機頂盒和多媒體PC遙控應(yīng)用帶來類似于鼠標(biāo)的解決方案。

　　功耗的降低和尺寸的減小成為電容式觸控技術(shù)在便攜消費電子產(chǎn)品中得到應(yīng)用的主要推動力。

　　意法半導(dǎo)體S-Touch系列傳感器所采用的優(yōu)化的硅技術(shù)需要很低的功率：功耗是普通觸摸傳感器解決方案的大約1/10-1/5，睡眠模式的功耗僅為1μA。8路輸入產(chǎn)品采用2.6mm×1.8mm QFN16封裝，尺寸比現(xiàn)有等效解決方案縮小大約80%。Avago的AMRS-2325在緊湊的23mm直徑×4mm高封裝中集成了一個配備按壓功能的自動置中按鈕，使用內(nèi)置自動省電模式，工作功耗僅為7mW。