触摸屏技术的基础知识

不论是大尺寸或小尺寸，任何触摸屏产品的成功都在于设计时所选用的技术，其中最重要的是投射电容技术、传感器设计以及驱动芯片。

1.投射电容技术

现在的产品绝大部分都采用电容式触摸屏，当物体(如手指)靠近或碰触屏幕表面时，通过测量电容(保持电荷的能力)中的微小变化来操作。但是，并非所有电容式触摸屏的实现原理都相同。电容/数字转换(Capacitive to Digital Conversion，CDC)技术和用于电荷收集的电极空间排列的选择，对产品的整体性能和功能有重大的影响。

产品制造商对触摸屏中电容变化的安排和测量有两个基本选择：自电容和互电容。早期的电容触摸屏多为自电容，测量整行或整列电极的电容变化。这种方法对于单触摸点、或简单的双触摸点应用没有问题，但是对更高级的应用就有严格的限制，因为当用户同时触压两个地方时会导致位置不明确。该系统以两个x轴和两个y轴有效地侦测触摸点，但无法知道是哪一个x轴和哪一个y轴相匹配，导致被侦测的触摸点会产生“鬼点”位置，降低准确性和性能。

另一种互电容触摸屏幕使用正交矩阵排列的发射和接收电极，因而能够测量横轴和纵轴电极交互处的点。利用这一方法，可以侦测出每个触摸点对应的特定(x,y)坐标对。举例来说，如果出现两个触摸点，互电容的检测结果由(x1,y3)和(x2,y0)表示；但在自电容式系统中则由(x1,x2,y0,y3)表示。(参见图1)

图1：自电容和互电容的对比。

在左边的自电容中，每条X和Y轴被轮流地触发/感应，一条轴线上的两根手指触击和一根手指触击的坐标结果相同。会出现不明确触击的“鬼点”位置，通过软件可以进行某种程度的校正。

在右边的互电容中，每条X轴被轮流触发，扫描Y线轴以侦测电容的变化，屏幕上的每个“节点”(XY交叉点)可以单独地标示，屏幕上所有的触摸点都可以准确地感应。

最基本的CDC技术也会影响性能表现。在充电过程中保持接收线路零电势，而且仅在被使用者触摸的特定发射电极X和接收电极Y之间转移电荷。虽然也有其他的技术存在，但是CDC的关键优势在于它不受噪音和寄生效应的影响。这种免疫力可增加额外的系统设计灵活性。例如，传感器IC能够放置在紧邻传感器的FPC上，或是更远处的主电路板上。

2.传感器设计

电极间距是传感器设计中的关键参数，它指的是电极密度，或者更具体而言，就是触摸屏上的(x, y)“节点”，它在很大的程度上决定了触摸屏的分辨率、准确度和手指分离程度。当然，不同的应用就有不同的分辨率要求，不过如今的多点触摸应用必须能解读精细的触摸动作，如拉伸和挤压的指尖，这需要高分辨率来唯一地辨别出多个相邻的触摸点。

通常，触摸屏要求横轴和纵轴电极间距约为5毫米以下(源于拇指和食指夹紧时所量得的指尖到指尖的距离)，这使得产品可正确地跟踪指尖动作、支持手写笔输入，并利用适当的固件算法杜绝误触。当电极间距在3到5毫米之间，触摸屏就能够支持笔尖更细的手写笔输入，从而可大幅提高准确度，让产品能够支持范围更广的应用。

3.触摸屏驱动芯片

任何成功的触摸传感器系统的核心都是底层芯片和软件技术。当和任何其他的芯片一起设计时，触摸屏驱动芯片应具备高集成度、最小的引脚、近乎零功耗和灵活性，以支持大范围的传感器设计与实现方案。任何驱动芯片都可通过速度、功率及可达到的灵活性等方面的平衡来衡量。