從控制器角度看感應電容觸控系統

傳感器層設計： 如今存在各種各樣的觸摸屏傳感器層結構，分別對應材料、厚度、性能和成本的不同要求。如圖2所示。而單層還是多層襯底，“向上”還是“向下”架構，X和Y層厚度的變化，透光膠（OCA）厚度的變化以及其它因素都會(huì )影響傳感器產(chǎn)生的信號幅度。由于高SNR觸摸屏控制器可以處理較寬動(dòng)態(tài)范圍的觸摸屏傳感器信號，結構差異引起的影響會(huì )被削弱。這就給了設計者更多的自由去選擇傳感器層結構。

厚防護罩： 一些應用，例如銀行ATM機，可能需要一個(gè)厚玻璃罩來(lái)防止顯示器被破壞。但厚玻璃罩會(huì )降低觸摸信號強度，并降低觸摸位置檢測精度，這是因為手指離觸摸屏傳感器距離變大，導致電容范圍變大，信號幅值變低，很難確定精確觸摸位置，戴手套也會(huì )產(chǎn)生相同的效果。

圖2. 一種互容式觸摸屏傳感器的層結構（與實(shí)物不成比例）。
LCD VCOM類(lèi)型：LCD VCOM是“共模電壓”，是LCD屏的參考電壓。根據系統要求，可能采用AC VCOM或DC VCOM。AC VCOM是交變的，而DC VCOM 是恒壓。前一種方式會(huì )產(chǎn)生更多的噪聲。

觸摸屏傳感器和保護透鏡間的氣隙：觸控設備用戶(hù)報告的最常見(jiàn)問(wèn)題之一是保護透鏡破損。為把產(chǎn)品做得更薄，電容型觸摸屏傳感器可以被壓到保護透鏡背面，但當替換一個(gè)破損的保護透鏡時(shí)，觸摸屏傳感器也必須被替換，這會(huì )增加維修成本。為了避免這個(gè)成本，以及壓合工藝低良率帶來(lái)的成本，通常會(huì )用一個(gè)襯墊將觸摸屏傳感器和保護透鏡隔開(kāi)。

盡管如此，當觸摸屏傳感器和保護透鏡間出現氣隙時(shí)，觸摸屏傳感器會(huì )很難探測到手指觸摸行為，因為空氣介電常數低，手指觸摸產(chǎn)生的信號的強度也低。解決這種問(wèn)題的一個(gè)方法是提高觸控系統靈敏度閾值，但這會(huì )很危險，因為傳感器會(huì )接收到一些雜散信號，例如LCD或其它環(huán)境噪聲，使得觸摸屏傳感器很難從噪聲中區分出觸摸動(dòng)作。

工業(yè)設計要求：一些器件生產(chǎn)商把觸摸屏傳感器直接做在顯示器上以使得整體設計更薄。但這也是有風(fēng)險的，因為觸摸屏傳感器被直接放在噪聲源上。一個(gè)解決方案是在觸摸屏傳感器和顯示器之間增加一個(gè)屏蔽層。但多增加一層ITO會(huì )增加整體材料成本，而且對透光性有影響。

集成觸摸屏傳感器：為了降低生產(chǎn)成本，LCD生產(chǎn)商開(kāi)始把觸摸屏傳感器直接做在偏光鏡下面的彩色濾光片上。這種方法不需要外部傳感器和壓合，但觸摸屏傳感器更靠近顯示器，進(jìn)一步增加了傳感器接收到的噪聲。

觸摸屏控制器位置：電容型觸摸屏控制器通常位于觸摸屏電纜上（芯片在導線(xiàn)或PCB上），有時(shí)也會(huì )直接放在觸摸屏傳感器上（芯片在玻璃上）。但是為了測試方便，有些設計需要把觸摸屏控制器放在系統板上。這可能需要很長(cháng)的柔性電路板（FPC）來(lái)連接觸摸屏傳感器和控制器。長(cháng)FPC會(huì )起到天線(xiàn)的作用，很容易吸收噪聲，使得觸摸屏控制器很難處理觸摸屏傳感器發(fā)出的弱信號。

其它噪聲源：移動(dòng)設備的主要噪聲源是LCD屏、LCD逆變器、WiFi天線(xiàn)、GSM天線(xiàn)和設備中的各種高速電路。環(huán)境噪聲也對觸控系統有很大影響，如一些交流電源會(huì )產(chǎn)生很強的噪聲，這些噪聲會(huì )經(jīng)由AC適配器傳播。同樣，當把設備放在臺式熒光燈等強噪聲源附近時(shí)，觸控系統會(huì )把噪聲誤認為有效的觸摸行為。

通常條件下，對正常大小的手指（>7mm）而言，高SNR的控制器不比低SNR的控制器有很大的優(yōu)勢，只有在在強噪聲環(huán)境中，如使用書(shū)寫(xiě)筆或使用戴手套的手指輸入，信號很弱的時(shí)候優(yōu)勢才會(huì )體現出來(lái)。低SNR控制器不能把信號從噪聲中區分出來(lái)。如果降低傳感器閾值以增加探測靈敏度，觸控系統則會(huì )很容易被誤觸發(fā)，引起誤操作，這在實(shí)際應用中是絕對不被允許的。

應用挑戰
觸摸精度：觸摸精度是觸摸屏傳感器設計的一個(gè)重要指標。例如，在虛擬鍵盤(pán)應用中，字符被緊湊的排在一個(gè)很小的區域內，精確響應觸摸動(dòng)作，避免誤輸入字符很關(guān)鍵。提高精度的方法之一是在控制器中增加更多的傳感器通道，支持更高的觸摸屏傳感器網(wǎng)格密度。但這將付出成本的代價(jià)，因為觸摸屏傳感器和觸摸屏控制器都需要更多的引腳。此外，更多的傳感器通道需要在觸摸屏邊界增加更多的走線(xiàn)，會(huì )增加邊界寬度。