電容式多點(diǎn)觸摸技術(shù)

多點(diǎn)觸控技術(shù)隨著(zhù)iPhone的火爆讓人們所熟知和關(guān)注，傳統的電阻式觸控技術(shù)也逐漸被LLP技術(shù)和電容式觸控技術(shù)所取代。雖然途拓科技專(zhuān)注于大尺寸觸控技術(shù)和LLP技術(shù)，但是對于電容式觸控技術(shù)也有所涉獵。本文主要就電容式觸控技術(shù)的幾個(gè)分類(lèi)做簡(jiǎn)要分析。

多點(diǎn)觸控示意圖

要進(jìn)行多點(diǎn)觸控的技術(shù)操作，必然經(jīng)過(guò)一個(gè)載體才能夠完美實(shí)現，這就是我們今天所面對的屏幕。以手機這個(gè)大家熟知的產(chǎn)品為例，目前在手機領(lǐng)域具有觸控屏設計的手機已經(jīng)占領(lǐng)絕大部分，也就是我們現在用的手機大多數都是可以進(jìn)行觸控指令來(lái)完成操作的。典型的例子有：諾基亞的5800XM、蘋(píng)果的iPhone、或者索尼愛(ài)立信的X10等，但是有沒(méi)有想過(guò)為什么諾基亞的5800XM與蘋(píng)果iPhone 4不能夠站在一個(gè)級別上?究其原因有很多種，其中一點(diǎn)必須被我們承認：即它們都是觸控屏手機，屏幕材質(zhì)選用不一樣導致最終產(chǎn)品定位的高低。前者選用電阻屏只能進(jìn)行單點(diǎn)觸控，后者搭配電容屏能夠多點(diǎn)觸控，分辨率更高、顯示效果更為清晰、娛樂(lè )性更多等。這也是電阻式觸控技術(shù)逐漸被電容式技術(shù)取代的原因。

看來(lái)在屏幕選材方面，也是能夠定義該機是否處于高端水平的一個(gè)衡量標準。但是又有疑問(wèn)被我們發(fā)現，即：iPhone手機與索尼愛(ài)立信X10同為電容屏，為什么前者能夠多點(diǎn)觸控，后者亦不能?諾基亞5800XM不能多點(diǎn)觸控，是其電阻屏原因，那么X10又是電容屏為什么不能進(jìn)行多點(diǎn)觸控，軟件還是硬件?同樣，iPhone 4既然支持多點(diǎn)觸控，那么兩者主要區別在哪里?這就要說(shuō)說(shuō)電容觸控技術(shù)的幾大分類(lèi)。

電容觸控技術(shù)分類(lèi)

電容屏技術(shù)主要分兩種：表面電容(Surface Capacitive)技術(shù);投射電容(Projective Capacitive)技術(shù)。

表面電容(Surface Capacitive)技術(shù)，即它的架構相對簡(jiǎn)單，采用一層ITO玻璃為主體，外圍至少有四個(gè)電極，在玻璃四角提供電壓，在玻璃表面形成一個(gè)均勻的電場(chǎng)，當使用者進(jìn)行觸按操作時(shí)，控制器就能利用人體手指與電場(chǎng)靜電反應所產(chǎn)生的變化，檢測出觸控坐標的位置。此類(lèi)架構決定了表面電容式技術(shù)無(wú)法實(shí)現多點(diǎn)觸控功能，因為它采用了一個(gè)同質(zhì)的感應層，而這種感應層只會(huì )將觸控屏上任何位置感應到的所有信號匯聚成一個(gè)更大的信號，同質(zhì)層破壞了太多的信息，以致于無(wú)法感應到多點(diǎn)觸控。另外，表面電容式觸控屏還存在小型化的困難，很難應用于手機屏幕，大多用于中大尺寸領(lǐng)域。(該技術(shù)在手機應用方面很難實(shí)現，排除X10、iPhone 4)

表面電容應用

投射電容(Projective Capacitive)技術(shù)，它的基本技術(shù)原理仍是以電容感應為主，但相較于表面電容式觸摸屏，投射電容式觸摸屏采用多層ITO層，形成矩陣式分布，以X軸、Y軸交叉分布做為電容矩陣，當手指觸碰屏幕時(shí)，可通過(guò)X、Y軸的掃描，檢測到觸碰位置電容的變化，進(jìn)而計算出手指之所在?；诖朔N架構，投射電容可以做到多點(diǎn)觸控操作。

投射電容的應用

投射電容的觸控技術(shù)主要有兩種：一種是自電容型(self capacitance，也稱(chēng)absolute capacitance)，另一種為互電容型(mutual capacitance，也稱(chēng)transcapacitance)。自電容型是指觸控物與電極間產(chǎn)生電容耦合，并量測電極的電容變化確定觸碰發(fā)生;互電容型則是當觸碰發(fā)生，會(huì )在鄰近2層電極間產(chǎn)生電容耦合現象。

根據這兩種原理，可以設計不同的投射電容式架構，不同架構能做到的多點(diǎn)觸控功能也就不同。多點(diǎn)觸控其實(shí)可細分為兩種：一種是手勢辨識追蹤與互動(dòng)(Gesture interaction)，也就是僅偵測、分辨多點(diǎn)觸控行椋如縮放、拖拉、旋轉…等，實(shí)現方式為軸交錯式(Axis intersect)技術(shù);另一種則是找出多點(diǎn)觸控個(gè)別位置，此功能需要復雜觸點(diǎn)可定位式(All point addressable;APA)技術(shù)才能達成。

投射電容實(shí)際應用

軸交錯式

軸交錯式(又稱(chēng)Profile-based)技術(shù)，是在導電層上進(jìn)行菱形狀感測單元規劃，每個(gè)軸向需要1層導電層。以2軸型式為例，觸控偵測時(shí)，感測控制器會(huì )分別掃描水平/垂直軸，產(chǎn)生電容耦合的水平/垂直感測點(diǎn)會(huì )出現上升波峰(peak)，而這2軸交會(huì )處即正確觸控點(diǎn)。由于每次量測為利用單導電層與觸碰物電容耦合現象，因此屬自電容型技術(shù)。

軸交錯式電容式觸控技術(shù)，其實(shí)正是筆記型電腦觸控板(touch pad)的實(shí)現技術(shù)，技術(shù)相當成熟，但觸控板與觸控屏幕最大差異在于，前者是不透明、后者是透明的。因為不透明，所以觸控板可在感測區使用金屬或碳原子式電極。投射電容式觸控屏幕則是透明的，因此需用透明ITO做為導電電極，而且此層ITO不像電阻式或表面電容式是均勻導電層，而需要做樣式化設計。

筆記本觸控板

單點(diǎn)觸控應用上，軸交錯式能得到確切觸控位置，因此不像表面電容式需經(jīng)校準修正。透過(guò)一些演算法，軸交錯式也能做到多點(diǎn)觸控手勢辨識功能，但若要定位多點(diǎn)觸控正確位置會(huì )有困難。以2軸的掃描來(lái)說(shuō)，2個(gè)觸控點(diǎn)分別會(huì )在X軸與Y軸各產(chǎn)生2個(gè)波峰，交會(huì )起來(lái)就產(chǎn)生4個(gè)觸點(diǎn)，其中2個(gè)點(diǎn)是假性觸控點(diǎn)(Ghost point)，這將造成系統無(wú)法進(jìn)行正確判讀。

不過(guò)，仍有方法能解決多點(diǎn)定位問(wèn)題。在2軸式觸控屏幕中，可以利用2根手指觸控時(shí)間差分辨前/后觸點(diǎn)，或以觸點(diǎn)的不同移動(dòng)方向辨別。此外，也可增加軸向提高可辨識觸點(diǎn)位置、數目，每增加1軸向可多辨識1點(diǎn)(如3軸可辨識2點(diǎn)、4軸為3點(diǎn));不過(guò)，每增加1個(gè)軸向，就要多1層導電層，這會(huì )增加設計的觸控面板厚度、重量與成本，這都不是可攜式產(chǎn)品樂(lè )見(jiàn)的結果。