觸摸控制技術(shù)研究

　　本文分析了觸摸控制面板技術(shù)的發(fā)展和其未來(lái)方向。

　　當前市面上的消費類(lèi)電子產(chǎn)品對設計和外觀(guān)的要求和對功能的要求一樣重要，這類(lèi)產(chǎn)品的封裝設計通常成為制造商品牌的一部分。Apple的iPod就以其簡(jiǎn)潔的白色線(xiàn)條和創(chuàng )新的觸摸屏控制而成為經(jīng)典的案例。在這種情況下，傳統的機械開(kāi)關(guān)在外觀(guān)和結構適配性方面作用有限，因此處于衰退階段，而各種觸摸屏技術(shù)開(kāi)始取代它們的位置。這些觸摸屏技術(shù)包括阻性薄膜開(kāi)關(guān)，壓電開(kāi)關(guān)和基于容性檢測的觸摸控制。本文對這些主要技術(shù)做簡(jiǎn)要介紹，并分析各自前景。

　　阻性薄膜開(kāi)關(guān)

　　由于比機械開(kāi)關(guān)便宜，易于封裝，外觀(guān)多樣，自1970年以來(lái)阻性薄膜開(kāi)關(guān)獲得了廣泛應用。它由頂層、絕緣裝置和基座組成。圖形輸入到頂層后由墨水顯影到底層，點(diǎn)擊會(huì )使得絕緣裝置出現空洞形成感應。但是，薄膜開(kāi)關(guān)有很多缺點(diǎn)，首先，它們不是真正的觸摸開(kāi)關(guān)，它需要物理接觸和力道來(lái)操作。這些限制了涂覆層的剛度和厚度、操作速度以及易用性。當然，物理接觸也會(huì )磨損鍵盤(pán)，導致薄膜開(kāi)關(guān)壽命有限，會(huì )隨時(shí)間而變得難于操作。

　　壓電開(kāi)關(guān)和面板

　　當對一些晶體物質(zhì)，比如石英晶體、羅謝爾鹽、電氣石等施加壓力時(shí)，它們的晶體結

構會(huì )產(chǎn)生與壓力相對應的電壓和電流。物理移動(dòng)產(chǎn)生的有用轉換電壓或電荷在1μm到10μm，實(shí)際上，是作用應力使得壓電物質(zhì)產(chǎn)生了輸出。用戶(hù)看到的涂覆層用來(lái)顯示各種圖形和信息，一個(gè)絕緣層夾在兩個(gè)用來(lái)構成開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的傳導片之間。壓電物質(zhì)的電壓輸出隨壓力增大，而且輸出電壓與環(huán)境溫度、操作力量和速度以及涂覆層的厚度和類(lèi)型都有關(guān)系。與其它鍵盤(pán)技術(shù)相比，這種技術(shù)對物理操作和環(huán)境條件都有限制，所以相對昂貴，在消費電子和電子產(chǎn)品中壓電觸摸控制應用有限。

　　容性傳感器-簡(jiǎn)單的想法，復雜的實(shí)現

　　容性按鍵有兩種基本類(lèi)型：采用機械按鍵激活和依靠點(diǎn)擊。雖然采用機械方式的構造相對復雜，需要有穩健的機械移動(dòng)，但有些也用在PC鍵盤(pán)中。 點(diǎn)擊控制沒(méi)有了機械移動(dòng)，通過(guò)操作者的指頭來(lái)改變電極或電容的電荷等級。傳感電極可以放在任何絕緣層的后面，通常是玻璃或塑料，這樣就可以很容易實(shí)現封裝的觸摸面板。但是盡管有這么多的優(yōu)點(diǎn)，對這項技術(shù)的實(shí)現卻有很多技術(shù)挑戰。首先，點(diǎn)擊傳感需要測量和檢測電容的電荷或者電荷等級，表征一次點(diǎn)擊的電荷等級必須編程進(jìn)入微處理器。換句話(huà)講，系統必須可以校準。但是，一系列的外部影響會(huì )導致電荷等級的變化，靜電釋放和電磁干擾都會(huì )引起錯誤的觸發(fā)，溫度變化會(huì )影響校準。裝配污染和濕度會(huì )影響操作，按鍵大小和形狀也很難差異化，這會(huì )影響到最終產(chǎn)品的美觀(guān)。雖然這些問(wèn)題通過(guò)一些電子和機械的補償方案可以克服，但是對于對成本敏感的消費類(lèi)應用來(lái)講這種傳統的容性傳感并不經(jīng)濟實(shí)用。

　　電荷遷移傳感-改良后的容性傳感

　　新的電荷遷移傳感有希望解決傳統電容傳感的技術(shù)問(wèn)題?；陔姾墒睾阍?，電荷遷移可以被用來(lái)實(shí)現點(diǎn)擊傳感?；蛘哒f(shuō)，這種技術(shù)可以感測到指頭要接近控制面板，甚至在接觸到面板前就可以調整操作。設備在開(kāi)機時(shí)可以自動(dòng)的進(jìn)行自校準，其中對漂移的自動(dòng)補償會(huì )考慮到環(huán)境條件的變化、老化以及有意識和無(wú)意識觸碰的不同。電荷遷移傳感設備有很好的EMC性能，這對現在多射頻設備來(lái)講尤為重要。一個(gè)設備就可以實(shí)現觸摸、鍵盤(pán)、滑動(dòng)甚至滾動(dòng)控制，有些此類(lèi)技術(shù)還包含有微芯片。最重要的是，采用此項技術(shù)的控制面板很簡(jiǎn)單經(jīng)濟，所以它的應用也越來(lái)越多。從家電到MP3播放器、手機等等領(lǐng)域都可以看到它的身影。