觸控技術(shù)從高性能向多樣化應(yīng)用發(fā)展

以iPhone的推出為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，人們從正式認(rèn)識(shí)到觸控技術(shù)帶來(lái)的人機(jī)交互革新到“觸控?zé)o處不在”，轉(zhuǎn)眼已經(jīng)過去了4年時(shí)間。在這段時(shí)間內(nèi)，除了從電阻式觸控過渡到電容式觸控、從單點(diǎn)觸控發(fā)展到多點(diǎn)觸控外，觸控技術(shù)還經(jīng)歷了一系列的發(fā)展提升，比如更高精度、更快響應(yīng)速度等。此外，觸摸屏的架構(gòu)也從層疊技術(shù)向外掛式(on-cell)和嵌入式(in-cell)進(jìn)行升級(jí)。

由于觸控技術(shù)的主要作用是通過簡(jiǎn)化人機(jī)交互來(lái)提升用戶體驗(yàn)，因此對(duì)于觸控IC廠商來(lái)說，應(yīng)用市場(chǎng)的需求是其發(fā)展相關(guān)技術(shù)的主要根基。這類廠商的技術(shù)研發(fā)主要分為兩步：先用高性能的觸控技術(shù)滿足市場(chǎng)的基本需求，再用創(chuàng)新的技術(shù)來(lái)引領(lǐng)新的應(yīng)用熱潮。

高性能挑戰(zhàn)：準(zhǔn)確度、噪聲與功耗

傳統(tǒng)的按鍵式觸控相對(duì)“粗線條”，只要對(duì)按鍵行為進(jìn)行快速反饋即可，而隨著觸控技術(shù)向多點(diǎn)觸控、屏幕觸控方向發(fā)展，觸控應(yīng)用對(duì)技術(shù)的高準(zhǔn)確度、高精度、低噪聲、快速響應(yīng)時(shí)間以及低功耗等性能都提出了更高的要求。例如是否能在多點(diǎn)觸控時(shí)正確反應(yīng)每個(gè)手指的操作，觸控屏是否能在較潮濕的環(huán)境下正常工作等，都成為了用戶衡量觸屏技術(shù)的重要指標(biāo)。

單就提升觸摸的準(zhǔn)確度來(lái)說，愛特梅爾公司(Atmel)觸摸產(chǎn)品營(yíng)銷總監(jiān)Binay Bajaj認(rèn)為準(zhǔn)確跟蹤多個(gè)輸入是一大設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。對(duì)此，愛特梅爾的maXTouch技術(shù)采用了互電容技術(shù)?！盎ル娙菁夹g(shù)將發(fā)射電極和接收電極置于一個(gè)正交矩陣中—這實(shí)際上是一個(gè)微型觸摸屏陣列。由于可以單獨(dú)測(cè)定矩陣中每個(gè)點(diǎn)的電容耦合，多點(diǎn)觸摸的報(bào)告坐標(biāo)不存在模糊性，因此具有更高準(zhǔn)確度，可帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)?！倍|控專家賽普拉斯(Cypress)的觸控技術(shù)則是采用了同步分析自電容和互電容傳感器的差分信號(hào)來(lái)解決觸控準(zhǔn)確度的問題?！霸谡鎸?shí)應(yīng)用環(huán)境下，對(duì)觸控準(zhǔn)確度的把握更具挑戰(zhàn)。例如在雨天、濕手的情況下使用觸摸屏?xí)r，會(huì)帶來(lái)誤響應(yīng)、低精度甚至是失靈的難題，系統(tǒng)單是依靠電容傳感器無(wú)法區(qū)分手指觸控和水滴‘觸控’之間的區(qū)別，同步分析自電容和互電容傳感器的差分信號(hào)是很好的解決辦法?！?賽普拉斯市場(chǎng)總監(jiān)John Carey表示。

在觸控精度方面，賽普拉斯已經(jīng)推出了針對(duì)細(xì)微觸控應(yīng)用的技術(shù)。據(jù)介紹，傳統(tǒng)的電容筆是模擬了手指的尺寸和導(dǎo)電性，這使得其在處理書寫和繪畫等專用任務(wù)時(shí)，很難達(dá)到用戶需要的精度和靈敏度。而賽普拉斯現(xiàn)可支持1mm筆尖的觸控，可提供真實(shí)的手寫性能體驗(yàn)。該公司TrueTouch系列產(chǎn)品提供的快速刷新率可保證在觸摸屏上的手寫體驗(yàn)與在紙上的手寫體驗(yàn)相類似。“這同樣也得益于我們獨(dú)有的同時(shí)可支持自電容、互電容的單芯片解決方案。” Carey表示。

噪聲是觸控技術(shù)面臨的另一大難題?！坝绕涫窃趯盈B、外掛式、嵌入式等多種拓?fù)涓袷较?，顯示屏帶來(lái)的噪聲給觸控性能帶來(lái)了很大的沖擊?！?Carey指出。目前賽普拉斯主要采用嵌入式技術(shù)來(lái)中和噪聲，并已經(jīng)開發(fā)出容易集成到觸控屏系統(tǒng)中的獨(dú)特的具有專利的單芯片解決方案。Bajaj也指出，觸控技術(shù)必須能夠降低包括LCD屏幕噪聲、充電器噪聲，以及環(huán)境噪聲(WiFi網(wǎng)絡(luò)和微波爐的噪聲)等在內(nèi)的噪聲?！皭厶孛窢栃碌膍aXTouch E系列電容式觸摸引擎(CTE)采用智能硬件過濾解決了這個(gè)問題，確保即使較大的噪聲尖峰也不會(huì)影響觸控性能?！?Bajaj表示。據(jù)介紹，maXTouch E系列CTE具有頻率捷變(frequency agility)的特性，能夠在更廣的安靜頻率范圍內(nèi)掃描觸摸傳感器，并自動(dòng)切換以避免噪聲，而該器件所采用的硬件過濾技術(shù)則能夠在噪聲影響測(cè)量準(zhǔn)確性或響應(yīng)時(shí)間之前抑制噪聲，從而降低功耗、提高信噪比(SNR)。目前maXTouch E能夠準(zhǔn)確檢測(cè)非常輕的觸摸，包括無(wú)源手寫筆的觸摸，還可以識(shí)別和跟蹤直徑小于2mm的手寫筆，并同時(shí)獨(dú)立報(bào)告任何手指輸入。

功耗是發(fā)展觸控技術(shù)時(shí)不容忽視的難題。據(jù)悉maXTouch技術(shù)可讓IC在掃描后進(jìn)入“睡眠”狀態(tài)，從而節(jié)約電能并延長(zhǎng)電池壽命。此外，maXTouch方案還提供名稱為picoPower的專有低功耗技術(shù)。“所有picoPower器件從開始設(shè)計(jì)階段就考慮實(shí)現(xiàn)盡可能低的功耗，涵蓋了晶體管設(shè)計(jì)、工藝幾何特征、睡眠模式和靈活的時(shí)鐘選項(xiàng)等。picoPower器件可以在低至1.62V條件下運(yùn)行，而同時(shí)仍保持其所有功能，包括模擬功能。即使從最深沉的睡眠模式喚醒，所需喚醒時(shí)間也很短。” Bajaj表示。

在提升觸控技術(shù)各個(gè)性能參數(shù)的同時(shí)，技術(shù)創(chuàng)新也成為了各廠商競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)的法寶。例如賽普拉斯可提供真正的單層傳感解決方案，該方案用只有一半的厚度提供和雙層傳感解決方案相類似的高精度、高線性度和快速響應(yīng)時(shí)間。除此之外，Carey表示單層解決方案還有另外兩大好處：一是降低材料成本，可節(jié)省約40%的傳感器費(fèi)用；二是其超薄的特性可以幫助廠商打造更輕薄的設(shè)計(jì)。此外，單層傳感器還可以提升光透射以及生產(chǎn)良率，并具有低功耗的特性。