從控制器角度看感應(yīng)電容觸控系統(tǒng)

傳感器層設(shè)計(jì)： 如今存在各種各樣的觸摸屏傳感器層結(jié)構(gòu)，分別對(duì)應(yīng)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(gòu)，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(hào)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(hào)，結(jié)構(gòu)差異引起的影響會(huì)被削弱。這就給了設(shè)計(jì)者更多的自由去選擇傳感器層結(jié)構(gòu)。

厚防護(hù)罩： 一些應(yīng)用，例如銀行ATM機(jī)，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(hào)強(qiáng)度，并降低觸摸位置檢測(cè)精度，這是因?yàn)槭种鸽x觸摸屏傳感器距離變大，導(dǎo)致電容范圍變大，信號(hào)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(jié)構(gòu)（與實(shí)物不成比例）。
LCD VCOM類型：LCD VCOM是“共模電壓”，是LCD屏的參考電壓。根據(jù)系統(tǒng)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(hù)透鏡間的氣隙：觸控設(shè)備用戶報(bào)告的最常見(jiàn)問(wèn)題之一是保護(hù)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(hù)透鏡背面，但當(dāng)替換一個(gè)破損的保護(hù)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(hù)透鏡隔開(kāi)。

盡管如此，當(dāng)觸摸屏傳感器和保護(hù)透鏡間出現(xiàn)氣隙時(shí)，觸摸屏傳感器會(huì)很難探測(cè)到手指觸摸行為，因?yàn)榭諝饨殡姵?shù)低，手指觸摸產(chǎn)生的信號(hào)的強(qiáng)度也低。解決這種問(wèn)題的一個(gè)方法是提高觸控系統(tǒng)靈敏度閾值，但這會(huì)很危險(xiǎn)，因?yàn)閭鞲衅鲿?huì)接收到一些雜散信號(hào)，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(qū)分出觸摸動(dòng)作。

工業(yè)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)更薄。但這也是有風(fēng)險(xiǎn)的，因?yàn)橛|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(duì)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(dǎo)線或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(cè)試方便，有些設(shè)計(jì)需要把觸摸屏控制器放在系統(tǒng)板上。這可能需要很長(zhǎng)的柔性電路板（FPC）來(lái)連接觸摸屏傳感器和控制器。長(zhǎng)FPC會(huì)起到天線的作用，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(hào)。

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

通常條件下，對(duì)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(shì)，只有在在強(qiáng)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(hào)很弱的時(shí)候優(yōu)勢(shì)才會(huì)體現(xiàn)出來(lái)。低SNR控制器不能把信號(hào)從噪聲中區(qū)分出來(lái)。如果降低傳感器閾值以增加探測(cè)靈敏度，觸控系統(tǒng)則會(huì)很容易被誤觸發(fā)，引起誤操作，這在實(shí)際應(yīng)用中是絕對(duì)不被允許的。

應(yīng)用挑戰(zhàn)
觸摸精度：觸摸精度是觸摸屏傳感器設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo)。例如，在虛擬鍵盤(pán)應(yīng)用中，字符被緊湊的排在一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)，精確響應(yīng)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?yàn)橛|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，會(huì)增加邊界寬度。