從控制器角度談感應電容觸控系統(tǒng)的設計挑戰(zhàn)
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LCD VCOM類型： LCD VCOM是“共模電壓”，是LCD屏的參考電壓。根據系統(tǒng)要求，可能采用AC VCOM或DC VCOM。AC VCOM是交變的，而DC VCOM是恒壓。前一種方式會產生更多的噪聲。
觸摸屏傳感器和保護透鏡間的氣隙：觸控設備用戶報告的最常見問題之一是保護透鏡破損。為把產品做得更薄，電容型觸摸屏傳感器可以被壓到保護透鏡背面，但當替換一個破損的保護透鏡時，觸摸屏傳感器也必須被替換，這會增加維修成本。為了避免這個成本，以及壓合工藝低良率帶來的成本，通常會用一個襯墊將觸摸屏傳感器和保護透鏡隔開。
盡管如此，當觸摸屏傳感器和保護透鏡間出現(xiàn)氣隙時，觸摸屏傳感器會很難探測到手指觸摸行為，因為空氣介電常數(shù)低，手指觸摸產生的信號的強度也低。解決這種問題的一個方法是提高觸控系統(tǒng)靈敏度閾值，但這會很危險，因為傳感器會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(qū)分出觸摸動作。
工業(yè)設計要求：一些器件生產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。但這也是有風險的，因為觸摸屏傳感器被直接放在噪聲源上。一個解決方案是在觸摸屏傳感器和顯示器之間增加一個屏蔽層。但多增加一層ITO會增加整體材料成本，而且對透光性有影響。
集成觸摸屏傳感器：為了降低生產成本，LCD生產商開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(芯片在導線或PCB上)，有時也會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(tǒng)板上。這可能需要很長的柔性電路板(FPC)來連接觸摸屏傳感器和控制器。長FPC會起到天線的作用，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。
其它噪聲源：移動設備的主要噪聲源是LCD屏、LCD逆變器、WiFi天線、GSM天線和設備中的各種高速電路。環(huán)境噪聲也對觸控系統(tǒng)有很大影響，如一些交流電源會產生很強的噪聲，這些噪聲會經由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，觸控系統(tǒng)會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，如使用書寫筆或使用戴手套的手指輸入，信號很弱的時候優(yōu)勢才會體現(xiàn)出來。低SNR控制器不能把信號從噪聲中區(qū)分出來。如果降低傳感器閾值以增加探測靈敏度，觸控系統(tǒng)則會很容易被誤觸發(fā)，引起誤操作，這在實際應用中是絕對不被允許的。
應用挑戰(zhàn)
觸摸精度：觸摸精度是觸摸屏傳感器設計的一個重要指標。例如，在虛擬鍵盤應用中，字符被緊湊的排在一個很小的區(qū)域內，精確響應觸摸動作，避免誤輸入字符很關鍵。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格密度。但這將付出成本的代價，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，會增加邊界寬度。
高SNR觸摸屏控制器能夠增強檢測精度，因為它對弱信號的檢測能力更強，并從較大的周邊范圍內收集采樣數(shù)據，而較大的檢測范圍提供了更多的參考點，從而觸摸位置可以被精確算出。圖3揭示了觸摸屏控制器SNR對劃線精度的影響，這是一個機械臂握著一個4mm金屬片所畫的直線。高SNR控制器畫出的直線顯然比低SNR控制器畫出的直線更平滑。注意這些測量結果都是由相同的觸摸屏傳感器和相同的后處理軟件記錄的，以保證公正的比較。
圖3. 一個機器臂握著4mm金屬片畫的直線。左側使用的是高SNR的觸摸屏控制器；
右側使用的是低SNR觸摸屏控制器。
書寫筆：電阻觸摸屏用戶長期以來已經習慣了使用帶有尖的書寫筆。典型電阻觸摸屏書寫筆筆尖直徑小于1mm，通常用不導電的塑料制作。對于電容觸控系統(tǒng)來說，檢測這樣一個細小、不導電的器件很困難，因為它能夠給觸摸屏控制器提供的信號非常微弱。市場上很多觸控系統(tǒng)使用的書寫筆筆尖直徑很大(3－9mm)，使得書寫和繪畫都變的很困難，因為筆尖粗會使得書寫的痕跡很模糊。
只要書寫筆用導電材料包裹(一個相對較小的犧牲)，高SNR的觸摸屏控制器可以檢測到1mm直徑筆尖的書寫筆。圖4說明了觸摸屏控制器SNR對2mm導電筆尖的書寫筆檢測結果的影響。低SNR的控制器很難從背景噪聲中識別出小筆尖的書寫筆，尤其在屏幕噪聲最大的部分。在低SNR情況下使用1mm筆尖的書寫筆將導致有用信號淹沒在背景噪聲中，導致書寫筆無法使用。
圖4. 4英寸屏上使用2mm導電書寫筆的電容值剖面圖，左側剖面使用高SNR觸摸屏控制器；右側使用低SNR觸摸屏控制器。書寫筆位于綠色錐體頂部；白色平面的高度代表了背景噪聲。信噪比的增加有效降低了背景噪聲幅度，如左圖所示。如果右圖中的書寫筆移到屏幕的左邊，信號將被噪聲淹沒，書寫筆將無法工作。
非接觸檢測：接近檢測逐漸在觸摸屏應用中被采用。例如，通過增加觸控系統(tǒng)的靈敏度，當使用電子書時，用戶可以手勢翻頁，而不需要實際觸碰屏幕。但觸控系統(tǒng)增加靈敏度也很容易被環(huán)境噪聲觸發(fā)，設計者一直在努力尋找最佳平衡，既要最大化接近距離，又不至于引起誤觸發(fā)。三菱在這個領域做了一些有趣的研究，他們建了一個觸控系統(tǒng)，基于觸摸手指是懸空還是真實觸摸來自動調節(jié)靈敏度。
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