多點觸控技術(shù)隨著iPhone的火爆讓人們所熟知和關(guān)注，傳統(tǒng)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)的幾個分類做簡要分析。

 

       多點觸控示意圖
       要進行多點觸控的技術(shù)操作，必然經(jīng)過一個載體才能夠完美實現(xiàn)，這就是我們今天所面對的屏幕。以手機這個大家熟知的產(chǎn)品為例，目前在手機領(lǐng)域具有觸控屏設(shè)計的手機已經(jīng)占領(lǐng)絕大部分，也就是我們現(xiàn)在用的手機大多數(shù)都是可以進行觸控指令來完成操作的。典型的例子有：諾基亞的5800XM、蘋果的iPhone、或者索尼愛立信的X10等，但是有沒有想過為什么諾基亞的5800XM與蘋果iPhone 4不能夠站在一個級別上?究其原因有很多種，其中一點必須被我們承認：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行單點觸控，后者搭配電容屏能夠多點觸控，分辨率更高、顯示效果更為清晰、娛樂性更多等。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衡量標準。但是又有疑問被我們發(fā)現(xiàn)，即：iPhone手機與索尼愛立信X10同為電容屏，為什么前者能夠多點觸控，后者亦不能?諾基亞5800XM不能多點觸控，是其電阻屏原因，那么X10又是電容屏為什么不能進行多點觸控，軟件還是硬件?同樣，iPhone 4既然支持多點觸控，那么兩者主要區(qū)別在哪里?這就要說說電容觸控技術(shù)的幾大分類。
       電容觸控技術(shù)分類
       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(gòu)相對簡單，采用一層ITO玻璃為主體，外圍至少有四個電極，在玻璃四角提供電壓，在玻璃表面形成一個均勻的電場，當使用者進行觸按操作時，控制器就能利用人體手指與電場靜電反應所產(chǎn)生的變化，檢測出觸控坐標的位置。此類架構(gòu)決定了表面電容式技術(shù)無法實現(xiàn)多點觸控功能，因為它采用了一個同質(zhì)的感應層，而這種感應層只會將觸控屏上任何位置感應到的所有信號匯聚成一個更大的信號，同質(zhì)層破壞了太多的信息，以致于無法感應到多點觸控。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現(xiàn)，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，可通過X、Y軸的掃描，檢測到觸碰位置電容的變化，進而計算出手指之所在?；诖朔N架構(gòu)，投射電容可以做到多點觸控操作。

       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absolute capacitance)，另一種為互電容型(mutual capacitance，也稱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，會在鄰近2層電極間產(chǎn)生電容耦合現(xiàn)象。
       根據(jù)這兩種原理，可以設(shè)計不同的投射電容式架構(gòu)，不同架構(gòu)能做到的多點觸控功能也就不同。多點觸控其實可細分為兩種：一種是手勢辨識追蹤與互動(Gesture interaction)，也就是僅偵測、分辨多點觸控行為，如縮放、拖拉、旋轉(zhuǎn)…等，實現(xiàn)方式為軸交錯式(Axis intersect)技術(shù);另一種則是找出多點觸控個別位置，此功能需要復雜觸點可定位式(All point addressable;APA)技術(shù)才能達成。

       投射電容實際應用
       軸交錯式
       軸交錯式(又稱Profile-based)技術(shù)，是在導電層上進行菱形狀感測單元規(guī)劃，每個軸向需要1層導電層。以2軸型式為例，觸控偵測時，感測控制器會分別掃描水平/垂直軸，產(chǎn)生電容耦合的水平/垂直感測點會出現(xiàn)上升波峰(peak)，而這2軸交會處即正確觸控點。由于每次量測為利用單導電層與觸碰物電容耦合現(xiàn)象，因此屬自電容型技術(shù)。
       軸交錯式電容式觸控技術(shù)，其實正是筆記型電腦觸控板(touch pad)的實現(xiàn)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(qū)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?qū)щ妼樱枰鰳邮交O(shè)計。

筆記本觸控板

       單點觸控應用上，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。透過一些演算法，軸交錯式也能做到多點觸控手勢辨識功能，但若要定位多點觸控正確位置會有困難。以2軸的掃描來說，2個觸控點分別會在X軸與Y軸各產(chǎn)生2個波峰，交會起來就產(chǎn)生4個觸點，其中2個點是假性觸控點(Ghost point)，這將造成系統(tǒng)無法進行正確判讀。

       不過，仍有方法能解決多點定位問題。在2軸式觸控屏幕中，可以利用2根手指觸控時間差分辨前/后觸點，或以觸點的不同移動方向辨別。此外，也可增加軸向提高可辨識觸點位置、數(shù)目，每增加1軸向可多辨識1點(如3軸可辨識2點、4軸為3點);不過，每增加1個軸向，就要多1層導電層，這會增加設(shè)計的觸控面板厚度、重量與成本，這都不是可攜式產(chǎn)品樂見的結(jié)果。

       觸點可定位式
       觸點可定位式(All point addressable)技術(shù)則能達成多點觸控功能，且能辨別觸控點確切位置，可以說是理想的多點觸控解決方案，iPhone即是采用此種觸控技術(shù)。它主要架構(gòu)為兩層導電層，其中一層為驅(qū)動線(driving lines)，另一層為感測線(sensing lines)，兩層的線路彼此垂直。運作上會輪流驅(qū)動一條驅(qū)動線，并量測與這條驅(qū)動線交錯的感測線是否有某點發(fā)生電容耦合現(xiàn)象。經(jīng)逐一掃描即可獲知確切觸點位置。
       Multi-Touch All-Point基于互電容的檢測方式，而不是自電容，自電容檢測的是每個感應單元的電容(也就是寄生電容Cp)的變化，有手指存在時寄生電容會增加，從而判斷有觸摸存在，而互電容是檢測行列交叉處的互電容(也就是耦合電容Cm)的變化，如圖2所示，當行列交叉通過時，行列之間會產(chǎn)生互電容(包括：行列感應單元之間的邊緣電容，行列交叉重疊處產(chǎn)生的耦合電容)，有手指存在時互電容會減小，就可以判斷觸摸存在，并且準確判斷每一個觸摸點位置。

iPhone 4

       但是，要實現(xiàn)此種技術(shù)不論是導電層規(guī)劃、布線或CPU運算，難度都提高許多，需要采用更加強大的處理器。以iPhone為例，它就是以兩顆獨立芯片分擔這項工作，一顆感測控制器，將原始模擬感測信號轉(zhuǎn)為X-Y軸坐標;另一顆則是ARM7處理器，專門用來解讀這些信息，辨識手指動作，并做出相應的反應。此外，復雜觸點可定位技術(shù)還會面臨一些設(shè)計上挑戰(zhàn)，如需要供應高電壓才能得到較好的信噪比表現(xiàn)，不適合在大尺寸面板使用等，這也是iPhone沒能采用4.0級別屏幕原因之一。
       當然，還有另一種多點觸控方式，即Multi-Touch Gesture，通俗地講，就是多點觸摸識別手勢方向。我們現(xiàn)在看到最多的是Multi-Touch Gesture，即兩個手指觸摸時，可以識別到這兩個手指的運動方向，但還不能判斷出具體位置，可以進行縮放、平移、旋轉(zhuǎn)等操作。這種多點觸摸的實現(xiàn)方式比較簡單，軸坐標方式即可實現(xiàn)。把ITO分為X、Y軸，可以感應到兩個觸摸操作，但是感應到觸摸和探測到觸摸的具體位置是兩個概念。XY軸方式的觸摸屏可以探測到第2個觸摸，但是無法了解第二個觸摸的確切位置。單一觸摸在每個軸上產(chǎn)生一個單一的最大值，從而斷定觸摸的位置，如果有第二個手指觸摸屏面，在每個軸上就會有兩個最大值。這兩個最大值可以由兩組不同的觸摸來產(chǎn)生，于是系統(tǒng)就無法準確判斷了。