北京时间11月23日消息，中国触摸屏网讯， 尽管触控萤幕已日益普及于各种日常电子用品中，却只有少数人了解其实际运作的方式。从手指触碰产生的电容变化一直到在萤幕上的移动，对多数使用者而言，触控萤幕的技术部分仍是个谜。事实上，多数使用者对于触控萤幕的了解层面仅止于很好操作或不好操作，但问题是如何对于系统有足够了解，以判断什麽东西才能让触控萤幕运作的好坏。
 
    为更了解触控系统，本文将探讨如何记录手指触碰，并且揭露触控萤幕结构的关键技术，以及说明触控萤幕如何解释手指在萤幕上移动及其所造成的萤幕反应。本文并透过系统软硬体追纵触控萤幕的触碰动作，并且剖析达成电容式触控萤幕惊奇技术的几项複杂步骤。 

    本文来自：http://www.51touch.com/touchscreen/news/front/200911/23-3891.html

    触控萤幕架构由多层材质组成 

    许多使用者好奇的是，当用手指触碰触控萤幕时，其所触碰到的东西为何。电容式触控萤幕通常由多层材质构成，称为叠层(Stackup)，最上层是由玻璃或一般称为树脂玻璃或压克力(PMMA)并镀以防刮镀膜形成的保护层，这一层通常在成型时会印上公司标籤、按钮指示图案，也就是消费者看到电话或触控产品最外层所接触到的材质。紧接在保护层之下的是一层既薄又透明的接合剂，接著再下一层就是最关键的部分--触控感测层。 

    触控感测层最主要的技术秘密在于其由氧化铟锡(ITO)构成。ITO令人惊奇之处在于本身是一种具有良好透光性的陶瓷，因此使一般电容式触控萤幕约有92%的透光度，这是非常大的卖点。在ITO感测器层下方是空气层或一层间隔，有助于隔离ITO感测层，不受最下层液晶显示器(LCD)的电子杂讯干扰。图1所示为具有两层ITO的结构。触控面板製造商会根据产品设计上的考量而採用一层、两层甚至三层的ITO，然而最终要用何种ITO层，仍决定于触控板厂商的技术能力及客户对于技术的要求。

 
图1:电容式触控萤幕叠层结构截面图

    钻石型ITO蚀刻最实用 

    若在LCD关闭状态从适当角度检视触控萤幕装置，就有可能会看到玻璃上的ITO的样式。目前一般的触控萤幕是採用钻石型的样式(图2)。钻石型之所以被认为是最实用的设计样式，实因考量ITO样式须符合几项需求，首先，ITO层须覆盖整个萤幕，因此在透明度上不能有视觉上的差异；其次，若在样式设计上可对应到X/Y座标轴上，对于系统设计人员而言，会更省事，因为在写软体时如可用X与Y座标表示位置，就可以让LCD在更新任何判断时更简单合理。最后，该样式必须能持续涵盖整个电极，微型桥接装置在钻石型样式中互连可符合上述的需求。

  
图2:在一般触控装置上的ITO样式可提供X与Y座标触控资讯

    触控系统运作关键为侦测手指电容变化 

    电容式触控萤幕运作关键是系统设计须侦测手指造成的微小电容值变化。事实上，当手指或其他导电体接近萤幕时，感测器与手指之间会形成平行板形式的电容。虽然这个电容相对于其他系统中的电容值都要来得小，大约0.5皮法(pF)对20pF的比例，但经由恰当的技术与讯号过滤，仍可量测得到。 

    平行板电容指的是由两个导体面且当中隔著绝缘体所构成的电容。ITO层是导体，使用者的身体也是导体，而玻璃或PMMA则是绝缘体。当使用者触碰萤幕时，其本身就变成电容的一部分，相同的现象也运用在厂商CapSense的装置中，藉以提供手机、洗衣机等产品上的按钮与滑杆。 

    厂商推出的CSD(CapSense with Sigma Delta)是一种感测电容的机制。在这个方法中，电容器的量测是利用类似Sigma Delta类比数位转换(ADC)的机制，将电容器连接到一个洩漏电阻(RBleed)，若电容器上的电压值高于界限值，就会在该电容中加上固定电荷量。接著电路会量测电容放电到低于该界限值所需的时间(单位时间次数)，这些次数会在时间上作平均以求得准确的电容值量测。 

    图3中的CSD模组图乍看之下较为複杂，但不难理解。左边的虚拟乱数源(Pseudo-Random Source, PRS)会让开关1(SW1)与开关2(SW2)以先断后连的方式交互连接，这表示CSENSOR会连接到VDD，接著连接到CEXT并反覆此动作。

图3　感测电容值改变与指触侦测所用的电容充电电路

    CEXT是一个外接电容，用来容纳从CSENSOR所来的电荷，当CSENSOR每次连接至VDD时，CEXT就会充满电荷；当CSENSOR连接到CEXT时，就会对CEXT充电，此处CSENSOR远小于CEXT。想像自行车胎打气筒和轮胎，每次当SW1闭路时，就像充气把手被拉上来让气筒充满空气；当SW2闭路时，就如把充气把手压下去，让气筒裡的空气灌入车胎中。 

    图3电路的中间部分会对CEXT进行放电并且量测CSENSOR，当CEXT的电压超过VREF时，SW3就会成闭路状态让CEXT放电。此处的放电可想成自行车胎的安全阀，而这个安全阀最重要的功能之一就是其放电速率已知，所以只要量测放电时间就可以知道CSENSOR的值。 

    图3右边为量测SW3成闭路的时间。脉衝宽度调变(PWM)会在每次扫描之间产生脉波让处理器读取样本，每当SW3成闭路时，此处的计数器就开始量测时间，当电容值增加到CSENSOR时，往CEXT的电荷就会增加。

    这种电容值的改变让触控萤幕控制器能辨认出触碰行为(感测到的电容值增加)的发生，而问题在于，萤幕在环境杂讯中能辨别指触的能力(此亦为触控萤幕好坏关键)，若触碰控制器无法分辨真实指触或只是电容上杂讯造成的起伏，触控萤幕就无法有正常的反应。