基于电容式触摸技术的研究与应用.docx

摘 要随着当今社会的发展，触摸技术也在经历着自身的更新，各式各样的触摸屏和触摸板，在很多领域得到长足发展的。本文致力于研究当前将电阻式取而代之的电容式触摸技术，从表面电容式到投射电容式,深入分析，设计了触摸板的电路图，制作出一款单点触摸板，并进行测试验证，通过对原理图和 PCB 图的修改，对传感信号轨迹线的重新绘制，PCB 的重新布局，电阻和电容值的改变和调试，达到了预期的要求，并将该款触摸板使用在了上网本上。本论文所设计的触摸板实现了一些基本的功能，比如单击，双击，X/Y 中心位移和 X/Y 四周位移的滑动，滚轮，右键等功能，该触摸板具有简洁，集成度高，方便，实用，廉价，设计周期短等优点。本论文给出了一种简单触摸板的设计和测试方案，以便为以后将其功能扩大化打下基础。关键词：触摸技术 表面电容 投射电容 触摸板目录目 录第一章 绪论.11.1 触摸的发展史 .11.2 触摸技术分类及特点 .51.2.1 电阻式.51.2.2 电容式.71.2.3 表面声波式.71.2.4 红外式.81.2.5 电磁感应式.91.2.6 振波感应式.91.3 技术比较及应用 .91.4 研究说明 .12第二章 电容触摸.132.1 表面电容式触摸 .132.2 投射电容式触摸 .132.2.1 概念分类.132.2.2 特点.152.3 关键问题 .152.4 多点触摸的窥探 .182.4.1 识别手势方向.192.4.2 识别手指位置.202.4.3 多点与单点.212.5 电容传感器和控制器 .222.6 电容触摸输入原理 .22第三章 触摸板的研究.253.1 原理 .253.2 特点 .263.3 功能介绍 .263.4 规格概述 .273.5 电气规格 .283.5.1 校准.283.5.2 触摸板定位.283.5.3 引脚分配.283.5.4 电源信号.293.5.5 防静电.293.6 机械制图与安装 .303.6.1 机械制图.303.6.2 触摸板安装.313.7 失效准则 .32. 333.8.1 概述. 333.8.2 鼠标或键盘到主机的通讯. 343.8.3 主机到鼠标或键盘的通讯. 353.8.4 操作模式. 363.9 本章小结 . 36第四章 电路实现与测试 .374.1 应用原理图 . 374.2 应用PCB图. 404.2.1 PCB设计整体布局 . 404.2.2 设计规则. 404.2.3 PCB电路图 . 414.3 触摸板的测试 . 434.3.1 芯片测试. 434.3.2 开短路测试. 434.3.3 定量及定性测试. 484.4 本章小结 . 51第五章 结论.53致 谢.55参考文献.57第一章 绪论 1第一章 绪论1.1 触摸的发展史回首触摸技术这几十年的发展历程，我们不由的感叹社会发展非常迅猛，技术革新日益进步。早期的电子触摸传感器是比 PC 更早的触控设备，而且许多早期音效合成器和电子乐器的制作者用接触式电容传感器来控制声音和音乐，这些是触摸板，而不是触摸屏，如图 1.1 所示，这些主要为音乐而设计的触控设备是多伦多大学的多点触摸表面和 CMU Sensor Frame 的早期基础。触摸技术开始于 70 年代初期，早期的工作成就于 IBM，Ottawa Canada and the University of lllinois，到 1971 年，许多不同的技术揭开了其神秘的面纱，他们都是单点式触摸，并且不能感应压力。最早被大众所知的是 PLATO （如图 1.2 所示）电脑辅助教育系统的终端，于1972 年开发，和触摸方式一样备受关注的是其实时随机存储音频回放功能以及平板等离子显示，它所用的触控技术便是如今红外触控的前身，而且这项技术至今仍在使用。图 1.1 电子触摸传感器 图 1.2 PLATO 1981 年，用于机器人的触觉阵列传感器问世，在 44 的正方形的平板上由 88阵列传感器所组成，如图 1.3 所示，显示的是在一个触觉传感器上放一个圆形物体所出的成像结果。AbstractAbstractWith the development of todays society, touch technology is undergoing its ownupdate, present a wide range of touch screen and touch pad, has made rapid progress inmany areas. This article dedicated to study the current resistive instead of capacitivetouch technology, projected from the surface of the condenser to the condenser,in-depth analysis, to produce a single-touch pad for test validation, and use of theInternet, this paper describes touchpad to achieve the basic features, such as click,double click, X / Y center displacement, X / Y four weeks displacement, the wheel,right and other functions, the touchpad has a simple, highly integrated, convenient,practical, low-cost, short design cycle. This paper gives a simple touchpad design andtest programs in order to lay the foundation for the future will be its functionexpansion.Keywords: touch technology surface capacitiveprojected capacitive touchpad第一章 绪论 3非常可靠的感应最多三个手指（主要是由于光学成像的原因，一般是阴影所造成）。到 1986 年，多伦多大学主要研究使用两只手分别进行连续控制来完成不同的双输入，如图 1.7 所示，第一种是定位/调整任务，一只手将某个图形移至屏幕上的某一处，同时另一只手调整图形的尺寸，从而达到想要的目标；第二种是选择/导航任务，一只手在文档中搜索目前尚未被显示在屏幕上的某一处，然后用另一只手选择它的轨迹，因为当时双手动输入的连续控制还很难实现（ADB 还未推出），我们用另一个电脑来控制，结果显示，这种连续的双手动控制对于用户来说都很容易实现，而且在性能和学习的能力上也有提高。同期，苹果桌面总线（ADB）和轨迹球滚动预置得以实现。苹果桌面总线连同苹果代和苹果 SE 一同发布，这可以视为 USB 的早期版本，它支持即插即用，并且支持多种输入设备（键盘、鼠标、轨迹球、游戏棒等），但唯一的缺点是如果你同时接入两个定位设备，在缺省状态下，软件并不能区分它们，它们都进行同样的操作，如果鼠标和轨迹球同时运行，那么你将会看到它们在屏幕上争夺运行轨迹，这是距离支持多点触摸输入最接近的一次，虽然实际上并没有成功实现，但几十年后的今天，多点触摸技术已经完全掌握。图 1.5 触摸平板 图 1.6 传感器框图 1.7 双输入控制在 90 年代初期，电子书桌和旋转键盘陆续产生，该书桌采用光学和声学技术究与应用图 1.3 阵列传感器第一个由毛玻璃面板组成的多点触摸式人机交互系统于 1982 年产生，它是为电脑系统而设计的柔性机界面，其面板所的光学特性是通过放置在界面背后的摄像头记载下手指压力的相关黑点，因此这种特性结合上简单的图像处理就可以实现基于多点触摸的画图功能。1983 年，可以跟踪手以及允许多个手指的可视系统产生，手和人通过许多丰富的手势来进行交互操作，其定义为视频场所/视频书桌，如图 1.4 所示，它可以使用在很多地方，包括书桌和墙壁，其本身却不能感应触摸，因此主要根据姿势停留的时间来触发，但是从用户的角度来看，在水平桌面的设置中，该系统是基于触摸感应的，主要描写了无阻碍的交互手势（不需要手套、鼠标、触笔等），其所做的工作不仅超前且有巨大的影响力，但是认知度却并不太高。图 1.4 视频书桌多点触摸屏于 1984 年诞生，它用一个透明的电容传感阵列覆盖在 CRT（Cathode Ray Tube，阴极射线管）上，可以用很快的速度通过手指操控图形物体，由 Bob Boie 研发。到 1985 年，多伦多大学研发了一款触摸平板，如图 1.5 所示，可以感应任意多个同时的触摸输入，并且报告他们各自位置和触摸程度，由于其使用的是电容传感而不是光学传感，因此要比一般基于摄像头的系统更轻薄，同年，Carnegie-Mellon University 的 Paul McAvinney 完成了一种传感器框，如图 1.6所示，该设备使用安装在框角的光学传感器感应手指，由于当时还没有微型摄像头，因此该款设备使用了 DRAM IC 和透明玻璃罩来成像，可以在一定的时间内究与应用机领域，电阻式触摸屏也有应用，比如此前广受欢迎的 HTC Touch Diamond等等。不过，电阻式技术原理简单，门槛低，上下游整合完整，但也存在很多缺点，如无法进行多手指侦测，并且反应不灵敏，寿命较短，需要用户校准，光学性能不良，目前手写式手机屏幕多为此类。如表 1.1 所示，各式电阻式之间的不同。表 1.1 电阻式技术比较四线式 五线式 六线式 七线式 八线式上部电极下部电极专利权配线最简单，不受专利限制ELO、3M 专利 宇宙光电专利 日本富专利 3M 专利特性产品不耐刮，售价最低改良四线式不耐刮缺点较四线增加耐刮度、防电磁波与防噪音功能耐刮、准确度较高耐温度及坏境温度变化，分辨率为四线二倍所有电阻式都采用分压器原理来产生代表 Y 坐标和 X 坐标的电压，如图 1.11所示，分压器是通过将两个电阻进行串联来实现，上面电阻连接正参考电压，下面电阻接地，两电阻接点处的电压测量值与下方电阻阻值成正比。为在电阻式的特定的方向测一个坐标，需对一阻性层加偏置，将它的一边接参考电压，另一边接地，与此同时，把未偏置的一阻性层接到一 ADC 的高阻输入端口，当触摸的压力够大时，可使两阻性层间接触，电阻性的表面就被一分为二成为两个电阻，其阻值与触摸点位置到偏置边界距离成正比，触点和接地的边缘间的电阻相当于其分压器中下方的电阻。因此，在未偏置阻性层上测的电压与触点到接地边缘间的距离成正比。第一章 绪论 7图 1.11 电阻式分压原理1.2.2 电容式电容式可分为表面电容式和投射电容式两种。表面电容式原理与电阻类似，但使用电容值而非电阻值为计算量来决定触摸位置，主要应用在中大尺寸上，但如同电阻式，虽然是感应式相比较电阻式灵敏，但其技术门槛低，且无法进行多手指侦测。 而投射电容式与表面式不同，主要在于其表面是使用上下两电极做为电容，投射式则将上下电极细分成矩阵式分布以画出 Y 轴、X 轴交叉分布做为电容矩阵，当手指触碰时通过 X 轴、Y 轴的扫描就可以侦测到在触碰位置的电容变化，进而计算触摸所在。苹果计算机和 iPhone 即以此技术作为基础，其技术门槛高但是市场可期待。1.2.3 表面声波式利用声波发放器传送到平面玻璃，造成均匀分布的表面声波，当表面波与手指或软性界面触碰，即就产生声波遮断以此计算触碰位置所在。因其成本高，上下游整合不易，且无法做多点侦测，是其较大的限制。表面声波是一种在介质表面进行浅层传播的机械能量波，性能稳定，在横波传递中具有非常尖锐的频率特性。表面声波触摸屏的显示部分是一块玻璃平板，安装在 LED、CRT、LCD 等屏幕的前面，它是没有覆盖层和贴膜的。屏左上和右下角各固定水平和竖直方向的超声波发射换能器，右上和左下角则固定了两个接收换能器，其原理是在屏幕的表面产生一个横竖交错的超声波栅格，屏周边则是刻有精密的反射条纹。 发射换能器将电信号转化成为声波能量，并且向沿着横向表面传递，然后由屏下边的一究与应用来检测手/手指和其他物体，特别是基于纸张的控制，清楚的演示了多点触控的概念，比如用两个手指缩放和转换图形物体，使用 pinch 手势等等，如图 1.8 所示。而旋转键盘是一个集成在键盘背面的多点触控板，你可以将键盘翻过来利用触控板来用多种手势实现控制。随着 IBM 和 Bell South 推出了世界上首个智能手机Simon，Simon 和 iPhone 一样采用触摸屏驱动的“软机器”的用户界面，虽然只是简单的单点触摸，但是 Simon 预示了很多我们现在使用的基于触摸屏的手机设备特性，如图 1.9 所示。同期，一台拥有笔触感应屏幕的笔记本 GRiD Systems 2260问世。图 1.8 旋转键盘 图 1.9 智能手机 Simon1994 年，苹果（apple）推出了世界上第一款带有触摸板的笔记本，而非早期使用的轨迹球鼠标控制设备，而采用了 George E.Gerpheide 在 1987 年发明的“触摸板”，如图 1.10 所示，之后，触摸板就变成了笔记本电脑的标配鼠标控制设备，一直沿用至今，直到 1998 年间，由 Delaware 大学的 John Elias and WayneWesterman 联合成立的公司开发出了一系列具有多点触摸功能的触控板，包括iGesture Pad，它支持很丰富的多点及多手指触控功能，到 2005 年该公司被苹果收购。图 1.10 第一台带有触摸板的笔记本触摸技术得到广泛的发展，2007 年，苹果（apple）的 iPhone 问世，与 1992究与应用组反射条纹把声波能量反射成向纵向的表面传递，声波能量经由屏表面，传播给接收换能器，接收换能器将声波能量再转变成为电信号。当手指或其它柔性的物体接触屏幕的时候，手指或者其他物体吸收了一些声波能量，通过控制器检测接收信号在某一时刻的衰减，在波形上就显示出一个衰减缺口，由此可以计算出缺口位置，从而得到触摸位置。除了一般触摸屏都能响应的 X、Y 坐标外，表面声波触摸屏还能响应 Z 轴坐标，即是可以感知触摸压力的大小。表面声波触摸屏不受湿度、温度等环境因素的影响，其分辨率高，寿命长，防刮性好，没有漂移，透光率高（90%左右），可保持图像质量，适合公共场所。一般情况下不能在手上佩戴毛线或皮革的东西来进行触摸，主要因为这些物体都会接收部分声波，影响感应的准确度，屏幕表面或接触屏幕的手指如沾有水渍、油渍、污物或灰尘等，也会影响其性能，甚至令系统停止运作。1.2.4 红外式红外式即为光学式，其原理是把红外的发射和接收作为 X，Y 矩阵，通过触碰产生阻隔来侦测触摸位置。如图 1.12 所示。图 1.12 红外触摸原理红外接收器产生的电压与接收到的红外光强度成比例，因此只需要对电压进行测量就可以计算出触点与发射管的相对位置，再加上发射管的物理位置，就可以对触点进行绝对定位。红外触摸优点在于不受电压、电流和静电干扰的影响，适宜于一些恶劣环境，而且其安装方便、价格实惠，各档次的计算机均可使用。此外，响应速度要比电第一章 绪论 5年的 Simon 一样，一款具有软接触接口的手机，主要是其杰出的工业设计和非常平顺的交互功能广受青睐，并能够实现有限维度的多点触控，而且利用它能够实现如 pinching 技术，即用两手指指实现对界面的缩放和放大操作功能。现如今，手机，笔记本电脑，电子屏幕，家用电器等触摸产品应用于各个方面，随着时间的推移，我相信触摸技术创新会更多更好。1.2 触摸技术分类及特点触摸板和触摸屏是一种附着在屏幕或者电路板上的装置，与显示器配合使用，通过手指触摸产生模拟电子信号，再经过数模转换成为计算机可以识别的触摸点的坐标信号，从而将操作者的意思传达给计算机设备，其本质是传感器，它是由触摸检测部件和触摸控制器组成，控制器的主要作用是从触摸点检测装置接受触摸信息，并将它转换成触点坐标并由 CPU 发送命令加以执行。触摸技术由于其操作的便捷性和直观性，而得到了广泛的应用。如今，广泛应用于手机、PDA、笔记本、家电、广告牌等各类消费电器中，其多媒体演示系统更以其色彩亮丽的画面，丰富多彩的多媒体表现形式，简便的使用操作，用于提供全方位的形象展示、工业控制、信息查询、公共娱乐等功能。触摸技术大致分为电阻式、电容式、表面声波（SAW）式、红外（光学）式、振波感应式、电磁式等，各有优缺点，但是在触摸技术发展的历程中扮演了很重要的角色。下面对以上几种技术做简单介绍。1.2.1 电阻式电阻式实质上是利用压力感应阻值的变化来控制触摸位置，它是一种多层的复合薄膜，是由一层有机玻璃或玻璃当作基层，表面涂上一层带有 ITO（氧化铟）膜的透明导电层，上面再覆盖外表面经过硬化处理、表面光滑且防刮的塑料层，其内表面覆盖一层 ITO，在两导电层之间会有很多细小的透明绝缘端子将它们隔开，当手指触碰使表面凹陷时，两层 ITO 导电层之间会出现一个接触点，传感器侦测到接通点后，由集成电路进行 A/D 转换，并得到触摸点的 X 轴和 Y 轴的坐标。根据其引出线数多少，电阻式触摸大体分为四线式、五线式、八线式等，有的基层甚至直接使用导电玻璃或者有机导电薄膜。电阻式应用于电脑触控板和触摸屏，其价格比较低廉，能在较恶劣的环境下工作，并且利于大规模生产，因此成为发展最早、用途最为广泛的触摸屏和触摸板。目前全球生产的触摸屏和触摸板中，电阻式占 80%以上。在手第一章 绪论 9容式快，主要是没有电容的充放电过程，但分辨率相对较低，还由于大量的红外元器件的使用，可能导致在任意元件的装配不当或损坏都会影响其工作性能，因此可靠性不高，在使用过程中架框四周的红外发射管和接收管易损坏，同时还容易受外界光的影响，对应于一个庞大的元件阵列之后，必然是一个庞大的电路，其体积无法得到有效控制。1.2.5 电磁感应式电磁感应触摸是较早应用于便携式 IT 产品的触摸技术，它的特征是需要一支“笔”，而不是手指。这支笔能够发射电磁波，通过接收装置感应到笔在屏幕上方的位置，就可以进行定位。在其它触摸屏的精度问题未解决的时侯，早期的 PDA、电子词典、手写板等都使用了这种方式。直到今天，电磁感应式触摸技术还在手机和平板电脑上发挥作用。电磁感应式触摸屏造价低，结构简单，利于手写输入，而且可以和其它触摸屏集成在一起，因此广受欢迎。比如惠普 TouchSmart TX2 平板电脑就采用了电磁感应+电容式触摸屏，电磁感应笔进行手写输入，电容式触摸则用于图形界面操作。联想ThinkPad X200T 也有类似的电磁感应+多点触摸的型号，此外很多 GPS、上网本和 MID 上也同样拥有电磁感应式触摸屏。1.2.6 振波感应式该项技术为 3M 公司发明，主要原理在强化玻璃基座上利用触摸，使玻璃内部的振动波传导至其四个角落的感应及控制器来决定触摸位置。其优点为不受表面脏污与刮损影响，且可适用于大尺寸(32 寸以上)，缺点是无法多点触控，价格高，产业上下游整合不完整。除了以上几种触摸技术外，尚有其他方法引入触摸领域，例如微软的光学成像式，造价昂贵，反应速度慢，可用度不高，另外友达、TMD、夏普之内嵌光、弯曲波、Active Digitizer 等技术。1.3 技术比较及应用如表 1.2 和 1.3 所示是上述各触摸技术的特性基本比较及主要应用范围，不难发现，就多指触控其技术成本及普遍应用来看，以投射电容式发展为主流。究与应用表 1.2 触摸技术的特性比较电阻式 表面电容式红外线 超音波 投射电容式电磁式触控装置 手指、笔 手或带电物 手、软性性质 手 手或带电物 电磁笔多指触控 价格 1 4 3 3 2 5最适尺寸 17 8-32 10 无限制多人辨识 耐久性 1000万次 1000万次 1000万次 1000万次 2000万次穿透率 78%85% 90% 100% 100%防水防尘 重量 轻 轻 重 重 轻 重反应速度 慢 快 快 慢 快 快准确度 5 5 4 4 5 5组装 5 5 3 3 5 2表 1.3 触控面板的应用范围应用 尺寸 红外线式电阻式表面电容式电磁式超音波式投射电容式大尺寸LCD TV，PDP TV3060 监视器 1522 ATM 1217 医疗器材 1017 （10一下）POS 系统 1014 （10一下）NB 1014 （10一下）中尺寸汽车导航 5.67 （10一下）游戏机 38 （10一下）平板计算机 712 （10一下）个人传真机 5.66.2 小尺寸e-Book 38 遥控器 1.54 PDA 3.54.3 智能型手机 2.43.5 DSC、DV 2.53.5 手机 1.53 由表 1.2 及表 1.3 基本上就触控面板可得结论如下：(1)中大尺寸的面板仍然是以电阻式为主，主要还是因为其成本较低，但是其功能有限，如果需要较多的功能，则电磁式和红外线将为主流。第一章 绪论 11(2)小尺寸或者可携式的产品在初期仍会以电阻式为主导，但由于 iphone 一系列产品的产生，投射电容式的比重将会持续增加。(3)复合面板（电阻式电容式、电阻式电磁式、电磁式电容式）将成为各厂商研发的主要方向。（如 N-Trig 的开发，电磁式与电容式组合，WACOM 的电磁式电阻式）(4)除多手指侦测外，手写或笔写或手笔并用都将是研发的重点。表 1.4 面板生产分布电阻式 表面电容式超音波式 红外式 投射电容式四线 五线 七线 八线 面板 IC日本FujitsuNisshaGunzeSMKDMCALPSNisshaFujitsuGunze Mitsubishi SMKe-ITNisshaGunzeROHM美国3M 3MELOELO3M3M ELO SynapticsCyperssBroadcomQuantum英国Zytronics台湾时纬科技 时纬科技 接口光电 宇宙光电 益震光电 坤巨信息 洋华 升达科技接口光电 益震光电 达诺光电 仕饮科技 宇鸿光电 TPK 义隆洋华光电 宇宙光电 益震光电 时纬科技益震光电 嵩达光电 嵩达光电宇宙光电 理义光电 胜华科技理义光电 仕饮科技富晶通韩国SamsungHantouchHantouchInotouchIontouch大陆GeneralTouchGeneralTouch从表 1.4 中可以看出，国内的触摸水平还是非常落后，触摸技术依旧掌握在比较发达的地区，集中在台湾、日本和美国。究与应用1.4 研究说明伴随着 IT 技术的高速发展，各类电子产品充斥着人们的生活，如今人们早已习惯各种各样的输入方式，尤其以键盘和鼠标输入最为常见。然而在某些特殊的时间和场合，键盘和鼠标输入都有着许多不便，随即便产生了一种比较简易的输入方式即触摸输入。本课题主要是对各类触摸技术的学习，并基于电容式触摸中的投射电容式进行深入解析，从触摸原理、控制原理、接口协议等一系列的研究，到硬件电路设计、测试分析等工作，通过对产品的反复改进和测试，从而达到预期的效果并得到应用。与此同时，研究中还存在一些问题，诸如多点触摸还未得到应用，灵敏度有待提高，电路板需要更加简化，以达到在元器件减少的同时能让功能更加完善，在许多方面还有待我们研究与探索。二章 电容触摸 13第二章 电容触摸近年来，电容式触摸输入方式凭借其工艺成本低、触摸检测方便、硬件免维护等特点，成为触摸输入方式的主要选择，并且电容触摸输入方式增加了工业设计的灵活性。电容触摸技术侦测的信号是来自于因触摸而引起的微量电容的变化。按工作原理的不同，可分为表面电容式触摸（SCT，Surface Capacitive Touch）和投射电容式触摸（PCT，Projected Capacitive Touch），前者常见于大尺寸户外应用，如公共信息平台及公共服务平台等产品上，而后者多用于手机和笔记本触摸板上。2.1 表面电容式触摸表面电容触摸技术主要是采用一层铟锡氧化物（ITO），外围至少有四个电极，物体靠近时感知电容的变化（主要是 3M 公司掌握该技术），但是该方法很长一段时间停留在信息亭触摸上，表面式存在一定的局限，只能识别一个手指或一个接触，而且考虑到电极的尺寸，对于小尺寸的并不合适。其典型的触摸屏结构是在玻璃底板上沉积一层高阻 PVD 透明导电膜，如图 2.1 所示，用丝网印刷银浆制成的线性图形（有时也叫做总线）与透明导电薄膜相连，另一端则是与尾部相连，最后这些弯曲的尾部再与屏的控制器相连接。图 2.1 表面电容式结构2.2 投射电容式触摸2.2.1 概念分类投射电容式是传感器利用触摸电极发出的静电场线，用特定的运算法则处理究与应用X，Y 两个方向的传感信号来确定位置。就技术原理，有 2 种方式可实现投射电容式触控感测，一种是自电容型（self capacitance，也称 absolute capacitance），另一种为互电容型（mutual capacitance，也称 trans capacitance）。自电容型是指触控物体与电极间产生电容耦合，并侦测电极的电容变化来确定触碰发生；互电容型则是当触碰发生时，会在邻近 2 层电极间产生电容耦合现象。图 2.2、2.3、2.4 所示即为几种屏幕的结构分析。图 2.2 普通屏图 2.3 互电容 图 2.4 自电容根据这 2 种原理，可以设计不同的投射电容式架构，不同架构能做到的多点触控功能也就不同。投射电容式技术是实现多点触控的希望所在，相较于表面电容式，投射电容式采用单层或多层样式化 ITO 层形成行/列交错感测单元（sensingelement）矩阵，如此，在整个使用生命周期中，不需要通过校准就能得到精确触控位置，而且可以使用较厚的覆盖层，也能做到多点触控操作功能。投射电容式触摸技术在消费电子产品中得到广泛的应用。它需要一到多个设究与应用（1）透光感应表面技术可透光的感应面基本是上下两层电极矩阵所形成，中间是以绝缘层隔开以形成电容，结构较为简单。触控面板基本上是由轻薄透明的感应面和一个控制 IC以及 IC 内部相对应的软件及韧体组合而成。导电电极从而溅镀透明导电材料（目前都为ITO，氧化铟锡）于透明基材上，一般为玻璃或者PET薄膜，是以Film/Film、Glass/Glass 或者 Film/Glass 三种结构上下贴合而形成。感应面的主要规格是透光率和耐久性，在玻璃上的溅镀和蒸镀为面板厂所熟知，因此传统中小尺寸面板厂商也积极投此领域，然而玻璃厚、重、贵、易碎，显然并不是长期使用的最佳选择，因此电阻式触控面板产业便是在光学 PET 薄膜的经验中挺进。图 2.6 即为 ITO 设计的一种常见图案，最早出现在 1980 年初，这种菱形图案需要两个感应层，分别针对 Y 轴和 X 轴方向，来确定触点位置。菱形图案可以针对于暴露在手指触摸区域下的电极表面来进行优化，同时能把 X 和 Y 方向轨迹的交叉面积降到最小，这些电极的密度越高，触摸的空间分辨率也就越高。图 2.6 最早的菱形图案（2）控制 IC 来源和电阻式面板不同，原理简单，门槛较低，感应控制电路不需独立控制 IC，而是多由系统上的主控 CPU 加以软件处理，而投射电容式目前尚无法由系统上的主 IC 处理而必须由独立 IC 处理，因此也吸引国内外多家 IC 设计公司相继投入，如 Synaptics、Cypress、台湾升达（Sentelic）、义隆（Elan）等等。但投射电容式触摸 IC 因为其门槛相对较高，若非具有相当研发实力恐怕难以完成，其主要技术门槛在于系统噪声的处理；对手指上的汗、油等污渍的克服；Cover lens 或保护面的厚度使感应的灵敏度降低；人体体质的不同造成系统稳定度的降低；在小尺寸应用上手指分辨率较低会使光标分辨率不容易提升，往往使 Demo 容易，量产困难，若没有长期经验的积累是没办法克服在量产的稳定问题。上述的几家公司都有其长期的基础，但还需进一步的学习。究与应用美国 Synaptics（新思）、Apple（苹果）、台湾升达（Sentelic）、TI、Elan 等公司手上，其专利布局缜密，几乎涵盖现在与未来发展所需的技术。表 2.2 所示可查到的专利数量。表 2.2 触摸相关专利Total RelatedSynaptics 113 90Cirque(ALPS)41 35K-Tek(Elantek)35(TAWAN)35(TALWAN)Logitek 75 40Microsoft Many 807Apple Many 203Sentelic 78 37简单的说，要是在触控板上要单