PIXCIR投射电容触摸屏技术分析

1、投射电容触摸屏技术分析王立民目前投射电容式触摸屏产品在欧美市场已经逐渐成为主流，出货量不断攀升。这也在很大程度上促进电容式触摸屏产业链的完善和升级，随着产业链的逐步完善，众多供应商的加入，新材料、新技术和新工艺的应用，也必将带来各项成本的下降，从而降低整体模组的价格，增加了产品的竞争力。在整个电容触摸屏的成本结构中ITOSensor玻璃占据一半以上。因此ITOSensor玻璃的价格走势将左右电容触摸屏的价格走势，直接决定投射电容触摸屏在触摸行业中的竞争力。据某些电容触摸屏模组大厂预测，2011年，触摸屏ITOSensor的价格将降到现在价格的一半。因此可以预见，在不远的将来电容触摸屏产品，尤其

2、是小尺寸电容触摸屏的价格将来会有明显的下降。届时，投射式电容屏将大幅挤占目前处于垄断地位的电阻屏的市场，无论品牌机或是山寨机市场，电容屏必将成为主流。当前市场上有许许多多能够提供成熟的电容触摸方案的供应商。其产品应用也五花八门，有触摸屏，触摸板，写字板等。方案商主要分布在欧美，中国，日本，台湾，韩国等地。在这林林总总的供应商中，各家专注的领域也有所不同，有专注于触摸板的开发和应用，有在中小尺寸中深耕不止。其中Pixcir是唯一植根于中国，并专注于投射式电容触摸屏，且产品覆盖小，中，大尺寸，最大尺寸已经攀升到21.6英寸，且已经量产的的投射电容触摸IC供应商。投射式电容方案根据其扫描方式一般分为

3、自电容和互电容两种：所谓的自容通常是指扫描电极与地构成的电容。在玻璃表面有用ITO（一种透明的导电材料）制成的横向与纵向的扫描电极，这些电极和地之间就构成一个电容的两极。当用手或触摸笔触摸的时候就会并联一个电容到电路中去，从而使在该条扫描线上的总体的电容量有所改变。在扫描的时候，控制IC依次扫描纵向和横向电极，并根据扫描前后的电容变化来确定触摸点的坐标位置。自容式扫描的优势是扫描速度快，扫描完一个扫描周期只需要扫描X+Y（X和Y分别是X轴和Y轴的扫描电极数量）根。其缺点是无法识别鬼点，不能做到真正的RealTouch。丘眄耳pointlingerdetectionInedlElectrodes

4、grid图11CrosspDintTTTTTTTTTT11Muki-fingerderectiElectrodesgrid图2如图1所示：就是单指触摸时的扫描原理。X和Y具有唯一性。图2：就是利用自容的扫描方式，对双指触摸时的扫描示意图。在触摸屏上根据组合方式会有4组坐标，这也就是两个真实的触摸点和两个所谓的鬼点。这种扫描方式可以完成只需要单指触摸和手势缩放的识别功能，也就是说在不需要绝对真实多点坐标的产品，完全可以用自容的扫描方式来完成。所谓互容，就是指在玻璃表面的横向和纵向的ITO电极的交叉处形成的电容，如图3。互容的扫描方式就是扫描每个交叉处的电容变化，来判定触摸点的位置。当触摸的时候就

5、会影响到相邻电极的耦合，从而改变交叉处的电容量，图3互容的扫描方式可以侦测到每个交叉点的电容值，以及触摸后的电容变化，因此他需要的扫描时间与自容的扫描方式相比相对来讲要长一点。需要扫描检测X*Y个数据。他可以真实的侦测到多点触摸。图4是互容扫描模拟化的示意图，OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOIntersectionsimageofC图4图5是经过处理后的示意图。oooooooooooooooooooooooooooooooooo

6、oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooeooooooooooooeooooooooooooeoooooooooooooooooooooeoooooooooooooooooooooooooooeooooooooooooooooIntersectionsTouchlocations图5自容和互容有各自的应用领域，自容主要应用于只需要单点以及手势缩放的领域，而互容则应用于需要真实多点的领域。Pixcir却把两种不同的扫描方式完美的结合在一起，形成了Pixcir的成熟的投射电容触摸解决方案。Pixcir于2008年

7、在苏州成立，其技术团队来源于瑞士，拥有10余年的行业经验。是较早的从事电容触控技术研究科开发的公司之一。在该领域拥有数十项专利。其独特的算法融合了自容和互容的优点，并具有优异的抗干扰性和良好的扩展性等优势。其方案成熟并且经过量产的考验。一个成熟的方案应具有以下几特点：扫描方式不论是自容还是互容的扫描方式，他都有各自的优点和缺点，成熟的方案就要把自容和互容的优点结合起来，充分发挥各自的优点，同时又屏蔽掉各自的缺点，在正常以及单点触摸的情况下，启动自容扫描方式，充分发挥其扫描速度快算法简单的优势，而在多指触摸的情况下，则启动互容的扫描的方式，充分发挥其能够识别真实多点的优势。手掌识别功能由于个人习

8、惯不同，有的人在写字的时候有手掌放在纸上的习惯，因此就要求方案要具有手掌识别的功能。能够识别出是手掌还是真正的触摸。由于电容触摸屏的原理所致，当有手掌放在触摸屏上的时候，也会有所识别。因此就需要方案具有足够的智慧其识别和区分。图6为手掌识别的示意图图6抗干扰能力：一般情况下电容触摸屏是和TFTLCD起配对工作，而且是放置在LCD的上面。为了防止液晶老化，TFTLCD在工作的时候，Vcom电压一直处于翻转的状态，由于电容触摸屏的工作原理所致，这个不停翻转的电压会对触摸屏的正常工作造成影响，使其不能正常的完成工作。因此就需要对这个Vcom电压进行相应的处理和屏蔽，有的方案是增加屏蔽层进行屏蔽，这也

9、是使用比较多的方案。也有的方案是应用自身的算法和速度来处理和过滤掉Vcom干扰信号。相比较来讲，前一种方案会相应的增加成本，而后一种方案则在成本上具有更加明显的优势。图7为Vcom干扰信号的事宜图ISmodule：.CwplinjnnewFsilir.EicnNoiseimmunityTWOfingers7*TTO欷.4.mi乂.SINUSnifuinnmuiniuuiPasste-giou图7具有良好的扩展性能在架构上，目前的方案一般有两种：一是MCU和SensorIC集成在一起，另外一种是这两颗IC相对独立。前一种只能适应一定尺寸范围的投射电容触摸屏，而后一种方案则可以有更好的适应性，可以

10、按照需求进行扩展，小尺寸就外挂一个SensorIC，中尺寸就挂两个，三个或者更多。以适应尺寸变化的需求。接口协议通常有USB,IIC,UART等，如果一颗MCU能够支持以上3种协议，那么无论是方案商还是代理商亦或是模组厂都会喜欢后一种模式。因为他只需要备两种货在自己的仓库里面，一种是SensorIC，一种是MCU，这样就可以通吃各种尺寸，各种接口协议的触摸屏产品。这样可以很好的规避因为备货而带来的资金压力，减少风险。只需要更改不同的F/W,就可以完成花样繁多的触摸屏产品。图8图9触控面板加工的难易不同的电容触摸屏方案，有不同的产品结构需求。目前从Sensor玻璃ITO扫描电极的结构上分一般有两

11、种：一种是两面结构，即：在玻璃的正面和背面分别有感应电极，一种是单面桥接的结构，即：电极全部在Sensor玻璃的一侧。单单从结构以及加生产加工的难易程度上讲，单面的结构具有更广泛的适应性，因为他完全可以使用目前已有的TFTLCD的生产线去完成，并不需要任何的设备改造。而双面Sensor结构产品在加工的时候会存在一些缺陷，在加工A面的时候，B面ITO容易受到伤害，因为在加工A面的时候，B面的ITO玻璃在加工的过程中要经受，滚轮，顶针，毛刷等接触和摩擦，势必会对扫描电极造成一定的伤害，从而影响良品率，导致成本的上升。触控面板材料的广泛性目前电容触摸屏的基材多数使用玻璃，因为玻璃的透过率比较高，加工

12、工艺比较成熟，但是相对来讲，成本比较高，而且这种玻璃被少数寡头垄断。除了玻璃之外，另外一种透明的导电基材就是ITOFilm（基材为PET）,此种材料一直在电阻是触摸屏的主要材料。使用PET材料来做电容触摸屏的优势之一就是材料成本便宜,他的缺点就是透过率稍微差一些，ITO阻抗比较大，而且阻抗的一致性比较差，由于材料的若软性，给加工造成了一定的难度。从长远来看，PET结构的材料是一种很好的替代材料，但前提是要有很好的方案能够适应比较大的ITO阻抗和阻抗的不一致性。另外一个方面就是要尽快的提高PET材料的加工工艺，提高良品率。综合性能以上几点只是从具体的某个方面来谈，一个方案是否具有竞争力，则不能单单从单个指标来衡量，而是需要综合的去衡量。不能有出现短板的情况。下图为Pixcir的综合性对的图表图10为1颗Tango(SensorIC)综合性能图表SNR心、$0CostEffective4BetterGUIPanelSizeBetterBatteryLifeTime图10图11为3颗Tango的综合性能示意图表PanelCostEffective图11图12，为Pixcir3颗Tango方案和目前市面上Fullpoint方案的综合性能的对比JPanelSizeBetterGUICostEffectiveBetterBatte