北京时间10月21日消息，中国触摸屏网讯， 以iPhone的推出为时间节点，人们从正式认识到触控技术带来的人机交互革新到“触控无处不在”，转眼已经过去了4年时间。在这段时间内，除了从电阻式触控过渡到电容式触控、从单点触控发展到多点触控外，触控技术还经历了一系列的发展提升，比如更高精度、更快响应速度等。此外，触摸屏的架构也从层叠技术向外挂式(on-cell)和嵌入式(in-cell)进行升级。
本文来自：http://www.51touch.com/material/news/201110/21-12135.html
由于触控技术的主要作用是通过简化人机交互来提升用户体验，因此对于触控IC厂商来说，应用市场的需求是其发展相关技术的主要根基。这类厂商的技术研发主要分为两步：先用高性能的触控技术满足市场的基本需求，再用创新的技术来引领新的应用热潮。
高性能挑战：准确度、噪声与功耗
传统的按键式触控相对“粗线条”，只要对按键行为进行快速反馈即可，而随着触控技术向多点触控、屏幕触控方向发展，触控应用对技术的高准确度、高精度、低噪声、快速响应时间以及低功耗等性能都提出了更高的要求。例如是否能在多点触控时正确反应每个手指的操作，触控屏是否能在较潮湿的环境下正常工作等，都成为了用户衡量触屏技术的重要指标。
单就提升触摸的准确度来说，爱特梅尔公司(Atmel)触摸产品营销总监Binay Bajaj认为准确跟踪多个输入是一大设计挑战。对此，爱特梅尔的maXTouch技术采用了互电容技术。“互电容技术将发射电极和接收电极置于一个正交矩阵中这实际上是一个微型触摸屏阵列。由于可以单独测定矩阵中每个点的电容耦合，多点触摸的报告坐标不存在模糊性，因此具有更高准确度，可带来更好的用户体验。”而触控专家赛普拉斯(Cypress)的触控技术则是采用了同步分析自电容和互电容传感器的差分信号来解决触控准确度的问题。“在真实应用环境下，对触控准确度的把握更具挑战。例如在雨天、湿手的情况下使用触摸屏时，会带来误响应、低精度甚至是失灵的难题，系统单是依靠电容传感器无法区分手指触控和水滴‘触控’之间的区别，同步分析自电容和互电容传感器的差分信号是很好的解决办法。” 赛普拉斯市场总监John Carey表示。
在触控精度方面，赛普拉斯已经推出了针对细微触控应用的技术。据介绍，传统的电容笔是模拟了手指的尺寸和导电性，这使得其在处理书写和绘画等专用任务时，很难达到用户需要的精度和灵敏度。而赛普拉斯现可支持1mm笔尖的触控，可提供真实的手写性能体验。该公司TrueTouch系列产品提供的快速刷新率可保证在触摸屏上的手写体验与在纸上的手写体验相类似。“这同样也得益于我们独有的同时可支持自电容、互电容的单芯片解决方案。” Carey表示。
噪声是触控技术面临的另一大难题。“尤其是在层叠、外挂式、嵌入式等多种拓扑格式下，显示屏带来的噪声给触控性能带来了很大的冲击。” Carey指出。目前赛普拉斯主要采用嵌入式技术来中和噪声，并已经开发出容易集成到触控屏系统中的独特的具有专利的单芯片解决方案。Bajaj也指出，触控技术必须能够降低包括LCD屏幕噪声、充电器噪声，以及环境噪声(WiFi网络和微波炉的噪声)等在内的噪声。“爱特梅尔新的maXTouch E系列电容式触摸引擎(CTE)采用智能硬件过滤解决了这个问题，确保即使较大的噪声尖峰也不会影响触控性能。” Bajaj表示。据介绍，maXTouch E系列CTE具有频率捷变(frequency agility)的特性，能够在更广的安静频率范围内扫描触摸传感器，并自动切换以避免噪声，而该器件所采用的硬件过滤技术则能够在噪声影响测量准确性或响应时间之前抑制噪声，从而降低功耗、提高信噪比(SNR)。目前maXTouch E能够准确检测非常轻的触摸，包括无源手写笔的触摸，还可以识别和跟踪直径小于2mm的手写笔，并同时独立报告任何手指输入。
功耗是发展触控技术时不容忽视的难题。据悉maXTouch技术可让IC在扫描后进入“睡眠”状态，从而节约电能并延长电池寿命。此外，maXTouch方案还提供名称为picoPower的专有低功耗技术。“所有picoPower器件从开始设计阶段就考虑实现尽可能低的功耗，涵盖了晶体管设计、工艺几何特征、睡眠模式和灵活的时钟选项等。picoPower器件可以在低至1.62V条件下运行，而同时仍保持其所有功能，包括模拟功能。即使从最深沉的睡眠模式唤醒，所需唤醒时间也很短。” Bajaj表示。
在提升触控技术各个性能参数的同时，技术创新也成为了各厂商竞争市场的法宝。例如赛普拉斯可提供真正的单层传感解决方案，该方案用只有一半的厚度提供和双层传感解决方案相类似的高精度、高线性度和快速响应时间。除此之外，Carey表示单层解决方案还有另外两大好处：一是降低材料成本，可节省约40%的传感器费用；二是其超薄的特性可以帮助厂商打造更轻薄的设计。此外，单层传感器还可以提升光透射以及生产良率，并具有低功耗的特性。
爱特梅尔也从产品的外观轻巧纤细、提升显示屏亮度并降低功耗入手，采用将传感器直接置于显示屏滤色器上的外挂式拓扑设计来实现更薄的触摸屏叠层。由于触摸屏堆叠层中的每一层材料都会减少显示屏的透光度，因此多层材料会降低显示亮度或提升显示屏的功耗。“支持外挂式和其它薄型触摸屏设计，可让手机制造商提供更光滑、更纤薄、更明亮的触摸屏手机，如三星公司推出的Galaxy S II智能手机。maXTouch E系列控制器还可通过减少触摸屏叠层的层数，在带来更亮的显示屏之余，提供更低功耗，以支持更小、更薄电池的使用。” Bajaj说道。
多样化成触屏及触控技术未来发展趋势
目前，触控技术的应用已经深入到手机、平板电脑、游戏机、个人导航设备、相机、电视机、广告机等各类产品中，应用市场的多样化也要求触控技术更加灵活多变。除了眼下的多点触控、收缩/旋转手势触控、手写笔等常见的触控应用外，市场上还不断涌现出更多的创新应用。
针对目前的市场应用状况，Bajaj指出触控技术的应用已不再局限于轻点触摸，对手势、笔迹、面部检测、防误触、力反馈的应用需求也已经提上了日程。“按照技术应用的复杂度，触控应用可大致分为五点。一是除支持轻击屏幕外，还应支持多种输入，如手势等；二是支持高级触摸功能，这其中包括无限触摸和无意触摸抑制功能；三是可以支持使用手写笔，具有手写和形状识别特性；四是针对不同具体应用而提供不同的功能支持。例如对手机和数码相机应用加入面部检测功能，而对MID和上网本屏幕，则可增添手握抑制和防手掌误触功能；五是向用户提供触觉反馈的‘触觉’效果，例如振动。” Bajaj表示。
在现有的触控技术下，一些创新的应用产品也逐渐登台。例如爱特梅尔某客户采用其触控IC设计了一款特别的曲面透镜产品，据悉这项设计跟常用的平面透镜显示屏有很大的分别，从工业设计的角度来说非常特殊。由于曲面透镜的厚度差异会对触控的敏感性要求更高，这也就正好考验了爱特梅尔解决方案出色的信噪比性能。
展望未来，Bajaj认为触摸屏本身将变得更多样化，可提供不需要叠层而集成在LCD上面的触摸屏设计out-cell、覆盖层触摸(touch-on-lens)、外挂式以及嵌入式等多种拓扑机构。“最具前景的技术是覆盖层触摸，它是单层ITO，在与LCD集成的玻璃上有X和Y矩阵。外挂式设计也比较可行，其触摸屏传感器和滤色器在LCD叠层中相集成。” Bajaj表示。而触控技术则将基于输入应用的需求持续发展，如以面向Android智能手机应用的Swype app为代表的更高效的虚拟(屏幕)键盘。Bajaj还非常看好与触控技术相搭配的触觉技术。“2011年4月，爱特梅尔宣布已经集成了Immersion的触觉技术，即TouchSense技术。爱特梅尔AT42QT1085 (8触点按键)是业内首款利用14种独特的触觉效果，为按钮、滑条和拨轮(BSW)功能提供触觉支持的电容式触摸控制器。” Bajaj表示。
而Carey从应用的角度出发，认为低成本触控技术将是未来的发展趋势之一，它将为触控技术开启更丰富的应用。赛普拉斯正通过单层传感器方案来顺应这一发展趋势，目前低成本的功能手机已经开始受益于这一技术。此外，Carey认为传感器集成也是触摸屏发展趋势之一。“触摸屏中集成的传感器可使得面板变得更薄，同时简化供应链。变薄的触摸屏可以带来低材料成本。为了顺应这一趋势，赛普拉斯的TrueTouch已可以支持TFT、IPS和OLED显示屏上的外挂式和嵌入式拓扑。” Carey表示。
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