引言：觸控技術(shù)已經(jīng)深入到各個應(yīng)用領(lǐng)域，市場也對其提出了更高的要求。目前的觸控IC正向高準(zhǔn)確度、低噪聲、高精度、快速響應(yīng)和低功耗等方向發(fā)展；而從長遠(yuǎn)來看，觸屏多樣化和觸控方式多樣化是廠商發(fā)展觸控技術(shù)緊跟的目標(biāo)。

　　以iPhone的推出為時間節(jié)點，人們從正式認(rèn)識到觸控技術(shù)帶來的人機交互革新到“觸控?zé)o處不在”，轉(zhuǎn)眼已經(jīng)過去了4年時間。在這段時間內(nèi)，除了從電阻式觸控過渡到電容式觸控、從單點觸控發(fā)展到多點觸控外，觸控技術(shù)還經(jīng)歷了一系列的發(fā)展提升，比如更高精度、更快響應(yīng)速度等。此外，觸摸屏的架構(gòu)也從層疊技術(shù)向外掛式(on-cell)和嵌入式(in-cell)進(jìn)行升級。

　　由于觸控技術(shù)的主要作用是通過簡化人機交互來提升用戶體驗，因此對于觸控IC廠商來說，應(yīng)用市場的需求是其發(fā)展相關(guān)技術(shù)的主要根基。這類廠商的技術(shù)研發(fā)主要分為兩步：先用高性能的觸控技術(shù)滿足市場的基本需求，再用創(chuàng)新的技術(shù)來引領(lǐng)新的應(yīng)用熱潮。

　　高性能挑戰(zhàn)：準(zhǔn)確度、噪聲與功耗

　　傳統(tǒng)的按鍵式觸控相對“粗線條”，只要對按鍵行為進(jìn)行快速反饋即可，而隨著觸控技術(shù)向多點觸控、屏幕觸控方向發(fā)展，觸控應(yīng)用對技術(shù)的高準(zhǔn)確度、高精度、低噪聲、快速響應(yīng)時間以及低功耗等性能都提出了更高的要求。例如是否能在多點觸控時正確反應(yīng)每個手指的操作，觸控屏是否能在較潮濕的環(huán)境下正常工作等，都成為了用戶衡量觸屏技術(shù)的重要指標(biāo)。

　　單就提升觸摸的準(zhǔn)確度來說，愛特梅爾公司(Atmel)觸摸產(chǎn)品營銷總監(jiān)Binay Bajaj認(rèn)為準(zhǔn)確跟蹤多個輸入是一大設(shè)計挑戰(zhàn)。對此，愛特梅爾的maXTouch技術(shù)采用了互電容技術(shù)。“互電容技術(shù)將發(fā)射電極和接收電極置于一個正交矩陣中—這實際上是一個微型觸摸屏陣列。由于可以單獨測定矩陣中每個點的電容耦合，多點觸摸的報告坐標(biāo)不存在模糊性，因此具有更高準(zhǔn)確度，可帶來更好的用戶體驗。”而觸控專家賽普拉斯(Cypress)的觸控技術(shù)則是采用了同步分析自電容和互電容傳感器的差分信號來解決觸控準(zhǔn)確度的問題。“在真實應(yīng)用環(huán)境下，對觸控準(zhǔn)確度的把握更具挑戰(zhàn)。例如在雨天、濕手的情況下使用觸摸屏?xí)r，會帶來誤響應(yīng)、低精度甚至是失靈的難題，系統(tǒng)單是依靠電容傳感器無法區(qū)分手指觸控和水滴‘觸控’之間的區(qū)別，同步分析自電容和互電容傳感器的差分信號是很好的解決辦法。” 賽普拉斯市場總監(jiān)John Carey表示。

　　在觸控精度方面，賽普拉斯已經(jīng)推出了針對細(xì)微觸控應(yīng)用的技術(shù)。據(jù)介紹，傳統(tǒng)的電容筆是模擬了手指的尺寸和導(dǎo)電性，這使得其在處理書寫和繪畫等專用任務(wù)時，很難達(dá)到用戶需要的精度和靈敏度。而賽普拉斯現(xiàn)可支持1mm筆尖的觸控，可提供真實的手寫性能體驗。該公司TrueTouch系列產(chǎn)品提供的快速刷新率可保證在觸摸屏上的手寫體驗與在紙上的手寫體驗相類似。“這同樣也得益于我們獨有的同時可支持自電容、互電容的單芯片解決方案。” Carey表示。

　　噪聲是觸控技術(shù)面臨的另一大難題。“尤其是在層疊、外掛式、嵌入式等多種拓?fù)涓袷较?，顯示屏帶來的噪聲給觸控性能帶來了很大的沖擊。” Carey指出。目前賽普拉斯主要采用嵌入式技術(shù)來中和噪聲，并已經(jīng)開發(fā)出容易集成到觸控屏系統(tǒng)中的獨特的具有專利的單芯片解決方案。Bajaj也指出，觸控技術(shù)必須能夠降低包括LCD屏幕噪聲、充電器噪聲，以及環(huán)境噪聲(WiFi網(wǎng)絡(luò)和微波爐的噪聲)等在內(nèi)的噪聲。“愛特梅爾新的maXTouch E系列電容式觸摸引擎(CTE)采用智能硬件過濾解決了這個問題，確保即使較大的噪聲尖峰也不會影響觸控性能。” Bajaj表示。據(jù)介紹，maXTouch E系列CTE具有頻率捷變(frequency agility)的特性，能夠在更廣的安靜頻率范圍內(nèi)掃描觸摸傳感器，并自動切換以避免噪聲，而該器件所采用的硬件過濾技術(shù)則能夠在噪聲影響測量準(zhǔn)確性或響應(yīng)時間之前抑制噪聲，從而降低功耗、提高信噪比(SNR)。目前maXTouch E能夠準(zhǔn)確檢測非常輕的觸摸，包括無源手寫筆的觸摸，還可以識別和跟蹤直徑小于2mm的手寫筆，并同時獨立報告任何手指輸入。

　　功耗是發(fā)展觸控技術(shù)時不容忽視的難題。據(jù)悉maXTouch技術(shù)可讓IC在掃描后進(jìn)入“睡眠”狀態(tài)，從而節(jié)約電能并延長電池壽命。此外，maXTouch方案還提供名稱為picoPower的專有低功耗技術(shù)。“所有picoPower器件從開始設(shè)計階段就考慮實現(xiàn)盡可能低的功耗，涵蓋了晶體管設(shè)計、工藝幾何特征、睡眠模式和靈活的時鐘選項等。picoPower器件可以在低至1.62V條件下運行，而同時仍保持其所有功能，包括模擬功能。即使從最深沉的睡眠模式喚醒，所需喚醒時間也很短。” Bajaj表示。

　　在提升觸控技術(shù)各個性能參數(shù)的同時，技術(shù)創(chuàng)新也成為了各廠商競爭市場的法寶。例如賽普拉斯可提供真正的單層傳感解決方案，該方案用只有一半的厚度提供和雙層傳感解決方案相類似的高精度、高線性度和快速響應(yīng)時間。除此之外，Carey表示單層解決方案還有另外兩大好處：一是降低材料成本，可節(jié)省約40%的傳感器費用；二是其超薄的特性可以幫助廠商打造更輕薄的設(shè)計。此外，單層傳感器還可以提升光透射以及生產(chǎn)良率，并具有低功耗的特性。

　　愛特梅爾也從產(chǎn)品的外觀輕巧纖細(xì)、提升顯示屏亮度并降低功耗入手，采用將傳感器直接置于顯示屏濾色器上的外掛式拓?fù)湓O(shè)計來實現(xiàn)更薄的觸摸屏疊層。由于觸摸屏堆疊層中的每一層材料都會減少顯示屏的透光度，因此多層材料會降低顯示亮度或提升顯示屏的功耗。“支持外掛式和其它薄型觸摸屏設(shè)計，可讓手機制造商提供更光滑、更纖薄、更明亮的觸摸屏手機，如三星公司推出的Galaxy S II智能手機。maXTouch E系列控制器還可通過減少觸摸屏疊層的層數(shù)，在帶來更亮的顯示屏之余，提供更低功耗，以支持更小、更薄電池的使用。” Bajaj說道。

　　多樣化成觸屏及觸控技術(shù)未來發(fā)展趨勢

　　目前，觸控技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)深入到手機、平板電腦、游戲機、個人導(dǎo)航設(shè)備、相機、電視機、廣告機等各類產(chǎn)品中，應(yīng)用市場的多樣化也要求觸控技術(shù)更加靈活多變。除了眼下的多點觸控、收縮/旋轉(zhuǎn)手勢觸控、手寫筆等常見的觸控應(yīng)用外，市場上還不斷涌現(xiàn)出更多的創(chuàng)新應(yīng)用。

　　針對目前的市場應(yīng)用狀況，Bajaj指出觸控技術(shù)的應(yīng)用已不再局限于輕點觸摸，對手勢、筆跡、面部檢測、防誤觸、力反饋的應(yīng)用需求也已經(jīng)提上了日程。“按照技術(shù)應(yīng)用的復(fù)雜度，觸控應(yīng)用可大致分為五點。一是除支持輕擊屏幕外，還應(yīng)支持多種輸入，如手勢等；二是支持高級觸摸功能，這其中包括無限觸摸和無意觸摸抑制功能；三是可以支持使用手寫筆，具有手寫和形狀識別特性；四是針對不同具體應(yīng)用而提供不同的功能支持。例如對手機和數(shù)碼相機應(yīng)用加入面部檢測功能，而對MID和上網(wǎng)本屏幕，則可增添手握抑制和防手掌誤觸功能；五是向用戶提供觸覺反饋的‘觸覺’效果，例如振動。” Bajaj表示。

　　在現(xiàn)有的觸控技術(shù)下，一些創(chuàng)新的應(yīng)用產(chǎn)品也逐漸登臺。例如愛特梅爾某客戶采用其觸控IC設(shè)計了一款特別的曲面透鏡產(chǎn)品，據(jù)悉這項設(shè)計跟常用的平面透鏡顯示屏有很大的分別，從工業(yè)設(shè)計的角度來說非常特殊。由于曲面透鏡的厚度差異會對觸控的敏感性要求更高，這也就正好考驗了愛特梅爾解決方案出色的信噪比性能。

　　展望未來，Bajaj認(rèn)為觸摸屏本身將變得更多樣化，可提供不需要疊層而集成在LCD上面的觸摸屏設(shè)計out-cell、覆蓋層觸摸(touch-on-lens)、外掛式以及嵌入式等多種拓?fù)錂C構(gòu)。“最具前景的技術(shù)是覆蓋層觸摸，它是單層ITO，在與LCD集成的玻璃上有X和Y矩陣。外掛式設(shè)計也比較可行，其觸摸屏傳感器和濾色器在LCD疊層中相集成。” Bajaj表示。而觸控技術(shù)則將基于輸入應(yīng)用的需求持續(xù)發(fā)展，如以面向Android智能手機應(yīng)用的Swype app為代表的更高效的虛擬(屏幕)鍵盤。Bajaj還非常看好與觸控技術(shù)相搭配的觸覺技術(shù)。“2011年4月，愛特梅爾宣布已經(jīng)集成了Immersion的觸覺技術(shù)，即TouchSense技術(shù)。愛特梅爾AT42QT1085 (8觸點按鍵)是業(yè)內(nèi)首款利用14種獨特的觸覺效果，為按鈕、滑條和撥輪(BSW)功能提供觸覺支持的電容式觸摸控制器。” Bajaj表示。

　　而Carey從應(yīng)用的角度出發(fā)，認(rèn)為低成本觸控技術(shù)將是未來的發(fā)展趨勢之一，它將為觸控技術(shù)開啟更豐富的應(yīng)用。賽普拉斯正通過單層傳感器方案來順應(yīng)這一發(fā)展趨勢，目前低成本的功能手機已經(jīng)開始受益于這一技術(shù)。此外，Carey認(rèn)為傳感器集成也是觸摸屏發(fā)展趨勢之一。“觸摸屏中集成的傳感器可使得面板變得更薄，同時簡化供應(yīng)鏈。變薄的觸摸屏可以帶來低材料成本。為了順應(yīng)這一趨勢，賽普拉斯的TrueTouch已可以支持TFT、IPS和OLED顯示屏上的外掛式和嵌入式拓?fù)洹?rdquo; Carey表示。