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　　●     文/蘇州瀚瑞微電子有限公司  王立民

　　目前投射電容式觸摸屏產(chǎn)品在歐美市場(chǎng)已經(jīng)逐漸成為主流，出貨量不斷攀升。這也在很大程度上促進(jìn)電容式觸摸屏產(chǎn)業(yè)鏈的完善和升級(jí)，隨著產(chǎn)業(yè)鏈的逐步完善，眾多供應(yīng)商的加入，新材料、新技術(shù)和新工藝的應(yīng)用，也必將帶來(lái)各項(xiàng)成本的下降，從而降低整體模組的價(jià)格，增加了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。在整個(gè)電容觸摸屏的成本結(jié)構(gòu)中ITO Sensor 玻璃占據(jù)一半以上。因此ITO Sensor玻璃的價(jià)格走勢(shì)將左右電容觸摸屏的價(jià)格走勢(shì)，直接決定投射電容觸摸屏在觸摸行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

　　據(jù)某些電容觸摸屏模組大廠預(yù)測(cè)，2011年，觸摸屏ITO Sensor的價(jià)格將降到現(xiàn)在價(jià)格的一半。因此可以預(yù)見(jiàn)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)電容觸摸屏產(chǎn)品，尤其是小尺寸電容觸摸屏的價(jià)格將來(lái)會(huì)有明顯的下降。屆時(shí)，投射式電容屏將大幅擠占目前處于壟斷地位的電阻屏的市場(chǎng)，無(wú)論品牌機(jī)或是山寨機(jī)市場(chǎng)，電容屏必將成為主流。

　　當(dāng)前市場(chǎng)上有許許多多能夠提供成熟的電容觸摸方案的供應(yīng)商。其產(chǎn)品應(yīng)用也五花八門，有觸摸屏，觸摸板，寫(xiě)字板等。方案商主要分布在歐美，中國(guó)，日本，臺(tái)灣，韓國(guó)等地。在這林林總總的供應(yīng)商中，各家專注的領(lǐng)域也有所不同，有專注于觸摸板的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，有在中小尺寸中深耕不止。其中Pixcir是唯一植根于中國(guó)，并專注于投射式電容觸摸屏，且產(chǎn)品覆蓋小，中，大尺寸，最大尺寸已經(jīng)攀升到21.6英寸，且已經(jīng)量產(chǎn)的的投射電容觸摸IC供應(yīng)商。

　　一、投射式電容屏種類

　　投射式電容方案根據(jù)其掃描方式一般分為自電容和互電容兩種：所謂的自容通常是指掃描電極與地構(gòu)成的電容。在玻璃表面有用ITO（一種透明的導(dǎo)電材料）制成的橫向與縱向的掃描電極，這些電極和地之間就構(gòu)成一個(gè)電容的兩極。當(dāng)用手或觸摸筆觸摸的時(shí)候就會(huì)并聯(lián)一個(gè)電容到電路中去，從而使在該條掃描線上的總體的電容量有所改變。在掃描的時(shí)候，控制IC依次掃描縱向和橫向電極，并根據(jù)掃描前后的電容變化來(lái)確定觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)位置。自容式掃描的優(yōu)勢(shì)是掃描速度快，掃描完一個(gè)掃描周期只需要掃描X+Y（X和Y分別是X軸和Y軸的掃描電極數(shù)量）根。其缺點(diǎn)是無(wú)法識(shí)別鬼點(diǎn)，不能做到真正的Real Touch。

　　如圖1所示：就是單指觸摸時(shí)的掃描原理。X和Y具有唯一性。

　　圖2就是利用自容的掃描方式，對(duì)雙指觸摸時(shí)的掃描示意圖。在觸摸屏上根據(jù)組合方式會(huì)有4組坐標(biāo)，這也就是兩個(gè)真實(shí)的觸摸點(diǎn)和兩個(gè)所謂的鬼點(diǎn)。

　　這種掃描方式可以完成只需要單指觸摸和手勢(shì)縮放的識(shí)別功能，也就是說(shuō)在不需要絕對(duì)真實(shí)多點(diǎn)坐標(biāo)的產(chǎn)品，完全可以用自容的掃描方式來(lái)完成。

　　所謂互容，就是指在玻璃表面的橫向和縱向的ITO電極的交叉處形成的電容，如圖3。互容的掃描方式就是掃描每個(gè)交叉處的電容變化，來(lái)判定觸摸點(diǎn)的位置。當(dāng)觸摸的時(shí)候就會(huì)影響到相鄰電極的耦合，從而改變交叉處的電容量，互容的掃描方式可以偵測(cè)到每個(gè)交叉點(diǎn)的電容值，以及觸摸后的電容變化，因此他需要的掃描時(shí)間與自容的掃描方式相比相對(duì)來(lái)講要長(zhǎng)一點(diǎn)。需要掃描檢測(cè)X* Y個(gè)數(shù)據(jù)。他可以真實(shí)的偵測(cè)到多點(diǎn)觸摸。

　　圖4是互容掃描模擬化的示意圖，圖5是經(jīng)過(guò)處理后的示意圖。自容和互容有各自的應(yīng)用領(lǐng)域，自容主要應(yīng)用于只需要單點(diǎn)以及手勢(shì)縮放的領(lǐng)域，而互容則應(yīng)用于需要真實(shí)多點(diǎn)的領(lǐng)域。Pixcir卻把兩種不同的掃描方式完美的結(jié)合在一起，形成了Pixcir的成熟的投射電容觸摸解決方案。

　　二、成熟投射式電容屏的特點(diǎn)

　　Pixcir于2008年在蘇州成立，其技術(shù)團(tuán)隊(duì)來(lái)源于瑞士，擁有10余年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。是較早的從事電容觸控技術(shù)研究科開(kāi)發(fā)的公司之一。在該領(lǐng)域擁有數(shù)十項(xiàng)專利。其獨(dú)特的算法融合了自容和互容的優(yōu)點(diǎn)，并具有優(yōu)異的抗干擾性和良好的擴(kuò)展性等優(yōu)勢(shì)。其方案成熟并且經(jīng)過(guò)量產(chǎn)的考驗(yàn)。一個(gè)成熟的方案應(yīng)具有以下幾特點(diǎn)：

　　1、掃描方式

　　不論是自容還是互容的掃描方式，他都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，成熟的方案就要把自容和互容的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又屏蔽掉各自的缺點(diǎn)，在正常以及單點(diǎn)觸摸的情況下，啟動(dòng)自容掃描方式，充分發(fā)揮其掃描速度快算法簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，而在多指觸摸的情況下，則啟動(dòng)互容的掃描的方式，充分發(fā)揮其能夠識(shí)別真實(shí)多點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)。

　　2、手掌識(shí)別功能

　　由于個(gè)人習(xí)慣不同，有的人在寫(xiě)字的時(shí)候有手掌放在紙上的習(xí)慣，因此就要求方案要具有手掌識(shí)別的功能。能夠識(shí)別出是手掌還是真正的觸摸。由于電容觸摸屏的原理所致，當(dāng)有手掌放在觸摸屏上的時(shí)候，也會(huì)有所識(shí)別。因此就需要方案具有足夠的智慧其識(shí)別和區(qū)分。圖６為手掌識(shí)別的示意圖。

　　3、抗干擾能力

　　一般情況下電容觸摸屏是和TFT LCD一起配對(duì)工作，而且是放置在LCD的上面。

　　為了防止液晶老化，TFT—LCD在工作的時(shí)候，Vcom電壓一直處于翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)，由于電容觸摸屏的工作原理所致，這個(gè)不停翻轉(zhuǎn)的電壓會(huì)對(duì)觸摸屏的正常工作造成影響，使其不能正常的完成工作。因此就需要對(duì)這個(gè)Vcom電壓進(jìn)行相應(yīng)的處理和屏蔽，有的方案是增加屏蔽層進(jìn)行屏蔽，這也是使用比較多的方案。也有的方案是應(yīng)用自身的算法和速度來(lái)處理和過(guò)濾掉Vcom干擾信號(hào)。相比較來(lái)講，前一種方案會(huì)相應(yīng)的增加成本，而后一種方案則在成本上具有更加明顯的優(yōu)勢(shì)。圖７為Vcom干擾信號(hào)的事宜圖。

　　4、具有良好的擴(kuò)展性能

　　在架構(gòu)上，目前的方案一般有兩種：一是MCU和Sensor IC集成在一起，另外一種是這兩顆IC相對(duì)獨(dú)立。前一種只能適應(yīng)一定尺寸范圍的投射電容觸摸屏，而后一種方案則可以有更好的適應(yīng)性，可以按照需求進(jìn)行擴(kuò)展，小尺寸就外掛一個(gè)Sensor IC，中尺寸就掛兩個(gè)，三個(gè)或者更多。以適應(yīng)尺寸變化的需求。

　　接口協(xié)議通常有USB，IIC，UART等，如果一顆MCU能夠支持以上3種協(xié)議，那么無(wú)論是方案商還是代理商亦或是模組廠都會(huì)喜歡后一種模式。因?yàn)樗恍枰獋鋬煞N貨在自己的倉(cāng)庫(kù)里面，一種是Sensor IC ，一種是MCU，這樣就可以通吃各種尺寸，各種接口協(xié)議的觸摸屏產(chǎn)品。這樣可以很好的規(guī)避因?yàn)閭湄浂鴰?lái)的資金壓力，減少風(fēng)險(xiǎn)。只需要更改不同的F/W，就可以完成花樣繁多的觸摸屏產(chǎn)品。

　　三、投射電容屏的因素

　　1、觸控面板加工的難易

　　不同的電容觸摸屏方案，有不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)需求。目前從Sensor玻璃ITO掃描電極的結(jié)構(gòu)上分一般有兩種：一種是兩面結(jié)構(gòu)，即：在玻璃的正面和背面分別有感應(yīng)電極，一種是單面橋接的結(jié)構(gòu)，即：電極全部在Sensor 玻璃的一側(cè)。單單從結(jié)構(gòu)以及加生產(chǎn)加工的難易程度上講，單面的結(jié)構(gòu)具有更廣泛的適應(yīng)性，因?yàn)樗耆梢允褂媚壳耙延械腡FT—LCD的生產(chǎn)線去完成，并不需要任何的設(shè)備改造。而雙面Sensor結(jié)構(gòu)產(chǎn)品在加工的時(shí)候會(huì)存在一些缺陷，在加工A面的時(shí)候，B面ITO容易受到傷害，因?yàn)樵诩庸面的時(shí)候，B面的ＩＴＯ玻璃在加工的過(guò)程中要經(jīng)受滾輪，頂針，毛刷等接觸和摩擦，勢(shì)必會(huì)對(duì)掃描電極造成一定的傷害，從而影響良品率，導(dǎo)致成本的上升。

　　2、觸控面板材料的廣泛性

　　目前電容觸摸屏的基材多數(shù)使用玻璃，因?yàn)椴ＡУ耐高^(guò)率比較高，加工工藝比較成熟，但是相對(duì)來(lái)講，成本比較高，而且這種玻璃被少數(shù)寡頭壟斷。

　　除了玻璃之外，另外一種透明的導(dǎo)電基材就是ITO Film（基材為PET），此種材料一直在電阻是觸摸屏的主要材料。使用PET材料來(lái)做電容觸摸屏的優(yōu)勢(shì)之一就是材料成本便宜，他的缺點(diǎn)就是透過(guò)率稍微差一些，ITO阻抗比較大，而且阻抗的一致性比較差，由于材料的若軟性，給加工造成了一定的難度。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，PET結(jié)構(gòu)的材料是一種很好的替代材料，但前提是要有很好的方案能夠適應(yīng)比較大的ITO阻抗和阻抗的不一致性。另外一個(gè)方面就是要盡快的提高PET材料的加工工藝，提高良品率。

　　3、綜合性能

　　以上幾點(diǎn)只是從具體的某個(gè)方面來(lái)談，一個(gè)方案是否具有競(jìng)爭(zhēng)力，則不能單單從單個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量，而是需要綜合的去衡量。不能有出現(xiàn)短板的情況。下圖為Pixcir的綜合性對(duì)的圖表。圖10 為1顆Tango（Sensor IC）綜合性能圖表，圖11為3顆Tango的綜合性能示意圖表，圖12，為Pixcir3顆Tango方案和目前市面上Full point 方案的綜合性能的對(duì)比。

　　以上只是從方案的技術(shù)，材料以及工藝層面來(lái)講述。除此之外還有一個(gè)更重要的因素，那就是專利。專利一向是保護(hù)自己和遏制競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的有力武器。但也成了行業(yè)發(fā)展的雙刃劍。

　　要想在電容觸摸屏行業(yè)中有所發(fā)展和建樹(shù)，必須擁有自己的核心專利。有了核心專利，便可以憑借自身的專利進(jìn)行專利互換和談判，或者專利共享。然而即使通過(guò)專利合縱，有時(shí)候還是避免不了被告的命運(yùn)，專利共享的失敗，也讓寄希望于此來(lái)解決多點(diǎn)觸摸專利的廠商望而卻步。

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