觸摸屏多點觸摸技術(shù)揭秘

1、觸摸屏多點觸摸技術(shù)揭秘觸摸屏多點觸摸技術(shù)揭秘摘要：摘要：本文首先介紹多點觸摸技術(shù)原理，然后介紹觸摸屏的物理結(jié)構(gòu)，最后再對多點觸摸關(guān)鍵技術(shù)——觸摸屏控制器進行介紹。摘要：摘要：觸摸屏；多點觸摸；手勢；手指；TrueTouch兩種多點觸摸技術(shù)兩種多點觸摸技術(shù)多點觸摸顧名思義就是識別到兩個或以上手指的觸摸。多點觸摸技術(shù)目前有兩種：MultiTouchGesture和MultiTouchAllPoint。通俗地講，就是多點觸摸識別手勢方向和多點

2、觸摸識別手指位置。識別手勢方向識別手勢方向我們現(xiàn)在看到最多的是MultiTouchGesture，即兩個手指觸摸時，可以識別到這兩個手指的運動方向，但還不能判斷出具體位置，可以進行縮放、平移、旋轉(zhuǎn)等操作。這種多點觸摸的實現(xiàn)方式比較簡單，軸坐標(biāo)方式即可實現(xiàn)。把ITO分為X、Y軸，可以感應(yīng)到兩個觸摸操作，但是感應(yīng)到觸摸和探測到觸摸的具體位置是兩個概念。XY軸方式的觸摸屏可以探測到第2個觸摸，但是無法了解第二個觸摸的確切位置。單一觸摸在每個軸

3、上產(chǎn)生一個單一的最大值，從而斷定觸摸的位置，如果有第二個手指觸摸屏面，在每個軸上就會有兩個最大值。這兩個最大值可以由兩組不同的觸摸來產(chǎn)生，于是系統(tǒng)就無法準確判斷了。有的系統(tǒng)引入時序來進行判斷，假設(shè)兩個手指不是同時放上去的，但是，總有同時觸碰的情況，這時，系統(tǒng)就無法猜測了。我們可以把并不是真正觸摸的點叫做“鬼點”，如圖1所示。圖1鬼點（無法分辨紅點還是藍點為真正的觸摸）識別手指位置識別手指位置MultiTouchAllPoint是近期比較

4、流行的話題。其可以識別到觸摸點的具體位置，即沒有“鬼點”的現(xiàn)象。多點觸摸識別位置可以應(yīng)用于任何觸摸手勢的檢測，可以檢測到雙手十個手指的同時觸摸，也允許其他非手指觸摸形式，比如手掌、臉、拳頭等，甚至戴手套也可以，它是最人性化的人機接口方式，很適合多手同時操作的應(yīng)用，比如游戲控制。MultiTouchAllPoint的掃描方式是每行和每列交叉點都需單獨掃描檢測，掃描次數(shù)是行數(shù)和列數(shù)的乘積。例如，一個10根行線、15根列線所構(gòu)成的觸摸屏，使用

5、MultiTouchGesture的軸坐標(biāo)方式，需要掃描的次數(shù)為25次，而多點觸摸識別位置方式則需要150次。MultiTouchAllPoint基于互電容的檢測方式，而不是自電容，自電容檢測的是每個感應(yīng)單元的電容（也就是寄生電容Cp）的變化，有手指存在時寄生電容會增加，從而判斷有觸摸存在，而互電容是檢測行列交叉處的互電容（也就是耦合電容Cm）的變化，如圖2所示，當(dāng)行列交叉通過時，行列之間會產(chǎn)生互電容（包括：行列感應(yīng)單元之間的邊緣電容，

6、行列交叉重疊處圖4從上到下依次是：1表面護罩；2覆蓋層；3掩膜層&標(biāo)示層；4光學(xué)膠；5第一層感應(yīng)單元與襯底；6光學(xué)膠；7第二層感應(yīng)單元與襯底；8空氣層或光學(xué)膠；9LCD顯示屏。表面護罩通常小于100um厚度。所有塑料覆蓋層上面都需要硬護罩，這是因為手指觸摸會劃傷塑料表面，如果覆蓋層是玻璃可以不需要表面護罩，但玻璃必須經(jīng)過化學(xué)加強或淬火處理，表面護罩需要與覆蓋層進行光學(xué)匹配，以免光損失過多。覆蓋層可以是0~3mm厚，并不是所有的觸摸屏都需

7、要覆蓋層，覆蓋層越薄，越可以獲得更高的信噪比和更好的感應(yīng)靈敏度。常用材料有：聚碳酸脂、有機玻璃和玻璃。第三層是掩膜層與標(biāo)示層，它的厚度大致是100mm。掩膜層位于覆蓋物的下面，可以隱藏布線和LCD的邊緣等。在設(shè)計中允許增加標(biāo)示性文字或圖標(biāo)，不過標(biāo)示物必須相當(dāng)平整的壓在ITO的襯底上，而且標(biāo)示物材料應(yīng)該是非導(dǎo)電的。第四層是光學(xué)膠，厚度約為25~200mm。光學(xué)膠越薄，信噪比越好，高介電常數(shù)(er)的光學(xué)膠可有更好的感應(yīng)手指電容，從而也能獲

8、得更高的信噪比。通常應(yīng)用PSA壓敏膠。第五層為感應(yīng)單元與襯底，ITO涂層的厚度小于100nm，ITO涂層襯底可以是100um~1mm的玻璃(IR~1.52)或是25mm~300mmPET薄膜(IR~1.65)。越厚的ITO，單位面積電阻越低，信噪比越好；越薄的ITO，透光率越好。襯底可以是薄膜或玻璃。如果ITO做在玻璃襯底的下表面，玻璃襯底可以作為表面覆蓋物。第六層又是一層光學(xué)膠，與前一層光學(xué)膠比較，這一層光學(xué)膠越厚信噪比越好，這一層光

9、學(xué)膠通常與ACA各向異性導(dǎo)電膠結(jié)合使用第七層也是感應(yīng)單元與襯底，它與第一層襯底的材料相同。注意薄膜與玻璃不要混合使用。如果ITO在襯底上表面，厚的襯底可以獲得更高的信噪比；如果ITO在襯底的下表面，薄的襯底使信噪比更高。同樣在邊緣區(qū)域要求采用異向?qū)щ娔z。現(xiàn)在已有單襯底工藝來簡化生產(chǎn)和降低成本。第八層是空氣或光學(xué)膠層，我們知道，空氣的介電常數(shù)等于1，這可以減小來自LCD上表面的寄生電容。假如使用光學(xué)膠，可以使安裝更堅固。需要使光學(xué)參數(shù)匹配

10、可以使得光損失更小，需要選擇盡可能最低介電常數(shù)的光學(xué)膠，還要保證ITO感應(yīng)單元與LCD上表面之間的距離最小250mm。最后是LCD屏，對于觸摸屏設(shè)計來說，它是一個噪聲源，噪聲來自于背光，LCD像素驅(qū)動控制信號，通常不要采用被動點陣屏，這會在LCD的正面產(chǎn)生高壓信號，盡量使用帶Vcom的有源點陣屏，這可構(gòu)成虛地或屏蔽功能；如果確實需要采用被動點陣屏，需要在觸摸屏中再增加一個ITO屏蔽層，屏蔽層必須接地以去除寄生電容CP的影響。多點多點觸摸

11、屏觸摸屏控制器控制器多點觸摸屏控制器是觸摸屏模組的核心，本文以Cypress的觸摸屏控制器為例進行介紹。Cypress的觸摸屏控制器是Truetouch系列，它基于已經(jīng)被廣泛應(yīng)用的PSoC（可編程系統(tǒng)芯片）技術(shù)。PSoC是集成了可編程模擬和數(shù)字外圍以及MCU核的混合信號陣列，所以PSoC的靈活性、可編程性、高集成度等特性同樣適用于Truetouch方案。TrueTouch方案是感應(yīng)電容觸摸屏方案。前面已介紹了這種觸摸屏的結(jié)構(gòu)。可以說LC

12、D的廠家和種類有很多，感應(yīng)器件也很多，玻璃、薄膜、ITO等，甚至ITO的模型也有多種。Truetouch基于PSoC技術(shù)，所以PSoC的靈活性使得它和眾多的LCD和ITO都能很好配合。為什么Cypress的觸摸屏控制器起名叫做Truetouch方案，或者是說這個“True”是怎么來的？回顧一下觸摸屏的發(fā)展歷程，從最初Singletouch—只能有一個手指進行觸摸或滑動；后來Multitouchgesture也產(chǎn)生了—可以識別到兩個手指的