● 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品在歐美市場已經逐漸成為主流，出貨量不斷攀升。這也在很大程度上促進電容式觸摸屏產業鏈的完善和升級，隨著產業鏈的逐步完善，眾多供應商的加入，新材料、新技術和新工藝的應用，也必將帶來各項成本的下降，從而降低整體模組的價格，增加了產品的競爭力。在整個電容觸摸屏的成本結構中ITO Sensor 玻璃占據一半以上。因此ITO Sensor玻璃的價格走勢將左右電容觸摸屏的價格走勢，直接決定投射電容觸摸屏在觸摸行業中的競爭力。
據某些電容觸摸屏模組大廠預測，2011年，觸摸屏ITO Sensor的價格將降到現在價格的一半。因此可以預見，在不遠的將來電容觸摸屏產品，尤其是小尺寸電容觸摸屏的價格將來會有明顯的下降。屆時，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，無論品牌機或是山寨機市場，電容屏必將成為主流。
當前市場上有許許多多能夠提供成熟的電容觸摸方案的供應商。其產品應用也五花八門，有觸摸屏，觸摸板，寫字板等。方案商主要分布在歐美，中國，日本，臺灣，韓國等地。在這林林總總的供應商中，各家專注的領域也有所不同，有專注于觸摸板的開發和應用，有在中小尺寸中深耕不止。其中Pixcir是唯一植根于中國，并專注于投射式電容觸摸屏，且產品覆蓋小，中，大尺寸，最大尺寸已經攀升到21.6英寸，且已經量產的的投射電容觸摸IC供應商。
一、投射式電容屏種類
投射式電容方案根據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成的電容。在玻璃表面有用ITO（一種透明的導電材料）制成的橫向與縱向的掃描電極，這些電極和地之間就構成一個電容的兩極。當用手或觸摸筆觸摸的時候就會并聯一個電容到電路中去，從而使在該條掃描線上的總體的電容量有所改變。在掃描的時候，控制IC依次掃描縱向和橫向電極，并根據掃描前后的電容變化來確定觸摸點的坐標位置。自容式掃描的優勢是掃描速度快，掃描完一個掃描周期只需要掃描X+Y（X和Y分別是X軸和Y軸的掃描電極數量）根。其缺點是無法識別鬼點，不能做到真正的Real Touch。
如圖1所示：就是單指觸摸時的掃描原理。X和Y具有唯一性。
圖2就是利用自容的掃描方式，對雙指觸摸時的掃描示意圖。在觸摸屏上根據組合方式會有4組坐標，這也就是兩個真實的觸摸點和兩個所謂的鬼點。
這種掃描方式可以完成只需要單指觸摸和手勢縮放的識別功能，也就是說在不需要絕對真實多點坐標的產品，完全可以用自容的掃描方式來完成。
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交叉處的電容變化，來判定觸摸點的位置。當觸摸的時候就會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到每個交叉點的電容值，以及觸摸后的電容變化，因此他需要的掃描時間與自容的掃描方式相比相對來講要長一點。需要掃描檢測X* Y個數據。他可以真實的偵測到多點觸摸。
圖4是互容掃描模擬化的示意圖，圖5是經過處理后的示意圖。自容和互容有各自的應用領域，自容主要應用于只需要單點以及手勢縮放的領域，而互容則應用于需要真實多點的領域。Pixcir卻把兩種不同的掃描方式完美的結合在一起，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
Pixcir于2008年在蘇州成立，其技術團隊來源于瑞士，擁有10余年的行業經驗。是較早的從事電容觸控技術研究科開發的公司之一。在該領域擁有數十項專利。其獨特的算法融合了自容和互容的優點，并具有優異的抗干擾性和良好的擴展性等優勢。其方案成熟并且經過量產的考驗。一個成熟的方案應具有以下幾特點：
1、掃描方式
不論是自容還是互容的掃描方式，他都有各自的優點和缺點，成熟的方案就要把自容和互容的優點結合起來，充分發揮各自的優點，同時又屏蔽掉各自的缺點，在正常以及單點觸摸的情況下，啟動自容掃描方式，充分發揮其掃描速度快算法簡單的優勢，而在多指觸摸的情況下，則啟動互容的掃描的方式，充分發揮其能夠識別真實多點的優勢。
2、手掌識別功能
由于個人習慣不同，有的人在寫字的時候有手掌放在紙上的習慣，因此就要求方案要具有手掌識別的功能。能夠識別出是手掌還是真正的觸摸。由于電容觸摸屏的原理所致，當有手掌放在觸摸屏上的時候，也會有所識別。因此就需要方案具有足夠的智慧其識別和區分。圖６為手掌識別的示意圖。
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在工作的時候，Vcom電壓一直處于翻轉的狀態，由于電容觸摸屏的工作原理所致，這個不停翻轉的電壓會對觸摸屏的正常工作造成影響，使其不能正常的完成工作。因此就需要對這個Vcom電壓進行相應的處理和屏蔽，有的方案是增加屏蔽層進行屏蔽，這也是使用比較多的方案。也有的方案是應用自身的算法和速度來處理和過濾掉Vcom干擾信號。相比較來講，前一種方案會相應的增加成本，而后一種方案則在成本上具有更加明顯的優勢。圖７為Vcom干擾信號的事宜圖。
4、具有良好的擴展性能
在架構上，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相對獨立。前一種只能適應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性，可以按照需求進行擴展，小尺寸就外掛一個Sensor IC，中尺寸就掛兩個，三個或者更多。以適應尺寸變化的需求。
接口協議通常有USB，IIC，UART等，如果一顆MCU能夠支持以上3種協議，那么無論是方案商還是代理商亦或是模組廠都會喜歡后一種模式。因為他只需要備兩種貨在自己的倉庫里面，一種是Sensor IC ，一種是MCU，這樣就可以通吃各種尺寸，各種接口協議的觸摸屏產品。這樣可以很好的規避因為備貨而帶來的資金壓力，減少風險。只需要更改不同的F/W，就可以完成花樣繁多的觸摸屏產品。
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，有不同的產品結構需求。目前從Sensor玻璃ITO掃描電極的結構上分一般有兩種：一種是兩面結構，即：在玻璃的正面和背面分別有感應電極，一種是單面橋接的結構，即：電極全部在Sensor 玻璃的一側。單單從結構以及加生產加工的難易程度上講，單面的結構具有更廣泛的適應性，因為他完全可以使用目前已有的TFT—LCD的生產線去完成，并不需要任何的設備改造。而雙面Sensor結構產品在加工的時候會存在一些缺陷，在加工A面的時候，B面ITO容易受到傷害，因為在加工A面的時候，B面的ＩＴＯ玻璃在加工的過程中要經受滾輪，頂針，毛刷等接觸和摩擦，勢必會對掃描電極造成一定的傷害，從而影響良品率，導致成本的上升。
2、觸控面板材料的廣泛性
目前電容觸摸屏的基材多數使用玻璃，因為玻璃的透過率比較高，加工工藝比較成熟，但是相對來講，成本比較高，而且這種玻璃被少數寡頭壟斷。
除了玻璃之外，另外一種透明的導電基材就是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材料來做電容觸摸屏的優勢之一就是材料成本便宜，他的缺點就是透過率稍微差一些，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。從長遠來看，PET結構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比較大的ITO阻抗和阻抗的不一致性。另外一個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
以上幾點只是從具體的某個方面來談，一個方案是否具有競爭力，則不能單單從單個指標來衡量，而是需要綜合的去衡量。不能有出現短板的情況。下圖為Pixcir的綜合性對的圖表。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比。
以上只是從方案的技術，材料以及工藝層面來講述。除此之外還有一個更重要的因素，那就是專利。專利一向是保護自己和遏制競爭對手的有力武器。但也成了行業發展的雙刃劍。
要想在電容觸摸屏行業中有所發展和建樹，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行專利互換和談判，或者專利共享。然而即使通過專利合縱，有時候還是避免不了被告的命運，專利共享的失敗，也讓寄希望于此來解決多點觸摸專利的廠商望而卻步。
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