电容式触控技术的另类思考之对市场主流技术的质疑

来源:CTimes   评论:0 点击:
「触控位置检知」技术又可再分为五大类,前四类为市场上的主流作法,包括充放电法、电荷移转法、Apple的互电容技术,以及差动式触控技术。

    电容式触控技术发展至今,呈现百花争艳的局面,从笔者分析过上千件的专利资料,可以约略分为四大类技术:(1) 触控位置检知;(2) 触控面板制程;(3) 触控手势;(4) 触控材料。其中影响电容式触控产业最大的,正是金字塔顶的「触控位置检知」技术。

    「触控位置检知」技术又可再分为五大类,前四类为市场上的主流作法,包括充放电法、电荷移转法、Apple的互电容技术,以及差动式触控技术。主要的厂商如下:

    1. 充放电法:Cypress、Silicon Lab、义隆电等

    2. 电荷移转法:Cypress、Atmel、Microchip等

    3. Apple的互电容技术:Apple

    4. 差动式触控技:禾瑞亚、瑞鼎、联阳、矽创、联咏、友达、 和冠、新力、PixCir 、N-Trig 、矽工厂(KR) 、阿尔普士电气(US )等

    这些技术各有优缺点,其中Apple的互电容技术拥有很多设计上的不利因素,包括会产生大量的电路杂讯、电路精确度要求极高、尺寸不易做大、双层结构的成本较高等等。然而种种的不利因素抵不上一个主要功能,就是多点触控带来的手势操作,广受大众的喜爱,让互电容的触控技术成为现在触控技术中领导的主流技术。

    由于互电容触控的最大敌人就是杂讯,连Apple都花了相当大的功夫来消除杂讯,其他资源不够的厂商自然要寻求更有效的方法来对付这个问题,而差动式触控方法显然是有效的关键技术,所以使用此技术的厂商如过江之鲫。

    上述技术都是基于电容值的量测而来,但笔者对此有三项怀疑:

    1. 为何非要量电容值?

    笔者第一个产生怀疑的地方就是为什么要量电容值?虽然名叫电容式触控,也不一定非要测量电容值不可,测量其他的特性不行吗?依笔者在物理学上所受的训练,直觉地感受到电容的不确定因素相当多:手指的指纹、环境中所有的导电物体、带静电的物体、大地的静电密度、温度湿度等都会影响电容值得测量,所以测量绝对的电容值是不合理的做法,不同感应电极间的电容相对值还有一些可讨论的空间。

    上述电容式触控技术的前三种方法所测量到的电容值,其实本身一直在变化,不管是否有碰触,不是固定不变的,上述第四种差动式触控法相对地比较合理一些。

    2. 什么是虚拟接地?

    第二个关键问题是,虚拟接地究竟是什么?看到许多有关虚拟接地的说法,与人体接地的模型,总感到非常不踏实。

    3. 平行板电容理论的成立条件?

    第三个怀疑是平行板电容的理论在什么条件下才会成立?许多家触控IC设计业者都以平行板电容的理论来解释自家的技术理论基础,而这个理论基础引用的正确性值得考虑。

    人体中的电荷移动靠得是钠离子与钾离子的平衡,离子移动的速度很慢,不像导体中移动的是电子,速度非常快。电荷移动的特性纳入考虑时,平行板电容的模式还能使用吗?我常用一个模拟实验来解释这个问题,把一个10元的铜板放在触控萤幕上与手指触碰,那一个读取到的变化量比较大,是手指还是铜板?

    大家都知道是手指而不是铜板,可是以平行板电容的理论来看,接触面积越大,电容越大,没道理铜板的变化量小于手指,理论上说不通。当然有些触控领域的高手跟我说,把铜板连接到测试电路的地时,铜板的变化量就有可能比较大,所以平行板电容的理论是否要加上一个条件才对,叫做接地,但是实务上并没有接地线,有的只是虚拟接地的观念,如果接地的问题有疑虑,平行板电容的推论就不稳固,测量电容的推论就有商榷的必要。

    看来现在整个触控产业所广泛使用的触控模型,其实是建立在非常不稳固的理论基础上,许多在触控IC设计的业者都自我设限在测量电容值的狭隘范围内,无法跳脱这个框架,是很可惜的一件事。
 

上一篇:SFCS技术将植物变为多点触摸控制器
下一篇:Clarifoil将展出新型薄膜材料-Clareflect