觸摸控制技術(shù)研究

　　本文分析了觸摸控制面板技術(shù)的發(fā)展和其未來(lái)方向。

　　當(dāng)前市面上的消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品對(duì)設(shè)計(jì)和外觀的要求和對(duì)功能的要求一樣重要，這類(lèi)產(chǎn)品的封裝設(shè)計(jì)通常成為制造商品牌的一部分。Apple的iPod就以其簡(jiǎn)潔的白色線(xiàn)條和創(chuàng)新的觸摸屏控制而成為經(jīng)典的案例。在這種情況下，傳統(tǒng)的機(jī)械開(kāi)關(guān)在外觀和結(jié)構(gòu)適配性方面作用有限，因此處于衰退階段，而各種觸摸屏技術(shù)開(kāi)始取代它們的位置。這些觸摸屏技術(shù)包括阻性薄膜開(kāi)關(guān)，壓電開(kāi)關(guān)和基于容性檢測(cè)的觸摸控制。本文對(duì)這些主要技術(shù)做簡(jiǎn)要介紹，并分析各自前景。

　　阻性薄膜開(kāi)關(guān)

　　由于比機(jī)械開(kāi)關(guān)便宜，易于封裝，外觀多樣，自1970年以來(lái)阻性薄膜開(kāi)關(guān)獲得了廣泛應(yīng)用。它由頂層、絕緣裝置和基座組成。圖形輸入到頂層后由墨水顯影到底層，點(diǎn)擊會(huì)使得絕緣裝置出現(xiàn)空洞形成感應(yīng)。但是，薄膜開(kāi)關(guān)有很多缺點(diǎn)，首先，它們不是真正的觸摸開(kāi)關(guān)，它需要物理接觸和力道來(lái)操作。這些限制了涂覆層的剛度和厚度、操作速度以及易用性。當(dāng)然，物理接觸也會(huì)磨損鍵盤(pán)，導(dǎo)致薄膜開(kāi)關(guān)壽命有限，會(huì)隨時(shí)間而變得難于操作。

　　壓電開(kāi)關(guān)和面板

　　當(dāng)對(duì)一些晶體物質(zhì)，比如石英晶體、羅謝爾鹽、電氣石等施加壓力時(shí)，它們的晶體結(jié)

構(gòu)會(huì)產(chǎn)生與壓力相對(duì)應(yīng)的電壓和電流。物理移動(dòng)產(chǎn)生的有用轉(zhuǎn)換電壓或電荷在1μm到10μm，實(shí)際上，是作用應(yīng)力使得壓電物質(zhì)產(chǎn)生了輸出。用戶(hù)看到的涂覆層用來(lái)顯示各種圖形和信息，一個(gè)絕緣層夾在兩個(gè)用來(lái)構(gòu)成開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的傳導(dǎo)片之間。壓電物質(zhì)的電壓輸出隨壓力增大，而且輸出電壓與環(huán)境溫度、操作力量和速度以及涂覆層的厚度和類(lèi)型都有關(guān)系。與其它鍵盤(pán)技術(shù)相比，這種技術(shù)對(duì)物理操作和環(huán)境條件都有限制，所以相對(duì)昂貴，在消費(fèi)電子和電子產(chǎn)品中壓電觸摸控制應(yīng)用有限。

　　容性傳感器-簡(jiǎn)單的想法，復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)

　　容性按鍵有兩種基本類(lèi)型：采用機(jī)械按鍵激活和依靠點(diǎn)擊。雖然采用機(jī)械方式的構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，需要有穩(wěn)健的機(jī)械移動(dòng)，但有些也用在PC鍵盤(pán)中。 點(diǎn)擊控制沒(méi)有了機(jī)械移動(dòng)，通過(guò)操作者的指頭來(lái)改變電極或電容的電荷等級(jí)。傳感電極可以放在任何絕緣層的后面，通常是玻璃或塑料，這樣就可以很容易實(shí)現(xiàn)封裝的觸摸面板。但是盡管有這么多的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)卻有很多技術(shù)挑戰(zhàn)。首先，點(diǎn)擊傳感需要測(cè)量和檢測(cè)電容的電荷或者電荷等級(jí)，表征一次點(diǎn)擊的電荷等級(jí)必須編程進(jìn)入微處理器。換句話(huà)講，系統(tǒng)必須可以校準(zhǔn)。但是，一系列的外部影響會(huì)導(dǎo)致電荷等級(jí)的變化，靜電釋放和電磁干擾都會(huì)引起錯(cuò)誤的觸發(fā)，溫度變化會(huì)影響校準(zhǔn)。裝配污染和濕度會(huì)影響操作，按鍵大小和形狀也很難差異化，這會(huì)影響到最終產(chǎn)品的美觀。雖然這些問(wèn)題通過(guò)一些電子和機(jī)械的補(bǔ)償方案可以克服，但是對(duì)于對(duì)成本敏感的消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用來(lái)講這種傳統(tǒng)的容性傳感并不經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

　　電荷遷移傳感-改良后的容性傳感

　　新的電荷遷移傳感有希望解決傳統(tǒng)電容傳感的技術(shù)問(wèn)題?；陔姾墒睾阍恚姾蛇w移可以被用來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊傳感?；蛘哒f(shuō)，這種技術(shù)可以感測(cè)到指頭要接近控制面板，甚至在接觸到面板前就可以調(diào)整操作。設(shè)備在開(kāi)機(jī)時(shí)可以自動(dòng)的進(jìn)行自校準(zhǔn)，其中對(duì)漂移的自動(dòng)補(bǔ)償會(huì)考慮到環(huán)境條件的變化、老化以及有意識(shí)和無(wú)意識(shí)觸碰的不同。電荷遷移傳感設(shè)備有很好的EMC性能，這對(duì)現(xiàn)在多射頻設(shè)備來(lái)講尤為重要。一個(gè)設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)觸摸、鍵盤(pán)、滑動(dòng)甚至滾動(dòng)控制，有些此類(lèi)技術(shù)還包含有微芯片。最重要的是，采用此項(xiàng)技術(shù)的控制面板很簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，所以它的應(yīng)用也越來(lái)越多。從家電到MP3播放器、手機(jī)等等領(lǐng)域都可以看到它的身影。