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投射式電容觸控技術為iot和可穿戴提升觸控體驗

發布時間：2017-11-03 責任編輯：lina

【導讀】從工業、汽車、醫yi療liao設she備bei到dao智zhi能neng手shou機ji與yu平ping板ban電dian腦nao等deng日ri常chang消xiao費fei性xing電dian子zi產chan品pin應ying用yong等deng各ge種zhong技ji術shu，都dou能neng找zhao得de到dao電dian容rong式shi傳chuan感gan技ji術shu的de蹤zong跡ji。這zhe項xiang技ji術shu能neng夠gou快kuai速su普pu及ji的de主zhu要yao原yuan因yin，在zai於yu它ta能neng輕qing易yi地di提ti升sheng設she備bei的de使shi用yong者zhe體ti驗yan，讓rang製zhi造zao業ye者zhe由you傳chuan統tong開kai關guan轉zhuan向xiang更geng具ju吸xi引yin力li的de觸chu控kong功gong能neng。

電容傳感技術還有助於減少設備的機械元件數量，從而延長設備的使用壽命和縮小尺寸。這些特性的組合隻要設計、校準和控製得當，就能讓具有電容式傳感功能的產品吸引力倍增。

電容傳感技術也廣泛用於觸控按鍵和滑杆功能，特別是在消費性、商業和工業應用中非常普及，但最常見的目標應用還是觸控板和觸控屏幕。要設計出兼具低成本、反應靈敏以及節能的傳感器，而且在多雜訊環境中能穩定工作，已是當今市場中的常規要求，然而對大多數工程師來說的確頗具挑戰性。

這些挑戰對於未來幾年內將快速進展的物聯網（IoT）和(he)可(ke)穿(chuan)戴(dai)技(ji)術(shu)尤(you)其(qi)明(ming)顯(xian)，消(xiao)費(fei)者(zhe)的(de)期(qi)望(wang)是(shi)，這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)就(jiu)算(suan)無(wu)法(fa)提(ti)供(gong)比(bi)現(xian)有(you)物(wu)聯(lian)網(wang)設(she)備(bei)更(geng)好(hao)的(de)使(shi)用(yong)體(ti)驗(yan)，至(zhi)少(shao)也(ye)要(yao)保(bao)持(chi)同(tong)樣(yang)水(shui)準(zhun)。許(xu)多(duo)方(fang)法(fa)和(he)設(she)計(ji)在(zai)理(li)想(xiang)使(shi)用(yong)情(qing)境(jing)中(zhong)的(de)差(cha)異(yi)極(ji)大(da)，因(yin)此(ci)工(gong)程(cheng)師(shi)需(xu)要(yao)好(hao)好(hao)考(kao)量(liang)哪(na)種(zhong)電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)方(fang)法(fa)對(dui)其(qi)應(ying)用(yong)來(lai)說(shuo)最(zui)好(hao)。

觸控板
針對使用者接口，最基本的觸控傳感應用就是大家耳熟能詳的投射式電容觸控技術（Projected Capacitive Touch；PCT）觸chu控kong板ban。這zhe些xie設she計ji是shi由you玻bo璃li板ban之zhi間jian導dao電dian材cai料liao層ceng的de行xing列lie矩ju陣zhen所suo構gou成cheng。在zai這zhe個ge網wang格ge施shi加jia電dian壓ya就jiu會hui產chan生sheng一yi個ge電dian場chang，該gai電dian場chang可ke在zai每mei個ge交jiao叉cha點dian測ce得de。當dang某mou個ge導dao電dian物wu體ti，例li如ru人ren類lei手shou指zhi接jie近jin和he接jie觸chuPCT麵板時，就會改變接觸點的電場，同時產生了電容差。工程師可以采用兩種方式實現PCT技術：自電容（self-capacitance）觸控板與互電容（mutual capacitance）觸控板。自電容設計是在印刷電路板（PCB）上，由接地銅箔（ground pattern）圍繞。

PCBshangdemeigechuanganqihuiyuzhouweidejieditongboyijichuanganqidingbudedianchangxianluxingchengjishengdianrong。dangshouzhikaojinshihuidaoruewaidedianrong，daozhidianchangniuqu。zhezhongshejidezhuyaoquedianzaiyuyicizhinengjiancedaoyicichukong，yinci，tasuiranshipojujingjixiaoyidemoxing，danzhishiyongyupingmuhoufangkongjianyouxiandeshebei。raner，hudianrongchuanganfangfa（mutual capacitance sensing；指任兩個具有電荷的物體之間存在的電容）能實現多點觸控檢測，非常適合配備大型顯示器的複雜設備設計。

當dang手shou指zhi觸chu控kong的de時shi候hou，兩liang物wu體ti之zhi間jian的de互hu電dian容rong會hui減jian少shao，觸chu控kong控kong製zhi器qi由you於yu檢jian測ce到dao這zhe個ge改gai變bian而er識shi別bie到dao手shou指zhi的de存cun在zai。最zui重zhong要yao的de是shi，每mei個ge交jiao叉cha點dian都dou各ge有you獨du特te的de互hu電dian容rong，可ke以yi獨du立li追zhui蹤zong。對dui於yu互hu電dian容rong觸chu控kong板ban來lai說shuo，手shou指zhi的de存cun在zai會hui導dao致zhi電dian容rong減jian小xiao。相xiang反fan地di，在zai自zi電dian容rong觸chu控kong板ban，手shou指zhi施shi加jia的de額e外wai電dian容rong會hui增zeng加jia傳chuan感gan器qi所suo測ce量liang到dao的de整zheng體ti電dian容rong。

觸控屏幕
多個電容式觸控板可組合形成觸控屏幕或觸控麵板，用於檢測單片玻璃板上一個或多個手指的位置。這項技術已經廣泛應用於手機、平板電腦以及高端可穿戴設備等空間有限的設備，並可區分為PCB、電容式和單層氧化銦錫（Indium Tin Oxide；ITO）觸控麵板等三大類應用。PCB觸控麵板：低成本、低功耗，但製造難度高PCB觸控麵板基本上是放置在顯示器附近的兩個或多個PCB自電容觸控板。對於沒有空間限製的原型建構和商業設備，由於可以采用普及的低成本標準PCB工藝，因此是理想選擇。

在設計PCB觸控麵板的觸控按鈕時，尺寸通常是考慮的關鍵參數。然而形狀和按鈕間距（pad pitch，按鈕之間的距離）也應納入考量，以便將錯誤檢測降到最低。電容式觸控麵板：較靈活，但使用案例少電容式觸控麵板具有兩層垂直堆疊的高導電材料——ITO導dao電dian層ceng，一yi層ceng用yong於yu列lie，一yi列lie用yong於yu行xing。該gai設she計ji的de關guan鍵jian特te點dian在zai於yu每mei個ge交jiao叉cha點dian都dou有you自zi己ji的de獨du特te互hu電dian容rong，可ke由you觸chu控kong控kong製zhi器qi獨du立li追zhui蹤zong。電dian容rong式shi觸chu控kong麵mian板ban由you於yu能neng提ti供gong多duo點dian觸chu控kong，且qie易yi於yu配pei置zhi支zhi持chi兩liang個ge或huo更geng多duo觸chu控kong板ban，非fei常chang適shi合he許xu多duo應ying用yong。此ci外wai，其qi超chao薄bo的de模mo組zu設she計ji更geng是shi較jiao大da屏ping幕mu尺chi寸cun應ying用yong的de理li想xiang選xuan擇ze。

不過這些設計也不是毫無缺點——導電層所需的兩層ITO非常昂貴。再者，電容式觸控麵板的功耗也非常高，控製器的高睡眠電流導致高耗電需求，不適合用於追求精簡的可穿戴產品。單層ITO觸控麵板：低成本、低功耗且易於建構單層ITO觸(chu)控(kong)麵(mian)板(ban)方(fang)法(fa)是(shi)以(yi)較(jiao)低(di)的(de)成(cheng)本(ben)提(ti)供(gong)電(dian)容(rong)式(shi)觸(chu)控(kong)麵(mian)板(ban)的(de)多(duo)項(xiang)優(you)點(dian)。主(zhu)要(yao)不(bu)同(tong)之(zhi)處(chu)在(zai)於(yu)觸(chu)控(kong)板(ban)的(de)數(shu)量(liang)采(cai)預(yu)先(xian)定(ding)義(yi)，因(yin)而(er)無(wu)法(fa)像(xiang)電(dian)容(rong)式(shi)觸(chu)控(kong)麵(mian)板(ban)般(ban)靈(ling)活(huo)地(di)變(bian)化(hua)。預(yu)定(ding)義(yi)的(de)特(te)質(zhi)極(ji)有(you)益(yi)於(yu)尺(chi)寸(cun)大(da)小(xiao)和(he)控(kong)製(zhi)器(qi)運(yun)算(suan)資(zi)源(yuan)的(de)安(an)排(pai)。從(cong)製(zhi)造(zao)的(de)角(jiao)度(du)來(lai)看(kan)，這(zhe)個(ge)方(fang)法(fa)與(yu)電(dian)容(rong)式(shi)觸(chu)控(kong)麵(mian)板(ban)極(ji)為(wei)相(xiang)似(si)，不(bu)過(guo)電(dian)容(rong)式(shi)觸(chu)控(kong)麵(mian)板(ban)隻(zhi)使(shi)用(yong)單(dan)一(yi)ITO層。在確定最適合自己應用的模式之前，工程師需要權衡所有設計優缺點。

總之，電容式觸控解決方案能夠以簡單的方式滿足大部分設備的設計和功能需求，但要決定哪一種方案對特定使用案例來說最聰明、最安全時，諸如尺寸與功耗等其他因素也是重要關鍵。

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