容式觸摸技術(shù),，特別是互電容技術(shù)由于具有直接、高效,、準(zhǔn)確,、流暢、時(shí)尚等特點(diǎn),，極大程度提高了人和計(jì)算機(jī)對(duì)話(huà)的效率和便利性,，未來(lái)必將替代鼠標(biāo)和鍵盤(pán)，成為未來(lái)消費(fèi)的主流,。
投射電容屏可分為自電容屏和互電容屏兩種類(lèi)型,。在玻璃表面用ITO(一種透明的導(dǎo)電材料)制作成橫向與縱向電極陣列，這些橫向和縱向的電極分別與地構(gòu)成電容,，這個(gè)電容就是通常所說(shuō)的自電容,，也就是電極對(duì)地的電容。當(dāng)手指觸摸到電容屏?xí)r,，手指的電容將會(huì)疊加到屏體電容上,，使屏體電容量增加。
在觸摸檢測(cè)時(shí),，自電容屏依次分別檢測(cè)橫向與縱向電極陣列,，根據(jù)觸摸前后電容的變化，分別確定橫向坐標(biāo)和縱向坐標(biāo)，然后組合成平面的觸摸坐標(biāo),。自電容的掃描方式,，相當(dāng)于把觸摸屏上的觸摸點(diǎn)分別投影到X軸和Y軸方向，然后分別在X軸和Y軸方向計(jì)算出坐標(biāo),，最后組合成觸摸點(diǎn)的坐標(biāo),。
如果是單點(diǎn)觸摸，則在X軸和Y軸方向的投影都是唯一的,，組合出的坐標(biāo)也是唯一的,；如果在觸摸屏上有兩點(diǎn)觸摸并且這兩點(diǎn)不在同一X方向或者同一Y方向，則在X和Y方向分別有兩個(gè)投影,，則組合出4個(gè)坐標(biāo),。顯然，只有兩個(gè)坐標(biāo)是真實(shí)的,，另外兩個(gè)就是俗稱(chēng)的”鬼點(diǎn)”,。因此，自電容屏無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)觸摸,。
互電容屏也是在玻璃表面用ITO制作橫向電極與縱向電極,，它與自電容屏的區(qū)別在于，兩組電極交叉的地方將會(huì)形成電容,，也即這兩組電極分別構(gòu)成了電容的兩極,。當(dāng)手指觸摸到電容屏?xí)r，影響了觸摸點(diǎn)附近兩個(gè)電極之間的耦合,，從而改變了這兩個(gè)電極之間的電容量,。檢測(cè)互電容大小時(shí)，橫向的電極依次發(fā)出激勵(lì)信號(hào),，縱向的所有電極同時(shí)接收信號(hào),，這樣可以得到所有橫向和縱向電極交匯點(diǎn)的電容值大小，即整個(gè)觸摸屏的二維平面的電容大小,。根據(jù)觸摸屏二維電容變化量數(shù)據(jù),，可以計(jì)算出每一個(gè)觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)。因此,，屏上即使有多個(gè)觸摸點(diǎn),，也能計(jì)算出每個(gè)觸摸點(diǎn)的真實(shí)坐標(biāo)。
圖1、 自電容鬼影的產(chǎn)生機(jī)理,。
FocalTech互電容解決方案
敦泰科技(FocalTech)是較早開(kāi)始互電容式觸摸屏技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)的公司之一,，在互電容領(lǐng)域擁有數(shù)十項(xiàng)國(guó)內(nèi)國(guó)際專(zhuān)利,，包括互電容式觸摸屏體的設(shè)計(jì)，互電容式觸摸檢測(cè)電路,、觸摸檢測(cè)算法,、環(huán)境自適應(yīng)算法等技術(shù)。利用FocalTech自有專(zhuān)利技術(shù),，可以大幅提升互電容觸摸屏的以下性能：
1) 抗電磁干擾能力
抗電磁干擾是容式觸摸屏系統(tǒng)性能最關(guān)鍵的因素,。從2007年起，即有公司開(kāi)始提供自電容方案的電容式觸摸屏技術(shù),，但由于抗電磁干擾設(shè)計(jì)較差,，經(jīng)常發(fā)生來(lái)電時(shí)無(wú)法接電話(huà)，或者通話(huà)結(jié)束時(shí)無(wú)法掛電話(huà)的情況,。再加上環(huán)境變化時(shí)觸摸屏失效頻繁,，造成了多個(gè)電容式觸摸屏手機(jī)項(xiàng)目失敗，甚至間接引起一些方案公司的倒閉,。Focaltech借鑒了現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域的跳頻技術(shù),，同時(shí)提高了TX的發(fā)送功率，在提高系統(tǒng)信噪比的同時(shí)有效抑制了電磁干擾,。
2) 信噪比(SNR)
SNR定義為指接收到的信號(hào)功率和噪聲功率的比值。SNR是觸摸屏系統(tǒng)性能另一個(gè)關(guān)鍵因素,，其高低直接決定了觸摸的精度,、線(xiàn)性度和分辨率等性能好壞。FocalTech主要通過(guò)三個(gè)途徑提高SNR,。首先是提高信號(hào)發(fā)送功率,。提高了信號(hào)發(fā)送信號(hào)功率，相應(yīng)的就提高了接收到信號(hào)的功率,，從而增加了SNR,。其次，降低噪聲也是一個(gè)有效的方法,。FocalTech提供觸摸屏設(shè)計(jì)方案,，這些方案都做了非常好的屏蔽設(shè)計(jì)，例如在觸摸屏底部靠LCD一側(cè)增加地平面,，在屏體四周增加地線(xiàn)隔離等,。這些措施可有效降低噪聲的功率。還有一個(gè)辦法就是提高觸摸引起的電容變化量,。觸摸電容變化量,，正比于信號(hào)功率。即觸摸變化量越大,，則檢測(cè)到的信號(hào)功率越大,。FTS獨(dú)有的觸摸屏專(zhuān)利技術(shù),，能大大提高觸摸引起的電容變化率，通常能達(dá)到30%以上,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于iPhone所采用的觸摸屏僅為18%的變化量,。
3) 環(huán)境適應(yīng)性
自動(dòng)適應(yīng)環(huán)境變化，對(duì)觸摸屏系統(tǒng)亦十分重要,。觸摸屏直接暴露在空氣中,，空氣的溫度、濕度都會(huì)影響觸摸屏體的電容大小,。而觸摸屏表面的水滴,，則有可能直接造成誤觸摸。一個(gè)良好的設(shè)計(jì),，必須能在非常大范圍能適應(yīng)環(huán)境溫度濕度的變化,，并且在有少量水的條件下，能正常進(jìn)行觸摸,。FocalTech專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了環(huán)境自適應(yīng)算法,，并配合相應(yīng)的觸摸屏體設(shè)計(jì)，已經(jīng)完全解決了環(huán)境變化對(duì)觸摸屏影響問(wèn)題,。
4) 功耗
對(duì)于便攜式設(shè)備而言,，功耗也非常關(guān)鍵。而互電容技術(shù)采用了二維檢測(cè)而不是自電容的一維檢測(cè),，大大增加了檢測(cè)電路的功耗和后期處理數(shù)據(jù)的功耗,。通常而言，相同規(guī)格的觸摸屏,，互電容技術(shù)功耗為自電容技術(shù)的2~3倍,。因此，降低功耗變得十分關(guān)鍵,。FocalTech同時(shí)采用了多項(xiàng)技術(shù)來(lái)降低功耗,。在IC設(shè)計(jì)時(shí)，把功耗列為約束第一位,，如采用低功耗結(jié)構(gòu),、低功耗工藝、增加硬件加速器等,。在坐標(biāo)計(jì)算中,，F(xiàn)ocalTech開(kāi)發(fā)出了快速坐標(biāo)計(jì)算方案，可簡(jiǎn)化計(jì)算量,，大大降低了數(shù)據(jù)后期處理的時(shí)間和功耗,。此外，還設(shè)計(jì)了多個(gè)功耗模式,，系統(tǒng)可以靈活使用這些模式,，降低整體使用功耗,。根據(jù)實(shí)測(cè)，F(xiàn)ocalTech的方案功耗僅為同類(lèi)方案功耗的一半左右,。
圖2,、 FocalTech觸控芯片基本架構(gòu),。
技術(shù)和市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)
隨著研究的深入，互電容技術(shù)不斷成熟,，其基本功能,、基本架構(gòu)都已經(jīng)確定，將來(lái)的發(fā)展主要集中在細(xì)部?jī)?yōu)化,，比如進(jìn)一步提高信噪比,、改善觸摸精度（特別是邊沿的精度）、降低功耗,、增加適應(yīng)環(huán)境變化的能力,、提高掃描速度、多點(diǎn)ID識(shí)別,、多點(diǎn)應(yīng)用開(kāi)發(fā),，減少懸空觸摸影響等。
目前互電容式觸摸屏在歐美市場(chǎng)已經(jīng)成為主流,，出貨量不斷攀升,，這也極大促進(jìn)電容式觸摸屏產(chǎn)業(yè)鏈的完善。隨著產(chǎn)業(yè)鏈的逐步完善,，眾多供應(yīng)商的加入，新材料,、新技術(shù)和新工藝的應(yīng)用,，也帶來(lái)各項(xiàng)成本的下降，從而降低整體模組的價(jià)格,。一些電容觸摸屏模組大廠(chǎng)預(yù)測(cè),，在2011年，完成電極刻蝕的ITO玻璃的價(jià)格將降到0.3~0.5美元/英寸,，不到現(xiàn)在價(jià)格的一半,；目前，深圳一些小廠(chǎng)的出貨價(jià)已經(jīng)非常接近這個(gè)區(qū)間,。我們預(yù)計(jì),，電容式觸摸屏將來(lái)會(huì)有明顯的降價(jià)，在2011年,，3.5’’的模組的價(jià)格可降到5~6美元,；而一些低端產(chǎn)品,，更有可能達(dá)到4美元左右，甚至更低,。屆時(shí),，電容屏將大幅擠占目前電阻屏的市場(chǎng)，無(wú)論品牌機(jī)或是山寨機(jī)市場(chǎng),，電容屏都將成為主流,。