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投射电容触控技术应用面面俱到！ 多点触控「多触即发」！ 【作者： 鍾榮峰】2009年06月05日 星期五

浏览人次：【16269】 投射电容多点触控应用精彩可期 2007年Apple的iPhone掀起多点触控应用风潮，相关投射电容式触控（Projected Capacitance Touch；PCT）技术应用，也是在iPhone互容技术应用的带领下才又被世人所关注，备受市场高度瞩目。究其实带领风潮的是iPhone直觉亲近使用性的UI接口，而支持UI接口的触控技术有许多种。因此2007年可说是多点触控元年，2008年厂商便竞相投入多点触控产品行列，带动更为广泛的触控面板与UI接口应用。 《图一 投射电容触控技术应用已在小尺寸手持装置领域形成一股热潮 》 数据源：禾瑞亚（eGalax_eMPIA Technology；EETI） 小于5吋（3.5吋和4.3吋）的小尺寸投射电容触控面板应用，主要以智能型手机领域为主，小尺寸投射电容触控技术应用势不可挡。中大尺寸触控应用也因为PND、游戏机、NB和Netbook产品的发展顺势而起。今年11月即将推出的Windows 7操作系统，更对中大尺寸投射电容触控屏幕技术应用产生推波助澜效果。操作系统的底层API设计支持多点触控功能，提高用户与接口的互动，软件厂商也针对Application Layer积极设计支持多点触控功能，扩大投射电容触控应用的多样性。PND结合LBS在地信息定位服务的趋势，也带动触控屏幕的广泛应用。目前包括Dell、HP、Apple和Asus等笔电品牌大厂，都已竞相与触控模块和控制器业者合作开发支持Windows 7的Netbook产品，PND厂商也与触控业者合作开发投射电容触控模块。Cypress PSoC CapSense解决方案产品经理王一杭预估到2010年，投射电容触控模块出货量将有5400万组，手机、PNDs、PMPs为其主要应用领域。5吋以下以及5～18吋触控屏幕，会是投射电容技术主要发挥的区块，目前成长速度最快则是8～15吋的中尺寸投射电容触控面板。 《图二 Windows 7未来之应用示意图 》 数据源：创为精密材料 各家大厂积极投入投射电容应用 也因此，各家投射电容触控厂商积极投入开发相关应用产品。目前义隆电子着重开发行动装置触控应用市场，除了扎根既有中国山寨白牌手机市场外，也密切与台湾智能型手机大厂、日本、南韩等手机大厂联系，手机约占整体义隆电子行动装置触控应用的80％，其他应用领域则包括PND、数字相机、数字相框、家电遥控等，既有NB Touch pad相关量产模块也在进行当中，支持PND的多点触控模块也正在送样当中。今年义隆电子在投射电容技术应用的焦点，会放在Windows 7大尺寸触控屏幕的模块设计，此次台北Computex展会上，义隆电子也将与国外手机平台厂商合作，展示支持Android手机的投射电容多点触控模块设计。 《图三 义隆电子将在Computex展会中展示以软性FPC为感测材质的投射电容触控模块，此模块与手机平台大厂合作针对Android手机应用所设计 》 样品提供：义隆电子 禾瑞亚（eGalax_eMPIA Technology；EETI）业务处处长张志彬则表示，在手持装置应用的小尺寸投射电容触控面板方面，禾瑞亚主要与日、韩及台湾多家触控面板制造商合作，利用Cypress控制芯片及禾瑞亚的韧体设计，开发出能支持两指手势（Two Fingers Gesture）、并提供手写辨认所需的高分辨率，能排除表面水滴造成的误动作问题的解决方案，这已在去年4月量产，并打入中国白牌手机市场。另外针对 Windows 7在真实多点触控（Real Multi-Touch）的功能要求，禾瑞亚亦以投射式电容触控技术为基础，开发出符合中大尺寸Netbook触控应用，具备真实两点手势（Real Dual Touch Gesture）功能、支持真实多点触控功能的投射式电容产品。禾瑞亚并预计在今年Q2～Q3完成支持Windows 7中大尺寸多点触控面板及控制器的验证程序，今年也以中大尺寸投射触控控制器方案为主要发展重点。 《图四Windows 7多点触控应用可以三根手指画出流畅线条》 样品提供：禾瑞亚（EETI） 不同技术可支持多点触控应用 包括电阻式、表面电容式、表面声波式SAW（Surface Acoustic Wave）、Bending Wave以及Acoustic Pulse Recognition等，均无法实现真正的多点触控功能。创为精密材料总经理赵书华表示，可支持多点触控应用的技术包括4、5、8线模拟电阻式（Analog Resistive）、或是以HP推出TouchSmart为典型的电磁结合电容式（Electromagnetic＋capacitive）、以及投射电容多点触控技术。一般电阻式常规作法无法支持多手指触控，改良电阻式设计则可支持多点触控功能。义隆电子智能型人机接口设计部系统设计处处长白朝煌指出，大尺寸可藉由画面分割方式，将某一面向电阻较大的区域进行分割，搭配复数控制器进而支持多点触控功能。NB上的触控屏幕理论上也可行，但能否满足市场价格需求，机构设计上是否可行仍是关键因素。 另外还有一种是光学式，例如NextWindow便采用此类技术。白朝煌表示，这是以CCD摄像头在触控表面周围撷取影像，分析判断多手指近接触控表面的技术。不过使用多颗镜头判别触控点，摄像头成本较高，机构（construction）上也会有厚度和重量的缺点，耗电量也会提高，较不适合应用在便携设备。还有其他延伸性的变形应用，例如不改变传统手机机构设计方式，加一块软性FPC传感器搭配控制模块，便可让传统手机具备多手指触控功能的设计（Virtual Keypad with Dome Touchpad），或是因应不同亮度条件环境变化导光调整面板背景颜色的多彩亮光触控面板模块（Illuminative Touchpad Module）设计。 《图六 改良式多彩亮光触控面板模块（Illuminative Touchpad Module）设计示意图 》 数据源：义隆电子（ELAN）

改良电阻式触控设计要点

义隆电子系统设计处处长白朝煌表示，一般采取按压触控的电阻式面板若要支持多手指触控在技术上较不可行，因为电阻式面电阻一般靠按压点分压，藉由控制器计算AC/DC电压讯号进行感测，这种设计只能支持单点触控功能。

有些客户会要求在既有电阻式触控的基础上达到多点触控功能，触控方案厂商便提出改良电阻式设计，将面电阻分成好几条感测轴，藉由感测轴计算接点位置，这样的设计也较具价格竞争力。Cypress产品经理王一杭亦表示，有些厂商会提出改良式可支持多点触控的电阻式触控设计，利用多手指触控接触电阻式面板的时间差，让扫瞄速度快于多手指触控面板的时间差，侦测出多手指的触控位置。

《图七a 多点触控面板技术示意图 》 数据源：荧茂光学（Mildex）

《图七b 多种触控面板设计形状示意图 》 数据源：义隆电子（ELAN）

2.8吋~42吋已有厂商宣示可藉由改良电阻式设计达到多点触控效果。创为精密材料总经理赵书华便表示已成功开发出在13～22吋大尺寸面板上采用电阻式多点触控技术的能力。这是藉由区域分割面板设计、在同区域内只能触控一点作为区隔，可支持12区共12点的多点触控应用。分区线则采用独特技术使其分线不被肉眼轻易辨识出来，触控画线在区域分线之间的连续流畅度则交由软件处理。客户亦可自定义区域规划，触控讯号只需藉由单颗控制器便能处理。

《图八 创为精密材料总经理赵书华表示，支持电阻式多点触控是藉由区域分割面板设计、在同区域内只能触控一点作为区隔，可支持12区共12点的多点触控应用。分区线则采用独特技术使其分线不被肉眼轻易辨识出来，触控画线在区域分线之间的连续流畅度则交由软件处理》

创为精密材料总经理赵书华表示，支持电阻式多点触控是藉由区域分割面板设计、在同区域内只能触控一点作为区隔，可支持12区共12点的多点触控应用。分区线则采用独特技术使其分线不被肉眼轻易辨识出来，触控画线在区域分线之间的连续流畅度则交由软件处理

改良电阻式触控无法侦测真实坐标位置不过由于电阻式触控力道需要藉由按压动作方可感测，按压动作需要较为柔软的材质搭配，因此电阻式绝大多数会采用塑料材质，电阻式按压动作较不适合诸如ITO材质在玻璃或是PET的透明电极条状设计。也由于电阻式触控屏幕必须依赖触控表面的机械弯曲，因此会因磨损更换缩短材质使用寿命。更重要的是，电阻式触控无法支持全平面触控需求，并且改良电阻式触控无法侦测真实坐标位置。

《图九a Vista触控笔标准动作方向及对应指令示意图 》 数据源：创为精密材料

《图九b 支持Windows 7作业环境的几个标准手指触控动作 》 数据源：创为精密材料

支持Windows 7作业环境的几个标准手指触控动作

Windows 7对多点触控技术要求更为严谨

《图十 禾瑞亚（eGalax_eMPIA Technology；EETI）业务处处长张志彬表示，Windows 7作业环境对于多点触控的定义更为严谨，微软对于触控控制器支持Windows 7有制订出相关标准，包括多手指触控时的报点速度、直线测试的精确度、或是多点测试的精确度、单点点击和双点点击的精确度、画面图形计算或触控准星的误差值等等》

禾瑞亚业务处处长张志彬更清楚指出，Windows 7作业环境对于多点触控的定义更为严谨，微软对于触控控制器支持Windows 7有制订出相关标准，包括多手指触控时的报点速度、直线测试的精确度、或是多点测试的精确度、单点点击和双点点击的精确度、画面图形计算或触控准星的误差值等等。Windows 7标准并要求多根手指在触控面板的移动所传回控制器的讯息，必须是手指每一点移动时的真实坐标点指令，而不是手指的相对位置变化。传统的4、5、8线电阻式触控和表面电容式设计，就无法满足Windows 7对于多点触控更为严谨的要求。

《图十一a 电容式传感器感应原理示意图 》 数据源：荧茂光学（Mildex）

《图十一b 投射电容触控原理示意图 》 数据源：Atmel

数据源：Atmel

投射电容触控与电阻式技术比较优势

●速度：电阻式解决方案的迅速动作不容易辨识。

电容触控技术要点电容感测效应便是如何在较大的寄生电容值（30 pico Farad；pF）下，侦测到0.1～2个pF单位微小的感应电容变化。盛群半导体设计中心产品二处处长王明坤认为，电容触控技术较为稳定、可靠度高，藉由人体本身就是一个电容体的特性，在接触触控面板时所产生的电容变化达到感测触控效果。Atmel市场总监Christopher Ard表示，传感器设计可以是单面ITO图形，用于最低功能性接口，例如单触摸点用于大型虚拟按钮、滑块等应用，不过更常见的实施方案是两层设计（单独的X和Y层），这便需要复杂度更高的性能和精准度。

《图十二 投射电容触控面板结构示意图 》 数据源：荧茂光学（Mildex）

投射电容触控面板结构示意图

表面电容触控技术要点电容触控技术可分为表面电容和投射电容两种。表面电容（surface capacitance）比较适用于大尺寸触控屏幕，其也是利用排列之透明电极与人体间结合所产生之电容变化，从所产生之诱导电流来侦测触动坐标。在面板感应区的四个角落使均匀电场成形于面板表面，当手指触动时，可使电场引发电容充电效应，面板上的透明电极与手指间形成电容耦合，进而产生电容变化，经由控制器转换将电流强度比例相对于四个角落之差异，进而计算出触动位置。表面电容技术虽然生产容易，但需进行校准工作，也得克服难解的EMI及噪讯问题。最大的限制则是，它无法实现多点触控功能，因电极尺寸过大，并不适合小尺寸手持设备设计。

《图十三 图左为盛群半导体设计中心产品二处处长王明坤，右为盛群半导体微控制器产品处市场企划部工程师陈南强》

图左为盛群半导体设计中心产品二处处长王明坤，右为盛群半导体微控制器产品处市场企划部工程师陈南强

投射电容触控技术要点投射电容应用其实行之有年，义隆电子系统设计处处长白朝煌和Cypress产品经理王一杭均表示，例如NB上的touch pad便使用投射电容技术达到单手指触控效果。除了单手指触控之外，还包括Multi-Touch和Multi-Touch All-points这两种多手指接触电容触控面板的变化。王一杭进一步指出，多手指接触电容触控面板移动的行为变化（Gestures），其典型包括rotate、two-finger flick、zoom-in/out几个动作。

Gesture是手指触控屏幕在一定的时间与区域内，绘出一定的轨迹样式时，实时触发软件所提供的特定功能。投射式电容触控技术便是藉由手指接近（近接而非按压）材质电极布线所产生的感应电容，利用纵轴和横列轴线交错式（Axis Intersect）布线或是All Points布线感测电容量变化，达到感测触控效果。有2种方式可实现投射电容式触控感测，一种是自容（self-capacitance）感测，另一种为互容（mutual-capacitance）感测。按照这2种原理，可以设计不同的投射电容式架构，其多点触控功能也因此不同。

《图十四 轴交错矩阵式设计（Axis Intersect Sensor Matrix） 》 数据源：Cypress

一种是侦测多手指的触控移动之间的相对位置和角度，例如缩放、拖拉、旋转...等，此采用轴线交错式（Axis intersect）技术；另一种则是可侦测出多点触控个别位置的绝对坐标，此采用所谓All points多点触控技术。

iPhone采用电极互容感测技术互容侦测技术其实也是Apple iPhone开发多点触控技术的基础。义隆电子系统设计处处长白朝煌表示，严格说来，Apple iPhone并非采用投射电容技术，而是以感应电极方式为主，用电极与接收电极的互容关系（mutual capacitance）感测手指的电容变化，以此达到侦测手指效果，将手指感应位置侦测出来。中间介质传感器的包覆材料则以玻璃或是塑料为主。但控制器要能判断出近接的物体为何，则需要DSP引擎搭配运算。

感测面板上的感测电极布线先侦测出近接物体投影的位置与范围大小，DSP则可进一步运算近接物体边缘的轮廓线（contour），才可知近接物体为何，向主机端传递判断讯息。禾瑞亚业务处处长张志彬亦认为，iPhone所使用的触控技术其实是以辨识两手指的相对动作变化为基础。

投射电容与表面电容触控技术比较优势Atmel市场总监Christopher Ard表示，表面电容组件虽然满足一些额外要求，但仍只能应用在分辨率有限的前表面传感器，对于正确位置附近无意间造成的触摸点非常敏感，因此往往导致感测位置错误。相较于投射式电容方案，表面电容组件需要更高功率来驱动典型的传感器，因此功耗高。此外在性能上相较于表面电容方案，在一定的功耗水平下，投射式电容方案的成本较低，整体性能也较好。

《图十五 应用在NB的电容式触控touch pad示意图 》 数据源：义隆电子（ELAN）

应用在NB的电容式触控touch pad示意图

自容侦测多点触控技术王一杭指出，Multi-Touch接触电容触控面板只需侦测多手指的触控移动之间的相对位置和角度进行对比，因此在电容侦测技术上多采用自容（self-capacitance）方式，亦即只侦测每条trace或sense element的纵轴（column）与横列（row）轴线交错（Axis Intersect）矩阵式（Matrix）的电容增加变化量，每一条均为sense operations，侦测次数以加法计算。自容侦测方式无法辨识多手指近接触控感测轴线的绝对坐标。

《图十六 Cypress PSoC CapSense解决方案产品经理王一杭表示，All-Points互容侦测技术不仅可精确侦测多手指的绝对位置，同时也可侦测判断下一动作gesture的相对位置，亦可解决鬼影问题，对于较为敏感的rotate动作也能更为精确侦测出来》

Cypress PSoC CapSense解决方案产品经理王一杭表示，All-Points互容侦测技术不仅可精确侦测多手指的绝对位置，同时也可侦测判断下一动作gesture的相对位置，亦可解决鬼影问题，对于较为敏感的rotate动作也能更为精确侦测出来

All-points互容侦测多点触控技术王一杭进一步指出，Multi-Touch All-points则采用互容（mutual-capacitance）侦测方式，亦即侦测导体之间会产生相对（寄生）电容的变化，互容侦测把所有区域数字化，把整个面板规划为多少乘多少的感应点。侦测sensor之间轴线交叉（Intersection）的电容减少变化量，侦测数目以乘法计算，每一交叉点均为sense operations。

王一杭表示，多手指触控电容面板仍会产生自容变化，侦测互容电容变化量便可满足Multi-touch All-Points触控要求，亦即能够侦测多手指触控的绝对坐标，All-Points触控技术则可支持超过5根手指。

因此互容侦测不仅会提高操作系统Application Layer的设计复杂度，也会提高控制器韧体因应手指位置运算（location processing）和算法（algorithm）的复杂度，这些讯息藉由各类模块接口包括I2C、SPI、general purpose I/O等，传送到后端控制器，对于scan time和report 要求更为迅速，例如Windows 7便要求一般指令响应速度反映时间要在10ms以下。

义隆电子系统设计处处长白朝煌指出，正因为自容侦测方式会使得控制器韧体算法（algorithm）无法辨识多手指近接触控感测轴线的绝对坐标，进而无法精确侦测多手指的绝对位置，因此会产生所谓鬼影误点（ghost points）问题。鬼影便是感测布线侦测手指方位时、产生侦测位置变化量辨识不够精确的问题。

《图十七 义隆电子已取得在多手指（multi-finger）侦测技术基础而关键的专利确认 》 数据源：义隆电子（ELAN）

义隆电子已取得在多手指（multi-finger）侦测技术基础而关键的专利确认

Cypress产品经理王一杭表示，解决鬼影问题的方式可分为逻辑改良和All-Points解决方式。逻辑改良包括时间差和分割区块方式，时间差是利用多手指触控接触电阻式面板的时间差，让扫瞄速度快于多手指触控面板的时间差，侦测出多手指的触控位置。但韧体需要时间运算动作前后的指令讯息差别。至于采取分割区块方式的多点触控设计，若多手指在同一区块近接触控还是会产生鬼影问题，因此每一区块只能有单一手指触控，才不会产生鬼影问题。只有All-Points互容侦测技术不仅可精确侦测多手指的绝对位置，同时也可侦测判断下一动作gesture的相对位置，亦可解决鬼影问题，对于较为敏感的rotate动作也能更为精确侦测出来。

《图十八 投射电容触控模块设计整合控制器、感测材质、显示组件和前端面板 》 数据源：Atmel

投射电容触控模块设计整合控制器、感测材质、显示组件和前端面板

Multi-Touch All-points技术应用广泛因此Cypress产品经理王一杭认为，其他多点触控技术或可侦测多手指的相对距离和位置关系，但只有投射电容触控技术可精确侦测手指的绝对寻址，亦即可支持All-Points多手指触控应用。投射电容触控技术相较于电阻式而言，支持多点触控应用较具可靠性和互动性，同时更可支持多点触控All-Points功能，亦即可精确侦测多手指同时接触屏幕时的绝对位置，以及多颗手指同时在屏幕移动的变化。

《图十九 荧茂光学触控面板事业处营销部区域经理罗毅真指出，投射电容触控面板所需技术也是各类技术之整合，包括玻璃成型、钻孔、强化技术；Decoration处理技术、投射电容触控面板设计和制程设计；贴合技术（玻璃与玻璃G/G贴合、Glass/Film/Film贴合）；还需配合IC韧体开发，针对大尺寸讯号处理特性修正设计等》

荧茂光学触控面板事业处营销部区域经理罗毅真指出，投射电容触控面板所需技术也是各类技术之整合，包括玻璃成型、钻孔、强化技术；Decoration处理技术、投射电容触控面板设计和制程设计；贴合技术（玻璃与玻璃G/G贴合、Glass/Film/Film贴合）；还需配合IC韧体开发，针对大尺寸讯号处理特性修正设计等

投射电容技术不仅是电容触控感测方法的技术，义隆电子系统设计处处长白朝煌便很清楚地指出，投射电容触控技术应用是整合光学、机构、电路三大要素。光学部分牵涉到背光照明、光线散射效果等；机构则包括导电材质透旋光性、电阻性与厚度、还有面板尺寸大小等；电路包括感测布线的分辨率、电阻性和控制器电路分布等。控制器与感测组件整合的模块设计，更要照顾到整合机、光、电三项因素；模块制程包括组合到机构之内的控制器和传感器布线，以及结合包覆材料以及所需的贴合技术，各自工作制程都需要紧密的相依性。调整相依性因应不同客制化设计需求，各方面的trade off非常关键，因此模块化设计可先替客户照顾到光、机、电三要素，不过也有承担各方面良率差异的风险。

不同应用之下对于机、光、电的要求考虑也不尽相同，例如ITO材质需考虑透旋光性设计，但NB的touchpad便无须考虑光学设计。荧茂光学营销部区域经理罗毅真便指出，投射电容触控面板所需技术也是各类技术之整合，包括玻璃成型、钻孔、强化技术；Decoration处理技术、投射电容触控面板设计和制程设计；贴合技术（玻璃与玻璃G/G贴合、Glass/Film/Film贴合）；还需配合IC韧体开发，针对大尺寸讯号处理特性修正设计等。Cypress产品经理王一杭和创为精密材料总经理赵书华亦不约而同地认为，控制器侦测能力和感测布线多寡，决定了不同材质特性及厚度下侦测电容变化和精确度的关键，也因此Atmel市场总监Christopher Ard亦点出，无论是电容还是电阻触控传感器，都具有「半客制化」的设计特性。

《图二十 义隆电子以ITO感测材质为基础、针对5.2吋触控面板应用在PND装置所设计的投射电容触控模块 》 样品提供：义隆电子（ELAN）

电容触控需注意不同感测导体材质特性

白朝煌进一步表示，电容触控传感器材质的施作方式有好几种，其中包含PCB、软性FPC、ITO透明电极等三大类。其中又以ITO最受青睐。ITO就是氧化铟锡，是一种导电材料，可依据不同应用，放置于玻璃或是PET塑料薄模，在当成胶膜使用时，也会呈现透明状。ITO已被应用在电阻式触控屏幕应用。不过如前所述由于电阻式触控屏幕必须依赖触控表面的机械弯曲，材质较易磨损，而电容式ITO触控屏幕不须依赖机械弯曲，这是电容式ITO触控屏幕优于电阻式触控屏幕的优势之一。创为精密材料总经理赵书华进一步表示，感测导体材质布线的设计形状，可以是钻石、方块、或是矩阵布线等；而投射电容面板的制程方式可以是玻璃贴玻璃、玻璃上贴多层、玻璃贴Film等。一般设计上触控面板越轻薄越好，触控感测度越灵敏，但是玻璃材质强化处理的耐摔设计便非常重要。荧茂光学区域经理罗毅真表示，光学胶厚度和玻璃厚度所影响的感应电容在设计触控面板时也需一并注意。

《图二十一 单层和双层Glass/Film贴合ITO感测材质结构示意图 》 数据源：Cypress

单层和双层Glass/Film贴合ITO感测材质结构示意图罗毅真表示，感测材质的电阻值取决于布线形状的大小，以及布线形状之间的桥段宽度，若是采用轴线交错矩阵设计（Axis Intersect Sensor Matrix），那么纵轴与横列之间的寄生电容在设计时也要注意考虑。。

Atmel触控式产品市场总监Christopher Ard指出，触摸的灵敏度受限于相关的面积、亦即是X和Y电极在栅格点上的相交之处。这意味着控制芯片和传感器之间的线迹（wiring track）对于触摸非常不敏感，因此控制芯片较适合置于主电路板的远处。Christopher Ard并表示，藉由电荷转移（Charge Transfer）技术基础，用于电容至数字转换（capactive to digital conversion；CDC），以此方法实现讯噪比的电容触摸测量。当与矩阵技术配合使用时，可以将触摸屏传感器建构成一个完整的传感器数组，在表面产生电荷图像，继而提升感测质量。矩阵和和电荷转移技术的结合使用，并可提高触摸屏区域的灵敏度。

《图二十二 ITO感测材质贴合在玻璃的电容式触控模块 》 数据源：义隆电子（E-LAN）

透旋光性根据材质搭配设计

因此，义隆电子系统设计处处长白朝煌强调，ITO是一透明导电电阻材质设计，无论是应用在投射电容或是电阻触控，都能达到透旋光性高的效果。透旋光性主要是考虑感测材质为主，若投射电容搭配玻璃感测材质，透旋光性自然比电阻式搭配PET要来得高。也有客户会以不透旋光性作为设计考虑，投射电容也可搭配PET材质达到近接感测触控效果。

对于电容触控控制器厂商来说，如何在多种非传导性（non-conductive）的overlay材质和各种厚度下，设计控制器侦测到微弱的手指导体电容变化，相关软硬件设计便非常关键。ITO或PCB属于不同的导体材质，在材质上也会按照客户需求覆盖不同厚度的overlay或coverlace，这就会影响手指导体电容讯号的侦测度。材质绝缘能力（dielectric values）越好，对于微小电容感应的能力也越佳。ITO透明电极材质本身就会有电阻性存在，镀厚或许可降低电阻性，但是透旋光性也会因此受到影响。

《图二十三 PCB和软性FPC可应用作为触控感测材质 》 数据源：义隆电子（E-LAN）

PCB和软性FPC可应用作为触控感测材质不过在Film-to Flim大尺寸规格上碍于电极特性关系，尚无法提出可支持的控制器方案。

小尺寸投射电容触控讲究响应速度与位置精确

Cypress产品经理王一杭表示，小尺寸电容触控技术设计上要求扫瞄、运算和TS速度快，触控屏幕休眠后的首次触控响应速度（first touch response）和一般指令响应速度也要够快，后者要求在10ms以下，前者则按照应用程度不一，但大约在300ms以下。另外精确度（accuracy）和位置（position）也需正确，前者是手指近接位置与即将触控位置之间差距的绝对数据，后者是手指触摸之后是否运算出相同的坐标指令。

大面板尺寸会影响投射电容ITO感测分辨率

王一杭并表示，相较于小尺寸，大尺寸对于精确度要求约低40～50％左右，至于multi-gesture的反映时间，会因为面板尺寸较大、动作距离大而较缓。而在response time部分，像是Windows 7要求在10ms左右，这对于中大尺寸电容触控设计来说负担较重。

此外，白朝煌进一步指出，投射电容触控面板尺寸大小会影响ITO感测电极布线距离的长短，距离越长其电阻性越大，讯号衰减的问题越严重，因此控制器可能无法有效分辨讯号，触控分辨率受到严重影响。禾瑞亚业务处处长张志彬亦表示，由于sensor构造因素，投射电容触控面板尺寸越大，其channel数越多，目前的控制器方案尚无法有效支持中大尺寸高channel数的需求。

不过上述问题似乎已经渐渐被克服，现在厂商已经陆续开发出超越5吋的投射电容面板设计。像是义隆电子已成功开发出可支持5.2～5.3吋触控面板的投射电容模块。禾瑞亚已与投射电容厂商也合作中大尺寸Board-level控制器解决方案，在符合Windows 7作业环境下，可有效调整支持7、8.9、10.1、11.6以及15吋的中大尺寸投射电容触控面板，已能克服相关侦测分辨率和讯号处理问题。但是张志彬表示，以目前走线方式来看，投射电容触控大尺寸屏幕可能在19吋以上就会面临局限，那就需要另一种全新的机构构造和技术。

《图二十四 Atmel触控式产品市场总监Christopher Ard表示，湿度或温度变化会影响电容性测量的基线，电容性触摸传感器表面的水分往往被认为是难以应对的问题，因为它会引起错误的检测，这便需要借助测量背景电容或参考电平来不断追踪和调节》

投射电容易受环境干扰

禾瑞亚业务处处长张志彬和盛群设计中心产品二处处长王明坤均认为，投射电容的感测精确度容易受到外界湿度、水气、温度和电磁性等环境干扰，触控屏幕的触控反应时间、操作流畅度、触控时的操作敏感度与精确性也会受到影响。Atmel触控式产品市场总监Christopher Ard表示，湿度或温度变化会影响电容性测量的基线，电容性触摸传感器表面的水分往往被认为是难以应对的问题，因为它会引起错误的检测，这便需要借助测量背景电容或参考电平来不断追踪和调节。其他典型的系统噪声还包括接地引起或来自LCD，有时也存在其它的噪声源。在这里Atmel采取的方式是当表面存在水分时，控制器技术会对比手指触摸屏表面的情况，在讯号的方向中产生一个相反的变化，于是，触摸检测算法就忽略这一变化，不受干扰影响触控精确度，同时芯片能够进行大量数字讯号处理，以减轻噪声问题。

控制器韧体设计至为关键

由于不同电容触控导电材质特性，加上不同包覆材质特性与厚度以及各种应用环境，投射电容触控技术应用需周详考虑机、光、电的整合设计，因此控制器本身韧体（firmware）要因应机、光、电的客制化调整，设计出最适切的触控指令集，以调校出最适合的电容感测灵敏度。上述已经提到，All-Points互容侦测也会提高控制器韧体因应手指位置运算（location processing）和算法（algorithm）的复杂度。例如一般人的大拇指尺寸介于6～10mm之间，由于多手指电容触控会因手指本身大小产生不同微量变化的电容量，这就需要弹性调整灵敏度。同时在多种非传导性（non-conductive）的overlay材质和各种厚度下，设计控制器侦测到微弱的手指导体电容变化，相关软硬件设计便非常关键。这些客制化调整需要相当丰厚的实务经验累积，才能在设计初期阶段预先设定最恰当的指令给控制器，调整相关灵敏度并降低干扰度。

韧体设计是各家电容触控技术厂商最最关键的know-how，在此方面各家均严守机密，一般而言主要以讯号处理和算法（algorithm）为核心。义隆电子系统设计处处长白朝煌表示，义隆在多手指触控的专利便以硬件结合韧体为主，多手指专利清晰侦测多手指数量在触控面板的位置，由韧体启动硬件侦测参数，参数数据交由韧体处理，而手指移动包括坐标变化量、相对距离和角度变化便交由韧体进行后处理。Atmel触控式产品市场总监Christopher Ard表示，侦测触控讯号可以视为前端数据捕获的一部分，以极快的速度产生电荷图像，为使用高效内核进行后处理作好准备，产生触摸信息如多个XY位置，并向主机报告，这就需要结合非常快速的讯号捕获功能和高效后处理能力，同时当捕获信息并完成处理后，控制芯片也要能够进入低功耗模式，直至下一次循环开始。

《图二十五 Windows 7支持手指触控力道不同显示画线粗细示意图 》 样品提供：禾瑞亚（EETI）

Windows 7支持手指触控力道不同显示画线粗细示意图盛群半导体设计中心产品二处处长王明坤表示，韧体设计需要厚实的经验累积，电容触控软硬件设计做出来并不会太难，但是符合各类环境需求的韧体设计，复杂度就相当高。王明坤表示，由于易受干扰，因此控制器自我调校侦测功能便非常重要。这里累积更深厚的经验值和数据尤其关键。

禾瑞亚业务处处长张志彬也强调，投射电容触控韧体控制技术，需视各类不同触控面板应用需求进行弹性设计，调校内容也会更为复杂。例如为有效清晰侦测大尺寸投射电容的触控位置，禾瑞亚在韧体上也藉由算法和讯号处理设计来增加效能。禾瑞亚在韧体控制的研发人员就超过整体触控部门的一半，可知韧体设计对于电容触控质量的关键程度。

投射电容不能也不会全面取代其他触控技术

张志彬进一步认为，所有的触控技术都有先天上的优缺点，投射电容也无法全面取代其他触控技术，实际上也没有发生过，因为不同触控技术解决方案应用都有各执擅长所在。尽管电阻式触控无法支持全平面触控需求，但是电阻式触控应用在山寨白牌手机市场，仍具有价格上的绝对优势。

价格过高正是投射电容技术应用影响力受到局限的关键。王明坤亦表示，电阻式触控价格低廉，应用广泛，投射电容短期仍无法全面取代各级触控应用。王一杭便指出，电阻式触控屏幕价格便宜是其一大优势。例如以Netbook 10.1吋规格为例，电阻式触控模块价格约为15～18美元，占整体PC BOM价格4～5％左右，但投射电容触控模块价格则高出2倍左右。

不过白朝煌、张志彬和赵书华均相信，未来投射电容触控技术在中大尺寸触控屏幕绝对是主流应用，但应用层和触控接口软硬件要能适切配合，icon设计也会因应投射电容手指触控应用而更加亲近。王一杭则认为手机、PND、MID和PMP会是目前投射电容触控应用大放异彩的领域。王明坤则认为，电阻式触控不会就此销声匿迹，无论哪种尺寸的触控面板，未来都要考虑如何提升人机接口UI的亲近性和便利性，软件应用层设计的丰富变化与否，将深刻影响着投射电容触控的应用广度。