触摸控制技术研究

　　本文分析了触摸控制面板技术的发展和其未来方向。

　　当前市面上的消费类电子产品对设计和外观的要求和对功能的要求一样重要，这类产品的封装设计通常成为制造商品牌的一部分。Apple的iPod就以其简洁的白色线条和创新的触摸屏控制而成为经典的案例。在这种情况下，传统的机械开关在外观和结构适配性方面作用有限，因此处于衰退阶段，而各种触摸屏技术开始取代它们的位置。这些触摸屏技术包括阻性薄膜开关，压电开关和基于容性检测的触摸控制。本文对这些主要技术做简要介绍，并分析各自前景。

　　阻性薄膜开关

　　由于比机械开关便宜，易于封装，外观多样，自1970年以来阻性薄膜开关获得了广泛应用。它由顶层、绝缘装置和基座组成。图形输入到顶层后由墨水显影到底层，点击会使得绝缘装置出现空洞形成感应。但是，薄膜开关有很多缺点，首先，它们不是真正的触摸开关，它需要物理接触和力道来操作。这些限制了涂覆层的刚度和厚度、操作速度以及易用性。当然，物理接触也会磨损键盘，导致薄膜开关寿命有限，会随时间而变得难于操作。

　　压电开关和面板

　　当对一些晶体物质，比如石英晶体、罗谢尔盐、电气石等施加压力时，它们的晶体结

构会产生与压力相对应的电压和电流。物理移动产生的有用转换电压或电荷在1μm到10μm，实际上，是作用应力使得压电物质产生了输出。用户看到的涂覆层用来显示各种图形和信息，一个绝缘层夹在两个用来构成开关触点的传导片之间。压电物质的电压输出随压力增大，而且输出电压与环境温度、操作力量和速度以及涂覆层的厚度和类型都有关系。与其它键盘技术相比，这种技术对物理操作和环境条件都有限制，所以相对昂贵，在消费电子和电子产品中压电触摸控制应用有限。

　　容性传感器-简单的想法，复杂的实现

　　容性按键有两种基本类型：采用机械按键激活和依靠点击。虽然采用机械方式的构造相对复杂，需要有稳健的机械移动，但有些也用在PC键盘中。 点击控制没有了机械移动，通过操作者的指头来改变电极或电容的电荷等级。传感电极可以放在任何绝缘层的后面，通常是玻璃或塑料，这样就可以很容易实现封装的触摸面板。但是尽管有这么多的优点，对这项技术的实现却有很多技术挑战。首先，点击传感需要测量和检测电容的电荷或者电荷等级，表征一次点击的电荷等级必须编程进入微处理器。换句话讲，系统必须可以校准。但是，一系列的外部影响会导致电荷等级的变化，静电释放和电磁干扰都会引起错误的触发，温度变化会影响校准。装配污染和湿度会影响操作，按键大小和形状也很难差异化，这会影响到最终产品的美观。虽然这些问题通过一些电子和机械的补偿方案可以克服，但是对于对成本敏感的消费类应用来讲这种传统的容性传感并不经济实用。

　　电荷迁移传感-改良后的容性传感

　　新的电荷迁移传感有希望解决传统电容传感的技术问题。基于电荷守恒原理，电荷迁移可以被用来实现点击传感。或者说，这种技术可以感测到指头要接近控制面板，甚至在接触到面板前就可以调整操作。设备在开机时可以自动的进行自校准，其中对漂移的自动补偿会考虑到环境条件的变化、老化以及有意识和无意识触碰的不同。电荷迁移传感设备有很好的EMC性能，这对现在多射频设备来讲尤为重要。一个设备就可以实现触摸、键盘、滑动甚至滚动控制，有些此类技术还包含有微芯片。最重要的是，采用此项技术的控制面板很简单经济，所以它的应用也越来越多。从家电到MP3播放器、手机等等领域都可以看到它的身影。