[原创]

差异化、投射电容式、集成化将主导触控技术发展方向

2011-4-14 09:25:35 3628

0 来源：半导体器件应用网触控技术的风行改变了人和机器之间交流的方式，为用户提供了一种新的体验，随着触控技术的不断演进，未来它将取代键盘、鼠标等传统信息输入方式，而且未来3D触控技术将会诞生，到时它更是集三千宠爱于一身，消费者将为它疯狂着迷。从目前来看，触控接口的便利性已普遍获得消费大众的肯定，触控技术从小尺寸面板的智能手机市场延伸至中大尺寸的消费应用领域，它已经成为了电子产品差异化的重要功能，也是电子产品的发展方向。而触控技术在移动设备的应用较为引人注目。据Gartner研究表明，2010年全球触摸屏移动设备的市场将达到3.627亿台，较2009年的1.843亿台的销量将增加96.8%。其中西欧以49%占据首位，紧随其后的北美达到46.65%，亚太区仅占23.4%。预计到2013年，触摸屏式移动设备的销售将占全世界所有移动设备销售的58%，而在北美和西欧等发达市场，此数字则将超过80%。市场研究机构拓墣产业研究所指出，预估在平板电脑和触控手机两大应用同步带动下，2011年全球触控面板出货量将达8.71亿片规模，年成长率达29.4％。其中，智能手机搭载触控面板的比例在2011年将达75％，2012年将接近100％。触控面板保持强劲成长的动力主要来自于平板电脑出货量规模扩增。2010年全球平板计算机出货量约1500万台，预期到2011年将升至4500万台。苹果CEO乔布斯认为：“平板电脑是后PC时代的产物，它需要把技术和人文结合起来，深度挖掘用户需求，提供良好的用户体验，让用户与终端设备之间建立更加密切的关系。”同理，触控技术为电子产品带来新的卖点，然而消费者只为好的用户体验买单，而不会纯粹为了触摸式用户界面而去购买移动设备的。因此，如何提高消费者的用户体验才是关键。功耗和尺寸功耗和尺寸一直是便携式产品选择IC的重要指标，降低触控IC功耗是所有供应商的一门必修课。汇顶科技触摸技术负责人表示：“尺寸和功耗是便携式产品永恒的课题。汇顶科技产品不仅向客户提供性能卓越的产品，同时也努力提高设计能力，向客户提供功耗更低，尺寸更小的产品。目前新一代的Guitar系列均采用新的设计制造工艺，向客户提供功耗更低、尺寸更小的产品。” Microchip 触摸屏控制器总监Carol Crawford介绍说，Microchip凭借其触摸应用IC产品组合中的低功耗选项，从容应对电池供电设备在降低功耗方面的设计挑战。这些执行触摸传感功能的Microchip IC具有低功耗及挂起和休眠选项，有助于延长便携式设备的电池寿命。为支持在便携式设备中使用投射电容式触摸传感技术，Microchip还提供超低功耗的单片机，其在5V时的工作电流仅为1.5 mA，与工作电流为16 mA的某些其他解决方案相比，功耗降低10倍之多。在电阻式应用方面，Microchip的电阻式触摸控制器具有不到1 μA的超低休眠电流。其触摸控制器功能完备，无需主机来处理触摸数据。主机可以转到休眠模式，从而降低整个系统的功耗。其他功能还包括快速启动和只需轻触就能唤醒主机的远程唤醒。 Microchip 触摸屏控制器总监Carol Crawford 爱特梅尔公司触摸技术高级产品经理Binay Bajaj表示，爱特梅尔maXTouch解决方案具有更好的功耗水平，优于竞争对手的三倍。而且，maXTouch解决方案提供一种叫做picoPower的专有低功耗技术，所有的picoPower器件从基础设计开始，均以实现尽可能低的功耗为目标——从晶体管设计和工艺几何尺寸，直到睡眠模式和灵活的时钟选项。Atmel picoPower器件可在低至1.62V的电压下工作，同时仍然维持包括模拟功能在内的所有功能，这些器件具有较短的唤醒时间，带有多个唤醒源，即便是最深的睡眠模式下，亦能够快速唤醒设备。爱特梅尔公司触摸技术高级产品经理Binay Bajaj “ti触摸屏控制器针对功耗与尺寸进行了精心设计。”德州仪器触摸和传感器产品市场经理Daniel Mar表示，“TI是第一家推出采用WCSP封装触摸屏控制器的公司，不断推出业界最小巧、最纤薄的控制器。随着低能耗与最大化电池使用寿命需求的不断上升，TI 还将提供最低功耗的控制器与多种可编程节电模式（睡眠、休眠、自动休眠和自动断电）。” 差异化设计由于便携式产品之间的竞争非常激烈，终端客户往往需要通过差异化的设计来吸引消费者。对此，Binay Bajaj表示，爱特梅尔公司maXTouch解决方案具有更高的节点密度、更高的平行性、无限的触摸支持以及最低的耗电量，以提供出色的精度和线性度、最短的响应时间(150Hz)、支持多达16个手指的触摸并拒绝误触，以及更长的电池寿命。这些特性助力便携产品加入绘图、游戏、多人游戏以及笔记记录等应用。此外，更低的耗电量和更长的电池寿命，可以实现一整天的无间断工作。同时，爱特梅尔最近推出的增强型maXTouch E系列触摸屏控制器，支持无屏蔽(shieldless)触摸传感器、“覆盖层触摸”(touch-on-lens，即是将触摸传感器图形设置于玻璃或PET保护盖上)和“外挂式” (on-cell，触摸传感器图形设置于显示面板上)配置设计，并支持有噪声的充电器。这些优势可以转化为更薄的触摸屏、亮度更高的显示器、更低的系统成本、更少的电路板占用空间以及更低的功耗；并支持2mm手写笔输入，以及可以使用售后市场(after-market)充电器。对于便携式设备的最终用户，这带来了更薄、更轻的平板电脑、全日无间断计算以及笔记记录和绘画应用功能。 Carol Crawford表示，在投射电容式触摸技术方面，Microchip的免版税源代码许可证允许用户获取代码，并根据特定设计要求轻松进行配置和定制。同时，Microchip在投射电容式触摸技术方面灵活开放的业务模式形成了其在业内的独特优势。Microchip的mTouch™投射电容式触摸开发工具包（部件编号DM160211）易于上手，为开发适用于3.5英寸显示设备的投射电容式触摸解决方案提供了一个简易平台。该用户友好型开发工具包设计直观，带有基于GUI的工具，允许用户方便地实时配置和分析与触摸传感器特性相关的应用关键信息。确保快速上市是设计便携式产品的要求，而Microchip的投射电容式触摸开发工具包是惟一一款可供用户迅速将触摸功能设计到应用中的工具包。在电阻式触摸应用方面，Microchip的低成本小型封装的成套触摸控制器解决方案具有独特的竞争优势，因为其具有高质量的触摸解码功能，并且不依赖于主机。而其他解决方案会占用主机资源，并且只能提供基本的触摸解码功能。Microchip的电阻式控制器使用先进算法来过滤掉虚假数据，因此主机只会接收到经过过滤和校正的有效触点。对于主机处理器负荷较重和显示屏较小而需要高精确性的便携式产品，这是一个显着的优点。 “TI 不仅提供最小型、最低功耗的触摸屏解决方案，而且还不断带来创新特性与更高级的集成度。”Daniel Mar表示，TI 解决方案充分利用 TI 广泛的模拟专业技术，可在降低数字解决方案相关处理功耗的同时，提供更高抗噪性与节能性。因此，TI 可提供该市场最低成本、最低功耗的多点触摸解决方案。汇顶科技表示，在市场上还普遍使用2点触控产品时，汇顶就提供了领先的10点触控方案，为各种应用的开发提供更加独特的开发平台。当然，电容触控技术的广泛应用时间还不长，技术改进的空间还很大，相信在未来还能为消费者提供更加人性化和便捷的操控体验。汇顶科技即将发布的新一代产品也进行了多项自主创新的改进，很快大家就能通过新的整机产品了解到这些具体的新颖特性。汇顶科技GT801 集成化由于产品尺寸的关系，集成化一直是便携式产品发展的需求，特别是触控IC与面板的集成。Binay Bajaj认为，现面向未来的集成触摸屏显示器有几种集成技术，“外接贴合式”(out-cell)便是其中一种，它是集成在LCD之上的触摸屏，不需要任何堆叠处理，覆盖层触摸以及外挂式技术。另一种是“嵌入式”(In-cell)技术，由于结构、噪声等问题而极难实现。他认为：“我们看到的最有希望的技术是覆盖层触摸(touch-on-lens)技术，它是一种单层ITO，在集成于LCD的玻璃片顶部带有X和Y矩阵。‘外挂式’是另一种技术选择，这种技术将触摸屏传感器集成在LCD堆叠组件的彩色滤光片上。” Daniel Mar也认为，在液晶的像素中嵌入触摸传感器功能的In-cell技术以前就曾提出过，但由于难以确保成品率和显示性能，因此一直未能推进量化。然而，通过导入在液晶面板上侧设置触摸传感器功能来实现一体化的“On-cell”新概念，降低了其技术难度。 Carol Crawford补充说：“随着触摸技术的发展，还会出现捕捉触摸输入的新方法，in-cell（内嵌）触摸技术就是其中之一；并且还会有各种创新的设计和构造不断涌现来补充传统的设计和构造。”她表示，Microchip将通过高度灵活的触摸式电子解决方案响应这些快速变化的市场需求，为各种技术和设计提供支持，从而提高设计的适用性。Microchip易于使用的GUI软件实用程序可指导用户完成调整参数的各个步骤，以满足其特定应用的需求。此外，Microchip特有的投射电容式源代码模型，允许设计人员根据自己的设计和开发需求获取和修改代码。Microchip简化了在不同应用中集成触摸传感技术的工作。通过获取投射电容式触摸技术的源代码，并借助Microchip全新的便携式模拟电阻式触摸协议栈（Portable Analog Resistive Touch Stack ，PARTSS），Microchip的客户得以将触摸功能集成到多功能设备中。Microchip的各类PIC®单片机允许将触摸技术定制集成到广泛的设计中，实现最优的适用性。汇顶科技表示，对于On-Cell和In-Cell等新的触控应用方式，以及其他各种不同的应用方式，汇顶科技都认为是提高产品性能和提高产品集成度的一种手段。汇顶科技也在持续跟踪各种工艺路径并与相关触摸屏生产厂家合作进行新技术开发，相信在未来能够向客户提供更好的集成度更高的产品。根据MIC调查，采用内嵌式架构的触控面板产品比例已达56.8%，贴膜解决方案则为43.2%。其中内嵌式架构还可再细分成将触控感应实作在液晶显示(LCD)晶胞(Cell)内的In-Cell架构及实作在晶胞上方的On-Cell架构，两者的比例分别为31.8%与25%。据了解，In-Cell架构触控面板产品产量已经超过1Million。但不知道内嵌式架构在移动设备中的应用情况如何？电容式将成主流 Gartner公司预测，短期内移动电话中将同时存在电容和电阻式触摸屏。虽然电容触摸技术将会成为主流技术，但电阻式触摸屏仍会因其成本低而存在。而从DisplaySearch报告中我们可以看出电容式触控技术已经有了长足的发展。据其研究，触控面板市场的成长动力在于智能手机和平板电脑，2011年全球智能手机市场将较2010年增加40%至3.84亿支，平板电脑则较2010年成长4.7倍，达7,000万台。其中，2011年电容式触控面板全球市场规模将达到44亿美元，2011年电容式触控面板比重将从从2009年的30%增加至76%。电容式取代电阻式的讨论是老生常谈的话题，然而随着电容式逐渐成为主流，电阻式触摸屏是否就真的要退出历史舞台了呢？对此，汇顶科技态度鲜明地表示：“技术的新老更替是一个正常的现象，电容式触控技术替代电阻式触控技术的大部分应用是不可逆转的，因为电容式触控技术能够给消费者提供更清晰的显示效果和更为舒适的用户体验。当然，消费者有着各种不同的需求，对价格、性能的要求也不相同。随着电容触控技术的继续发展，用户规模的扩大，生产制造成本的降低，我们相信电容触控将成为主流。” 而Binay Bajaj进一步分析了两者技术的优劣，她说：“虽然非手机领域仍然使用电阻式触摸屏，然而，它们通常可靠性不高，工业设计不佳，会因为移动部件而发生磨损，单次触摸的传送性能不良，需要用户在屏幕上施力来获得反应。不过，电阻式触摸屏具有优势的方面是支持细手写笔输入，成本也较低。但是，更多的设备正在转向使用电容式触摸技术，因其采用互电容技术，以实现无限的触摸功能(如手势、收缩、游戏等应用)，在用户手持电话时不会造成手掌误触的问题，此外，电容式触摸技术的功耗低，从而获得更长的电池寿命——这是所有消费产品应用的关键因素。” Daniel Mar认为，业界目前正面临着电容板短缺与成本方面的挑战。即使在解决这些问题的时候，市场仍会继续使用不同类型的电容式与电阻式技术组合。根据市场和应用的不同，产品肯定会采用最能满足需求的传感器技术。电阻式触摸屏将继续提供最高分辨率、最低成本、最低功耗以及高灵活性，天冷时戴上手套也能正常操作。随着多点触摸电阻式技术的出现，电阻式触摸屏还将继续在该市场领域发挥作用。不过，Carol Crawford则认为：“电容式触摸技术正快速融入到多种新一代触摸屏应用中。随着投射电容式触摸屏继续快速占领主流消费市场，客户开始注重对感观的追求，青睐于带光滑玻璃前面板和交互更加直观的触摸屏。电容式触摸屏正迅速在多个应用中成为用户期望的触摸界面。尽管大多数行业报告显示电容式触摸屏的销售收入已超过电阻式触摸屏，但电阻式触摸屏由于其便于集成、支持手写笔输入和总成本较低，仍然占据着当今市场的领先地位。但是，投射电容式技术的进步和生产成本的降低将迅速缩小这种差距。” 技术发展趋势触控技术为电子设备带了全新的面貌，使得消费者能够获得许多前所未有的用户体验。那么，未来触控技术将朝着那么方向发展呢？ Daniel Mar认为：“触控技术未来有两个主要发展方向。在应用层面上，发展多点触摸、接近感应以及支持电容笔的技术，可以多点、多人同时应用，尤其在一些大尺寸屏幕上，能够让多人在同一块屏幕上共同完成一些协同工作，如游戏、绘图、工程设计、影像处理等。利用电容笔还可以进行签名、画图、标记等，可以大大拓宽触摸屏的应用领域，提高使用效率，改善用户使用环境。在技术层面上，触摸屏和LCD显示屏的进一步结合成为必然。目前已经有多家面板厂开始进行内嵌入式触摸屏产品的研发，从而降低成本、降低产品厚度等。这种触摸屏技术也将成为未来的一个趋势，对面板的设计和制造必将带来很大的变革。” 他表示：“作为业界领先公司，TI 与合作伙伴密切合作，共同推进变革的现实。TI 不仅可提供硅芯片，而且还可在降低功耗与系统成本的同时，推动市场向更高分辨率方向发展。” Carol Crawford则认为便携式产品触摸技术需要增强有一些关键技术要求，如较长的电池寿命、增强的IC功能以及支持高级用户界面选项的低成本触摸接口元件。她表示，Microchip通过完整的便于集成的解决方案积极响应这些趋势，为用户提供最新的行业领先的小型封装低功耗技术。Microchip的源代码模型可以与各种PIC®单片机结合使用，允许客户在单个IC中融入更多功能，从而高效地满足其便携式产品的设计需求Microchip的现场应用工程师、设计合作伙伴和代理商渠道遍及全球，可在客户公司开发产品的每个阶段都提供支持。汇顶科技认为，随着主控芯片性能的不断提升，将会有越来越多的功能引入到便携式产品中，因此小尺寸5点、大尺寸10点的应用需求将会越来越强烈。汇顶科技会一直专注于简化产品应用，并为客户提供从产品前端设计到最后量产出货的全方位解决方案。 Binay Bajaj也表示，爱特梅尔将会继续进行便携式产品触摸解决方案的创新，也将继续提供具有最高精度，最快刷新速度以及低功耗的解决方案。因而消费者可以体验无缝触摸，更长的电池寿命。而且，爱特梅尔公司将在不影响性能的前提下，提供更好的解决方案和更小的占位面积。主流触控IC厂商产品特点爱特梅尔爱特梅尔提供针对智能手机和平板电脑等便携式应用的触摸解决方案，包括用于最大7英寸显示屏的单芯片maXTouch mXT224解决方案，以及用于最大15英寸显示屏的maXTouch mXT1386和mXT616芯片组解决方案。爱特梅尔最近推出带有增强型电容式触摸引擎的maXTouch mXT-E系列单芯片解决方案，包括mXT224E、mXT384E、mXT540E 和mXT768E等新型maXTouch mXT-E系列器件，适用于2至12英寸的触摸屏。其解决方案的优势在于：出色的刷新速度、极低的功耗、更佳的信噪比，更高的准确性、高精度和线性度，能够实现更好的总体消费者体验。 Microchip Microchip的投射电容式和模拟电阻式触摸传感解决方案具有低功耗、低成本、高灵活性和高性能等优点，这些都是便携式应用的重要条件。Microchip提供各种便于集成的触摸解决方案，其中最具代表性的当属超低功耗（eXtreme Low Power，XLP）单片机。Microchip还提供专为电容式触摸传感应用设计的独有IC，包括带两个内置式mTouch™电容触摸传感模块的IC，以便提高速度和稳定性。 Microchip的触摸传感解决方案是业内成本最低的解决方案之一。Microchip的投射电容式解决方案成本极低，批量订购的单价低于0.99美元。而其他解决方案大多在1美元到5美元之间，甚至更高。 Microchip提供灵活的触摸解决方案，可减轻设计人员集成触摸功能的工作。Microchip的模拟电阻式控制器提供成套的触摸解决方案，可实现准确的触摸坐标并内置解码功能和高级过滤功能，适用于各个制造商及各种构造的所有4线、5线和8线触摸传感器。设计人员无需成为触摸技术专家或编写任何触摸代码，便可集成Microchip的模拟电阻式触摸传感解决方案。德州仪器德州仪器拥有业界最丰富系列的触摸屏技术，包括电阻式触摸屏、触觉技术、电容式触摸屏及近距离传感，以及集成音频等。TI 是最早开发触摸屏技术的公司之一，一直在触摸屏数据的模拟预处理市场处于领先地位，不但可简化软件，降低主机处理器的 MIP 性能需求，而且还可降低整体系统成本。凭借其技术，TI可提供该市场最低成本、最低功耗的多点触摸解决方案。此外，TI 产品还可提供业界最佳的 ESD 保护功能与最高的分辨率。汇顶科技汇顶科技一直致力于提供从开发到量产的整体电容触控解决方案。其所开发的Guitar系列触控产品专门针对智能手机、和平板电脑等移动互联网的触控应用，可支持多达10点的真实多指操作，同时汇顶还配备了开发和量产测试工具。目前第一代Guitar产品GT800和GT801均已实现量产，第二代一代产品也即将发布。 0
2011-4-14 09:25:35　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 先进投射电容式触控产品设计关键 1895 • 先进投射电容式触控产品设计关键 2119 • 投射电容式触摸集成到设备的设计和应用挑战 9873 • 投射电容式触摸传感技术 930 • 富士通将推出大尺寸投射电容式触控面板 793 • SPICE差异化 1157 • 投射电容式触控技术为最符合Windows 7 硬体规格之解决 1539 • 用电容式触摸感应技术实现HMI差异化解决方案 530 • 英飞凌 \| 用电容式触摸感应技术实现HMI差异化解决方案 496 • 电容式触控技术原理 3189