隨著便攜設備與智能手機的發展，高清晰度、高靈敏度、大尺寸的觸摸屏也隨之高速發展。為了滿足需要，觸摸屏的發展必須導入更薄或架構更精簡的觸控設計方案，以達到越來越靈敏，同時越來越貼合產品的要求。今天OFweek電子工程小編為你總結一下最新的觸控屏相關技術，以方便讀者...
觸控設計 In-cell、On-cell、OGS對比
In-cell、On-cell、OGS 都在積極改善面板厚度，在觸控追求薄化的今天，它們誰更有優勢？早期屏幕觸控解決方案相當多，如電阻式、光學式、電容式等技術多元且分歧，雖然在成本上，電阻式觸控屏方案在材料成本表現極具優勢，但卻在透光率、耐用度與需進行觸點校準等使用限制，使得發展進階應用時造成產品設計受限；而光學式的觸點偵測、多觸點追蹤、系統反饋速度等問題，目前僅在中/大尺寸觸控應用較具優勢，小尺寸應用則受到電容式觸控技術大幅擠壓。
不同的觸控技術集成顯示屏幕模塊方法
嵌入式觸控設計可讓顯示屏幕集成觸控且大幅薄化模塊厚度
手機平板熱賣 帶動電容觸控顯屏應用需求
從多年由Apple iOS Device帶動電容觸控應用熱潮開始，讓使用者體驗了電容式觸控更好的屏幕顯示效果與相對更精準的觸點偵測精度，尤其是多觸點偵測、追蹤應用支持，還可讓電子產品發展更多電玩、娛樂應用用途，甚至在系統底層集成的多觸點觸控使用者接口，讓終端產品可創造最佳使用者經驗的設計境界。
但電容觸控架構需要在原本的LCD顯示架構中，增加偵測觸點的額外設計，為了保護LCD內的精密架構，保護玻璃的強度也必須對應提升，以增加整體LCD顯示模塊的使用強度，甚至改善觸控面本身的觸按應用強度，但如此一來也會造成電容式觸控初期設計在屏幕模塊的制程較繁復、成本較高問題。
此外，終端產品的制作厚度，也會因為LCD觸控屏無法積極薄化，而使得產品在薄化設計趨勢下無法達到有效的改善效益。
電容式觸摸屏設計難點及注意事項
對觸摸屏性能影響最為深遠的技術改變要算是從電阻式轉移至電容式觸摸屏技術。根據市調機構iSuppli預測，到2011年前，近25%的觸摸屏手機將由電阻式轉移至電容式觸摸屏。電容式觸摸屏技術帶來的各種效益，將促使市場快速成長。
傳統的電阻式觸控面板在感測到手指或觸控筆時，頂層柔性透明材料被下壓，接觸到下方的導電材料層；而投射式電容屏沒有可移動部件。事實上，投射式電容感 測硬件包含玻璃材質的頂層，之后是X與Y軸的組件，以及覆蓋在玻璃基板上的氧化銦錫(ITO)絕緣層。部分傳感器供貨商會做一顆單層傳感器，內嵌X與Y軸 傳感器和小型橋接組件于一單層ITO之中，當手指或其它導電物體靠近屏幕時，就會在傳感器與手指之間產生一個電容。相對于系統而言，此電容相當小，但可利 用多種技術測出此電容。
其中一種技術是采用TrueTouch組件，包括快速改變電容，并利用一個泄放電阻來測量放電時間。這種全玻璃 的觸控表面帶給使用者光滑流暢的觸感。終端產品制造商也偏愛玻璃屏，因為玻璃材質會讓終端產品擁有線條美觀的工業設計感，并能為測量觸控提供優質的電容信 號。最后，不僅要考慮觸控面板的外觀，了解其運作模式也相當重要。為設計出性能優良的觸摸屏產品，必須注意以下參數。
精確度：精確度可定義為，在一個預先定義的觸摸屏區域中最大的定位誤差，以手指的實際位置與測量位置之間的直線距離為單位。在測量精確度時，使用的是一只模擬或機械手指。 手指置于面板上的一個準確位置，再把手指實際位置與測量位置進行比較。精確度非常重要，使用者希望系統能準確地找到手指位置。電阻式觸摸屏最令人詬病的一 項缺點，就是低準確度，而且準確度會隨時間逐漸減弱。電容式觸摸屏的精確度創造出許多新應用，例如虛擬鍵盤，以及不用觸控筆的手寫辨識。圖1顯示一個結構 不完整的觸控面板數據，顯示手指位置有游移現象，而實際上模擬手指是進行直線移動。
圖1 范例顯示在觸控面板追蹤中的不準確度或誤差
手指間距：手指間距定義為，當觸摸屏控制器測量兩只手指的位置時，兩只手指中心點之間在屏幕上的最短距離。手指間距測量方法(圖2)，是將兩個模擬或機械手指置于面板上，然后逐漸拉近兩只手指的距離，直到系統測到兩只手指為一只手指為止。有些觸摸屏供貨商的手指間距是指邊緣至邊緣的距離，有些則 是中心點之間的距離。10毫米機械手指的10毫米手指間距，表明有多只手指觸碰到屏幕，或是手指之間的距離為10毫米，實際狀況取決于觸控控制器的規格定 義。如果沒有良好的手指間距，就無法設計出多點觸控解決方案。對于仿真鍵盤而言，手指間距尤其重要，因為一般在使用仿真鍵盤時，手指在屏幕上的間距通常很 短。
圖2 測量手指間距
響應時間：響應時間定義為，觸摸屏上手指觸碰事件與觸摸屏控制器產生中斷信號之間的時間。測量方法是以電子觸動仿真手指觸摸屏的環境，或在面板上移動一 只模擬手指。響應時間尤其重要，因為它直接影響用戶在屏幕上移動手指的速度；進行平移或輕彈的操作；用手指或筆在屏幕上書寫。響應時間緩慢的觸控面板，會 有短暫停頓和偵測不到移動動作的情況。
如何解決電容式觸摸屏應用中的噪聲問題
觸摸屏設備可能會在一天中受到許多不同噪聲源的干擾，既包含內部噪聲也包含外部噪聲。充電器和顯示器噪聲是當今兩種最常見的問題噪聲源。隨著市場上的充電設備變得越來越輕薄、噪聲越來越大，這種挑戰只會變得更加難以管理。此外，許多其他日常物件也會產生噪聲，引起干擾，如無線電信號、交流電源乃至熒光燈鎮流器等。在存在噪聲的情況下，低性能電容式觸摸系統報告的位置可能失真，從而影響準確度和可靠性。
今天的觸摸屏控制器采用各種不同的方法來提高信噪比，并從噪聲中過濾出不良數據，這些方法包括片上生成高壓發射信號、專業化硬件加速、高頻發射、自適應跳頻技術以及飽和防治技術。但是，觸摸技術不斷持續發展，涉及的方面包括：觸摸控制器如何利用上述特性，如何動態地適應于系統中存在的噪聲，以及如何在變化的環境條件下準確進行觸摸跟蹤。
注入噪聲造成的影響包括較大抖動（針對非移動手指報告的觸摸坐標變動很大）、沒有手指接觸屏幕卻誤報有手指觸摸、手指觸屏時卻不報告手指存在，而且甚至會造成設備完全鎖死等。如果以觸摸屏手機為例，這意味著無法對手機進行解鎖（因為無法報告手指的操控），或者由于抖動或錯誤觸摸而撥錯號碼（本想深夜打給朋友的電話，結果卻錯撥給了老板，這問題可不小）。圖1顯示了使用目前市場上最暢銷的智能手機測試手指追蹤所獲得的結果（例如，用一個手指畫一個圈）。隨著噪聲的增加，手指在面板上的位置報告（如藍色所示）會出錯，而且會在面板上檢測到錯誤的觸摸（其他顏色所示）。
觸摸屏控制器如何應對噪聲影響，會對用戶觸摸界面的質量體驗造成重大影響。在噪聲條件下觸摸性能不佳，可能會導致客戶不滿，進而增加退貨量。由于各種噪聲之間存在差別，觸摸屏控制器需要能夠檢測、區分并應對這些噪聲，特別是兩種最容易引起問題的噪聲源：充電器和顯示屏噪聲。
圖解觸摸屏的電磁干擾問題
開發具有觸摸屏人機界面的移動手持設備是一項復雜的設計挑戰，尤其是對于投射式電容觸摸屏設計來說更是如此，它代表了當前多點觸摸界面的主流技術。投射式 電容觸摸屏能夠精確定位手指輕觸屏幕的位置，它通過測量電容的微小變化來判別手指位置。在此類觸摸屏應用中，需要考慮的一個關鍵設計問題是電磁干擾 (EMI)對系統性能的影響。干擾引起的性能下降可能對觸摸屏設計產生不利影響，本文將對這些干擾源進行探討和分析。
投射式電容觸摸屏結構
典型的投射式電容傳感器安裝在玻璃或塑料蓋板下方。圖1所示為雙層式傳感器的簡化邊視圖。發射(Tx)和接收(Rx)電極連接到透明的氧化銦錫 (ITO)，形成交叉矩陣，每個Tx-Rx結點都有一個特征電容。Tx ITO位于Rx ITO下方，由一層聚合物薄膜或光學膠(OCA)隔開。如圖所示，Tx電極的方向從左至右，Rx電極的方向從紙外指向紙內。
圖1：傳感器結構參考
傳感器工作原理
讓我們暫不考慮干擾因素，來對觸摸屏的工作進行分析：操作人員的手指標稱處在地電勢。Rx通過觸摸屏控制器電路被保持在地電勢，而Tx電壓則可變。變化的 Tx電壓使電流通過Tx-Rx電容。一個仔細平衡過的Rx集成電路，隔離并測量進入Rx的電荷，測量到的電荷代表連接Tx和Rx的“互電容”。
傳感器狀態：未觸摸
圖2顯示了未觸摸狀態下的磁力線示意圖。在沒有手指觸碰的情況下，Tx-Rx磁力線占據了蓋板內相當大的空間。邊緣磁力線投射到電極結構之外，因此，術語“投射式電容”由之而來。
圖2：未觸摸狀態下的磁力線
人機界面--觸摸屏常見故障解析
觸摸屏（touchscreen）又稱為“觸控屏”、“觸控面板”，是一種可接收觸頭等輸入訊號的感應式液晶顯示裝置，作為一種最新的電腦輸入設備，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機界面，它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設備。
相信很多人在使用觸摸屏時，都遇到觸摸屏因出現故障而不能使用的情況。這主要是由于觸摸屏是一種比較精密的設備，加之觸摸屏面向大眾開放使用的性質，其使用頻率高、使用人員素質良莠不齊，從而造成其故障頻繁出現，下面就為大家介紹觸摸屏一些常見故障的解決與維護方法：
當觸摸屏出現故障后，應首先檢查控制卡供電是否正常，Windows驅動是否正常安裝，然后檢查是否完成了Windows下的觸屏校準，“TouchscreenControl”中的參數是否正確，還需要檢查串口是否正常和串口線是否連接正常。
下面通過一些實例來說明觸摸屏故障的診斷處理方法。
1.觸摸屏不準
[故障現象]
一臺表面聲波觸摸屏，用手指觸摸顯示器屏幕的部位不能正常地完成對應的操作。
[故障分析處理]
這種現象可能是聲波觸摸屏在使用一段時間后，屏四周的反射條紋上面被灰塵覆蓋，可用一塊干的軟布進行擦拭，然后斷電、重新啟動計算機并重新校準。還有可能是聲波屏的反射條紋受到輕微破壞，如果遇到這種情況則將無法完全修復。
如果是電容觸摸屏在下列情況下可運行屏幕校準程序： (開始--程序--MicrotouchTouchware)
1)第一次完成驅動軟件的安裝。
2)每次改變顯示器的分辨率或顯示模式后。
3)每次改變了顯示的顯示區域后。
4)每次調整了控制器的頻率后。
5)每次光標與觸摸點不能對應時。
校準后,校準后的數據被存放在控制器的寄存器內,所以每次啟動系統后無需再校準屏幕。
簡單介紹電磁式觸摸屏
最近幾天關于電磁式觸摸屏的消息突然多了起來，顯示有同方科技因為原筆跡數字書寫技術而收購了E人E本，后又有三星看好漢王的電磁式觸摸屏技術而探討可合作的可能性。那么究竟什么是電磁屏，什么是電磁式觸摸屏，電磁式觸摸屏原理是什么呢？
我們整理了一些相關的信息發布上來，希望對你了解什么是電磁屏，什么是電磁式觸摸屏，電磁式觸摸屏原理有所幫助。
電磁式觸控自1964年即問世，1970至1980年代用于智慧型數位板，許多高階電腦輔助繪圖(CAD)系統像是AutoCAD使用廣泛，并且當年的蘋果電腦也用作AppleII的配備。
市場上主要電磁式技術的代表廠商，第一大的Wacom以自有品牌為主，2009年前3季度營收為81億臺幣，產品定價較高，解析度可以做到5，000lpi；該公司早期即致力于高精度具繪圖功能的CAD/CAM市場，現在也提供100吋大尺寸的產品。事實上，以電磁式技術可以用拼接的方式，可以說完全沒有尺寸上的限制。N-Trig為元件供應商，成本相對最高。太瀚成立于2004年，產品單位成本低；電磁式10吋以上的成本低，若10吋以下則電阻式較有價格優勢。
電磁感應觸控技術分為2大類，一為被動式，又稱為無電池筆技術，Wacom主導市場，其主專利在2007年11月過期；太瀚是臺灣唯一開發出被動式電磁感應觸控方案的廠商。電動牙刷也近似被動式電磁感應技術，只是電轉換不佳，相當耗電。二為主動式，筆需要置入電池，發射訊號。筆的體積、重量受限于電池大小，除Wacom外，其他臺廠或美國廠商都是主動式的技術。主動式電磁感測其電磁筆會主動發射特定頻率的電磁訊號至數位板上X/Y軸天線陣列，數位板下方則設有一片金屬層。
被動式電磁感測的電磁筆內不需裝電池而有共振電路，數位板經由天線發射交流的電磁場，電磁筆接收交流電磁場的能量并儲存起來，接著由電磁筆發射電磁訊號回數位板；數位板和筆有著雙向天線，數位板下方同樣也設有一片金屬層。缺點為能量轉換效率低于1/200。
比較主動式與被動式，主動式在省電、感測距離和雜訊、紀錄率方面較有優勢，被動式則在方便性和筆的重量上具優勢，然而，使用者是否感到好用才是最關鍵所在，被動式具有人機介面上的優勢。
不同于Wacom的被動式解決方案采用可變電容原理，太瀚利用可變電感，不需要額外的直流穩壓器，也不需要調變IC，且利用筆尖推動鐵粉心，使用漆包多股銅線，筆內有2個鐵磁心，工作頻率約375KHz，隨壓力變化。
電磁屏與電阻屏、電容屏哪個更好？
與電阻屏和電容屏相較，電磁式手寫觸控的透光度可達100%，電阻或電容則約80~90%；電磁式為后置式不易損壞、且具備滑鼠功能，適合Windows架構的介面、解析度高、有PalmRejection防誤觸功能、具1024階壓感功能、系統整合成本低，反應速度快、而且不像電阻和電容式在大尺寸開發上遇到瓶頸且成本過高，電磁式單機已經做到100吋。
尺寸和價格關系來看，電磁式和電阻、電容式剛好相反，愈大尺寸單位成本愈低，電阻或電容式則是尺寸愈大單位成本愈高；總的來說，8至10吋以下以電阻或電容式具優勢，8至10吋以上則以電磁式具價格優勢。
電磁式觸摸屏應用市場
電磁式觸控主要應用市場包括使用USB介面最多的筆式Tablet、常用于教育市場的Tablet顯示器、亞洲市場正在成長的電子白板、使用于電子商務的簽名板、POS，還有增加手寫功能的電子書閱讀器，三星產品即內建電磁式感測模組，可以提供做筆記、記事本功能、TabletPC、及Tablet&Book。電子書閱讀器被認為是近年成長相當快速的市場，并且朝軟性顯示器發展的趨勢明顯。電磁式觸控模組具備可撓曲的特性，可以搭配軟性顯示器；雖然需使用筆被認為是缺點，但是筆尺寸小，可以整合進系統。
太瀚估計，電磁式觸控技術潛在市場估計以電子書和TabletPC成長最受矚目，2010至2012都有接近倍數的成長，總出貨量可望由2010年的990萬成長到2011年的1，470萬，2012年達2，480萬。太瀚目前專利數已達117件，具備核心技術優勢。
