触控产业竞争激烈加速技术革新

本刊编辑 杨迪娜

智能手机和平板电脑已经成为人们日常生活中不可缺少的电子必需品。据专业调查机构NPD DisplaySearch的数据表明：随着智能手机和平板电脑的快速普及，2013年触控产业维持了高速发展的局面；2013年整体触控产业出货额将达到近314亿美元，年增长率近30%。

Apple的上市引发了全球触控产业的大变格，手机的触屏操作取代传统按键操作已成定局，随后热卖的平板电脑也是触控式操作，消费者对便携式产品的需求呈现指数增长。这一商机无限的领域使各大电子芯片厂商纷纷投入较大的力气研发、生产、制造，触控产业被厂商认为是可以获取较大利益和非常看好的未来市场。

不仅如此，纵观2013年的智能手机和平板电脑市场，小尺寸的触控屏应用被大尺寸触控屏挤压并占据了半壁江山。其中，最引人注目的当属三星公司的Galaxy手机及平板系列，其凭借舒适的触控屏手感和灵活的人机交互速度，为三星公司在全球的手机市场中占据了三成的市场份额。

触控技术的前世今生

现在我们看到的手机及平板电脑厂商应用的触控屏人机交互方面已做得很流畅，但其也经历了3种技术变革，让我们来看看触控技术的发展历程。

电阻式触控屏

电阻技术触摸屏的基本原理如下：当手指接触屏幕，两层ITO导电层出现一个接触点，因其中一面导电层接通Y轴方向的5 V均匀电压场，使得侦测层的电压由零变为非零，控制器侦测到这个接通后，进行A/D转换，并将得到的电压值与5 V相比，即可得触摸点的Y轴坐标，同理得出X轴的坐标。

虽然电阻式触控屏具有价格较低、不怕灰尘和水汽、能适应各种恶劣环境的特点，曾一度受到厂商的青睐，但是它需要一定的压力，时间长了容易造成表面材料的磨损，影响产品的正常使用寿命。最致命的是电阻式触控屏的灵敏度不好，会出现卡机和死机的现象。

电容式触控屏

电容式触控屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，在导体层外再加上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。

电容式触控屏由于轻触就能感应，使用方便，而且手指与触控屏的接触几乎没有磨损，性能稳定，经机械测试，使用寿命长达30年。另外，整个触屏主要由一块高集成度芯片的PCB组成，元件少、产品一致性好、成品率高。

但是其存在的缺点也不容忽视：当环境温度、湿度、环境电场发生改变时，都会引起电容屏的漂移，造成触键不准确。温度过低时触摸触控屏会出现无响应指示。为了更好地让触控屏不受温度、外界干扰等因素的影响，触控屏驱动芯片技术应运而生。

触控屏驱动芯片技术

触控控制器是一个小型的微控制器芯片，它位于触控传感器和PC/或嵌入式系统控制器之间。该芯片可以装配到手机或Pad系统内部的控制器主板上，也可以粘贴到玻璃触控传感器上的柔性印刷电路（FPC）上。该触控控制器将提取来自触控传感器的信息，并将其转换成PC或嵌入式系统控制器能够理解的信息。工程师通过在触控屏驱动芯片中编写运行代码，告诉产品的操作系统如何解析来自触控控制器的触控事件信息，人们可以通过控制驱动芯片来识别手指的拉伸和收拢指尖等小尺度触控动作，而且可在较高的分辨率下识别出多个相邻的触控动作，对外界环境的变化也有较强的抗干扰能力。

针对这一商机无限的触控领域，各大主流厂商纷纷推出具有各自优势的触控芯片产品。

Atmel触摸感测技术的革新

传统触控技术厂家Atmel在2013年7月推出了超低功耗单芯片器件m XT2952T，其可支持最大15.6英寸Windows 8认证过的触摸屏，这种革新性技术具有极佳功耗、抗噪能力和触摸性能，已成功地应用在Samsung Galaxy S III Mini、Nokia Lumia 510、Samsung Galaxy Note 10、Amazon Kindle Fire HD等手机、平板等数码产品中。

Atmel把全新的maXTouch系列芯片应用在数码产品触控领域如此成功，要归功于它的独有技术，它提供了具有互电容和自电容的自适应感测架构。对此特殊架构，Atmel公司亚太区与日本销售副总裁林伟仪认为，互电容实现了真正的多点触摸跟踪，同时自电容提供了抗潮湿能力、戴手套跟踪以及检测未与触控屏接触的手指或物体的悬停功能。新的maXTouch T系列采用电容式触摸双重模拟和数字滤波架构，提高了抗噪声能力，同时也带给客户更直观的用户界面。

Cypress厂商的又一力作

Cypress公司也不甘示弱，于2013年10月推出了具有独特优势的触控芯片True Touch TMA568。TMA568集成了手写触笔和智能手机的便利性，它利用58个感应I/O实现超紧凑传感器布局，紧凑的传感器布局使得内置防止手掌误触功能的2 mm被动式触笔和自动切换成为现实，且可识别手写输入的小字，可进行精确导航和绘画。

Cypress经理John Carey强调普通触控屏要实现的防手掌误触功能需要人工干预，而TMA568则可实现自动识别、自动切换，同时还有很强的抗噪声能力。我们都有过这样的经历，在使用第三方提供的充电器给手机充电时，用户操作触控屏会出现各种问题：触控屏不再灵敏、操作不可靠、无反应等等。造成这样的原因主要是手机或平板电脑充电时产生的噪声干扰所致。如果干扰太强，TMA568的独有架构使得它可以从不稳定频段跳到另一个稳定频段。

Cypress的独特算法使TMA568可以区别手指触摸和水滴，可避免触控屏上有湿气时造成的触摸动作；湿手指跟踪功能保证手指潮湿时也可跟踪触摸动作。至此，触控屏的精确触控能力得到了很好的保证。

触控技术未来发展趋势

触控业界的领导厂商们先后密集地发布触控IC新品并非偶然，因为触控在人们的日常生活中已经变得无处不在，生活中的很多需要因触控变得更加智能和便捷。

触控技术正在取得全面突破，与以往传统的手机触控相比，触控产品正在变得更加智能，不再是单点、多点触控之别，也不仅是堆砌更多传感器那么简单，它对人机交互界面的感受和反应速度的要求越来越高。目前，触控行业正在迈向更高的台阶，触控产品呈现了以下几个趋势。

趋势一：产品更加智能

对于移动设备，触控产品变得更加轻薄、电池的使用寿命更长、触摸性能更加精确。近年来智能手机及平板电脑引领风潮，带动整个触控产业繁荣兴盛，横跨消费性电子产品版图，并向其他行业渗透。终端用户的需求正在发生转变，新阶段的触控产品将表现出更加智能化和低成本化等特征。触控芯片厂商们发布的触控产品正在变得更加精确、更加可靠，反应速度也更快，触摸感测技术更可改善跟踪精度、手指分离间距以及抗噪声的稳定性，从而提升用户的使用效果。

趋势二：显示驱动器IC与触控功能集成

显示驱动器IC与触控功能加以集成、整合的解决方案将是未来的发展方向。2013年智能手机开始迅速向中低端延伸，千元以下的低价智能手机越来越多，触控厂商也不得不关注成本的敏感性，推出低成本方案。许多显示驱动IC供应商也正在开发自己的触控IC解决方案，希望最终在现有的单芯片驱动器IC中整合触控功能。

不仅是触控IC与显示驱动IC开始整合，从未来新一阶段的触控产业趋势看，集成化都将大行其道。平板电脑厂商为节省制造成本并简化系统设计，已开始采用内建触控算法的多核处理器，减少采用分立式触控IC。未来触控厂商与处理器厂商将有更多的合作，毕竟低成本才会有更大的市场。

趋势三：产业协作

由于企业用户对触控产品的需求往往是定制化的，即使到了模组阶段仍须大幅修改，因此国际主流触控厂商均致力于拟制整体解决方案，其他触控IC厂商也减少了单卖触控IC的行为，转而提供整体解决方案，朝着触控模块方向发展。此外，在低价化盛行之际，各厂商单独供货触控IC已不足以维持高盈利，因此开发模块化、提供整体解决方案以提高利润是大势所趋。

无处不在的触控技术

不仅是智能手机和平板电脑，各个领域都在尽可能地应用触控技术，使我们的生活细节处理变得更加直观、可操作，此前无法使用触控面板的场合也在试图利用触控技术带来更加智能简洁的操作。随着上述要求的增长，满足此种需要的新技术接二连三地亮相在大众眼前：有源电容手写笔、银行的交易柜台机等产品已开始向大众市场渗透。

随着车联网的兴起，触控面板在车载终端的应用将急剧扩大。车载导航仪显示器已配备触控面板，除了常用的语音输入功能，还出现了视线输入、手势操作、带触觉的触摸传感器等方案。

视线输入方面，三菱电机公司研发的系统利用图像和语音将其看到的设施信息通知给驾驶员；手势操作方面，瑞典Neonode公司开发出了可检测驾驶员沿着方向盘左右移动的手势技术；带触摸的触摸传感器已被德国某公司所开发，无须看到画面就能感受到滚动操作的触控板在实验中已得到成功应用，通过在触控板上设置横竖纹凹凸，实现上下触摸的感觉。

上述几种触控技术已经被开发，但仍处于小型试用阶段，并未被大批量投产，但是由此可以看出便携式产品的移动互联需求带动了触控产品整体市场的快速增长，即使受金融危机、全球经济低迷的影响，触控市场的年增长率在2013年也仍以15%的增长率稳步上扬。触控领域既有残酷竞争，又有充满诱惑的挑战，面对这样的巨大蛋糕，谁能不断地加速技术革新、赢得消费者的口碑，谁才能获得更多的市场认可。“无触不在”的触控时代，已来！