[專欄]電容式觸控技術(shù)的另類思考（上）
在筆者上一篇文章中已談過，電容式觸控技術(shù)發(fā)展至今，呈現(xiàn)百花爭(zhēng)艷的局面，從筆者分析過上千件的專利資料，可以約略分為四大類技術(shù)：(1)觸控位置檢知；(2)觸控面板制程；(3)觸控手勢(shì)；(4)觸控材料。其中影響電容式觸控產(chǎn)業(yè)最大的，正是金字塔頂?shù)摹赣|控位置檢知」技術(shù)。
| 附圖: Apple 的互電容技術(shù)電路架構(gòu)示意圖BigPic:635x352 |
「觸控位置檢知」技術(shù)又可再分為五大類，前四類為市場(chǎng)上的主流作法，包括充放電法、電荷移轉(zhuǎn)法、Apple的互電容技術(shù)，以及差動(dòng)式觸控技術(shù)。主要的廠商如下：
1. 充放電法：Cypress、Silicon Lab、義隆電等
2. 電荷移轉(zhuǎn)法：Cypress、Atmel、Microchip等
3. Apple的互電容技術(shù)：Apple
4. 差動(dòng)式觸控技：禾瑞亞、瑞鼎、聯(lián)陽、矽創(chuàng)、聯(lián)詠、友達(dá)、 和冠、新力、PixCir 、N-Trig 、矽工廠(KR) 、阿爾普士電氣(US )等
這些技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中Apple的互電容技術(shù)擁有很多設(shè)計(jì)上的不利因素，包括會(huì)產(chǎn)生大量的電路雜訊、電路精確度要求極高、尺寸不易做大、雙層結(jié)構(gòu)的成本較高等等。然而種種的不利因素抵不上一個(gè)主要功能，就是多點(diǎn)觸控帶來的手勢(shì)操作，廣受大眾的喜愛，讓互電容的觸控技術(shù)成為現(xiàn)在觸控技術(shù)中領(lǐng)導(dǎo)的主流技術(shù)。
由于互電容觸控的最大敵人就是雜訊，連Apple都花了相當(dāng)大的功夫來消除雜訊，其他資源不夠的廠商自然要尋求更有效的方法來對(duì)付這個(gè)問題，而差動(dòng)式觸控方法顯然是有效的關(guān)鍵技術(shù)，所以使用此技術(shù)的廠商如過江之鯽。
上述技術(shù)都是基于電容值的量測(cè)而來，但筆者對(duì)此有三項(xiàng)懷疑：
1. 為何非要量電容值？
筆者第一個(gè)產(chǎn)生懷疑的地方就是為什么要量電容值？雖然名叫電容式觸控，也不一定非要測(cè)量電容值不可，測(cè)量其他的特性不行嗎？依筆者在物理學(xué)上所受的訓(xùn)練，直覺地感受到電容的不確定因素相當(dāng)多：手指的指紋、環(huán)境中所有的導(dǎo)電物體、帶靜電的物體、大地的靜電密度、溫度濕度等都會(huì)影響電容值得測(cè)量，所以測(cè)量絕對(duì)的電容值是不合理的做法，不同感應(yīng)電極間的電容相對(duì)值還有一些可討論的空間。
上述電容式觸控技術(shù)的前三種方法所測(cè)量到的電容值，其實(shí)本身一直在變化，不管是否有碰觸，不是固定不變的，上述第四種差動(dòng)式觸控法相對(duì)地比較合理一些。
2. 什么是虛擬接地？
第二個(gè)關(guān)鍵問題是，虛擬接地究竟是什么？看到許多有關(guān)虛擬接地的說法，與人體接地的模型，總感到非常不踏實(shí)。
3. 平行板電容理論的成立條件？
第三個(gè)懷疑是平行板電容的理論在什么條件下才會(huì)成立？許多家觸控IC設(shè)計(jì)業(yè)者都以平行板電容的理論來解釋自家的技術(shù)理論基礎(chǔ)，而這個(gè)理論基礎(chǔ)引用的正確性值得考慮。[!--empirenews.page--]
人體中的電荷移動(dòng)靠得是鈉離子與鉀離子的平衡，離子移動(dòng)的速度很慢，不像導(dǎo)體中移動(dòng)的是電子，速度非?？?。電荷移動(dòng)的特性納入考慮時(shí)，平行板電容的模式還能使用嗎？我常用一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)來解釋這個(gè)問題，把一個(gè)10元的銅板放在觸控螢?zāi)簧吓c手指觸碰，那一個(gè)讀取到的變化量比較大，是手指還是銅板？
大家都知道是手指而不是銅板，可是以平行板電容的理論來看，接觸面積越大，電容越大，沒道理銅板的變化量小于手指，理論上說不通。當(dāng)然有些觸控領(lǐng)域的高手跟我說，把銅板連接到測(cè)試電路的地時(shí)，銅板的變化量就有可能比較大，所以平行板電容的理論是否要加上一個(gè)條件才對(duì)，叫做接地，但是實(shí)務(wù)上并沒有接地線，有的只是虛擬接地的觀念，如果接地的問題有疑慮，平行板電容的推論就不穩(wěn)固，測(cè)量電容的推論就有商榷的必要。
看來現(xiàn)在整個(gè)觸控產(chǎn)業(yè)所廣泛使用的觸控模型，其實(shí)是建立在非常不穩(wěn)固的理論基礎(chǔ)上，許多在觸控IC設(shè)計(jì)的業(yè)者都自我設(shè)限在測(cè)量電容值的狹隘范圍內(nèi)，無法跳脫這個(gè)框架，是很可惜的一件事。
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