电容式触摸技术与目前市场占有率最高的传统电阻式触摸技术相比，为使用者带来了多项优 点，包括：高达 97%的穿透率与更真实的色彩呈现为我们带来更佳的视觉享；触摸功能的 实现只需轻触甚至不必实际与屏接触的特性，为用户带来更轻松灵活的操控性；更长的使用 寿命，电容屏的触摸寿命约为两亿次，为四线电阻屏(一百万次)的两百倍，五线电阻屏(四千 万次)的五倍。 电容式触摸技术侦测的信号来自于因触碰而引起的微量变化。按工作原理的不同，可大略分 为表面电容式触摸技术(SCT, Surface Capacitive Touch)与投射电容式触摸技术(PCT, Projected Capacitive Touch)。前者常见于大尺寸户外应用，如公共信息平台(POI)及公共服 务（销售）平台（POS）等产品上，而后者则因苹果公司推出的多点触摸手机 iPhone 而炒 得沸沸扬扬。 从触摸技术发展的过程上来看，最早导入触摸技术的市场是工业控制领域，其目的是将繁复 且面积庞大的机械设备控制盘，整合到单一窗口、多重分页的屏幕上，当时使用的是中大尺 寸电阻屏。然而电阻屏的寿命与耐受性不足等缺憾，实在无法满足工控领域的需求，也因此， 当中大尺寸 SCT 刚一问世，高端设备机台立即改用 SCT 方案。直到 2003 年前后，由于电 阻屏制造成本降低，开始有小尺寸被应用在 PDA、GPS 等可携式产品中，触摸技术正式进 入消费性市场。2006 年，iPhone 采用小尺寸 PCT，其绝佳的光学特性与多点触摸功能掀 起一阵风潮，成为近年来最受瞩目的触摸技术。 从以上不难发现，目前以小尺寸为主流的消费性市场在触摸技术的选择上仅有电阻式与投射 电容式两种，前者虽然成本低廉，但是不佳的光学表现与耐受性长期受到市场诟病；后者虽 有多项优点，但真正能量产的供货商屈指可数，售价自然相当昂贵，以致仅见于少数高单价 产品上。 目前小尺寸市场之所以很少使用 SCT，主要是成本问题。SCT 面板制造商长期欠缺关键的 光学镀膜技术，必须委外加工，而 SCT 触摸 IC 则为少数技术厂商所控制，售价居高不下。 此外，不像电阻屏可随意与电阻式 IC 搭配，SCT 的屏与 IC 必须有绝佳的兼容性才能稳定 地工作。前述种种因素使得 SCT 在小尺寸消费应用的售价与 PCT 相去不远，自然难以被客 户群所采用。 然而，相较于电阻式技术，SCT 可以大幅改善其缺陷；相较于 PCT，SCT 的技术更为成熟 稳定，可以量产导入。因此我们可以合理地推论：当 SCT 的整体成本因为产业成员们的策 略联盟和技术资源整合而大幅下降时，SCT 将有机会成为小尺寸消费应用最佳的解决方案。 下文将简单介绍 PCT 与 SCT 之基本原理，并针对此两种技术之优缺点做一比较。 投射电容式触摸技术 PCT 是建构在矩阵的概念之上。在触摸屏制作部份，PCT 面板的 ITO 是经过蚀刻而产生特 定图案的，目的在于提高各触碰点的 SNR 值，增强识别的精确度。藉由将前述的图案在 X 轴与 Y 轴方向分别复制数次(次数多寡根据屏尺寸而定)，便形成一个类似键盘的 PCT 矩阵， 图 1 即是目前最常见的菱形图案。 

图1：投射电容式屏的菱形图案布局。 图 1 中的橘色菱形图案形成了 X 轴方向的 ITO 导线(共有 m 条)，而绿色菱形图案形成了 Y 轴方向的 ITO 导线(共有 n 条)；PCT 控制器会依次驱动这些导线来侦测是否有因为触碰而 增加的电容量变化。 图2：PCT 等效RC 电路与手指触碰前后的X2 导线上的侦测波形。 以架构最简单的 RC 振荡方案为例.我们将 X 轴中的 X2 导线的等效电路简化于图 2，形成一 个由 n 个 Rp 与 n 个 Cp 所组成的 RC 电路，其中的 Rp 与 Cp 分别代表等效的 ITO 分段内 阻与 PCT 各节点(XY 轴交会处)的固有电容值。当手指接近或接触到屏时，会在屏上增加一 个电容量(Cf)；对这个 RC 振荡电路而言，Cf 的出现意味着振荡的周期变长而频率降低。借 着计算手指触碰前后 X2 导线上的振荡周期与频率的改变，PCT 控制器因而可辨别出触碰的 位置，甚至还能分辨手指与屏的距离(即提供 Z 轴信息)。 

表面电容式触摸技术 SCT 面板是一片涂布均匀的 ITO 层，面板的四个角落各有一条出线(UR, UL, LR, LL)与 SCT 控制器相连接。为了能够侦测触碰点的确切位置，SCT 控制器必须先在 SCT 面板上建立一 个均匀的电场，这部份工作是由 IC 内部的驱动电路对面板进行充电来达到。当手指触及屏 时，会引发微量电流流动；此时 IC 内的感测电路会分别解析四条联机上之电流量，并依照 图 3 中的公式将触碰点的 XY 坐标推算出来。为了克服干扰的影响，可以利用硬件滤波器或 软件滤波器对推算出的坐标值进行处理。 图3：SCT 面板与控制器的方框原理图。 PCT 与 SCT 两者最大差异在于，PCT 有机会实现多点触摸(Multi-touch)，而 SCT 仅能达 成单点触摸(Single-touch)；依此看来，PCT 似乎优于 SCT，但是事实上并非全然如此。 电容式触摸技术的市场现状 PCT 工作原理并不复杂，因此要提供一个示范性的原型展示并不困难；然而，当工程师们 试图将 PCT Demo Set 转换为量产计划，准备大量复制时，各种技术挑战便纷至沓来了。 主要的挑战包括以下三个方面。 待侦测的信号微弱(做成粗宋）易受环境影响而变得不稳定，导致触摸功能的灵敏度不一致， 甚至可能有误动作产生。因触碰而产生的电容变化实际上极容易受温度与湿度影响，目前常 用的对策是采用定时自动校准来克服此问题。另外，正使用的其他电器或产品本身其他功能 (如手机的 RF)都会对信号量测造成干扰。这部份就得从提高 SNR 下功夫，以软件或硬件的 方式来达成；截至目前为止，IC 设计业者在这方面仍有努力空间。 量产良率有待提升(做成粗宋） PCT 技术先天具备多点触摸的优势，因此自 iPhone 问世以 来，几乎所有的焦点都放在 PCT 上，触摸业界包括触摸屏厂商、IC 设计公司与方案开发商 均投入极大的资源进行开发；但直到今日，市场的 PCT 商品仍然不多，问题就在于整体生 产良率仍然不高，使得成本居高不下所致。而造成良率不高的原因有：现有 PCT 控制器仍 

不够成熟，在不同应用环境下的自我调适能力仍不足，因此触摸菜单现不稳定，在此情况下 只好对 PCT 面板的特性 (如：面板之内阻值与电容值等)加以严格设限以减少变数；由于 PCT 控制器的能力限制，对 PCT 面板特性一致性的严格要求往往是造成良率低落的主因。 专利问题(做成粗宋） 由于许多基本手势与多指触摸功能已被部份厂商申请专利并获得认 可，造成 PCT 商品的多点优势在许多应用领域(特别是主力的手机市场)无法发挥！整体而 言，PCT 方案因其具备多点触摸的优势，未来必定会在市场上占有一席之地。但以目前现 况看来，它仍然称不上是一个成熟的方案。 相较之下，虽然 SCT 技术在控制器设计上同样面临着电容信号易受干扰的问题，不过通过 IC 设计人员的持续努力，SCT 方案已可广泛地应用于各种环境之下。例如伟诠电子与万达 光电合作开发的 SCT 触摸 IC (WT5750F)，藉由内含于 IC 内之各种调整机制，可轻而易举 地克服多种外在环境与触摸屏尺寸的差异，稳定地提供高质量的触摸体验。另外，为了满足 手持式设备对于机构小型化的需求，伟诠电子的 SCT 触摸 IC 更在提高产品整合度上下足了 功夫，所以能同时满足小型化与降低成本两项重要诉求。 除了 IC 之外，SCT 的触摸屏结构也较 PCT 更为简单，也更容易在硬件上克服噪声干扰的 问题。另外，通过工艺改良与关键技术的突破，使 SCT 整体解决方案具有与电阻式匹敌的 成本竞争优势。以万达光电自行开发的光学镀膜技术为例，可使触摸屏的光穿透率由 87% 上升至 97%，反射率则由 12%降为 2%。更重要的是，将可使光学处理的良率控制在 9 成 以上，并省去委外加工的步骤，提高技术自主性与产能，制造成本也可大幅降低。 SCT 技术属于电容式触摸技术之一，因此也保有电容式的诸多优点：“更佳的视觉享受”、“更 轻松灵活的操控性”及“更长的使用寿命”等；再加上 SCT 对于触摸屏特性的要求比起 PCT 而言相对宽松且量产技术也更加成熟，使得它同时具备了高良率与低成本的优势。况且在实 际操作中，使用者对于单点选择、单点手势与手写功能的需求急迫度更甚于多点触摸 (Multi-touch)，而这些功能需求恰巧都是 SCT 目前已能稳定提供的。因此在 PCT 方案成熟 (功能稳定、专利问题、高生产良率与低成本)之前，SCT 方案是非常符合市场期待的触摸方 案。 作者： Davide Giacomini SMPS 欧洲区应用总监 Luigi Chine SMPS 应用工程师 国际整流器公司