电容式触控电荷转移横向模式技术

。测量充/放电期间的变化可得到C的变化，因为C是未知，所以假设为Cx，这种方法有许多变化形式，可测量频率或时间、可自由运行或以单周期为基矗RC时间常数测量的缺点是速度较慢，并易受泄漏电流干扰，其动态范围也非常有限，很难校准，而且容易受到恒定漂移问题的影响。此外，由于其电路的高阻抗特性，所以也极易受外界噪声干扰，尽管如此，仍有部分触控屏幕采用这种方案。

至于AC电流测量方法，由一个AC电压源驱动阻抗，继而驱动Cx，故测量阻抗产生的电压就可确定Cx的值。这些电路也有很多和RC电路相同的局限性，不过前者的驱动阻抗一般较低，然而其须利用放大器恢复串联阻抗产生的小电压，但讯噪比等方面的问题又随之而来，这种方法在触控屏幕中已有一定运用，尤其是在带低阻抗边沿的前表面板中。

和RC及AC技术相同，单端电荷转移电容传感器也是在每个感测通道采用一个电极板，但不依赖于时序测量或放大器，而是采用互补式金属氧化物半导体（CMOS）开关把电荷泵入Cx，并把电荷转移到一个参考采样电容（Cs）中。透过计算Cs达到预先设定的电压值所需的周期数，就可很容易求得电荷电平，且这个周期数与Cx成反比。众所周知，电荷转移方法有助于抑制泄漏电流的影响，而且由于其采用一个很大的Cs作为检测器，这个检测器相当于对外界的一个低阻抗，故其抗外部电气噪声的能力非常强。

与之相反，横向模式电荷转移感测是每个感测元素都采用两个电极。基本上，其电气行为与单端电荷转移感测相同，但这些电路在发送/接收矩阵中采用电极数组创造触控屏幕功能。该方案的优点是其需要的布线较少，更甚之能同时识别和区分多个触点之间的差异，单端电路也可感测多个触点，不过由于讯号本身模糊，故不能区分。此外，横向模式方案还有速度快和功耗低的优势，因为其能同时测量一条驱动线路上的所有节点，所以可减少50%的采集周期数。这种双电极式结构具有自我屏蔽外部噪声的功能，在定功率级上可提高讯号稳定性，因此，量研科技（Quantum Research）一直将横向模式感测技术作为驱动触控屏幕的主要方案，利用高载模式采样、扩频调制及数字讯号处理等各种增强型技术的结合，促成抗噪声源干扰能力强，即使在恶劣环境下也较稳健的解决方案。

在电气方面，横向模式感测的工作原理非常类似于T桥衰减器电路，使用者的手指实际上相当于一对电容之间的Cx项（图3）。手指触控屏幕表面吸收驱动电极和接收电极之间的耦合电荷，电荷经由大量杂散电容路径返回至电路的接地，这会降低讯号的强度，而降低的程度很容易且可靠地测出。

图3：横向模式感测的工作原理

尽管功耗极低，横向模式传感器却容易可穿过好几毫米厚的塑料、玻璃及其它材料，检测出使用多手指触摸，电极可由任何导电材料制作而成，如ITO，而且几乎任何尺寸和形状都可以。噪声消除算法可帮助这些传感器消除LCD等模块产生的噪声，通常毋需单独的屏蔽层，从而提高显示器的光传输性能，同时降低产品的建构成本和背光功率的要求，而厂商推出的QMatrix横向模式电路采用一种双斜坡转换形式，可确保电路对时间和温度的变化具有高度稳定性（图4）。

图4:QMatrix横向模式电路示意图

厂商发展的芯片透过与驱动脉冲同步开关的采样电容收集耦合到接收电极中的讯号，并利用一个脉冲串改进讯噪比，每个脉冲串的脉冲数量将直接影响电路的增益，因此，可方便调整电路增益，使其适合于不同的面板材料、按键尺寸和面板厚度。

脉冲串产生的第一个斜坡是加到采样电容上的梯级波形讯号，脉冲串过后，驱动器把斜率电阻的参考端切换为高电平，对采样电容进行放电，直到将电荷用完，电压比较器检测出零交叉点为止，获得零交叉点所需的斜坡时间与X、Y电荷耦合成比例，并随用户手指触摸面板表面而减小（图5）。

图5：零交叉点所需的斜坡时间与X、Y电荷耦合比例图

这种自动调零行为让电路对工作电压和电路参数，如Cs值的变化具有极强的适应能力。该项技术还提供潮湿抑制及固有的抗射频（RF）干扰能力，这是其它电容方法无法望其项背的部分，如面板表面若存在水珠之类的局部水膜，将使讯号耦合略微增加；而使用者手指的触摸则会使耦合减小。这意味着少量的潮湿会造成错误的方向变化，导致误触发，这是令其它解决方案感到头疼的问题。潮湿水膜的出现可能引开电荷，但由于水膜的建模模型是一个依赖于时间特性的分布式RC网络，电荷收集中门控时间的使用（微秒数量级或更短）抑制水膜的影响。

单层触控屏幕崛起

由于组件可以在片上执行所有讯号调节任务，故只需少量离散式电阻与电容，再加上