加强触控模组与面板同步 克服杂讯干扰问题

ACVCOM信号波形，其中通常含有一个高强度基频，其波形接近方波。ACVCOM运作频率一般介于5k~25kHz之间，通常基频频率会对应到LCD每列画素更新（扫描线频率）的速度。

　　图3 ACVCOM显示器耦合杂讯与时间关系图

　　图4则显示实际撷取到的DCVCOM波形。DCVCOM波形类似数个尖锐的高频脉冲，没有类似ACVCOM的高强度基频，但其谐波量可轻易冲高到 50k~300kHz，短暂的脉冲对应到子画素电极驱动信号。DCVCOM杂讯的特性和显示影像有高度相依性，最糟状况的影像通常是整个屏幕上以棋盘状排列的黑白交错画素（看起来接近灰色）；但是在分析DCVCOM显示器特性之前，请务必测试多种不同影像。

　　图4 DCVCOM显示器耦合杂讯电压与时间关系图

　　降低LCD杂讯　触控IC商祭出五大招

　　设计者要确实降低影响触控面板控制器的显示杂讯，可利用几种方法，包括削减杂讯强度、避开杂讯的频率、导入数字滤波器、改良触控传感器设计或加强触摸屏与LCD面板的同步化。

　　一般来说，设计工程师可以用一层强固的ITO覆盖住整个显示器，此遮蔽层置放于显示器与触控面板传感器之间，直接连结电路接地端，因此显示杂讯会直接传到接地端而不是触控面板控制器。遮蔽层在减少杂讯方面通常效率颇高，不过，由于会增加触控面板制造成本，加上会减少面板的透光度使影像品质略受影响，因此较不受业者青睐。

　　相形之下，挑选适合的运作频率，让触控控制器的频率不同于LCD杂讯频率则是最佳选项之一。对此种方法而言，导入能应付大量尖峰杂讯的触控控制器，并且避免触摸屏感测电路过度饱和，有助达成降杂讯的目标。

　　此外，窄频接收器有助于配合杂讯尖波（Spikes）进行调整，还能帮助在撷取到的波形产生快速傅立叶转换（FFT），以便了解应把触摸屏运作频率设定在哪裡，如图5显示DCVCOM时域波形的FFT。目前触控控制器制造商也以开发出许多自动工具，能帮助挑选理想的运作频率，其中许多工具能扫描触摸屏运作频率，还能同时监视杂讯。

　　图5 DCVCOM耦合杂讯与频率FFT关系图

　　此外，数字滤波器对降低杂讯亦有很大帮助。工程师有许多线性与非线性滤波器可挑选，对不同的应用各有优缺点。线性滤波器方面，传统无限脉冲响应 （Infinite Impulse Response， IIR）或有限脉冲响应（Finite Impulse Response， FIR）滤波器，虽然在降低杂讯方面表现不错，但在追踪屏幕上手指碰触点的速度会有点迟钝。

　　如今业界已针对这些滤波器进行许多改良，带来更好的手指追踪性能。其他非线性滤波器也能降低杂讯，尤其针对含有高强度但不常出现的杂讯尖波的脉冲杂讯。另外有少数滤波器能聪明的辨识LCD杂讯，并把杂讯从实际信号分离出来。含有硬体滤波器的触控控制器会为产品加分不少，因能节省杂讯处理的时间与功耗。

　　由于触控传感器对整体产品的效能而言相当重要，因此，许多新型传感器设计也纷纷朝向能降低显示杂讯的研发方向迈进。其中一种热门方桉就是曼哈顿（Manhattan），取这个名字是因为它的样式酷似纽约曼哈顿地区的街道，为完美的水平与垂直排列（图6）。

　　图6 曼哈顿触控传感器架构示意图

　　触控传感器包含发送器（TX）与接收器（RX），所有真正多点触控的传感器都能驱动TX，并在RX上接收信号。在曼哈顿传感器设计中，TX占位相当宽，位置在RX之下；RX则较窄，因为要消除寄生电容以及减少杂讯耦合。

　　总而言之，曼哈顿传感器让TX传感器能削减大部分的杂讯，且不会让杂讯传到RX，现今业界均采用许多精密的曼哈顿衍生技术。

　　In-cell实现触控面板与LCD同步化

　　最后，触控面板与LCD之间的同步化，亦是降低显示杂讯的选项之一。事实上，这绝对须仰赖In-Cell设计才能实现。触控面板控制器要进行同步化，可透过监看LCD驱动器的水平与垂直同步信号，分别名为HSYNC（Horizontal Synchronization）与VSYNC（Vertical Synchronization），进一步与LCD面板同步。

　　值得注意的是，在ACVCOM解决方桉中，有些触控面板控制器能直接从触摸屏传感器挑出杂讯，随即开始扫描，不须藉由监看LCD驱动器的HSYNC与VSYNC信号；此种ACVCOM的同步化相当直接，因为基频强度很高且频率很低。

　　相形之下，DCVCOM就比较困难，因为杂讯频率较高，触控面板控制器的扫描与静止期之间需要精准的时序调整。

随着手机做得愈来愈薄，触控面板控制器会暴露在更多的显示杂讯下，这是因为显示器与触摸屏传感器之间有更紧密结合的电容耦合，促使各界更专注于显示器如何运作，显示杂讯究竟来自哪裡，如何量测显示杂讯，以及有哪些降低显示杂讯的选