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简介
触摸屏技术已成为快速发展的便携式和静态电子设备用户界面的基石之一。iPhone或许代表了庞大的手机市场中最成功的例子，但也有许多其他行业通过整合触摸屏，取代传统的机电开关、电位器等类似的东西而在产品功能、人体工程学和美学方面受益匪浅。最好的例子就是卫星导航和HVAC控制等车载系统，以及医疗设备、工业机械和测试设备等更多专业市场。
电阻式触摸屏可以被视为该领域的现有技术，并已广泛应用于手机，以及便携式GPS和手持游戏平台等其他应用。尽管电阻式触摸屏技术仍在发展，产品设计人员仍认为用户体验缺乏，更重要的是消费者的最终批评。这种缺乏催生了新的颠覆性技术——投射式电容式触摸屏。
获得标志性巨大成功的苹果iPhone，以及后来的iPad是直观的用户界面技术的推动者，投射式电容式触摸屏已成为智能手机和平板电脑触摸屏界面的首选技术。电容式触摸屏的iPhone的用户体验相比配备电阻屏的智能手机就像是跑车和卡丁车。真正完美回顾触摸屏的历史时我们说，使用电阻式触摸屏就像“拖着泥”，而电容式触摸屏则像“推冰”一样轻松。
然而，与电阻式技术相比，传统的电容式触摸屏价格昂贵，其中有重大的技术挑战需要克服，以便成功地实现新的设计。利用有限的可显着降低成本的路径，需要一种创新的、节约成本的方向改变，以使电容式触摸屏认真考虑更多的应用。其中一种方法将在本文后面介绍。
不同于两种候选技术(电容式和电阻式)的触摸屏技术确实存在。这些包括表面声波(SAW)、红外线、光学影像、弯曲波和有效数字化。其中有些适用于屏幕尺寸非常大的小众应用。由于电阻式或电容式的竞争效益，另一些在相当大程度上已被淘汰，特别是在较小型的便携式设备应用中。
电阻触摸屏——公认的妥协解决方案
电阻式触摸屏由一层挠性硬涂层外膜和一层导电内层构成，其间通过绝缘隔离片“点”与类似的导电层隔开，实现了确定的、可接受的——虽然不高的性能水平。由于两层导电层之间必须实际接触，必须进行点压——经常是通过手写笔。除了这一点，本质上的主要缺点是，一种低成本方法的显示屏光透射率较低(在75％～85％范围内)，因为其层数较多，外部光亮的聚酯薄膜层耐久性有限(约10万到100万次触摸)。尽管有这些缺点，电阻式触摸屏已被众多领先的手机和智能手机制造商(包括Palm、LG电子、HTC和三星)使用了多年。
电阻式触摸屏的近期改进主要是美感，而不是功能，包括更光滑的“无痕”设计和光泽，而不是“朦胧”的外观。然而，这些触摸屏还需要确认一次触摸的物理压力，这将导致一种不太好的用户体验。
电阻式触摸屏设计为支持电路提供了一个重要的长处。由于手机内的空间非常珍贵，将以前的分立组件集成在一起的潜力备受设计师欢迎。在许多最新的手机设计中都采用了电阻式触摸屏，它已可以将屏幕控制器集成在应用处理器或主微控制器当中；或者，在某些Treo、明基、日立手机的案例中，可以集成在音频编解码器中。这种与电容式触摸屏控制器现状的性能对比表明，通常需要继续有分立组件放在触摸屏附近，以实现最佳的性能，降低噪声干扰。
投射式电容式触摸屏——成熟的游戏规则颠覆者
自从2007年推出以来，iPhone售出了8000多万部，投射电容式触摸技术得到了很好的证明。投射电容式触摸屏是苹果的首选技术，重要的是采用了刚性盖板玻璃，它是针对人类直接接触而不是点压力的反应，光透过率超过了90％，且大大提高了屏幕耐久性。但是，上述优雅和直观的用户界面体验的主要推动者是独特的电容式触摸屏的轻“无压力”触摸识别和多点触摸功能。平滑滚动、轻笔触平移下拉菜单，以及多点触摸手势来放大或缩小，允许iPhone功能之间的快速导航，对于消费者来说都是容易掌握的技能。
传统上，投射式电容式触摸屏由组成图案的导电涂层(一个X轴层和一个Y轴层)构成，排列在一起产生一个矩阵结构。第三层往往是屏蔽层，以防止LCD或AMOLED显示屏对触摸屏的影响。
尽管引人注目的设计、用户效益，以及始于4年前的iPhone市场成功，电容解决方案的采用率在其他细分市场一直相对缓慢。其普遍采用延迟的背后有技术和商业上的原因。首先，目前的两层或三层电容式触摸屏比电阻式贵2～5倍，对许多潜在用户，这是很高的价格。另一个因素是没有现成的解决方案，所以任何新的方案都有一个明显的发展曲线。由于需要精确调整的系统解决方案，带来了更大的挑战，即屏幕和控制器不能简单地对接，而需要仔细匹配。触摸控制器IC本身通常是一个复杂的器件，包括抑制噪声的模拟前端和内置的专有检测IP及复杂的自定义算法。
电容式解决方案最终的实现问题在于电气鲁棒性。为了确保来自LCD的噪声不影响性能，必须让触摸控制器尽可能接近传感器；在大多数情况下，是在靠近触摸屏的柔软扁线处。
真正的单层电容式触摸屏有助于扩大市场范围
利用传统的多层传感器结构，随着更多供应商的出现，成本可逐渐降低，但可以说还没有到推动现有电容式触摸屏技术加速采用的程度。
如IDT开发的真正的单层、多点触摸ITO解决方案可从根本上简化传感器的制造，并有可能显着节约成本。现有的方法需要多达三层导电ITO层：X和Y电极层，往往还有第三个屏蔽层。3英寸～5英寸屏幕的典型成本约为每层1美元，单层方法潜在好处是显而易见的。此外，较少的层数可简化制造，提高产量和改善LCD透光性，从而降低背光，节约宝贵的电力，延长电池寿命。
IDT PureTouch系列的最新产品采用专用的ITO传感器模式层，集成了X和Y传感器层的功能。这种真正的单层多点触摸传感器设计不需要额外的掩模步骤来隔离传感器的交叉点和桥接X和Y传感器矩阵线。此外，通过在一层中集成所有的传感器，IDT的解决方案还消除了多点触摸的传统重影问题，即当多个手指放在模棱两可的位置时，准确的X／Y数据就难以确定。由于许多最终用户使用主机解释的自定义手势来区分其解决方案，来自触摸控制器的准确的X／Y数据更为关键。
最后，触摸控制器IC的设计和稳定性至关重要。以IDT的LDS7000为例，模拟前端设计提供了一种高水平的噪声抑制性能，而无需使用独立的触摸屏屏蔽层。这种具有成本效益的多点触摸功能传感器和强大的控制器IC组合使IDT以一种独特的方式满足了不断增长市场需求。
触摸屏技术已成为快速发展的便携式和静态电子设备用户界面的基石之一。iPhone或许代表了庞大的手机市场中最成功的例子，但也有许多其他行业通过整合触摸屏，取代传统的机电开关、电位器等类似的东西而在产品功能、人体工程学和美学方面受益匪浅。最好的例子就是卫星导航和HVAC控制等车载系统，以及医疗设备、工业机械和测试设备等更多专业市场。
电阻式触摸屏可以被视为该领域的现有技术，并已广泛应用于手机，以及便携式GPS和手持游戏平台等其他应用。尽管电阻式触摸屏技术仍在发展，产品设计人员仍认为用户体验缺乏，更重要的是消费者的最终批评。这种缺乏催生了新的颠覆性技术——投射式电容式触摸屏。
获得标志性巨大成功的苹果iPhone，以及后来的iPad是直观的用户界面技术的推动者，投射式电容式触摸屏已成为智能手机和平板电脑触摸屏界面的首选技术。电容式触摸屏的iPhone的用户体验相比配备电阻屏的智能手机就像是跑车和卡丁车。真正完美回顾触摸屏的历史时我们说，使用电阻式触摸屏就像“拖着泥”，而电容式触摸屏则像“推冰”一样轻松。
然而，与电阻式技术相比，传统的电容式触摸屏价格昂贵，其中有重大的技术挑战需要克服，以便成功地实现新的设计。利用有限的可显着降低成本的路径，需要一种创新的、节约成本的方向改变，以使电容式触摸屏认真考虑更多的应用。其中一种方法将在本文后面介绍。
不同于两种候选技术(电容式和电阻式)的触摸屏技术确实存在。这些包括表面声波(SAW)、红外线、光学影像、弯曲波和有效数字化。其中有些适用于屏幕尺寸非常大的小众应用。由于电阻式或电容式的竞争效益，另一些在相当大程度上已被淘汰，特别是在较小型的便携式设备应用中。
电阻触摸屏——公认的妥协解决方案
电阻式触摸屏由一层挠性硬涂层外膜和一层导电内层构成，其间通过绝缘隔离片“点”与类似的导电层隔开，实现了确定的、可接受的——虽然不高的性能水平。由于两层导电层之间必须实际接触，必须进行点压——经常是通过手写笔。除了这一点，本质上的主要缺点是，一种低成本方法的显示屏光透射率较低(在75％～85％范围内)，因为其层数较多，外部光亮的聚酯薄膜层耐久性有限(约10万到100万次触摸)。尽管有这些缺点，电阻式触摸屏已被众多领先的手机和智能手机制造商(包括Palm、LG电子、HTC和三星)使用了多年。
电阻式触摸屏的近期改进主要是美感，而不是功能，包括更光滑的“无痕”设计和光泽，而不是“朦胧”的外观。然而，这些触摸屏还需要确认一次触摸的物理压力，这将导致一种不太好的用户体验。
电阻式触摸屏设计为支持电路提供了一个重要的长处。由于手机内的空间非常珍贵，将以前的分立组件集成在一起的潜力备受设计师欢迎。在许多最新的手机设计中都采用了电阻式触摸屏，它已可以将屏幕控制器集成在应用处理器或主微控制器当中；或者，在某些Treo、明基、日立手机的案例中，可以集成在音频编解码器中。这种与电容式触摸屏控制器现状的性能对比表明，通常需要继续有分立组件放在触摸屏附近，以实现最佳的性能，降低噪声干扰。
投射式电容式触摸屏——成熟的游戏规则颠覆者
自从2007年推出以来，iPhone售出了8000多万部，投射电容式触摸技术得到了很好的证明。投射电容式触摸屏是苹果的首选技术，重要的是采用了刚性盖板玻璃，它是针对人类直接接触而不是点压力的反应，光透过率超过了90％，且大大提高了屏幕耐久性。但是，上述优雅和直观的用户界面体验的主要推动者是独特的电容式触摸屏的轻“无压力”触摸识别和多点触摸功能。平滑滚动、轻笔触平移下拉菜单，以及多点触摸手势来放大或缩小，允许iPhone功能之间的快速导航，对于消费者来说都是容易掌握的技能。
传统上，投射式电容式触摸屏由组成图案的导电涂层(一个X轴层和一个Y轴层)构成，排列在一起产生一个矩阵结构。第三层往往是屏蔽层，以防止LCD或AMOLED显示屏对触摸屏的影响。
尽管引人注目的设计、用户效益，以及始于4年前的iPhone市场成功，电容解决方案的采用率在其他细分市场一直相对缓慢。其普遍采用延迟的背后有技术和商业上的原因。首先，目前的两层或三层电容式触摸屏比电阻式贵2～5倍，对许多潜在用户，这是很高的价格。另一个因素是没有现成的解决方案，所以任何新的方案都有一个明显的发展曲线。由于需要精确调整的系统解决方案，带来了更大的挑战，即屏幕和控制器不能简单地对接，而需要仔细匹配。触摸控制器IC本身通常是一个复杂的器件，包括抑制噪声的模拟前端和内置的专有检测IP及复杂的自定义算法。
电容式解决方案最终的实现问题在于电气鲁棒性。为了确保来自LCD的噪声不影响性能，必须让触摸控制器尽可能接近传感器；在大多数情况下，是在靠近触摸屏的柔软扁线处。
真正的单层电容式触摸屏有助于扩大市场范围
利用传统的多层传感器结构，随着更多供应商的出现，成本可逐渐降低，但可以说还没有到推动现有电容式触摸屏技术加速采用的程度。
如IDT开发的真正的单层、多点触摸ITO解决方案可从根本上简化传感器的制造，并有可能显着节约成本。现有的方法需要多达三层导电ITO层：X和Y电极层，往往还有第三个屏蔽层。3英寸～5英寸屏幕的典型成本约为每层1美元，单层方法潜在好处是显而易见的。此外，较少的层数可简化制造，提高产量和改善LCD透光性，从而降低背光，节约宝贵的电力，延长电池寿命。
IDT PureTouch系列的最新产品采用专用的ITO传感器模式层，集成了X和Y传感器层的功能。这种真正的单层多点触摸传感器设计不需要额外的掩模步骤来隔离传感器的交叉点和桥接X和Y传感器矩阵线。此外，通过在一层中集成所有的传感器，IDT的解决方案还消除了多点触摸的传统重影问题，即当多个手指放在模棱两可的位置时，准确的X／Y数据就难以确定。由于许多最终用户使用主机解释的自定义手势来区分其解决方案，来自触摸控制器的准确的X／Y数据更为关键。
最后，触摸控制器IC的设计和稳定性至关重要。以IDT的LDS7000为例，模拟前端设计提供了一种高水平的噪声抑制性能，而无需使用独立的触摸屏屏蔽层。这种具有成本效益的多点触摸功能传感器和强大的控制器IC组合使IDT以一种独特的方式满足了不断增长市场需求。