移动设备的电容式触控界面设计重点

7~10寸中尺寸触控屏幕，目前多以电容式触控技术整合，其触点侦测精准度与透光率均有不错表现。ASUS

移动设备产品的人机界面设计，大多已提供如屏幕触控、虚拟按键触控操作，其中电阻式触控已非应用主流，反而具高透光性、可经反覆触按不会产生机械疲乏的电容式触控设计方案，成为目前中、高端产品的人机界面技术首选...

昔日移动设备的按键或是全屏幕触控，大多采行机械式的设计方案，例如，按键采实体设计，而全屏幕的触控功能，亦多采行电阻式ITO膜的设计形式进行产品整合与开发。

事实上，机械式实体按键有操作寿命较低、易进水、入尘等问题，而电阻式触控ITO膜的应用原理，也与机械式按键一样易有操作疲乏问题，改用新式的电容式触控技术，可以大幅改善前述的机械性疲乏与故障现象。

触按反应的按键与触控屏幕设计形式

以往，在工控电脑、PDA等具触控屏幕的产品上，LCD模块多采行「电阻式」触控屏幕设计，这类触控屏幕大多将屏幕触点对应物理位置而进行触按点座标转换，常见的有4、5、7和8线触控屏幕设计，然而电阻式触控屏幕的物理性限制颇多，使用寿命亦较短(4线电阻式触控屏幕寿命约可经100万次触按)，即便ITO具一定程度的透明度，但实际上亦会有影响画面品质的问题。

反观「电容式」的触控屏幕设计方案，其屏幕具备高达97%的穿透率，可让屏幕本身的输出效果更接近真实色彩，原有电阻式触控屏幕需要触控笔尖点压按的作动机制，换作电容式触控屏幕则仅需手指指腹的电容效应，就能完成触点座标确认，用户只要轻触屏幕就能确认触点，屏幕的使用寿命更长，最多可承受2亿次的触按！

除屏幕可改用电容触控机制之外，新进的产品设计方案，也一一改用电容式触控功能来整合传统机械按键。电容触控按键功能，为利用人体与触控表面的电容反应，测得按键的变化状态，触控表面可利用简单的电极板搭配触控控制IC来进行设计，由于该表面不需直接接触即可判断指腹电容反应，因此大多数设计会覆上高强度的塑料表层，让触控屏幕更耐用。

PCT、SCT电容式触控技术

PCT(Projected Capacitive Touch)投射电容式触控技术，采取矩阵式的触屏概念制作，PCT面板的ITO为了提高触按点的SN噪讯比，多为特别设计的蚀刻图案，借此强化手指触点的识别精确度。

至于SCT(Surface Capacitive Touch)电容式触控面板，则是由涂布均匀的ITO从面板的4个角落设置1条线路(分别为UR、UL、LR、LL...等)，触控面板的线路则与SCT控制IC连接，当使用者指腹接触触控屏幕表面后，因指腹与电极ITO产生的电容变化影响4极点的电流变化，透过触控IC精密换算解析，得出触按点的对应座标。

PCT与SCT触控方案的应用限制

也因为侦测解析触点座标的技术差异，造成PCT与SCT电容式触点侦测机制的适用场合略有差异，其中，PCT技术较具实践Multi-touch多触点同时侦测的应用设计优势，而SCT技术则较适用于Single-touch单点触控功能的低成本设计方案。

至于SCT触控面板的产制过程，必须以关键光学镀膜技术来整合终端模块，业者在这段制程多采委外加工方式，此举即造成产制成本较高的问题。而PCT电容式触控技术的工作原理虽较单纯，但试图量产时就须克服多项技术挑战，如触点座标解析极易受环境影响，导致触控功能的灵敏度在不同面板位置表现不一致、误动作反应，这类状况多半可利用电容触控控制IC来加以改善，目前已非主要的应用开发瓶颈。

相较PCT技术，虽然SCT电容式触控技术同样有手指电容触控信号较弱、易受干扰等问题，但仍可藉由控制IC内的设计机制，来提升触控信号的SNR。此外，SCT电容式触控技术的屏幕结构较PCT简单，在开发阶段也相对容易透过硬件技术提升元件的SNR。

设计实务常见问题与对策

在常见的电容式触控屏幕设计方案中，触控屏幕类型的产品，多会要求覆盖层厚度必须低于3mm以下，这是因为覆盖层厚度过厚会造成触控反应的电容差异表现偏低，致使触点侦测信号品质劣化。

新型的移动产品设计，为了追求较佳的机构强度，屏幕表面的光学玻璃强化处理，遂成为无法避免的重点项目，这也会让触控信息的撷取、侦测过程变得更困难，亦可能因此增加了更多信号处理的环境变量。

至于PCT触控技术应用大多以中、小尺寸触控屏幕市场为主，尤其是早期中/小尺寸的移动产品触控屏幕多采电阻式设计，其画面品质劣化状况十分明显，但改用电容式触控方案后，透过光学玻璃材质本身的高透光特性，让移动设备的视觉体验更上一层楼。

但是，随着移动设备持续改用更大屏幕，同时多触点侦测的需求浮现，此时装置的开发资源就必须集中导入高端的技术解决方案来进行改善工作。多触点电容触控技术目前已逐渐成熟，多数解决方案已采取SoC技术整合，导入难度相对较低。

此外，若只是取代实体按键的触控设计，开发阶段必须预先制作1组导线电路板，藉由指腹产生电荷储存反应(手指电容)，对比无接触区的电容(寄生电容)反应，透过比对细微的电流差异取得开/关状态。

若以电容触控机制开发的触控按键设计，可采行10~15mm直径方式设置触控点，虚拟按键应保持适当距离并预留间隙，避免出现误判状况。