解决显示器噪声问题 - Gen4消除电容触摸屏设计困难

　　显示器给投射式电容触摸屏系统带来了许多挑战。这是因为它们产生了相当大的噪声，这些噪声可以直接传导到电容触摸屏传感器。还有一件更难的事情是，OEM厂商要求手机模型更薄，这意味着要使实际的触摸屏传感器更加接近显示器，甚至就在里面。

　　多年来，业内已使用屏蔽层来保护传感器免受显示器噪声的影响。这会增加任何手机的成本与厚度，但却十分有效。业内还在显示屏和传感器之间使用了一个通常约为0.3毫米厚度的小气隙，利用自然空气消除来自显示器的传导噪声。然而，随着手机变得越来越薄，对于当今的设计来说，这两种选择都不是很理想。

　　在传统的TFT液晶显示器中，公共电极(VCOM)由直流或交流电压驱动。ACVCOM层通常用来降低显示器驱动的工作电压，同时保持液晶电压恒定。这是一个相对低成本的显示器，相对与DCVCOM来说，这种类型的显示器功耗更高，噪声也更大。我们简单看看ACVCOM显示器的典型波形(图3)。

　　典型ACVCOM类型的显示器会有集中在10~30kHz的500mVpp~3mVpp任何幅度的噪声(如图3所示)，而DCVCOM噪声则会较小。要测量显示器的噪声非常简单，可以在显示器的顶部加一个小铜带，将示波器连接到该小铜带，并将示波器的地连接到显示器的电路地，然后运行显示器捕获波形。这种程度的噪声对于电容触摸屏控制器来说是灾难性的，但是可以通过气隙或者屏蔽来改进。气隙会使手机变厚，且会带来机械设计问题。屏蔽层也会增加厚度，并带来成本问题。

　　幸运的是，显示器噪声可以采用Gen4轻松减弱。Cypress的Display Armor威廉希尔官方网站 是业内采用的最先进的对抗显示器噪声的方法。通过在触摸屏设备中集成内置的监听通道，Gen4可以用两种不同的方式来消除显示器噪声。一种方法是使用先进的算法来区分噪声和数据;另一种是检测噪声源并获取波形，以致在没有噪声时进行电容测量。这两种方法都由硬件完成，不会影响到CPU或触摸屏子系统通常的执行。其结果是可以实现低成本的轻薄、先进的电容触摸屏层叠结构(stackup)。

　　精度

　　触摸屏控制器必须提供精确的用户体验，精度和线性度都是关键。精度定义为触摸屏控制器报告的位置与实际目标中心有多接近;线性度则度量的是报告位置与目标经过屏幕运动线路的接近程度。两者都是关键参数，且在边缘周围非常重要。Gen4可以帮助设计人员把精度和线性度提高到0.2mm以下。它还能支持较大范围的手指尺寸：从小到4mm的较小手指到大到30mm的较大手指，都可以精确识别。

　　节约成本

　　Gen4系列产品的抗噪声能力使设计人员不仅能够抵御苛刻的环境要求，而且还能节约成本。如何实现呢?使用Gen4时，厂商可以使用低成本的电池充电器和低成本的显示器。在传感器设计时可以不必使用屏蔽层，也无需采用保护触摸屏IC不受噪声源影响的其他的昂贵元器件。Gen4甚至可以在FPC上节省成本，因为它可以使用单层布线。这要感谢其灵活的IO设计以及无需外部元器件。典型的设计可以设置Tx引脚在器件的任何一侧，而所有的Rx引脚则均位于顶部，如FPC示意图所示(图4)。

　　易于使用

　　设计师面临的另一个挑战就是要不断的学习新的工具和芯片。这是因为对于不同的项目有不同的控制器。无论是针对功能手机的这一项目，针对智能手机的另一项目，还是针对它们的手写板设计的下一项目，试图在一个时间表内完成所有这些项目并学习很多的新知识，将带来极大的挑战性。Gen4可以解决这个问题，因为它是一个单芯片解决方案的平台，可以支持所有这些市场的需求。具有31、35、36、40、56、60个传感器IO可选(屏幕尺寸从1.5"至12")，设计人员不再需要担心针对新产品提出的新结构。此外，设计人员还可以在所有的项目中使用相同的开发环境：TrueTouch Host Emulator(TTHE)。它无需任何编码，只需简单点击就能完全配置和调整触摸设计，从而可以使设计人员节省设计时间。

　　本文小结

　　投射式电容触摸屏控制器仍将继续发展。性能将会增加，并且市场还将继续对系统价格施压。幸运的是，我们已经找到解决途径。Gen4为市场带来了无与伦比的抗噪声能力，并结合了革命性的刷新率以及功耗。由于它的集成水平，设计人员可以实现先进的性能，并在同时降低系统设计的成本。采用Gen4平台方法可以使设计人员节省设计的时间和成本，并为终端客户带来极好的用户体验。