触摸屏是与手机、可穿戴设备、智能家电和汽车系统等设备交互的最常见方法之一。虽然触摸屏的概念自20世纪60年代就已经存在,但直到过去几十年,紧凑且价格合理的触摸传感器面板(如电容式和电阻式)才进入市场,彻底改变了消费电子产品,成为现代生活的主要内容。

 

Display technology

触摸控制器是现代显示技术的重要组成部分。

 

尽管如此,许多人认为触摸板缺乏传统按钮、旋钮和开关的触觉和反馈。一些制造商正在研究新的方法来改善消费电子产品的用户体验,创造模仿这些组件感觉的技术,甚至为触摸传感器注入机械元件。

本文重点讨论了这个等式的控制方面,深入探讨了知名半导体制造商近几个月宣布的三款IC的细节。这些设备旨在增强下一代电子设备的输入方法。

 

Microchip支持触摸屏顶部的旋转编码器

6月,Microchip Technology宣布了一种新型触摸显示芯片,使工程师更容易将多点触摸显示器的交互式输入功能与机械旋转编码器的触觉相结合。

maXTouch Knob on Display(KoD)是一个触摸控制器IC系列,它本身支持安装在现有触摸显示器上的电容式旋转编码器和机械开关,而不需要自定义面板形状和切口。

 

Microchip's single-chip touch IC system

与Microchip的单片触摸IC系统相比,传统的HMI架构。图片由Microchip提供

 

据该公司介绍,Knob on Display芯片将使设计师能够将多个不同风格的交钥匙旋钮集成到一个传统触摸显示器中,用于从车载系统到智能家用电器的各种类型的产品。

Microchip旨在通过一套全面的硬件和软件工具简化这些设备的开发过程,同时改善用户体验,提高汽车安全性。有了新的触摸控制器技术,用户可以管理音量和温度,而无需远离道路和显示器。

maXTouch KoD系列包括两种不同LQFP封装芯片的两种变体(KD和MK):112触摸通道ATMXT2912TD-A和97触摸通道ATMCT2113TD-A。KD芯片变体允许制造商根据Microchip与BNL轴承合作提供的参考创建自己的旋钮设计,而MK芯片变体支持松下的电容旋转魔术旋钮元件。

 

ST开发用于柔性AMOLED显示器的触摸控制器

触摸技术的另一个最新发展来自意法半导体公司,该公司推出了一种新型触摸控制器IC。FingerTip FTG2-SLP设计用于使用最新的节能高效AMOLED显示屏,该显示屏可以根据显示的应用程序类型动态控制刷新率。

FingerTip FTG2-SLP主要为智能手机行业创建,是一款基于32位Arm Cortex-M4内核的电容式多点触摸屏控制器,能够在同步和异步模式下运行。据说该设备还可以保持用户和设备之间的无缝交互,显示刷新率动态变化。

 

FTG2-SLP

FTG2-SLP。图片由STMicroelectronics提供

 

ST的触摸控制器包括高级功能,如增强的噪声抑制和滤波以及240Hz的快速报告速率。FTG2-SLP还支持薄、平、弯曲甚至柔性的LTPO(低温多晶氧化物)AMOLED面板,这得益于其差分和节点补偿硬件以及差分数据处理软件。

该芯片还具有一种特殊的休眠模式,旨在进一步延长低功耗显示器的电池寿命。ST已经启动了FTG2-SLP的生产,以在下一代灵活可折叠智能手机中找到归宿。

 

CTT制造压电触摸面板控制芯片

今年早些时候,剑桥触摸技术公司(CTT)宣布开发一种新的强制触摸控制器片上系统(SoC),以改善智能设备的用户体验。该公司成立于2011年,是剑桥大学的子公司。

该芯片名为UTA3221,旨在与CTT专有的UltraTouch传感器平台协同工作,该平台将薄而灵活的压电薄膜与先进的人工智能和机器学习算法相结合,以提供更愉快和触觉的交互方法。

 

UltraTouch technology

CTT的UltraTouch技术工作原理图。图片由Cambridge Touch Technologies提供

 

据该公司介绍,其强制触摸技术可以提供机械按钮的感觉,同时也可以在雨中、水下甚至用户戴手套时操作,这是电容触摸屏等其他触摸输入方法难以实现的。

UTA3221 IC本身是一款基于Arm Cortex-M CPU的低功耗触摸控制器,采用76引脚QFN封装。CTT声称该芯片可以同时处理多达十个不同的力接触点。它还包括出色的灵敏度和噪声下限,使其适用于压电设备产生的信号类型。

CTT为有兴趣将UltraTouch和UTA3221纳入其针对汽车、工业和医疗领域的技术的制造商和设计师提供样品和评估套件。

 

面向消费电子产品的先进触摸输入

随着嵌入式微处理器变得越来越强大和通用,将其与最新的传感器和显示技术相结合是提高人与机器之间交互水平的必然途径。

处于这一领域前沿的是Microchip、ST和CTT等公司,它们为工程师提供了更多的系统和产品开发和设计选择,从先进和替代的触觉触摸组件到超高刷新率和响应率传感器。触摸可能仍然是智能手机、汽车和家电行业的主要输入方法,芯片层面的新进展可能是提高这些消费电子产品安全性和用户体验的关键。