OGS关键技术与商品开发技术探讨

OGSOGSOGSOGS關鍵技術關鍵技術關鍵技術關鍵技術與商品開發技術探討與商品開發技術探討與商品開發技術探討與商品開發技術探討----1111
李祥宇發明元素總經理
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Blog的觸控技術的觸控技術的觸控技術的觸控技術與與與與各家電容式觸控原理各家電容式觸控原理各家電容式觸控原理各家電容式觸控原理
RC，定電流等充放電技術
各類電荷移轉技術
Apple的交流訊號分壓技術
差動式輸出技術
SuperC_Touch的觸控技術先瞭解虛擬接地與電容變化取材於FreeScale說明書偵測電路回路示意圖TouchTouchTouchTouch所產生的電容特性所產生的電容特性所產生的電容特性所產生的電容特性
每個電容量都會變化
每個電容初使化電壓不同基板的厚度對感應量的影響取材於TI說明書使用塑膠材質電容式觸控技術
每一個接觸的行為都表示著互動的發生
互動的過程包括互動的雙方與環境之間
超過一定時間的互動會引發回饋機制成為複雜系統
所以依據電容模型的特性，測量到的電容變化佔整體變化的?%
沒測量到的變化是否被歸類於雜訊Apple調變訊號串聯阻抗分壓法參考專利US2008/0162996A1Multi-TouchAutoScanningUS2010/0173680A1ChannelScanLogicTW097100213多重觸控自動掃描Apple第一代面板結構
AppleUS7,663,607號專利於2004年提出180為驅動層在上方177為接收層在下方為兩層玻璃結構加CoverApple第一代面板結構
AppleUS7,663,607號專利於2004年提出206驅動層208接收層Apple第一代面板結構
驅動層的線寬較細，ITO的電阻大，不利訊號的區別。
接收層的線寬較寬又位於驅動層與Vcom層之間，受干擾的影響較大。
中間的小方格為視覺效果的原因而存在，但會產生小的干擾電容。
整體而言第一代的結構比較失敗。AppleX,Y軸交錯式結構等效電路Apple第二代面板結構
AppleUS7,920,129號專利於2007年提出一片玻璃上下層塗佈ITO為本次專利中引用Apple第二代面板結構Apple第二代面板結構Apple第二代面板結構
驅動層的線寬變很寬，可作為接收層與Vcom層之間的隔離，ITO的電阻小，改善訊號的區別。
接收層的線寬變細又移到最上層，與Vcom層之間，有驅動層作為隔離，受干擾的影響小。
使用DITO可以減少一層玻璃的使用。
整體而言比第一代的結構成功許多。AppleLike面板結構Apple的觸控方法Cstray接收線自電容Csig互感電容下訊號層上接收層AppleX,Y軸交錯式結構等效電路驅動線的ITO電阻與電容形成輸入訊號的第一次分壓與訊號的相位移當驅動線的ITO阻抗太大時，可將驅動線的電容降低取得平衡通常用增加驅動層到Vcom的距離來達成AppleX,Y軸交錯式結構等效電路當手指接觸時，驅動線與接收線的互電容會產生變化接收線的自電容也會產生變化整體的變化量由互電容與接收線的自電容的阻抗分壓來決定AppleX,Y軸交錯式結構等效電路上述的變化量會再由接收線的ITO電阻與偵測電路的輸入阻抗分壓而得一般而言ITO的電阻較小，輸入阻抗大許多，所以分壓效應可忽略簡化來看手指的接觸，產生的變化決定於互電容與接收線的自電容的阻抗分壓
Sin波型的調變訊號
全波整流
訊號加權
相位移校正分壓後輸出訊號，相對變化量12341與3之間的差距大於1與2之間表示橫向坐標比縱向座標位置容易判斷結論
接收端訊號改變量不是最重要，比較接觸點與相鄰的非接觸點，彼此之間的改變量相對大小，才是最重要。
驅動線上ITO的電阻值的不同，會被混淆為接觸時的改變量。
LCD上的Vcom訊號會與驅動線訊號互相干擾。
AppleLike的面板，採用X軸與Y軸面對面貼合時，互電容較大，造成觸碰時的感應量變小。Apple贏的地方
Apple贏不在觸控，而是態度。
Apple開發產品，別人是組合產品
使用者介面是作業系統的延伸，也是其重要部份
觸控是使用者介面的重點，更要視為作業系統的重要部份
所以Apple發明合適的觸控技術並與OS緊密結合(主動)，其他廠商則配合OS採購合適的觸控裝置(被動)
本末倒置的順序，OS決定使用者介面，使用者介面決定觸控面板，觸控面板決定IC，IC決定觸控方法
Window，Google沒有自己的觸控核心技術時，只能跟隨Apple的後面，任由Apple主導定義使用者介面
買最好的觸控產品來用，想法對嗎
現在追上，還是未來超越
Apple在手勢操作部份較強，在觸控技術上較弱
大尺寸觸控面板，使用鉛筆或金屬筆觸控，與接近觸控面板的3D手勢，是Apple有待加強的部份
3D接近觸控面板的手勢將為突破Apple手勢專利的有效方案
韓國三星已有相關3D觸控手勢申請，台灣居於落後
超高靈敏度的觸控技術會是決戰關鍵
一項好用好玩的手勢專利都會造成版圖的重分配
大尺寸，鉛筆，3D觸控是可以辦到的，至少SuperC_Touch已經做到Apple在觸控技術上不足的部份3D手勢專利申請
US7479949B22008/8/11Apple
TW0971444872008/11/18HTC
US2011/0109577A12010/11/12SamSungATmel串聯式電荷移轉法參考專利TW099124578用於觸控螢幕之電極佈局TW098135833電容式碰觸感測器之雜訊處置TW098135842感測器之感測方法US7932898B2TouchSensitiveScreenUS2010/0097078A1NoiseHandlingin…US2010/0097077A1SensorandMethod…
Cs:Samplingcapacitor(4.7-22nF)
Cx:Electrodeselfcouplingcapacitance(2-10pF?)
Ct:Touchcapacitancetoearth(fewpF)
Cf:CouplingcapacitancebetweencircuitGNDandearth(fewpF)由等效電路來看，手指接觸時互電容增加Touch時互電容是增加還減少
Apple的理論為減少
Atmel的理論為增加結論
Vcc電源的穩定性非常重要。
由於變化量小，要提高SNR比，積分的Puls數要大，量測時間長。
LCD上的Vcom訊號層與感應電極Sensor層距離愈遠愈好，不然會形成很大的自電容，降低感應量。
易受AC感應訊號的影響。
電極圖案的製作要準確。
所有使用電荷移轉技術的原理，靜電都會造成影響。Cypress定電流分流充電法參考專利US7,307,485B1Capactancesensorusing..US7,667,468B1CapactiveSensorwith….US7,884,621B2SuccessiveApproximate…US2009/0009194A1NormalizingCapactive.US2011/0018829A1MutulCapactancearraySuccessiveApproximationAlgorithmVoltageonBuswithFingerandNoFingerPresentonCxMutulCapactanceSensingSiliconLABS雙定電流源參考電容充電SAR比較法參考專利US2009/0332410A1SystemandMethodformonitoringaCapacitivesensorarrayUS2010/0201382A1SystemandmethodforDeterminingCapacitanceValueUS2010/0283760A1MethodandApparatusforScanningatouchscreenWith…….SNR測試
SiliconLibs使用硬體演算法將SNR提高4倍
其他使用軟、硬體演算法SNR最高能提高到多少倍最近提出的電容式觸控技術
整體而言以各種的差動輸出為主軸
目的都是為了處理雜訊
提出專利的廠商眾多，彼此專利爭議多禾瑞亞、瑞鼎、聯陽、矽創、聯詠、友達、和冠、新力、PixCir、N-Trig、矽工廠(KR)、阿爾普士電氣(US)…..等眾多廠商
彼此踩到對方專利的機會大OGSOGSOGSOGS關鍵技術關鍵技術關鍵技術關鍵技術與商品開發技術探討與商品開發技術探討與商品開發技術探討與商品開發技術探討----2222
李祥宇發明元素總經理
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Blog第一代觸控技術
測量ITO的電阻–能量不滅定律
測量ITO電容–電荷不滅定律SuperC_Touch第二代觸控技術
測量誤差
碰觸時與未碰觸時
測量到的誤差大小不同SuperC_Touch第三代觸控技術
測量靜電
人體所帶靜電與大地平衡
大地靜電又與電力公司的接地線平衡SuperC_Touch第四代觸控技術
測量所有的變化
使用微擾共振的方法測量所有的變化
所有的變化一一現形
讓觸控變的很簡單SuperCTouch第四代技術
使用微擾共振技術
多國專利申請中
搜尋2011/8/31前公告的美國專利申請與中華民國的專利申請，未發現有相同或類似之案件。
非RC，定電流等充放電技術
非各類電荷移轉技術
非Apple的交流訊號分壓技術
非差動式輸出技術
是現今唯一以物理觀念主導的新原創觸控技術，專利上保有主導優勢SuperCTouch做到的事
超高的SNR比，在未IC化之前已達200:1，製作成IC後有機會挑戰10000:1
超高的靈敏度，可偵測到幾個fF級的微小變化
Samplerate可達10Ksamples/sec
可抵抗AC電源訊號的干擾
可以調整共振能量，改變測量的靈敏度
可以使用金屬筆，鉛筆，原子筆等操作觸控
可以穿戴厚手套操作
3D觸控手勢
可使用超過10mm厚的玻璃或PETSuperCTouch3D的表現
使用8mm直徑的圓形電極可以明確的測量到距離10Cm的手掌，距離6~10Cm的手指
並聯10個圓形電極可以明確測量到1米外的人體接近
3D的運用範例，手指接近時將鍵盤局部放大方便點選，離開時恢復原狀
不接觸面板，作隔空翻頁，捲動
手機接近臉部，自動關閉螢幕，關閉觸控功能SuperCTouch與其它觸控技術的差異
完全不同的思考模式，沒有專利爭議的問題
屬於頂層原創發明，日後競爭者必須要努力迴避SuperCTouch的發明專利
大部份的觸控技術，都將要發展到極限，表示要大幅進步愈來愈不容易，SuperCTouch為剛起步的新技術，還未投入資源，作深入開發，還有無限想像的進步空間
就靈敏度與抗雜訊的能力而言，SuperCTouch在PCB的等級就已經大幅超越了現有觸控技術，一旦製成IC可預見領先的幅度還會再加大
電容式觸控技術發展已超過20年，進入成熟期，表示原創性的發明將愈來愈難，所以SuperCTouch是近期非常難得的原創性發明，需要大家共同來合作與珍惜SuperCTouch4.3吋設計SuperCTouch10吋設計SuperCTouch23吋設計SuperCTouch點判斷方法第四代成果影片
戴手套操作
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使用金屬筆，鉛筆觸控範例影片
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懸空近接的3D觸控
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中大尺寸觸控面板
10.1吋單