為讓觸控面板更薄，因此減少一層ITO遮罩層，但卻造成觸控螢幕訊號干擾的問題。雖然增加觸控控制IC電壓可減緩訊號干擾所衍生的問題，不過無法防堵來自充電器的訊號干擾，因此加上軟體篩檢程式，觸控螢幕抗干擾的效能將可更上一層。
產品設計人員若想在設備中加入電容式觸控式螢幕，便須滿足許多相互矛盾的要求。這種難題通常會衍生出一個問題：是否為改善應付雜訊的穩健性而犧牲顯示螢幕的回應性能。
消費者希望在觸控式螢幕上移動手指時能夠得到即時的反應。一個良好的觸控控制器可將非常快速的更新資訊流發送到作業系統，讓應用程式時刻知道手指當前的位置，從而做出即時反應。而且，雖然用手指輸入方式瀏覽內容非常不錯，但是在創建內容方面，筆或手寫筆提供許多優點，可讓使用者書寫和繪畫。良好的觸控接觸介面應當同時支援這兩種輸入方式。
節省遮罩層 訊號干擾問題更甚
系統設計人員應當選擇容易整合在其產品中的零組件。預裝標準韌體的觸控控制器能夠顯著地縮短開發週期和除錯週期。設計人員毋須編寫複雜的觸控感測代碼，只要選擇一組適合其專案具體要求的參數值，並將這些數值應用於標準的二線或三線介面。
例如，消費者對價格合宜的可攜式產品的需求，推動製造商生產材料層數較少的觸控式螢幕。為實現這一點，感測器現在已不再使用氧化銦錫(ITO)遮罩層，而傳統上ITO層用於保護觸控式螢幕感測器以避免來自其下之顯示裝置的干擾。
圖1顯示現有觸控式螢幕疊層與新一代觸控式螢幕疊層。圖中右邊的"touch-on-lens"疊層的層數較少，可減小顯示螢幕的厚度並提高亮度。但由於缺少ITO遮罩層，如果觸控式螢幕控制器沒有針對這一問題而進行設計的話，顯示螢幕的雜訊問題便會急劇增加。
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| 圖1 現有觸控式螢幕疊層對比新一代觸控式螢幕疊層。 |
顯示器訊號干擾成嚴峻挑戰
沒有遮罩層，感測器下面的顯示螢幕干擾訊號將較上面手指訊號強很多倍。解決這一問題為觸控式螢幕控制器晶片帶來非常嚴峻的挑戰。可攜式觸控系統的另一個挑戰來自電池充電器，這也許會讓人有點驚訝。車內充電器、無線充電器、售後市場(After-market)充電器和其他充電器通常使用切換技術來控制其輸出電壓，而切換頻率時的雜訊會影響觸控式螢幕的運作。
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| 圖2 連接不同充電器的智慧手機觸控式螢幕的畫線測試結果。在連接某些充電器時，觸控式螢幕顯示出誤觸、較差的線性度和高抖動，而這些都是很差的用戶體驗的例子。 |
圖2所示為用戶在智慧手機的畫圖應用上以手指畫一組對角線時所顯示的圖像，同一台智慧手機連接不同的充電器，對每個圖像進行捕獲。很明顯，這款智慧手機所使用的觸控式螢幕控制器對於應付充電器雜訊的穩健性不足。
雖然有些相對簡單的方法可應對個別的挑戰，但要同時解決所有難題，則須使用更複雜的系統。
增加觸控控制IC電壓以解決干擾問題
觸控控制器IC的工作原理是將電壓訊號傳輸到感測器內，並測量該陣列中每個電容器的充電量。來自顯示螢幕和充電器的雜訊改變有效訊號電壓，擾亂測量結果。但是，如果增加訊號電壓，干擾變得相對較小，就可帶來更準確的測量結果。
液晶螢幕(LCD)、有機發光二極體(OLED)和其他顯示螢幕產生的雜訊並非在任何時候都相同。隨著不斷刷新圖像，這些雜訊會跟從一個嘈雜期和安靜期的重複模式：從圖像頂部的畫素水平線開始，更新每條水平線的顏色值，直到達到螢幕底部，然後重新返回到頂部，開始下一幀運作。
電氣活動通常在連續的水平線之間出現短暫的停頓，而在各幀之間的停頓會更長。有些觸控控制器試圖利用這些被稱為消隱訊號間隔(Blanking Interval)的停頓，因為這些時候的雜訊水準通常低得多。
但是，這種方法存在局限性。首先，經特別設計可向觸控控制器等其他部件提供同步訊號的顯示螢幕元件少之又少，因此觸控控制器很難了解什麼時候會是安靜期。其次，消隱訊號間隔並不總是安靜的，而且在某些情況下，間隔也太短而無法利用。最後，也是最重要的是，與顯示螢幕同步意味著觸控控制器失去選擇其工作頻率的自由。因此，雖然這種技術成功地避免顯示螢幕的雜訊，但是避免來自充電器等其他來源的雜訊就變得更加困難。
軟體篩檢程式消弭充電器雜訊
因此，在實際系統中，與顯示螢幕同步並不是一種切實可行的方法。在雜訊環境中，軟體技術也具有明顯的優點。
實際上，可以僅僅採用軟體篩檢程式，便可差不多完全消除顯示螢幕雜訊的影響，而不需要顯示螢幕同步或高電壓。圖3說明軟體篩檢的有效性。在這些圖形中，垂直的Z軸代表著螢幕上每點由觸控控制器測量的電容訊號的大小。X軸和Y軸則代表觸控感測器本身的表面。圖中一隻手指正在觸控感測器，在左圖中，禁用軟體篩檢，導致訊噪比低；在右圖中，啟用軟體篩檢，訊噪比增加三十倍。
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| 圖3 觸控控制器搭配軟體篩檢程式，可有效解決來自顯示器與充電器的干擾問題。 |
由於這種演算法並不依賴於任何同步資訊，因此可以與任何類型和任何解析度的顯示器一起使用。此外，在執行篩檢時，並不需額外的收聽通道(Listening Channel)或對觸控感測器電極結構進行非標準改動。這樣，系統設計人員便只需選擇自己想要的顯示螢幕，並確知其永遠也能「正常工作」。
此外，這種技術意味著在選擇運作頻率時，觸控控制器不必考慮顯示特性。由於具有這種額外的自由，因此能夠更有效地避免來自其他來源如充電器的雜訊和干擾。在同時存在不止一個雜訊來源的真實的消費產品中，這種靈活性非常重要。
軟硬體整合效果更佳
雖然上述資料表明，單獨使用軟體即可克服顯示螢幕雜訊，但是這並不能消除在軟體中運行這種演算法會對螢幕回應性和功耗造成的不利影響。亦即太著眼於消除雜訊，而不解決這類措施對觸控螢幕其他性能的影響是危險的。為此，如要毫無妥協地達到所有這些要求，必須採用結合軟體和硬體的複雜方法。
要運行這些演算法而不減慢觸控介面回應速度或消耗更多功耗，觸控控制器必須有效地應付額外的處理負荷。專為觸控應用而定製的特定應用積體電路(ASIC)元件可以使用專用硬體模組進行運算，從而將延遲和功耗影響減到最小。
如業者推出的maXTouch S系列元件具有顯示螢幕雜訊消除演算法的硬體加速特性。這一點與以標準處理器為基礎的解決方案形成對比。以標準處理器為基礎的解決方案不具備所需的特殊硬體功能，導致設計人員為改善雜訊性能而需在回應性和電池壽命方面互相折衷。
將硬體功能和演算法配合使用的準則同樣適用於處理充電器雜訊。雖然高壓面板掃描改善訊噪比，讓訊噪比隨著施加電壓以線性方式變化，但是，將這種電路與智慧型韌體配合，可帶來更多的訊噪比提升。如maXTouch S系列元件除採用高電壓掃描外，還採用主動雜訊防止措施來克服充電器的雜訊。
這些元件中的智慧型韌體連續監測環境中的背景雜訊水準，並自行作出反應以改變類比電路的掃描參數，避免出現高雜訊水準的頻帶。由於系統的雜訊曲線隨時間而變化，這種自主決策特性是必需的，尤其是採用電池充電器時，因為充電器切換頻率，亦即雜訊曲線將根據電池負載電流而變化。
(本文作者為愛特梅爾觸控科技事業部資深行銷經理)