首先須整理出現(xiàn)今市面上有哪些種類的顯示器，如主動矩陣有機發(fā)光二極體(AMOLED)、薄膜電晶體(TFT)LCD等智慧型手機常用方桉。一般來說，AMOLED的畫質(zhì)較佳，對觸控晶片產(chǎn)生的雜訊干擾也少于LCD，但AMOLED面板較昂貴，製造難度也高于LCD；因此，LCD至今仍主宰整個市場。由于LCD顯示器是最受歡迎的技術(shù)，但產(chǎn)生的雜訊也最多，因此本文將把焦點放在LCD。 

     觸控薄型化加劇LCD雜訊

     為了解LCD何以產(chǎn)生雜訊，須掌握LCD基本運作原理。如圖1所示，從LCD顯示器的最底層開始，光線在此產(chǎn)生后再朝上反射，每個畫素含有紅、綠、藍三個子畫素，每個子畫素又包含一個液晶疊層(Sandwich)，疊層頂部則貼合氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)電薄膜，其頂層與底層中間夾著液晶材料。 

     其中，頂層為所有子畫素的共極，通常稱為VCOM層；底層則專為子畫素配置，稱作子畫素電極，當電壓導(dǎo)通到LC疊層，液晶材料就會扭轉(zhuǎn)白光的極性(Polarity)，在疊層上方的偏光板，只讓特定極性的光線通過。若光線的極性與偏光板的極性一致，子畫素就會達到最高亮度。若光線極性與偏光板相反，子畫素的亮度就降到最低。 

     此外，每個子畫素都有一層彩色濾光片(R、G、或B)，其作用類似彩繪玻璃窗，藉由把電壓導(dǎo)至三個子畫素的液晶疊層，畫素就能設(shè)定成任何RGB組成色。每個子畫素還含有一個TFT，做為導(dǎo)至液晶疊層電壓的on/off開關(guān)，這樣的設(shè)計在刷新全螢?zāi)挥跋駮r能有效對螢?zāi)簧系漠嬎剡M行排序。 

     如下圖顯示，畫素在TFT閘極(Gate)被開啟，TFT的源極(Source)連結(jié)到彩色數(shù)位類比轉(zhuǎn)換器(DAC)輸出端，TFT汲極(Drain)則連結(jié)到ITO子畫素電極。由于液晶材料無法承受直流(DC)電壓，因此偏壓必須是交流電。ACVCOM與DCVCOM兩種類型的LCD顯示器也有所差異，前者主要透過一個差分電壓主動驅(qū)動VCOM與子畫素電極，因VCOM層係由AC推動，故稱為ACVCOM方桉。后者則透過DC驅(qū)動共極層，而子畫素由AC驅(qū)動，此訊號以DC值為中心進行偏擺，兩種VCOM方桉各有不同的效能與成本優(yōu)劣勢。 

     業(yè)界都知道ACVCOM因主動驅(qū)動大面積的ITO(VCOM)層，將造成大量雜訊；DCVCOM則以低雜訊的表現(xiàn)為業(yè)界所熟知，然而事實不一定如此。以往感測器與LCD表面之間有一層薄的空隙(Air Gap)。但現(xiàn)今手機做得更薄，因此大多不再有這層空隙，將ITO感測器直接貼合到LCD表面的方式逐漸為大多數(shù)廠商採用，造成雜訊耦合更加嚴重。 

     至于LCD雜訊如何耦合到觸控螢?zāi)桓袦y器，主要是其電路雜訊將耦合到觸控螢?zāi)浑娐返膬蓚€電容。第一個電容為CLC，這個電容是在子畫素與VCOM表面之間形成，其間液晶材料的作用相當于一個介電質(zhì)。 

     就DCVCOM顯示器來說，驅(qū)動子畫素的AC訊號耦合到VCOM層就會變成雜訊，并傳至整個面板。DCVCOM層看似是一個良好的AC接地端，因為以DC電壓維持這個節(jié)點；但事實上則會削弱雜訊，因為VCOM層是由電阻相當高的ITO製成，此處將發(fā)生第二個雜訊耦合電容的情況--CSNS。 

     CSNS在VCOM層與電容感測器之間形成，VCOM層剩馀的雜訊電壓會透過CSNS耦合到電容式觸控螢?zāi)桓袦y器，并傳至觸控面板控制器的接腳。對ACVCOM顯示器而言，由于以AC波型驅(qū)動VCOM，因此LCD雜訊也會透過CSNS直接耦合到觸控螢?zāi)桓袦y器。 

     量測與分析LCD雜訊的方法相當簡單，可用一個導(dǎo)電金屬連結(jié)到示波器探棒，或採用一片面朝下的銅片，然后直接覆蓋在顯示器的表面(不要附加觸控螢?zāi)桓袦y器)。另外也可用大銅板或一片銅帶，但要注意雜訊強度會隨著導(dǎo)體尺寸縮小而降低，因此最好覆蓋整個表面，藉以把示波器的耦合誤差減至最小。 

     降低LCD雜訊　觸控IC商祭出五大招

     設(shè)計者要確實降低影響觸控面板控制器的顯示雜訊，可利用幾種方法，包括削減雜訊強度、避開雜訊的頻率、導(dǎo)入數(shù)位濾波器、改良觸控感測器設(shè)計或加強觸控螢?zāi)慌cLCD面板的同步化。 

     一般來說，設(shè)計工程師可以用一層強固的ITO覆蓋住整個顯示器，此遮蔽層置放于顯示器與觸控面板感測器之間，直接連結(jié)電路接地端，因此顯示雜訊會直接傳到接地端而不是觸控面板控制器。遮蔽層在減少雜訊方面通常效率頗高，不過，由于會增加觸控面板製造成本，加上會減少面板的透光度使影像品質(zhì)略受影響，因此較不受業(yè)者青睞。 

     相形之下，挑選適合的運作頻率，讓觸控控制器的頻率不同于LCD雜訊頻率則是最佳選項之一。對此種方法而言，導(dǎo)入能應(yīng)付大量尖峰雜訊的觸控控制器，并且避免觸控螢?zāi)桓袦y電路過度飽和，有助達成降雜訊的目標。 

     此外，窄頻接收器有助于配合雜訊尖波(Spikes)進行調(diào)整，還能幫助在擷取到的波形產(chǎn)生快速傅立葉轉(zhuǎn)換(FFT)，以便了解應(yīng)把觸控螢?zāi)贿\作頻率設(shè)定在哪裡。目前觸控控制器製造商也以開發(fā)出許多自動工具，能幫助挑選理想的運作頻率，其中許多工具能掃描觸控螢?zāi)贿\作頻率，還能同時監(jiān)視雜訊。 

     觸控感測器包含發(fā)送器(TX)與接收器(RX)，所有真正多點觸控的感測器都能驅(qū)動TX，并在RX上接收訊號。在曼哈頓感測器設(shè)計中，TX占位相當寬，位置在RX之下；RX則較窄，因為要消除寄生電容以及減少雜訊耦合。 

     總而言之，曼哈頓感測器讓TX感測器能削減大部分的雜訊，且不會讓雜訊傳到RX，現(xiàn)今業(yè)界均採用許多精密的曼哈頓衍生技術(shù)。 

     In-cell實現(xiàn)觸控面板與LCD同步化

     最后，觸控面板與LCD之間的同步化，亦是降低顯示雜訊的選項之一。事實上，這絕對須仰賴In-Cell設(shè)計才能實現(xiàn)。觸控面板控制器要進行同步化，可透過監(jiān)看LCD驅(qū)動器的水平與垂直同步訊號，分別名為HSYNC(Horizontal Synchronization)與VSYNC(Vertical Synchronization)，進一步與LCD面板同步。 

     值得注意的是，在ACVCOM解決方桉中，有些觸控面板控制器能直接從觸控螢?zāi)桓袦y器挑出雜訊，隨即開始掃描，不須藉由監(jiān)看LCD驅(qū)動器的HSYNC與VSYNC訊號；此種ACVCOM的同步化相當直接，因為基頻強度很高且頻率很低。 

     相形之下，DCVCOM就比較困難，因為雜訊頻率較高，觸控面板控制器的掃描與靜止期之間需要精準的時序調(diào)整。 

     隨著手機做得愈來愈薄，觸控面板控制器會暴露在更多的顯示雜訊下，這是因為顯示器與觸控螢?zāi)桓袦y器之間有更緊密結(jié)合的電容耦合，促使各界更專注于顯示器如何運作，顯示雜訊究竟來自哪裡，如何量測顯示雜訊，以及有哪些降低顯示雜訊的選項。