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开发性能优异的电容式触摸屏

导读: 对触摸屏性能影响最为深远的技术改变要算是从电阻式转移至电容式触摸屏技术。根据市调机构iSuppli预测,到2011年前,近25%的触摸屏手机将由电阻式转移至电容式触摸屏。电容式触摸屏技术带来的各种效益,将促使市场快速成长。

  对触摸屏性能影响最为深远的技术改变要算是从电阻式转移至电容式触摸屏技术。根据市调机构iSuppli预测,到2011年前,近25%的触摸屏手机将由电阻式转移至电容式触摸屏。电容式触摸屏技术带来的各种效益,将促使市场快速成长。

  传统的电阻式触控面板在感测到手指或触控笔时,顶层柔性透明材料被下压,接触到下方的导电材料层;而投射式电容屏没有可移动部件。事实上,投射式电容感测硬件包含玻璃材质的顶层,之后是X与Y轴的组件,以及覆盖在玻璃基板上的氧化铟锡(ITO)绝缘层。部分传感器供货商会做一颗单层传感器,内嵌X与Y轴传感器和小型桥接组件于一单层ITO之中,当手指或其它导电物体靠近屏幕时,就会在传感器与手指之间产生一个电容。相对于系统而言,此电容相当小,但可利用多种技术测出此电容。

  其中一种技术是采用TrueTouch组件,包括快速改变电容,并利用一个泄放电阻来测量放电时间。这种全玻璃的触控表面带给使用者光滑流畅的触感。终端产品制造商也偏爱玻璃屏,因为玻璃材质会让终端产品拥有线条美观的工业设计感,并能为测量触控提供优质的电容信号。最后,不仅要考虑触控面板的外观,了解其运作模式也相当重要。为设计出性能优良的触摸屏产品,必须注意以下参数。

  精确度:精确度可定义为,在一个预先定义的触摸屏区域中最大的定位误差,以手指的实际位置与测量位置之间的直线距离为单位。在测量精确度时,使用的是一只模拟或机械手指。手指置于面板上的一个准确位置,再把手指实际位置与测量位置进行比较。精确度非常重要,使用者希望系统能准确地找到手指位置。电阻式触摸屏最令人诟病的一项缺点,就是低准确度,而且准确度会随时间逐渐减弱。电容式触摸屏的精确度创造出许多新应用,例如虚拟键盘,以及不用触控笔的手写辨识。图1显示一个结构不完整的触控面板数据,显示手指位置有游移现象,而实际上模拟手指是进行直线移动。

  

  图1 范例显示在触控面板追踪中的不准确度或误差。

  手指间距:手指间距定义为,当触摸屏控制器测量两只手指的位置时,两只手指中心点之间在屏幕上的最短距离。手指间距测量方法(图2),是将两个模拟或机械手指置于面板上,然后逐渐拉近两只手指的距离,直到系统测到两只手指为一只手指为止。有些触摸屏供货商的手指间距是指边缘至边缘的距离,有些则是中心点之间的距离。10毫米机械手指的10毫米手指间距,表明有多只手指触碰到屏幕,或是手指之间的距离为10毫米,实际状况取决于触控控制器的规格定义。如果没有良好的手指间距,就无法设计出多点触控解决方案。对于仿真键盘而言,手指间距尤其重要,因为一般在使用仿真键盘时,手指在屏幕上的间距通常很短。

  

  图2 测量手指间距。

  响应时间:响应时间定义为,触摸屏上手指触碰事件与触摸屏控制器产生中断信号之间的时间。测量方法是以电子触动仿真手指触摸屏的环境,或在面板上移动一只模拟手指。响应时间尤其重要,因为它直接影响用户在屏幕上移动手指的速度;进行平移或轻弹的操作;用手指或笔在屏幕上书写。响应时间缓慢的触控面板,会有短暂停顿和侦测不到移动动作的情况。触摸屏的响应时间是系统响应时间的一部分,其中包括:

  X/Y轴向扫描:触控控制器扫描与测量传感器上电容变化所耗费的时间。

  手指侦测:比较面板电容变化与预先定义的手指默认值。若变化幅度超越手指默认值,就会侦测到手指的触碰。

  手指位置:根据多个传感器得到的结果数据进行推算,判断手指的实际位置。

  手指追踪:当传感器上置有多只手指,每只手指必须正确辨识,并指派一个独特的辨识符号。

  中断延迟:是指主控端上岔断指示和服务之间的延迟,在大多数的系统中,这种延迟不会超过100微秒。

  通信:一般系统在400kHz时使用I2C,或在1MHz时使用SPI来与主控端进行通信。

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