人机交互技术之触摸屏技术文章总结

2013-08-19 16:17

　　如何解决电容式触摸屏应用中的噪声问题

　　触摸屏设备可能会在一天中受到许多不同噪声源的干扰，既包含内部噪声也包含外部噪声。充电器和显示器噪声是当今两种最常见的问题噪声源。随着市场上的充电设备变得越来越轻薄、噪声越来越大，这种挑战只会变得更加难以管理。此外，许多其他日常物件也会产生噪声，引起干扰，如无线电信号、交流电源乃至荧光灯镇流器等。在存在噪声的情况下，低性能电容式触摸系统报告的位置可能失真，从而影响准确度和可靠性。

　　今天的触摸屏控制器采用各种不同的方法来提高信噪比，并从噪声中过滤出不良数据，这些方法包括片上生成高压发射信号、专业化硬件加速、高频发射、自适应跳频技术以及饱和防治技术。但是，触摸技术不断持续发展，涉及的方面包括：触摸控制器如何利用上述特性，如何动态地适应于系统中存在的噪声，以及如何在变化的环境条件下准确进行触摸跟踪。

　　注入噪声造成的影响包括较大抖动（针对非移动手指报告的触摸坐标变动很大）、没有手指接触屏幕却误报有手指触摸、手指触屏时却不报告手指存在，而且甚至会造成设备完全锁死等。如果以触摸屏手机为例，这意味着无法对手机进行解锁（因为无法报告手指的操控），或者由于抖动或错误触摸而拨错号码（本想深夜打给朋友的电话，结果却错拨给了老板，这问题可不小）。图1显示了使用目前市场上最畅销的智能手机测试手指追踪所获得的结果（例如，用一个手指画一个圈）。随着噪声的增加，手指在面板上的位置报告（如蓝色所示）会出错，而且会在面板上检测到错误的触摸（其他颜色所示）。

　　触摸屏控制器如何应对噪声影响，会对用户触摸界面的质量体验造成重大影响。在噪声条件下触摸性能不佳，可能会导致客户不满，进而增加退货量。由于各种噪声之间存在差别，触摸屏控制器需要能够检测、区分并应对这些噪声，特别是两种最容易引起问题的噪声源：充电器和显示屏噪声。

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　　图解触摸屏的电磁干扰问题

　　开发具有触摸屏人机界面的移动手持设备是一项复杂的设计挑战，尤其是对于投射式电容触摸屏设计来说更是如此，它代表了当前多点触摸界面的主流技术。投射式电容触摸屏能够精确定位手指轻触屏幕的位置，它通过测量电容的微小变化来判别手指位置。在此类触摸屏应用中，需要考虑的一个关键设计问题是电磁干扰 (EMI)对系统性能的影响。干扰引起的性能下降可能对触摸屏设计产生不利影响，本文将对这些干扰源进行探讨和分析。

　　投射式电容触摸屏结构

　　典型的投射式电容传感器安装在玻璃或塑料盖板下方。图1所示为双层式传感器的简化边视图。发射(Tx)和接收(Rx)电极连接到透明的氧化铟锡 (ITO)，形成交叉矩阵，每个Tx-Rx结点都有一个特征电容。Tx ITO位于Rx ITO下方，由一层聚合物薄膜或光学胶(OCA)隔开。如图所示，Tx电极的方向从左至右，Rx电极的方向从纸外指向纸内。

图1：传感器结构参考