【導(dǎo)讀】電容式觸控設(shè)計想要在更大的顯示器與更嚴(yán)苛的應(yīng)用環(huán)境中,實現(xiàn)多點觸控并維持良好靈敏度與精準(zhǔn)度,并不是件容易的事。半導(dǎo)體廠遂透過提高抗電磁干擾能力與系統(tǒng)整合度,來提升觸控和使用者介面設(shè)計性能。
對于觸控面板而言,大即是美。不過,要在更大的顯示器上與更多要求的環(huán)境,實現(xiàn)多點觸控并維持良好靈敏度與精準(zhǔn)度,成為一大挑戰(zhàn)。
商業(yè)調(diào)研公司的《2015年全球觸控屏幕市場》報告發(fā)現(xiàn),自2009年以來,投射電容式觸控(PCAP)的技術(shù)已被大量運用在多樣的觸控手機和平板電腦上。這個成功模式源于令人贊賞的產(chǎn)品特色,其中包括強化玻璃帶來的無限制壽命、全平面設(shè)計能力及高水準(zhǔn)的靈敏度。PCAP制造商正將此種技術(shù)運用尺寸達85寸的大屏幕上,并專注在四個方向包含速度、精度、抗電磁干擾(EMI)度和系統(tǒng)整合度,共同來提升觸控和使用者介面設(shè)計性能。
速度快/精準(zhǔn)度高,多點觸控具更佳互動體驗
在一般消費者手機(約4.5寸對角線的屏幕)上,僅能記錄一個或兩個觸控點,而在47寸對角線的商用觸控面板上,記錄十至四十個精度為1毫米的觸控點之情況已司空見慣。當(dāng)對角線長度翻倍時,16:9格式的屏幕面積是原來的四倍。要維持相同的觸控檢測性能,47寸屏幕上的觸控處理器便須比4.5寸手機上處理更多輸入訊號。同時防誤觸、手勢識別和其他功能,亦增加對觸控處理器的需求。
觸控面板尺寸不斷增加,然而,在多玩家賭場賭桌上、博物館的互動展覽里、多用戶設(shè)計工作站/建筑工作站內(nèi)、零售店的目錄與EPOS平板上、汽車展廳里和銀行分支里,55寸到85寸大小的屏幕正逐漸流行。在如此大小的屏幕上提供觸控體驗,意味著要增加觸控檢測電極數(shù)目。
最新韌體內(nèi)的觸控檢測演算法可讓觸控檢測電極數(shù)量變成雙倍,即支援二百五十六個,相較一百二十八個標(biāo)準(zhǔn)多點觸控控制器(適用于不超過47寸的屏幕),其數(shù)量增加一倍。使觸控面板內(nèi)的電容感測矩陣能達到更高密度,這也令它即使在基于多點觸控投射式電容技術(shù)(MPCT)的最大85寸的觸控面板上,也能對單獨同時觸控事件的識別達到更大精準(zhǔn)度。
這使觸控控制器可支援四十個相互之間觸控距離小于10毫米的單獨同時觸控事件,并能在目前可用的所有尺寸范疇之MPCT觸控面板內(nèi)做到此點。
若要沒有延遲地將資料傳輸?shù)絺€人電腦(PC)主機,觸控控制器須具備大量處理能力。觸控面板作為一個處理器,常常變得和系統(tǒng)本身一樣重要。由于韌體的精心設(shè)計,須在大屏幕上捕捉以達到這一級別性能的額外資料,仍然能在不到5毫秒內(nèi)被收集、處理并輸出到主機PC。
4K屏幕觸控延遲問題有解
超高解析度(UHD),也就是4K屏幕越來越受歡迎,并且成功整合觸控面板。然而,有些被觀察到的延后或延遲其實是源自于早期4K屏幕的性能問題,而非觸控控制器的性能問題。
如今用于觸控面板的典型高畫質(zhì)(HD)顯示器有著大概120赫茲(Hz)的更新率??刂茦O大數(shù)量圖形資料必須的資料處理要求,指的是最新4K顯示器要操作于在60或更低赫茲上。這使得它在處理如拖動屏幕上的游標(biāo)之類的即時觸控事件具有挑戰(zhàn)性,因為顯示處理能力被更新的背景圖像消耗掉許多運算能力。
因此,UHD顯示器上的移動觸控事件,就像畫一條線,追蹤手指的能力更明顯超過追蹤HD顯示器。即使以毫秒速度報告觸控事件的PCAP屏幕也會被此延遲時間蓋過。隨著有著較高更新率的4K顯示器進入市場,此問題將會減少。但在那之前,必須仔細(xì)考慮在UHD上運行的觸控應(yīng)用程式及其對于用戶體驗可能造成的影響。
提高抗電磁干擾度,增進觸控性能
雖然電磁干擾被認(rèn)為僅是觸控面板系統(tǒng)的工業(yè)環(huán)境下其中一個因素,但事實上在種類繁多的商業(yè)應(yīng)用下,電磁干擾能對觸控操作產(chǎn)生不利影響。例如,位于火車站的自助售票機和自動售貨機等自助服務(wù)亭將遭受列車通過電磁干擾激增的影響。
尤其是,由于管理更高圖形密度需要的驅(qū)動電路復(fù)雜性正不斷增加,4K顯示器目前會產(chǎn)生更高的電磁干擾。這可能會導(dǎo)致顯示器中產(chǎn)生的干擾或者“雜訊”相對普通高畫質(zhì)(HD)顯示器會要高三至四倍。這會給從周圍噪音識別訊號的觸控面板和控制電子元件帶來問題,即會降低訊號訊噪比,從而影響實際觸控事件的識別。
在這些情況下,須對觸控控制器采用的電子設(shè)計和觸控檢測韌體進行重大改善,以確保訊號維持一個高水準(zhǔn)的完整性。譬如Zytronic專有投射電容技術(shù)(PCT)之類的PCAP觸控面板技術(shù)有著微細(xì)電極的X-Y座標(biāo)矩陣,嵌入一層夾層玻璃基板,并且使用頻率調(diào)制檢測導(dǎo)電電極內(nèi)的微小電容變化。
一種消除電磁干擾的方法是在觸控控制器中實現(xiàn)智慧頻率掃描功能。操作頻率在0.7MHz和2.2MHz之間動態(tài)浮動,以避免檢測到環(huán)境“噪音”,否則會妨礙觸控事件的檢測。
材料/介面新進展,驅(qū)動觸控技術(shù)發(fā)展
盡管觸控查詢一體機可能會是一些大型機組,但出于美觀設(shè)計考量和其他有時須要納入機組的零配件之考量,屏幕后面會出人意料的預(yù)留一個小空間。如果觸控控制器的板材能縮減至最小,則會帶來好處。因此,減小PCB尺寸十分重要,可讓控制器作為晶片組來使用,然后設(shè)計者能將觸控控制器嵌入到現(xiàn)有的系統(tǒng)主機板上。
觸控面板組成的四要素:嵌入在屏幕的觸控感測器、觸控控制器、玻璃和系統(tǒng)介面。
材料技術(shù)使得玻璃變得薄而輕,但卻非常堅固。在玻璃方面的最新進展是,玻璃表面上抗菌元素將保證細(xì)菌會逐漸消失而非增多。隨著對于細(xì)菌附著玻璃而產(chǎn)生的健康疑慮,用戶無疑將更意識到由有不良衛(wèi)生狀況的其他人使用觸控屏幕,將帶來的潛在風(fēng)險。
在系統(tǒng)介面方面,近來重要發(fā)展是符合支付卡行業(yè)(PCI)安全要求的加密PIN觸控屏幕應(yīng)用程式的首次發(fā)布。應(yīng)用程式加密用戶在觸控面板介面輸入的所有PIN碼,可提供消費者在自動柜員機(ATM)、銷售終端(POS)設(shè)備和無人看守的付款終端設(shè)備上有更安全的操作方式。此潛在地省去自動柜員機和類似設(shè)備要接入一個機械
鍵盤來輸入PIN碼的需求,此在設(shè)計上會帶來好處。