先進(jìn)投射電容式觸控產(chǎn)品設計關(guān)鍵

在蘋(píng)果（Apple）iPhone及相關(guān)產(chǎn)品中，其概念是首先建構用戶(hù)接口——電容式觸控屏幕，然后利用基本的硬件和出色的軟件來(lái)實(shí)現聯(lián)機能力并提供應用支持。通過(guò)這種途徑，用戶(hù)便能夠以新穎直觀(guān)的方式與產(chǎn)品進(jìn)行互動(dòng)。

　　電阻
電阻

　　電阻，物質(zhì)對電流的阻礙作用就叫該物質(zhì)的電阻。電阻小的物質(zhì)稱(chēng)為電導體，簡(jiǎn)稱(chēng)導體。電阻大的物質(zhì)稱(chēng)為電絕緣體，簡(jiǎn)稱(chēng)絕緣體。 [全文]

式觸控屏幕在消費者設備中廣被采用，主要是提供基本的觸控按鍵切換功能或其它簡(jiǎn)單的虛擬用戶(hù)接口元素（如滾動(dòng)條控制）。這種技術(shù)可實(shí)現一種情景式用戶(hù)接口方案，有助于縮小設備單元的尺寸和外部復雜性，并提供新的工業(yè)設計選擇。不過(guò)，電阻式觸控屏幕的光學(xué)性能較差，又存在可靠性問(wèn)題，支持手勢輸入的能力相當有限，而且解釋兩個(gè)或更多個(gè)同時(shí)觸控點(diǎn)的能力也很低，這些不足之處都限制了電阻式觸控屏幕的使用，致使其迅速讓位于電容式觸控屏幕。

　　過(guò)去幾年間，電容式觸控屏幕技術(shù)已迅速發(fā)展成熟（圖1），它結合了在低成本硬件上運行的先進(jìn)算法和精細的材料技術(shù)，創(chuàng )建出高度可靠且穩健的用戶(hù)接口。

圖1 典型的觸控屏幕系統

　　但早期的電容式觸控屏幕技術(shù)，以至目前市面上較低檔產(chǎn)品的分辨率都很低，又存在液晶顯示器（LCD）或其它噪聲源的系統層面干擾問(wèn)題，導致性能?chē)乐亟档汀?/p>

　　投射電容式觸控屏幕可以在目標（如手指）接近或接觸到屏幕表面時(shí)檢測到電容的細小變化。當一根手指或多根手指接觸屏幕時(shí)，有多種方法對觸控屏幕表面的電容變化進(jìn)行測量和解釋。電容-數字轉換技術(shù)（Capacitive to Digital Conversion， CDC）與用于電荷收集的電極結構的空間排列（通常是顯示屏幕表面的一層透明的感測薄膜），兩者都對所達到的整體性能和簡(jiǎn)易設置能力有著(zhù)重大的影響。

　　提升電容觸控可靠性 CDC/電荷轉移技術(shù)缺一不可

　　對于投射電容式觸控屏幕的電容變化，有兩種基本的排列和測量方法：自電容和互電容?；ル娙轀y量法具有按正交矩陣排列的發(fā)射和接收電極，這是電容式觸控屏幕可靠地報告和跟蹤多個(gè)并發(fā)觸控點(diǎn)的唯一方式。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，可假設該技術(shù)由許多較小的觸控屏幕組成，這些小觸控屏幕又是通過(guò)電極結構的幾何排列而形成，整個(gè)裝置被視為一個(gè)完整的觸控屏幕表面。只要能夠識別每個(gè)“小”觸控屏幕內的多個(gè)觸控點(diǎn)，便可以實(shí)現此一功能。由于可獨立測得矩陣中每個(gè)點(diǎn)的電容耦合，故完全能夠確定多個(gè)觸控點(diǎn)的位置坐標。

　　以自電容為基礎的觸控屏幕卻與之相反。自電容式方案是對整行或整列的電容變化進(jìn)行測量（與互電容式方案中測量一行和一列的交叉點(diǎn)截然不同）。若用戶(hù)壓觸兩個(gè)地方，這種方法會(huì )導致位置不明確。雖然利用軟件有可能對觸碰位置進(jìn)行某種程度的重建，但總是存在一定的模糊性，因而被解釋的觸控點(diǎn)會(huì )產(chǎn)生“鬼點(diǎn)”位置，繼而導致無(wú)意的行為被報告給系統主機。該方案還存在一種有害的副作用，即當兩個(gè)觸控點(diǎn)共享同一行或同一列電極時(shí)，報告的坐標往往“固定”到有關(guān)電極，形成嚴重的非線(xiàn)性現象。在實(shí)踐中，自電容式只用于單觸控點(diǎn)或極有限的雙觸控點(diǎn)應用（圖2）。

圖2 用于多點(diǎn)觸控的自電容式（左）和互電容式（右）觸控屏幕測量之比較

　　在以互電容為基礎的系統中，每個(gè)觸控點(diǎn)都由一對（x，y）坐標來(lái)表示；而在自電容式系統中，觸控點(diǎn)x和y坐標的檢測是彼此獨立的。在互電容式系統中，如果出現兩個(gè)觸控點(diǎn)，檢測結果由（x1，y3）和（x2，y0）表示，但在自電容式系統中，是由（x1，x2，y0，y3）表示。因此在自電容式系統是無(wú)法確定（x1，y0）、（x2，y0）、（x1，y3）和（x2，y3）這些觸控點(diǎn)中哪一個(gè)是正確的。