大顯示器多點(diǎn)觸控技術(shù)到來(lái)

多點(diǎn)觸控界面引發(fā)了電腦用戶(hù)界面的革命，但目前我們只看到它們在簡(jiǎn)單觸控界面或者才開(kāi)始數字化的應用中施展的潛力，而需要支持大顯示面板觸控互動(dòng)的應用更是剛剛開(kāi)始。

基于多點(diǎn)觸控技術(shù)的標示牌和廣告牌可為廣告主與潛在客戶(hù)進(jìn)行互動(dòng)提供新的途徑，使客戶(hù)能夠對在商店內過(guò)道盡頭的顯示器上或戶(hù)外大型顯示面板上顯示的產(chǎn)品圖像進(jìn)行旋轉和縮放操作。在學(xué)校，教師和學(xué)生可以從原來(lái)的簡(jiǎn)單電子白板轉而使用互動(dòng)顯示器，這使他們能夠在線(xiàn)搜索圖像和文本，然后放大和添加注釋?zhuān)┱n堂上的其他人使用。

在工業(yè)和其他實(shí)時(shí)控制的應用中，多點(diǎn)觸控使觸控屏包含更多控制功能成為可能，讓操作員能夠高亮顯示屏幕上的目標物，來(lái)查看其詳細情況，然后撥入新的參數，而無(wú)需輸入詳細命令或在附近控制面板的眾多功能鍵中尋找相關(guān)控制功能鍵。

圖1：DA8901以受控順序驅動(dòng)一系列紅外發(fā)光二極管（LE），將光射入顯示器的蓋板玻璃。

在醫學(xué)領(lǐng)域，外科手術(shù)醫生可使用手勢來(lái)旋轉和縮放X線(xiàn)斷層攝影圖像，以便更好地查看需要仔細檢查的圖像區域，以幫助診斷或準確標記手術(shù)區域。

該技術(shù)甚至能夠使家具擁有互動(dòng)能力。許多大學(xué)和包括微軟在內的公司都在研究用于桌子的互動(dòng)表面，它不僅可檢測坐在桌子周?chē)挠脩?hù)的觸摸動(dòng)作，還能檢測放在桌子上的物體，這項特性可幫助實(shí)現增強現實(shí)游戲和其他形式的娛樂(lè )。

不過(guò)，這些應用只有在合適技術(shù)的幫助下才能實(shí)現。投射式電容觸摸屏推動(dòng)了便攜式電子設備（如手機和平板電腦）的多點(diǎn)觸控技術(shù)革命，但該技術(shù)不很適用于這些應用以外的應用。其中一個(gè)問(wèn)題是擴展到更大屏幕的能力。隨著(zhù)屏幕尺寸增加，該技術(shù)的準確性會(huì )降低，并且不能用于白板和互動(dòng)招牌所需的65英寸以上顯示器。

另一個(gè)問(wèn)題是觸摸本身的性質(zhì)。電容觸摸技術(shù)要求觸控物體存在一些電容才能由傳感器記錄觸摸動(dòng)作。裸露手指或專(zhuān)門(mén)設計的觸控筆可滿(mǎn)足這一要求，但戴手套的手指有可能不會(huì )被檢測到，除非手套非常薄。該技術(shù)也不能在潮濕的環(huán)境中正常發(fā)揮作用，使其難以用于戶(hù)外標示牌和容易發(fā)生液體溢濺的醫學(xué)、工業(yè)和家庭桌面環(huán)境。

圖2：電視的尺寸，類(lèi)似于平板電腦，具有扁平邊到邊外觀(guān)的顯示器及曲面顯示器。

In-glass多點(diǎn)觸控技術(shù)提供了滿(mǎn)足這些應用所有要求的一種替代方案。透明材料在光以大于臨界角的角度射到其表面、且表面之上的媒介物的反射系數低于材料本身反射系數時(shí)，可以使光在其內部進(jìn)行反射，該技術(shù)使用了這一原理。

由FlatFrog開(kāi)發(fā)并由Dialog半導體公司在DA8901 Smartwave多點(diǎn)觸控集成電路（MTIC）中實(shí)現的技術(shù)中，一個(gè)LED陣列以斜角將紅外光射入顯示器上面的蓋板。這些光的大部分在抵達相對面時(shí)將反射進(jìn)玻璃或塑料蓋板。檢測器放置在適當的位置，可以接收在蓋板內部被多次反射的光（圖1）。

如果有物體接觸這些表面，內部反射會(huì )受到擾亂，紅外光四散進(jìn)入蓋板，本來(lái)可以接收它們的檢測器無(wú)法接受到信號。這一光強度變化會(huì )被所有受影響的檢測器記錄、放大、并動(dòng)態(tài)過(guò)濾，以消除環(huán)境光的影響，然后通過(guò)高線(xiàn)性度模/數轉換器和專(zhuān)用觸控算法轉換為數字觸控信號。

in-glass感測技術(shù)的一個(gè)重要方面是其對壓力敏感：手指在更用力向下按時(shí)的展開(kāi)會(huì )被檢測為進(jìn)一步的光強變化。因此，該技術(shù)可在整個(gè)顯示器上提供平滑而反應靈敏的壓力感測。因為該技術(shù)依靠?jì)炔糠瓷?，所以顯示器是平還是曲并沒(méi)有關(guān)系（圖2）。這使OEM廠(chǎng)商能夠利用為大屏幕電視開(kāi)發(fā)的曲面顯示技術(shù)，并使得在通過(guò)觸摸與系統互動(dòng)時(shí)，更容易觸摸到顯示器的整個(gè)表面。

圖3：DA8901的框圖

因為光反射完全是由觸碰屏幕的實(shí)物的動(dòng)作而改變的，所以in-glass技術(shù)能夠檢測觸碰它的任何東西，這與投射式電容系統形成對比。同時(shí)，與先前的矩陣紅外觸摸屏中傳感器與發(fā)射器裝在顯示器面板及其蓋板上方的顯示器邊緣不同，in-glass技術(shù)支持完全多點(diǎn)觸控感知，能夠感測接觸或放在顯示器表面上的許多物體。

同時(shí)，控制電子能夠執行許多功能，如手掌忽略等，以避免記錄“假”觸碰，例如當用戶(hù)用手指與系統互動(dòng)時(shí)，手的其他部位在顯示器上不小心觸碰。通過(guò)調整一些紅外發(fā)射器的角度，有可能通過(guò)光從目標物反射入蓋板來(lái)檢測到顯示器表面上方近距離的運動(dòng)。這提供了對手勢識別的另一層支持。例如，用戶(hù)能夠通過(guò)在屏幕表面上方近距離揮動(dòng)手或手指來(lái)‘翻閱’一組圖像，好比這些圖像是疊在一本書(shū)當中。更先進(jìn)的運動(dòng)處理還能捕獲廣泛的手勢，為用戶(hù)與大尺寸顯示器進(jìn)行互動(dòng)開(kāi)辟了許多途徑。

支持主動(dòng)觸控筆實(shí)現，通過(guò)藍牙等協(xié)議進(jìn)行通訊，允許草圖和地圖繪制等精確使用?；诖擞|控技術(shù)內核的精確性——可提供高達400dpi的分辨率，觸控筆上的各種控制功能使用戶(hù)能夠有選擇地在顯示器畫(huà)圖、編輯和進(jìn)行點(diǎn)的控制。

in-glass技術(shù)可用于會(huì )出現液體溢濺或聚集的環(huán)境。因為所有感測電子元件都在蓋板后面，所以觸摸屏能夠放在全密封的殼體里面，不受灰塵和水等污染物的影響，同時(shí)仍然能夠檢測由實(shí)物產(chǎn)生的觸碰。

由于電子元件是與放在實(shí)際顯示模塊頂部的蓋板玻璃或塑料片相聯(lián)，所以in-glass技術(shù)容易與標準顯示器進(jìn)行組合，從而得到主要垂直應用市場(chǎng)（如標示牌和工業(yè)控制）的專(zhuān)業(yè)系統集成商的采用。

與典型的觸摸屏技術(shù)相比，這種技術(shù)還有一些其他優(yōu)勢。由于它只使用人眼不能分辨的紅外光線(xiàn)且不依賴(lài)薄金屬網(wǎng)來(lái)提供觸控電極的功能，因此光傳輸以及清晰度和對比度均得以改善。同樣，該技術(shù)還有卓越的抗電噪聲性能，這在工業(yè)應用中是一個(gè)重要因素。

其內核技術(shù)還具有非常出色的抗沖擊及抗振動(dòng)性能。與足夠結實(shí)的蓋板層相結合，in-glass技術(shù)可用于可能發(fā)生意外損壞或故意破壞的場(chǎng)合。

由于其各種特性的豐富組合，in-glass多點(diǎn)觸控技術(shù)將推動(dòng)新一波的應用——特別是需要大顯示面積的系統，并對許多行業(yè)及市場(chǎng)上的用戶(hù)界面開(kāi)發(fā)帶來(lái)革命。