電容式觸摸屏設計難點(diǎn)及注意事項

對觸摸屏性能影響最為深遠的技術(shù)改變要算是從電阻式轉移至電容式觸摸屏技術(shù)。根據市調機構iSuppli預測，到2011年前，近25%的觸摸屏手機將由電阻式轉移至電容式觸摸屏。電容式觸摸屏技術(shù)帶來(lái)的各種效益，將促使市場(chǎng)快速成長(cháng)。

傳統的電阻式觸控面板在感測到手指或觸控筆時(shí)，頂層柔性透明材料被下壓，接觸到下方的導電材料層；而投射式電容屏沒(méi)有可移動(dòng)部件。事實(shí)上，投射式電容感測硬件包含玻璃材質(zhì)的頂層，之后是X與Y軸的組件，以及覆蓋在玻璃基板上的氧化銦錫(ITO)絕緣層。部分傳感器供貨商會(huì )做一顆單層傳感器，內嵌X與Y軸傳感器和小型橋接組件于一單層ITO之中，當手指或其它導電物體靠近屏幕時(shí)，就會(huì )在傳感器與手指之間產(chǎn)生一個(gè)電容。相對于系統而言，此電容相當小，但可利用多種技術(shù)測出此電容。

其中一種技術(shù)是采用TrueTouch組件，包括快速改變電容，并利用一個(gè)泄放電阻來(lái)測量放電時(shí)間。這種全玻璃的觸控表面帶給使用者光滑流暢的觸感。終端產(chǎn)品制造商也偏愛(ài)玻璃屏，因為玻璃材質(zhì)會(huì )讓終端產(chǎn)品擁有線(xiàn)條美觀(guān)的工業(yè)設計感，并能為測量觸控提供優(yōu)質(zhì)的電容信號。最后，不僅要考慮觸控面板的外觀(guān)，了解其運作模式也相當重要。為設計出性能優(yōu)良的觸摸屏產(chǎn)品，必須注意以下參數。

精確度：精確度可定義為，在一個(gè)預先定義的觸摸屏區域中最大的定位誤差，以手指的實(shí)際位置與測量位置之間的直線(xiàn)距離為單位。在測量精確度時(shí)，使用的是一只模擬或機械手指。手指置于面板上的一個(gè)準確位置，再把手指實(shí)際位置與測量位置進(jìn)行比較。精確度非常重要，使用者希望系統能準確地找到手指位置。電阻式觸摸屏最令人詬病的一項缺點(diǎn)，就是低準確度，而且準確度會(huì )隨時(shí)間逐漸減弱。電容式觸摸屏的精確度創(chuàng )造出許多新應用，例如虛擬鍵盤(pán)，以及不用觸控筆的手寫(xiě)辨識。圖1顯示一個(gè)結構不完整的觸控面板數據，顯示手指位置有游移現象，而實(shí)際上模擬手指是進(jìn)行直線(xiàn)移動(dòng)。

圖1 范例顯示在觸控面板追蹤中的不準確度或誤差

手指間距：手指間距定義為，當觸摸屏控制器測量?jì)芍皇种傅奈恢脮r(shí)，兩只手指中心點(diǎn)之間在屏幕上的最短距離。手指間距測量方法(圖2)，是將兩個(gè)模擬或機械手指置于面板上，然后逐漸拉近兩只手指的距離，直到系統測到兩只手指為一只手指為止。有些觸摸屏供貨商的手指間距是指邊緣至邊緣的距離，有些則是中心點(diǎn)之間的距離。10毫米機械手指的10毫米手指間距，表明有多只手指觸碰到屏幕，或是手指之間的距離為10毫米，實(shí)際狀況取決于觸控控制器的規格定義。如果沒(méi)有良好的手指間距，就無(wú)法設計出多點(diǎn)觸控解決方案。對于仿真鍵盤(pán)而言，手指間距尤其重要，因為一般在使用仿真鍵盤(pán)時(shí)，手指在屏幕上的間距通常很短。

圖2 測量手指間距

響應時(shí)間：響應時(shí)間定義為，觸摸屏上手指觸碰事件與觸摸屏控制器產(chǎn)生中斷信號之間的時(shí)間。測量方法是以電子觸動(dòng)仿真手指觸摸屏的環(huán)境，或在面板上移動(dòng)一只模擬手指。響應時(shí)間尤其重要，因為它直接影響用戶(hù)在屏幕上移動(dòng)手指的速度；進(jìn)行平移或輕彈的操作；用手指或筆在屏幕上書(shū)寫(xiě)。響應時(shí)間緩慢的觸控面板，會(huì )有短暫停頓和偵測不到移動(dòng)動(dòng)作的情況。觸摸屏的響應時(shí)間是系統響應時(shí)間的一部分，其中包括：

·X/Y軸向掃描：觸控控制器掃描與測量傳感器上電容變化所耗費的時(shí)間。

·手指偵測：比較面板電容變化與預先定義的手指默認值。若變化幅度超越手指默認值，就會(huì )偵測到手指的觸碰。

·手指位置：根據多個(gè)傳感器得到的結果數據進(jìn)行推算，判斷手指的實(shí)際位置。

·手指追蹤：當傳感器上置有多只手指，每只手指必須正確辨識，并指派一個(gè)獨特的辨識符號。

·中斷延遲：是指主控端上岔斷指示和服務(wù)之間的延遲，在大多數的系統中，這種延遲不會(huì )超過(guò)100微秒。

·通信：一般系統在400kHz時(shí)使用I2C，或在1MHZ時(shí)使用SPI來(lái)與主控端進(jìn)行通信。市面上有許多工具能用來(lái)縮短響應時(shí)間，關(guān)鍵在于觸控芯片的智能，比如較有創(chuàng )意的方法僅需掃描部分屏幕，即可偵測到手指位置，當偵測到手指后，就能快速掃描，計算出手指實(shí)際的定位，藉此節省耗電與時(shí)間。另一個(gè)重要工具是并行處理，使用不同的硬件組件進(jìn)行掃描、手指處理及通信，使這些工作同步進(jìn)行。采用高度優(yōu)化的算法進(jìn)行手指偵測、手指定位及手指識別碼(ID)，能夠縮短處理與響應時(shí)間。