電容屏設(shè)計(jì)需要注意哪些事項(xiàng)?
對(duì)觸摸屏性能影響最為深遠(yuǎn)的技術(shù)改變要算是從電阻式轉(zhuǎn)移至電容式觸摸屏技術(shù)。電容式觸摸屏技術(shù)帶來的各種效益,將促使市場快速成長。
傳統(tǒng)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(dǎo)電材料層;而投射式電容屏沒有可移動(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(nèi)嵌X與Y軸傳感器和小型橋接組件于一單層ITO之中,當(dāng)手指或其它導(dǎo)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(duì)于系統(tǒng)而言,此電容相當(dāng)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)品制造商也偏愛玻璃屏,因?yàn)椴AР馁|(zhì)會(huì)讓終端產(chǎn)品擁有線條美觀的工業(yè)設(shè)計(jì)感,并能為測量觸控提供優(yōu)質(zhì)的電容信號(hào)。最后,不僅要考慮觸控面板的外觀,了解其運(yùn)作模式也相當(dāng)重要。為設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的觸摸屏產(chǎn)品,必須注意以下參數(shù)。
精確度:精確度可定義為,在一個(gè)預(yù)先定義的觸摸屏區(qū)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距離為單位。在測量精確度時(shí),使用的是一只模擬或機(jī)械手指。手指置于面板上的一個(gè)準(zhǔn)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(tǒng)能準(zhǔn)確地找到手指位置。電阻式觸摸屏最令人詬病的一項(xiàng)缺點(diǎn),就是低準(zhǔn)確度,而且準(zhǔn)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(yīng)用,例如虛擬鍵盤,以及不用觸控筆的手寫辨識(shí)。圖1顯示一個(gè)結(jié)構(gòu)不完整的觸控面板數(shù)據(jù),顯示手指位置有游移現(xiàn)象,而實(shí)際上模擬手指是進(jìn)行直線移動(dòng)。
手指間距:手指間距定義為,當(dāng)觸摸屏控制器測量兩只手指的位置時(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(jī)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(tǒng)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(jī)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(guī)格定義。如果沒有良好的手指間距,就無法設(shè)計(jì)出多點(diǎn)觸控解決方案。對(duì)于仿真鍵盤而言,手指間距尤其重要,因?yàn)橐话阍谑褂梅抡骀I盤時(shí),手指在屏幕上的間距通常很短。
響應(yīng)時(shí)間:響應(yīng)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(hào)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(yīng)時(shí)間尤其重要,因?yàn)樗苯佑绊懹脩粼谄聊簧弦苿?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寫。響應(yīng)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(yīng)時(shí)間是系統(tǒng)響應(yīng)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(fèi)的時(shí)間。
·手指偵測:比較面板電容變化與預(yù)先定義的手指默認(rèn)值。若變化幅度超越手指默認(rèn)值,就會(huì)偵測到手指的觸碰。
·手指位置:根據(jù)多個(gè)傳感器得到的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行推算,判斷手指的實(shí)際位置。
·手指追蹤:當(dāng)傳感器上置有多只手指,每只手指必須正確辨識(shí),并指派一個(gè)獨(dú)特的辨識(shí)符號(hào)。
·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(shù)的系統(tǒng)中,這種延遲不會(huì)超過100微秒。
·通信:一般系統(tǒng)在400kHz時(shí)使用I2C,或在1MHZ時(shí)使用SPI來與主控端進(jìn)行通信。
市面上有許多工具能用來縮短響應(yīng)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(dāng)偵測到手指后,就能快速掃描,計(jì)算出手指實(shí)際的定位,藉此節(jié)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(shí)別碼(ID),能夠縮短處理與響應(yīng)時(shí)間。
畫面更新率:當(dāng)手指出現(xiàn)在觸摸屏上時(shí),一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器內(nèi)觸摸屏數(shù)據(jù)的兩個(gè)相鄰幀之間的時(shí)間。低畫面更新率會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)偵測動(dòng)作有停頓現(xiàn)象,偵測到的移動(dòng)路線也會(huì)變成不連續(xù)的線段,而不是流暢的曲線。換言之,若觸控面板擁有高畫面更新率,就能提供更多的數(shù)據(jù)點(diǎn),可轉(zhuǎn)譯成流暢或完整的形狀或動(dòng)作軌跡,此外,高畫面更新率還能改進(jìn)手勢的解譯功能。諸如TrueTouch這類智能觸摸屏控制
對(duì)觸摸屏性能影響最為深遠(yuǎn)的技術(shù)改變要算是從電阻式轉(zhuǎn)移至電容式觸摸屏技術(shù)。電容式觸摸屏技術(shù)帶來的各種效益,將促使市場快速成長。
傳統(tǒng)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(dǎo)電材料層;而投射式電容屏沒有可移動(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(nèi)嵌X與Y軸傳感器和小型橋接組件于一單層ITO之中,當(dāng)手指或其它導(dǎo)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(duì)于系統(tǒng)而言,此電容相當(dāng)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)品制造商也偏愛玻璃屏,因?yàn)椴AР馁|(zhì)會(huì)讓終端產(chǎn)品擁有線條美觀的工業(yè)設(shè)計(jì)感,并能為測量觸控提供優(yōu)質(zhì)的電容信號(hào)。最后,不僅要考慮觸控面板的外觀,了解其運(yùn)作模式也相當(dāng)重要。為設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的觸摸屏產(chǎn)品,必須注意以下參數(shù)。
精確度:精確度可定義為,在一個(gè)預(yù)先定義的觸摸屏區(qū)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距離為單位。在測量精確度時(shí),使用的是一只模擬或機(jī)械手指。手指置于面板上的一個(gè)準(zhǔn)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(tǒng)能準(zhǔn)確地找到手指位置。電阻式觸摸屏最令人詬病的一項(xiàng)缺點(diǎn),就是低準(zhǔn)確度,而且準(zhǔn)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(yīng)用,例如虛擬鍵盤,以及不用觸控筆的手寫辨識(shí)。圖1顯示一個(gè)結(jié)構(gòu)不完整的觸控面板數(shù)據(jù),顯示手指位置有游移現(xiàn)象,而實(shí)際上模擬手指是進(jìn)行直線移動(dòng)。
手指間距:手指間距定義為,當(dāng)觸摸屏控制器測量兩只手指的位置時(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(jī)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(tǒng)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(jī)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(guī)格定義。如果沒有良好的手指間距,就無法設(shè)計(jì)出多點(diǎn)觸控解決方案。對(duì)于仿真鍵盤而言,手指間距尤其重要,因?yàn)橐话阍谑褂梅抡骀I盤時(shí),手指在屏幕上的間距通常很短。
響應(yīng)時(shí)間:響應(yīng)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(hào)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(yīng)時(shí)間尤其重要,因?yàn)樗苯佑绊懹脩粼谄聊簧弦苿?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寫。響應(yīng)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(yīng)時(shí)間是系統(tǒng)響應(yīng)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(fèi)的時(shí)間。
·手指偵測:比較面板電容變化與預(yù)先定義的手指默認(rèn)值。若變化幅度超越手指默認(rèn)值,就會(huì)偵測到手指的觸碰。
·手指位置:根據(jù)多個(gè)傳感器得到的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行推算,判斷手指的實(shí)際位置。
·手指追蹤:當(dāng)傳感器上置有多只手指,每只手指必須正確辨識(shí),并指派一個(gè)獨(dú)特的辨識(shí)符號(hào)。
·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(shù)的系統(tǒng)中,這種延遲不會(huì)超過100微秒。
·通信:一般系統(tǒng)在400kHz時(shí)使用I2C,或在1MHZ時(shí)使用SPI來與主控端進(jìn)行通信。
市面上有許多工具能用來縮短響應(yīng)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(dāng)偵測到手指后,就能快速掃描,計(jì)算出手指實(shí)際的定位,藉此節(jié)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(shí)別碼(ID),能夠縮短處理與響應(yīng)時(shí)間。
畫面更新率:當(dāng)手指出現(xiàn)在觸摸屏上時(shí),一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器內(nèi)觸摸屏數(shù)據(jù)的兩個(gè)相鄰幀之間的時(shí)間。低畫面更新率會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)偵測動(dòng)作有停頓現(xiàn)象,偵測到的移動(dòng)路線也會(huì)變成不連續(xù)的線段,而不是流暢的曲線。換言之,若觸控面板擁有高畫面更新率,就能提供更多的數(shù)據(jù)點(diǎn),可轉(zhuǎn)譯成流暢或完整的形狀或動(dòng)作軌跡,此外,高畫面更新率還能改進(jìn)手勢的解譯功能。諸如TrueTouch這類智能觸摸屏控制
電容式觸摸屏的工作原理
與電阻式觸摸屏不同,電容式是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。
電容式觸摸屏的感應(yīng)屏是一層四層復(fù)合玻璃,玻璃的內(nèi)表面和夾層各涂有一層導(dǎo)電層,外層是一層薄層矽士玻璃保護(hù)層。當(dāng)我們用手指觸摸在感應(yīng)屏上的時(shí)候,人體的電場讓手指和觸摸屏表面形成一個(gè)耦合電容,對(duì)于高頻電流來說,電容式是直接導(dǎo)體,于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。這個(gè)電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出,并且經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比,控制器通過對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算,得出觸摸點(diǎn)的位置。