電容式觸摸屏設(shè)計難點及注意事項

對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)。根據(jù)市調(diào)機構(gòu)iSuppli預(yù)測，到2011年前，近25%的觸摸屏手機將由電阻式轉(zhuǎn)移至電容式觸摸屏。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，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部件。事實上，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，就會在傳感器與手指之間產(chǎn)生一個電容。相對于系統(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，并利用一個泄放電阻來測量放電時間。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，因為玻璃材質(zhì)會讓終端產(chǎn)品擁有線條美觀的工業(yè)設(shè)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，了解其運作模式也相當(dāng)重要。為設(shè)計出性能優(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，使用的是一只模擬或機械手指。手指置于面板上的一個準(zhǔn)確位置，再把手指實際位置與測量位置進行比較。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缺點，就是低準(zhǔn)確度，而且準(zhǔn)確度會隨時間逐漸減弱。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。圖1顯示一個結(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，而實際上模擬手指是進行直線移動。

圖1 范例顯示在觸控面板追蹤中的不準(zhǔn)確度或誤差

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，兩只手指中心點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(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)計出多點觸控解決方案。對于仿真鍵盤而言，手指間距尤其重要，因為一般在使用仿真鍵盤時，手指在屏幕上的間距通常很短。

圖2 測量手指間距

響應(yīng)時間：響應(yīng)時間定義為，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間。測量方法是以電子觸動仿真手指觸摸屏的環(huán)境，或在面板上移動一只模擬手指。響應(yīng)時間尤其重要，因為它直接影響用戶在屏幕上移動手指的速度；進行平移或輕彈的操作；用手指或筆在屏幕上書寫。響應(yīng)時間緩慢的觸控面板，會有短暫停頓和偵測不到移動動作的情況。觸摸屏的響應(yīng)時間是系統(tǒng)響應(yīng)時間的一部分，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，就會偵測到手指的觸碰。

·手指位置：根據(jù)多個傳感器得到的結(jié)果數(shù)據(jù)進行推算，判斷手指的實際位置。

·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，并指派一個獨特的辨識符號。

·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(shù)的系統(tǒng)中，這種延遲不會超過100微秒。

·通信：一般系統(tǒng)在400kHz時使用I2C，或在1MHZ時使用SPI來與主控端進行通信。市面上有許多工具能用來縮短響應(yīng)時間，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，計算出手指實際的定位，藉此節(jié)省耗電與時間。另一個重要工具是并行處理，使用不同的硬件組件進行掃描、手指處理及通信，使這些工作同步進行。采用高度優(yōu)化的算法進行手指偵測、手指定位及手指識別碼(ID)，能夠縮短處理與響應(yīng)時間。