多點(diǎn)觸摸技術(shù)超越消費(fèi)電子應(yīng)用展望

　　要點(diǎn)

　　1.現(xiàn)在，除了高端智能手機(jī)和平板電腦以外，用戶還期望在其它應(yīng)用中使用觸摸屏，它們正逐步現(xiàn)身于汽車和儀器中。

　　2.在電容式觸摸屏與較廉價(jià)但響應(yīng)不快的電阻觸摸技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)中，成本是應(yīng)用的一個(gè)約束因素。

　　3.觸覺技術(shù)試圖模擬真實(shí)世界的感受環(huán)境，其價(jià)格正在下降，可能在游戲市場(chǎng)上獲得第一個(gè)進(jìn)展。

　　自上次觸摸屏研究后，觸摸屏已經(jīng)在智能手機(jī)中確立了自己的地位， 并正在尋機(jī)進(jìn)入更低價(jià)的“功能手機(jī)”，因?yàn)槭謾C(jī)商期望從高端手機(jī)市場(chǎng)攫取一些份額。像iPad這類平板電腦，以及最新的Kindle Fire也助長(zhǎng)了觸摸屏的普及。由于用戶越來(lái)越熟悉消費(fèi)電子中的交互式且變化多端的觸摸屏，因此他們希望在其它非傳統(tǒng)觸摸屏領(lǐng)域也有相同水平的互操作性，如汽車、醫(yī)療電子和工業(yè)設(shè)備等。

　　觸摸屏面世已有幾十年時(shí)間，它們通常采用的是電阻式觸摸技術(shù)。使用電阻觸摸屏?xí)r，用戶手指的按壓使屏幕外層發(fā)生物理形變，使電阻傳感器接觸到手指底面。電阻傳感器排成一個(gè)X乘Y的陣列，并由一個(gè)薄而透明的絕緣體隔開。

　　注意這里用了一個(gè)詞“按壓”。按壓是不同于觸摸或掃過(guò)的一個(gè)動(dòng)作。電阻觸摸屏對(duì)于多點(diǎn)觸摸手勢(shì)的響應(yīng)能力有限，如捏、縮放、掃和滾動(dòng)等。用戶一旦習(xí)慣于用這些手勢(shì)操作自己的智能手機(jī)和平板電腦，就再也用不慣缺乏這些特性的簡(jiǎn)單觸摸屏了。能夠響應(yīng)復(fù)雜手勢(shì)的觸摸屏通常都采用電容式檢測(cè)技術(shù)。

　　電容檢測(cè)觸摸技術(shù)一般可采用自電容和互電容方式，不過(guò)也存在一些其它類型，如投射電容。自電容傳感器由一系列氧化銦錫細(xì)線組成，它是一種排成XY網(wǎng)格的透明導(dǎo)電材料，X線與Y線之間有一個(gè)絕緣層。觸摸網(wǎng)格上的某個(gè)區(qū)域會(huì)改變傳感器對(duì)地的寄生電容。但是，這種方法不能處理多手指的觸摸，因?yàn)閭鞲衅鳠o(wú)法區(qū)分沿同一網(wǎng)格線上的多個(gè)手指?；ル娙菘梢蕴綔y(cè)到X線和Y線小交疊處的電容變化。由于交疊面積很小，因此電容也很小，但這種方法很精密，可以測(cè)出多個(gè)手指的位置。

　　每種方案都各有利弊。雖然自電容傳感器通常無(wú)法區(qū)分出多個(gè)手指的同時(shí)動(dòng)作，但它們可以產(chǎn)生出用于探測(cè)物體的較強(qiáng)電磁場(chǎng)，哪怕該物體并沒有實(shí)際接觸屏幕?；ル娙萦|摸屏則可以探測(cè)和跟蹤多個(gè)手指，但手指必須接觸屏幕，因?yàn)閮蓚€(gè)交疊傳感器形成的電容非常小，其電磁場(chǎng)極其微弱。

　　當(dāng)用戶戴著手套時(shí)，手指與觸摸屏之間閉合接觸的需求就可能成為一個(gè)問題。電容觸摸屏有這種限制，從而使人們傾向于電阻觸摸屏。電阻技術(shù)在液體應(yīng)用或潮濕氣候下也有自己的優(yōu)勢(shì)，此時(shí)潮氣會(huì)影響到電磁場(chǎng)的性能。Cypress公司的TrueTouch控制器技術(shù)嘗試將自電容和互電容技術(shù)結(jié)合起來(lái)，以克服這些障礙。

　　自電容和互電容都需要相同的XY傳感器網(wǎng)格。在自電容情況下，控制器必須同時(shí)驅(qū)動(dòng)X線和Y線。在互電容情況下，控制器發(fā)射X線，而從Y線接收。由于TrueTouch控制器IC采用了Cypress公司的PSoC（可編程系統(tǒng)單芯片）核心，因此控制器可以動(dòng)態(tài)地配置其I/O腳，即時(shí)地將發(fā)射器轉(zhuǎn)換為接收器。于是，無(wú)論控制器何時(shí)掃描傳感器的網(wǎng)格板，它都可以同時(shí)在兩種模式做探測(cè)（自電容和互電容）。自電容與互電容相結(jié)合，使人們即使戴著厚滑雪手套，也可以完成多觸功能。這種能力產(chǎn)生了一個(gè)在汽車中的觸摸屏安全問題。

　　汽車中的觸摸屏為10英寸或更大，通常大于智能手機(jī)的屏幕，后者典型尺寸約為4英寸。Atmel公司的MaxTouch系列觸摸屏控制器包括通過(guò)汽車認(rèn)證的mXT768E和mXT540E控制器，可用于中控臺(tái)顯示屏、導(dǎo)航系統(tǒng)，以及后座娛樂系統(tǒng)的5英寸~10英寸觸摸屏。傳統(tǒng)用于電容觸摸屏的控制器都要求在多個(gè)觸摸屏之間有一個(gè)屏蔽層，以防止耦合來(lái)自LCD的噪聲。Atmel稱MaxTouch器件提供80:1的信噪比，無(wú)需屏蔽層，能夠?qū)崿F(xiàn)單層傳感器設(shè)計(jì)，從而降低成本和減小厚度（圖1）。高SNR亦能夠探測(cè)出一只戴薄手套的手指。一般來(lái)說(shuō)，該技術(shù)可以探測(cè)厚度為1.5mm的手套，如皮、毛或棉手套。

　　圖1，觸摸屏疊層中有一個(gè)ITO屏蔽（a）。去掉這樣一個(gè)屏蔽層意味著減小厚度，增加顯示亮度，但可能產(chǎn)生LCD噪聲問題（b）。