触摸原理,多点触摸技术,难题等介绍(3)

2019-04-16 16:40

这种技术只支持单点触摸,也就是一次只能用一个手指在屏幕的某个区域做单一动作。为什么用户与设备的互动只能局限 于一根手指呢?苹果公司为用户界面革命做出了不可估量的贡献,其推出的iPhone采用了感应电容式触摸屏。即使在智能电话等小型化设备中,要想充分发挥应用和操作系统的功能,也需要多个手指才能实现最佳的可用性。因为有了苹果公司,用户现在已经很难设想过去是怎么在不支持两个手指的手势动作的情况下,照片缩放,以及相册、网页视图的方位改变等相关操作的。

其他技术革新者正在多种设备系统上继续沿用这种多点触摸技术,其中包括 Google G-1和Blackberry Storm智能电话、MacBook Pro和惠普touchsmart台式机和笔记本电脑、便携式媒体播放器以及其他多种应用等。现在,用户又有了新的期待,希望进一步改善用户与其电子产品 的互动方式,各种电子产品也都纷纷争相实现用户的这种新要求。

与单点触摸屏一样,识别手指方向的多点触摸屏也有一个局限,就是该技术能在屏幕上同时识别的操作点数量有限。为什么一次只能识别两个操作点呢? 用户的两只手有十个手指,当用户之间彼此互动时,屏幕上会出现更多的手指。这就是识别手指位置的多点触摸概念的由来,它可以实现两个手指以上的操控。

Cypress将此技术称为“多点触控全区输入”,它进一步提升了触摸屏可靠的可用性,能满足多种特性丰富的应用需求。可靠性是指我们能以最高粒度准确捕获到屏幕上所有触点的原始数据,尽可能减少屏幕触点定位不准带来的混乱问题的能力。可用性是指众多功能强大的应用可在不同大小的屏幕上受益于双手或两个手指以上的屏幕操控的能力。3D 互动游戏、键盘输入和地图操作等都是使用这种触摸屏功能的一些主要对象。

从根本上来讲,多点触控全区输入技术为设备和系统OEM厂商提供了唾手可得的所有触摸数据,帮助他们发挥创造性,以开发下一代新型实用的技术。

赛普拉斯半导体公司推出的TrueTouch触摸屏解决方案就是多点触控全区输入的一个应用实例。TrueTouch 采用了赛普拉斯PSoC可编程片上系统架构,该架构集成了带有可编程模拟和数字块的8 位微控制器。可实现无与伦比的灵活性和可配置性。TrueTouch解决方案的感应式电容触摸屏控

制器能扩展支持各种尺寸的屏幕,可灵活支持单点触摸、识别手指方向的多点触摸和识别手指位置的多点触摸技术。TrueTouch可高度集成外部元件,而且特别适合与各种触摸屏感应器或 LCD 显示屏协同工作。灵活的PSoC架构使设计人员能够在产品设计的最后阶段方便地进行修改,而这是其他触摸屏产品无法做到的。

电容式触摸原理浅谈

主要内容:

电容式触摸原理和电容触摸屏的缺陷

当手指触摸在金属层上时,由于人体电场,用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容,对于高频电流来说,电容是直接导体,于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出,并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比,控制器通过对这四个电流比例的精确计算,得出触摸点的位置。

电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏,当然还不能和表面声波屏和五线电阻屏相比。电容屏反光严重,而且,电容技术的四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀,存在色彩失真的问题,由于光线在各层间的反射,还造成图像字符的模糊。

电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用,当有导体靠近与夹层ITO工作面之间耦合出足够量的电容时,流走的电流就足够引起电容屏的误动作。我们知道,电容值虽然与极间距 离成反比,却与相对面积成正比,并且还与介质的绝缘系数有关。因此,当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能引起电容屏的误动作,在潮 湿的天气,这种情况尤为严重,手扶住显示器、手掌靠近显示器7厘米以内或身体靠近显示器15厘米以内就能引起电容屏的误动作。

电容屏的另一个缺点用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为增加了更为绝缘的介质。

电容屏更主要的缺点是漂移:当环境温度、湿度改变时,环境电场发生改变时,都会引起电容屏的漂移,造成不准确。

电容触摸屏最外面的矽土保护玻璃防刮擦性很好,但是怕指甲或硬物的敲击,敲出一个小洞就会伤及夹层ITO,不管是伤及夹层ITO还是安装运输过程中 伤及内表面ITO层,电容屏就不能正常工作了。

电容式触摸技术的三大挑战:信号检测、寄生电容变

化以及功耗和尺寸

在今年9月Cypress(赛普拉斯)的CapSense触摸方案发布会上,来自赛普拉斯的工程师提到,目前电容式触摸技术的主要挑战有三点:

第一是信号的检测,现有算法很难区分噪声与信号,从信号源分离有用信号也是算法开发中的一大难点。

第二是寄生电容的变化,我们知道,电容屏的工作原理是通过手指与触摸屏接触产生电容,通过计算这个电容值得出位置信息。但是现在市场上各类触摸产品的设计有很大差异,不同厂商使用的面板材质,外壳,以及PCB大小也不尽相同。所以对于触摸方案提供商需要针对不同的设计,对其电容值进行相应地调校以与之匹配。但是目前由于产品工艺问题,就算是同一厂商的同一系列产品,也可能需要对其寄生电容值进行仔细核对,校准。所以在产品的整个设计过程中,IC设计公司,面板厂商以及终端设计厂商需要紧密合作,及时跟进,对设计问题做出快速反应,只有这样,才能将产品快速推向市场。

第三就是功耗以及PCB的尺寸。低功耗和小型化是IC设计的必然趋势,怎样在保证性能的情况下降低功耗,减小尺寸,这也是工程师们不断追求的目标。

为应对以上几点挑战,Cypress开发出了SmartSenseTM可编程CapSense触摸解决方案。它使

用赛普拉斯自主研发的算法,解决了以上难题。该方案具备以下几个优点:无需人工调校,可自调节阈值,降低了技术难度,省去了设计人员的后期测试步骤,可减少BOM成本,缩短上市时间。

三大主流触摸屏技术

主要内容: 单点触摸屏

多点触摸屏——识别手指方向 多点触摸屏——识别手指位置

就电子产品,特别是消费类产品而言,如何将用户复杂的控制动作转变为直观、便捷且可生产的体验,是用户界面设计面临的终极挑战。用户界面设计一方面要考虑到用户视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉等五种感官的需求,另一方面还要考虑到用户需求对器件或系统的影响。目前市场上推出的大部分产品虽然有效,但主要都是将用户的视觉和触觉分开来处理。从计算机键盘、手机键盘、MP3播放器、家用电器甚至电视遥控器等上面的简单按钮或按键,到音量调节滑条、滚轮和跟踪板]等上面更高级的单击和滚动特性,输出位置(也就是用户的输入或操控动作的结果)与用户的输入位置是截然不同的。要是能让输入和输出,即视觉和触觉完全达到一致,那该有多好啊!而这种视觉和触觉的一致性正是触摸屏的基本优势所在。

让视觉和触觉完全达到一致说起来简单,但做起来则不啻为一场意义深远的技术突破,其将彻底改变用户与电子产品互动的方式,因此有人将此称为用户界面的革命。触摸屏的透明特性允许用户直接“触摸”显示屏上的不同内容,人们对这样的用户界面设计发出感叹。因为用户再也不用去找电子设备周边的这个或那个按钮,如计算机鼠标或键盘甚至手机上的拨号按键,而是直接与固化在设备“大脑”(即其操作系统)中的应用进行互动。这是一场革命性的变化,这种操控方式可让用户直接掌控强大的操作系统和应用程序,一切尽在用户的指尖。当然,我们能在计算机屏幕上使用鼠标和跟踪板访问应用程序,不过这种操控不是直接触摸显示屏,不能让用户与屏幕及内嵌的应用融为一体。实际上,我们能通过我们所能想象出来的各种动作或手势来使用触摸屏,让显示屏变得鲜活生动,只要眼睛看到的,都能简单地通过触摸进行互动。目前触摸屏主要分为三大类:单点触摸;多点触摸识别手指方向;多点触摸识别手指位置。 单点触摸屏

触摸屏的功能发展由简及繁,最初的产品只支持最简单的操控,就是一个手指触摸屏幕上的一点来实现操控。比如我们每天在附件超市的POS终端机,或者在机场的check-in终端上进行的操作。


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