隨著便攜設(shè)備與智能手機(jī)的發(fā)展，高清晰度、高靈敏度、大尺寸的觸摸屏也隨之高速發(fā)展。為了滿足需要，觸摸屏的發(fā)展必須導(dǎo)入更薄或架構(gòu)更精簡的觸控設(shè)計(jì)方案，以達(dá)到越來越靈敏，同時越來越貼合產(chǎn)品的要求。今天OFweek電子工程小編為你總結(jié)一下最新的觸控屏相關(guān)技術(shù)，以方便讀者...
觸控設(shè)計(jì) In-cell、On-cell、OGS對比
In-cell、On-cell、OGS 都在積極改善面板厚度，在觸控追求薄化的今天，它們誰更有優(yōu)勢？早期屏幕觸控解決方案相當(dāng)多，如電阻式、光學(xué)式、電容式等技術(shù)多元且分歧，雖然在成本上，電阻式觸控屏方案在材料成本表現(xiàn)極具優(yōu)勢，但卻在透光率、耐用度與需進(jìn)行觸點(diǎn)校準(zhǔn)等使用限制，使得發(fā)展進(jìn)階應(yīng)用時造成產(chǎn)品設(shè)計(jì)受限；而光學(xué)式的觸點(diǎn)偵測、多觸點(diǎn)追蹤、系統(tǒng)反饋速度等問題，目前僅在中/大尺寸觸控應(yīng)用較具優(yōu)勢，小尺寸應(yīng)用則受到電容式觸控技術(shù)大幅擠壓。
不同的觸控技術(shù)集成顯示屏幕模塊方法
嵌入式觸控設(shè)計(jì)可讓顯示屏幕集成觸控且大幅薄化模塊厚度
手機(jī)平板熱賣 帶動電容觸控顯屏應(yīng)用需求
從多年由Apple iOS Device帶動電容觸控應(yīng)用熱潮開始，讓使用者體驗(yàn)了電容式觸控更好的屏幕顯示效果與相對更精準(zhǔn)的觸點(diǎn)偵測精度，尤其是多觸點(diǎn)偵測、追蹤應(yīng)用支持，還可讓電子產(chǎn)品發(fā)展更多電玩、娛樂應(yīng)用用途，甚至在系統(tǒng)底層集成的多觸點(diǎn)觸控使用者接口，讓終端產(chǎn)品可創(chuàng)造最佳使用者經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)境界。
但電容觸控架構(gòu)需要在原本的LCD顯示架構(gòu)中，增加偵測觸點(diǎn)的額外設(shè)計(jì)，為了保護(hù)LCD內(nèi)的精密架構(gòu)，保護(hù)玻璃的強(qiáng)度也必須對應(yīng)提升，以增加整體LCD顯示模塊的使用強(qiáng)度，甚至改善觸控面本身的觸按應(yīng)用強(qiáng)度，但如此一來也會造成電容式觸控初期設(shè)計(jì)在屏幕模塊的制程較繁復(fù)、成本較高問題。
此外，終端產(chǎn)品的制作厚度，也會因?yàn)長CD觸控屏無法積極薄化，而使得產(chǎn)品在薄化設(shè)計(jì)趨勢下無法達(dá)到有效的改善效益。
電容式觸摸屏設(shè)計(jì)難點(diǎn)及注意事項(xiàng)
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(jī)構(gòu)iSuppli預(yù)測，到2011年前，近25%的觸摸屏手機(jī)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(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?yàn)椴ＡР馁|(zhì)會讓終端產(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。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，使用的是一只模擬或機(jī)械手指。 手指置于面板上的一個準(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(shí)際上模擬手指是進(jìn)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(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，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?yàn)樗苯佑绊懹脩粼谄聊簧弦苿邮种傅乃俣?；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。
如何解決電容式觸摸屏應(yīng)用中的噪聲問題
觸摸屏設(shè)備可能會在一天中受到許多不同噪聲源的干擾，既包含內(nèi)部噪聲也包含外部噪聲。充電器和顯示器噪聲是當(dāng)今兩種最常見的問題噪聲源。隨著市場上的充電設(shè)備變得越來越輕薄、噪聲越來越大，這種挑戰(zhàn)只會變得更加難以管理。此外，許多其他日常物件也會產(chǎn)生噪聲，引起干擾，如無線電信號、交流電源乃至熒光燈鎮(zhèn)流器等。在存在噪聲的情況下，低性能電容式觸摸系統(tǒng)報告的位置可能失真，從而影響準(zhǔn)確度和可靠性。
今天的觸摸屏控制器采用各種不同的方法來提高信噪比，并從噪聲中過濾出不良數(shù)據(jù)，這些方法包括片上生成高壓發(fā)射信號、專業(yè)化硬件加速、高頻發(fā)射、自適應(yīng)跳頻技術(shù)以及飽和防治技術(shù)。但是，觸摸技術(shù)不斷持續(xù)發(fā)展，涉及的方面包括：觸摸控制器如何利用上述特性，如何動態(tài)地適應(yīng)于系統(tǒng)中存在的噪聲，以及如何在變化的環(huán)境條件下準(zhǔn)確進(jìn)行觸摸跟蹤。
注入噪聲造成的影響包括較大抖動（針對非移動手指報告的觸摸坐標(biāo)變動很大）、沒有手指接觸屏幕卻誤報有手指觸摸、手指觸屏?xí)r卻不報告手指存在，而且甚至?xí)斐稍O(shè)備完全鎖死等。如果以觸摸屏手機(jī)為例，這意味著無法對手機(jī)進(jìn)行解鎖（因?yàn)闊o法報告手指的操控），或者由于抖動或錯誤觸摸而撥錯號碼（本想深夜打給朋友的電話，結(jié)果卻錯撥給了老板，這問題可不?。?。圖1顯示了使用目前市場上最暢銷的智能手機(jī)測試手指追蹤所獲得的結(jié)果（例如，用一個手指畫一個圈）。隨著噪聲的增加，手指在面板上的位置報告（如藍(lán)色所示）會出錯，而且會在面板上檢測到錯誤的觸摸（其他顏色所示）。
觸摸屏控制器如何應(yīng)對噪聲影響，會對用戶觸摸界面的質(zhì)量體驗(yàn)造成重大影響。在噪聲條件下觸摸性能不佳，可能會導(dǎo)致客戶不滿，進(jìn)而增加退貨量。由于各種噪聲之間存在差別，觸摸屏控制器需要能夠檢測、區(qū)分并應(yīng)對這些噪聲，特別是兩種最容易引起問題的噪聲源：充電器和顯示屏噪聲。
圖解觸摸屏的電磁干擾問題
開發(fā)具有觸摸屏人機(jī)界面的移動手持設(shè)備是一項(xiàng)復(fù)雜的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，尤其是對于投射式電容觸摸屏設(shè)計(jì)來說更是如此，它代表了當(dāng)前多點(diǎn)觸摸界面的主流技術(shù)。投射式 電容觸摸屏能夠精確定位手指輕觸屏幕的位置，它通過測量電容的微小變化來判別手指位置。在此類觸摸屏應(yīng)用中，需要考慮的一個關(guān)鍵設(shè)計(jì)問題是電磁干擾 (EMI)對系統(tǒng)性能的影響。干擾引起的性能下降可能對觸摸屏設(shè)計(jì)產(chǎn)生不利影響，本文將對這些干擾源進(jìn)行探討和分析。
投射式電容觸摸屏結(jié)構(gòu)
典型的投射式電容傳感器安裝在玻璃或塑料蓋板下方。圖1所示為雙層式傳感器的簡化邊視圖。發(fā)射(Tx)和接收(Rx)電極連接到透明的氧化銦錫 (ITO)，形成交叉矩陣，每個Tx-Rx結(jié)點(diǎn)都有一個特征電容。Tx ITO位于Rx ITO下方，由一層聚合物薄膜或光學(xué)膠(OCA)隔開。如圖所示，Tx電極的方向從左至右，Rx電極的方向從紙外指向紙內(nèi)。
圖1：傳感器結(jié)構(gòu)參考
傳感器工作原理
讓我們暫不考慮干擾因素，來對觸摸屏的工作進(jìn)行分析：操作人員的手指標(biāo)稱處在地電勢。Rx通過觸摸屏控制器電路被保持在地電勢，而Tx電壓則可變。變化的 Tx電壓使電流通過Tx-Rx電容。一個仔細(xì)平衡過的Rx集成電路，隔離并測量進(jìn)入Rx的電荷，測量到的電荷代表連接Tx和Rx的“互電容”。
傳感器狀態(tài)：未觸摸
圖2顯示了未觸摸狀態(tài)下的磁力線示意圖。在沒有手指觸碰的情況下，Tx-Rx磁力線占據(jù)了蓋板內(nèi)相當(dāng)大的空間。邊緣磁力線投射到電極結(jié)構(gòu)之外，因此，術(shù)語“投射式電容”由之而來。
圖2：未觸摸狀態(tài)下的磁力線
人機(jī)界面--觸摸屏常見故障解析
觸摸屏（touchscreen）又稱為“觸控屏”、“觸控面板”，是一種可接收觸頭等輸入訊號的感應(yīng)式液晶顯示裝置，作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機(jī)界面，它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。
相信很多人在使用觸摸屏?xí)r，都遇到觸摸屏因出現(xiàn)故障而不能使用的情況。這主要是由于觸摸屏是一種比較精密的設(shè)備，加之觸摸屏面向大眾開放使用的性質(zhì)，其使用頻率高、使用人員素質(zhì)良莠不齊，從而造成其故障頻繁出現(xiàn)，下面就為大家介紹觸摸屏一些常見故障的解決與維護(hù)方法：
當(dāng)觸摸屏出現(xiàn)故障后，應(yīng)首先檢查控制卡供電是否正常，Windows驅(qū)動是否正常安裝，然后檢查是否完成了Windows下的觸屏校準(zhǔn)，“TouchscreenControl”中的參數(shù)是否正確，還需要檢查串口是否正常和串口線是否連接正常。
下面通過一些實(shí)例來說明觸摸屏故障的診斷處理方法。
1.觸摸屏不準(zhǔn)
[故障現(xiàn)象]
一臺表面聲波觸摸屏，用手指觸摸顯示器屏幕的部位不能正常地完成對應(yīng)的操作。
[故障分析處理]
這種現(xiàn)象可能是聲波觸摸屏在使用一段時間后，屏四周的反射條紋上面被灰塵覆蓋，可用一塊干的軟布進(jìn)行擦拭，然后斷電、重新啟動計(jì)算機(jī)并重新校準(zhǔn)。還有可能是聲波屏的反射條紋受到輕微破壞，如果遇到這種情況則將無法完全修復(fù)。
如果是電容觸摸屏在下列情況下可運(yùn)行屏幕校準(zhǔn)程序： (開始--程序--MicrotouchTouchware)
1)第一次完成驅(qū)動軟件的安裝。
2)每次改變顯示器的分辨率或顯示模式后。
3)每次改變了顯示的顯示區(qū)域后。
4)每次調(diào)整了控制器的頻率后。
5)每次光標(biāo)與觸摸點(diǎn)不能對應(yīng)時。
校準(zhǔn)后,校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)被存放在控制器的寄存器內(nèi),所以每次啟動系統(tǒng)后無需再校準(zhǔn)屏幕。
簡單介紹電磁式觸摸屏
最近幾天關(guān)于電磁式觸摸屏的消息突然多了起來，顯示有同方科技因?yàn)樵P跡數(shù)字書寫技術(shù)而收購了E人E本，后又有三星看好漢王的電磁式觸摸屏技術(shù)而探討可合作的可能性。那么究竟什么是電磁屏，什么是電磁式觸摸屏，電磁式觸摸屏原理是什么呢？
我們整理了一些相關(guān)的信息發(fā)布上來，希望對你了解什么是電磁屏，什么是電磁式觸摸屏，電磁式觸摸屏原理有所幫助。
電磁式觸控自1964年即問世，1970至1980年代用于智慧型數(shù)位板，許多高階電腦輔助繪圖(CAD)系統(tǒng)像是AutoCAD使用廣泛，并且當(dāng)年的蘋果電腦也用作AppleII的配備。
市場上主要電磁式技術(shù)的代表廠商，第一大的Wacom以自有品牌為主，2009年前3季度營收為81億臺幣，產(chǎn)品定價較高，解析度可以做到5，000lpi；該公司早期即致力于高精度具繪圖功能的CAD/CAM市場，現(xiàn)在也提供100吋大尺寸的產(chǎn)品。事實(shí)上，以電磁式技術(shù)可以用拼接的方式，可以說完全沒有尺寸上的限制。N-Trig為元件供應(yīng)商，成本相對最高。太瀚成立于2004年，產(chǎn)品單位成本低；電磁式10吋以上的成本低，若10吋以下則電阻式較有價格優(yōu)勢。
電磁感應(yīng)觸控技術(shù)分為2大類，一為被動式，又稱為無電池筆技術(shù)，Wacom主導(dǎo)市場，其主專利在2007年11月過期；太瀚是臺灣唯一開發(fā)出被動式電磁感應(yīng)觸控方案的廠商。電動牙刷也近似被動式電磁感應(yīng)技術(shù)，只是電轉(zhuǎn)換不佳，相當(dāng)耗電。二為主動式，筆需要置入電池，發(fā)射訊號。筆的體積、重量受限于電池大小，除Wacom外，其他臺廠或美國廠商都是主動式的技術(shù)。主動式電磁感測其電磁筆會主動發(fā)射特定頻率的電磁訊號至數(shù)位板上X/Y軸天線陣列，數(shù)位板下方則設(shè)有一片金屬層。
被動式電磁感測的電磁筆內(nèi)不需裝電池而有共振電路，數(shù)位板經(jīng)由天線發(fā)射交流的電磁場，電磁筆接收交流電磁場的能量并儲存起來，接著由電磁筆發(fā)射電磁訊號回?cái)?shù)位板；數(shù)位板和筆有著雙向天線，數(shù)位板下方同樣也設(shè)有一片金屬層。缺點(diǎn)為能量轉(zhuǎn)換效率低于1/200。
比較主動式與被動式，主動式在省電、感測距離和雜訊、紀(jì)錄率方面較有優(yōu)勢，被動式則在方便性和筆的重量上具優(yōu)勢，然而，使用者是否感到好用才是最關(guān)鍵所在，被動式具有人機(jī)介面上的優(yōu)勢。
不同于Wacom的被動式解決方案采用可變電容原理，太瀚利用可變電感，不需要額外的直流穩(wěn)壓器，也不需要調(diào)變IC，且利用筆尖推動鐵粉心，使用漆包多股銅線，筆內(nèi)有2個鐵磁心，工作頻率約375KHz，隨壓力變化。
電磁屏與電阻屏、電容屏哪個更好？
與電阻屏和電容屏相較，電磁式手寫觸控的透光度可達(dá)100%，電阻或電容則約80~90%；電磁式為后置式不易損壞、且具備滑鼠功能，適合Windows架構(gòu)的介面、解析度高、有PalmRejection防誤觸功能、具1024階壓感功能、系統(tǒng)整合成本低，反應(yīng)速度快、而且不像電阻和電容式在大尺寸開發(fā)上遇到瓶頸且成本過高，電磁式單機(jī)已經(jīng)做到100吋。
尺寸和價格關(guān)系來看，電磁式和電阻、電容式剛好相反，愈大尺寸單位成本愈低，電阻或電容式則是尺寸愈大單位成本愈高；總的來說，8至10吋以下以電阻或電容式具優(yōu)勢，8至10吋以上則以電磁式具價格優(yōu)勢。
電磁式觸摸屏應(yīng)用市場
電磁式觸控主要應(yīng)用市場包括使用USB介面最多的筆式Tablet、常用于教育市場的Tablet顯示器、亞洲市場正在成長的電子白板、使用于電子商務(wù)的簽名板、POS，還有增加手寫功能的電子書閱讀器，三星產(chǎn)品即內(nèi)建電磁式感測模組，可以提供做筆記、記事本功能、TabletPC、及Tablet&Book。電子書閱讀器被認(rèn)為是近年成長相當(dāng)快速的市場，并且朝軟性顯示器發(fā)展的趨勢明顯。電磁式觸控模組具備可撓曲的特性，可以搭配軟性顯示器；雖然需使用筆被認(rèn)為是缺點(diǎn)，但是筆尺寸小，可以整合進(jìn)系統(tǒng)。
太瀚估計(jì)，電磁式觸控技術(shù)潛在市場估計(jì)以電子書和TabletPC成長最受矚目，2010至2012都有接近倍數(shù)的成長，總出貨量可望由2010年的990萬成長到2011年的1，470萬，2012年達(dá)2，480萬。太瀚目前專利數(shù)已達(dá)117件，具備核心技術(shù)優(yōu)勢。
