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(jiǎn)的觸控設(shè)計(jì)方案，以達(dá)到越來(lái)越靈敏，同時(shí)越來(lái)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(duì)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(shuí)更有優(yōu)勢(shì)？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(shì)，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(shí)造成產(chǎn)品設(shè)計(jì)受限；而光學(xué)式的觸點(diǎn)偵測(cè)、多觸點(diǎn)追蹤、系統(tǒng)反饋速度等問(wèn)題，目前僅在中/大尺寸觸控應(yīng)用較具優(yōu)勢(shì)，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(mài) 帶動(dòng)電容觸控顯屏應(yīng)用需求

　　從多年由Apple iOS Device帶動(dòng)電容觸控應(yīng)用熱潮開(kāi)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(duì)更精準(zhǔn)的觸點(diǎn)偵測(cè)精度，尤其是多觸點(diǎn)偵測(cè)、追蹤應(yīng)用支持，還可讓電子產(chǎn)品發(fā)展更多電玩、娛樂(lè)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(cè)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(duì)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(lái)也會(huì)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(wèn)題。

　　此外，終端產(chǎn)品的制作厚度，也會(huì)因?yàn)長(zhǎng)CD觸控屏無(wú)法積極薄化，而使得產(chǎn)品在薄化設(shè)計(jì)趨勢(shì)下無(wú)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(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)。根據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)iSuppli預(yù)測(cè)，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(lái)的各種效益，將促使市場(chǎng)快速成長(zhǎng)。

　　傳統(tǒng)的電阻式觸控面板在感測(cè)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(méi)有可移動(dòng)部件。事實(shí)上，投射式電容感 測(cè)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(cè)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(lái)測(cè)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(ài)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(cè)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(cè)量位置之間的直線距離為單位。在測(cè)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(cè)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(pán)，以及不用觸控筆的手寫(xiě)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)。

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(cè)量?jī)芍皇种傅奈恢脮r(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(cè)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(cè)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(méi)有良好的手指間距，就無(wú)法設(shè)計(jì)出多點(diǎn)觸控解決方案。對(duì)于仿真鍵盤(pán)而言，手指間距尤其重要，因?yàn)橐话阍谑褂梅抡骀I盤(pán)時(shí)，手指在屏幕上的間距通常很 短。

圖2 測(cè)量手指間距

　　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(cè)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(shū)寫(xiě)。響應(yīng)時(shí)間緩慢的觸控面板，會(huì) 有短暫停頓和偵測(cè)不到移動(dòng)動(dòng)作的情況。

       如何解決電容式觸摸屏應(yīng)用中的噪聲問(wèn)題

　　觸摸屏設(shè)備可能會(huì)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(jiàn)的問(wèn)題噪聲源。隨著市場(chǎng)上的充電設(shè)備變得越來(lái)越輕薄、噪聲越來(lái)越大，這種挑戰(zhàn)只會(huì)變得更加難以管理。此外，許多其他日常物件也會(huì)產(chǎn)生噪聲，引起干擾，如無(wú)線電信號(hào)、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(bào)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(lái)提高信噪比，并從噪聲中過(guò)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(hào)、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(dòng)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(dòng)（針對(duì)非移動(dòng)手指報(bào)告的觸摸坐標(biāo)變動(dòng)很大）、沒(méi)有手指接觸屏幕卻誤報(bào)有手指觸摸、手指觸屏?xí)r卻不報(bào)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(wú)法對(duì)手機(jī)進(jìn)行解鎖（因?yàn)闊o(wú)法報(bào)告手指的操控），或者由于抖動(dòng)或錯(cuò)誤觸摸而撥錯(cuò)號(hào)碼（本想深夜打給朋友的電話，結(jié)果卻錯(cuò)撥給了老板，這問(wèn)題可不?。?。圖1顯示了使用目前市場(chǎng)上最暢銷的智能手機(jī)測(cè)試手指追蹤所獲得的結(jié)果（例如，用一個(gè)手指畫(huà)一個(gè)圈）。隨著噪聲的增加，手指在面板上的位置報(bào)告（如藍(lán)色所示）會(huì)出錯(cuò)，而且會(huì)在面板上檢測(cè)到錯(cuò)誤的觸摸（其他顏色所示）。

 

 

　　觸摸屏控制器如何應(yīng)對(duì)噪聲影響，會(huì)對(duì)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(huì)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(cè)、區(qū)分并應(yīng)對(duì)這些噪聲，特別是兩種最容易引起問(wèn)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(wèn)題

　　開(kāi)發(fā)具有觸摸屏人機(jī)界面的移動(dòng)手持設(shè)備是一項(xiàng)復(fù)雜的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于投射式電容觸摸屏設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)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(guò)測(cè)量電容的微小變化來(lái)判別手指位置。在此類觸摸屏應(yīng)用中，需要考慮的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)問(wèn)題是電磁干擾 (EMI)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。干擾引起的性能下降可能對(duì)觸摸屏設(shè)計(jì)產(chǎn)生不利影響，本文將對(duì)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(jiǎn)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(gè)Tx-Rx結(jié)點(diǎn)都有一個(gè)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(kāi)。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(lái)對(duì)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(shì)。Rx通過(guò)觸摸屏控制器電路被保持在地電勢(shì)，而Tx電壓則可變。變化的 Tx電壓使電流通過(guò)Tx-Rx電容。一個(gè)仔細(xì)平衡過(guò)的Rx集成電路，隔離并測(cè)量進(jìn)入Rx的電荷，測(cè)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(méi)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(yǔ)“投射式電容”由之而來(lái)。

圖2：未觸摸狀態(tài)下的磁力線

　　人機(jī)界面--觸摸屏常見(jiàn)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(hào)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(jiǎn)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(kāi)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(jiàn)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(dòng)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(guò)一些實(shí)例來(lái)說(shuō)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(tái)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(duì)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(shí)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(dòng)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(wú)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(kāi)始--程序--MicrotouchTouchware)

　　1)第一次完成驅(qū)動(dòng)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(duì)應(yīng)時(shí)。

　　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(dòng)系統(tǒng)后無(wú)需再校準(zhǔn)屏幕。

       簡(jiǎn)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(lái)，顯示有同方科技因?yàn)樵P跡數(shù)字書(shū)寫(xiě)技術(shù)而收購(gòu)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(lái)，希望對(duì)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(wèn)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(píng)果電腦也用作AppleII的配備。

　　市場(chǎng)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(yíng)收為81億臺(tái)幣，產(chǎn)品定價(jià)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(chǎng)，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(shuō)完全沒(méi)有尺寸上的限制。N-Trig為元件供應(yīng)商，成本相對(duì)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(jià)格優(yōu)勢(shì)。

　　電磁感應(yīng)觸控技術(shù)分為2大類，一為被動(dòng)式，又稱為無(wú)電池筆技術(shù)，Wacom主導(dǎo)市場(chǎng)，其主專利在2007年11月過(guò)期；太瀚是臺(tái)灣唯一開(kāi)發(fā)出被動(dòng)式電磁感應(yīng)觸控方案的廠商。電動(dòng)牙刷也近似被動(dòng)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(dòng)式，筆需要置入電池，發(fā)射訊號(hào)。筆的體積、重量受限于電池大小，除Wacom外，其他臺(tái)廠或美國(guó)廠商都是主動(dòng)式的技術(shù)。主動(dòng)式電磁感測(cè)其電磁筆會(huì)主動(dòng)發(fā)射特定頻率的電磁訊號(hào)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(dòng)式電磁感測(cè)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(chǎng)，電磁筆接收交流電磁場(chǎng)的能量并儲(chǔ)存起來(lái)，接著由電磁筆發(fā)射電磁訊號(hào)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(dòng)式與被動(dòng)式，主動(dòng)式在省電、感測(cè)距離和雜訊、紀(jì)錄率方面較有優(yōu)勢(shì)，被動(dòng)式則在方便性和筆的重量上具優(yōu)勢(shì)，然而，使用者是否感到好用才是最關(guān)鍵所在，被動(dòng)式具有人機(jī)介面上的優(yōu)勢(shì)。

　　不同于Wacom的被動(dòng)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(dòng)鐵粉心，使用漆包多股銅線，筆內(nèi)有2個(gè)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(gè)更好？

　　與電阻屏和電容屏相較，電磁式手寫(xiě)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(kāi)發(fā)上遇到瓶頸且成本過(guò)高，電磁式單機(jī)已經(jīng)做到100吋。

　　尺寸和價(jià)格關(guān)系來(lái)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(lái)說(shuō)，8至10吋以下以電阻或電容式具優(yōu)勢(shì)，8至10吋以上則以電磁式具價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

　　電磁式觸摸屏應(yīng)用市場(chǎng)

　　電磁式觸控主要應(yīng)用市場(chǎng)包括使用USB介面最多的筆式Tablet、常用于教育市場(chǎng)的Tablet顯示器、亞洲市場(chǎng)正在成長(zhǎng)的電子白板、使用于電子商務(wù)的簽名板、POS，還有增加手寫(xiě)功能的電子書(shū)閱讀器，三星產(chǎn)品即內(nèi)建電磁式感測(cè)模組，可以提供做筆記、記事本功能、TabletPC、及Tablet&Book。電子書(shū)閱讀器被認(rèn)為是近年成長(zhǎng)相當(dāng)快速的市場(chǎng)，并且朝軟性顯示器發(fā)展的趨勢(shì)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(chǎng)估計(jì)以電子書(shū)和TabletPC成長(zhǎng)最受矚目，2010至2012都有接近倍數(shù)的成長(zhǎng)，總出貨量可望由2010年的990萬(wàn)成長(zhǎng)到2011年的1，470萬(wàn)，2012年達(dá)2，480萬(wàn)。太瀚目前專利數(shù)已達(dá)117件，具備核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)。