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作者:Zytronic公司技術主管 Andrew Morrison 博士 對觸摸屏而言，大就是美。觸摸屏的應用越來越多，面臨的設計挑戰也在變大，比如如何為用戶提供更好的觸摸體驗，特別是大屏幕的觸摸體驗。多點觸摸精度非常重要，即便是在最大的顯示屏上。但如何實現此目標呢？ 據Business Research公司的“2015年全球觸摸屏市場”報告顯示，自2009年以來，投影電容(P-CAP)技術占據了手機和平板電腦的最高數量觸摸類別。這種成功的驅動力是一組引人注目的功能集，包括通過耐用全玻璃表面實現的有效無限使用壽命、印刷邊框全平面設計(無需聚光圈)和高級靈敏度等。P-CAP 制造商當前在最大85"的屏幕上采用此技術。他們側重四個領域以推進觸摸性能和用戶界面設計。分別是速度、精度、抗EMI和集成。 
圖1：大尺寸觸控面板的影響已經完全由PX Group集團基于其商店理念, 已被設在南美洲的移動之星公司Movistar的旗艦店所設置的 50”或 46”大小觸控面板的觸控電視墻所印證。 更快的速度和提高的精度 消費者手機必須在約4.5"對角的屏幕上記錄一到兩次觸摸，47"對角的商用觸摸屏可通過現在常見的1mm精度記錄10到40次觸摸。對角翻倍時，16:9格式屏幕的區域大約是四倍。為保持相同觸摸檢測性能，47"屏幕上的觸摸處理器必須比4.5"手機處理多得多的輸入。防止手掌誤觸、姿勢識別和其他功能進一步提高了對觸摸處理器的要求。
圖2：在首爾巴士站上的這些戶外觸控面板透過8毫米保護玻璃承受夏季平均29°C的高溫以及冬季平局的7.3°C的低溫，如此環境下觸控面板依然運作正常,沒有問題。 但觸摸屏尺寸進一步增加，在多玩家賭場游戲桌、博物館的互動展覽、多用戶設計/架構工作站、零售賣場的目錄和 EPOS 臺、汽車展廳以及銀行分支機構面板中，55"~85"正在成為主流。在這些屏幕尺寸上提供出色的觸摸體驗，意味著增加觸摸檢測電極的數量。最新固件(韌體)中的高級觸摸檢測演算法將觸摸檢測電極的數量翻倍，可支持256個，而標準多觸摸控制器支持128個(針對最大47"的更小屏幕)。因此觸摸傳感器中的電容傳感矩陣可以更密集，反過來可通過更高精度確定個別同步觸摸事件的位置，甚至是在最大的基于MPCT的85英寸觸摸屏上。 這為觸摸控制器提供最多支持40個同步觸摸點的能力，每個點之間的觸摸分隔<10mm (即小于指尖的寬度)。它們在當前可用的完整范圍MPCT傳感器尺寸都可實現此結果。 要將此數據傳送到主機PC而沒有可見的延遲，觸摸控制器必須具有充分的處理功能。觸摸屏通常最終具有和系統自身一樣強大的處理器 – ARM 32位Cortex很受歡迎。由于固件的精心設計，仍可收集、處理在大屏幕上實現這種性能水平需要捕獲的其他數據，并在5ms內輸出到主機PC。 4K的延遲 UHD(4K)屏幕日益流行并成功與觸摸傳感器集成。不過，有時看到的延遲實際是由于早期4K屏幕的性能，而并非觸摸控制器。 今天觸摸屏使用的典型HD顯示屏像素刷新率約為120Hz�？刂瞥髷盗肯袼厮璧臄祿幚硪笠馕吨蟛糠之斍�4K顯示屏在60Hz或更小操作。這讓處理實時觸摸事件成為挑戰，例如圍繞屏幕拖動光標，因為顯示屏板上處理能力被刷新背景圖像有效消耗。因此UHD顯示屏上的一個移動觸摸事件，如劃線，看起來手指的拖痕比在HD顯示屏上更明顯。即便以毫秒速度報告觸摸事件的P-CAP觸摸屏也將被此延遲捕獲。隨著刷新率更高的更新4K顯示屏進入市場，此問題將消失。但在那之前必須認真考慮UHD顯示屏上運行的觸摸應用程序的種類，以及對用戶體驗的可能影響。
圖3：位于英國倫敦時尚高街眼鏡商 Kite GB 旗艦店開拓性的、帶觸控體驗并聯網的產品, 使用的就是Zytronic整合強化玻璃的42”觸控面板。 對抗 EMI 的改進 盡管電磁干擾(EMI)可能只是工業環境中觸摸屏系統的問題，但事實上存在EMI的各種商業應用也可能對觸摸操作產生不利影響。例如列車經過時，車站中諸如票務和自動售貨機等自助亭將受到EMI中浪涌的影響。同樣，部署在電源不穩定或沒有良好調節區域中的觸摸屏，也將受到主電源電纜瞬間干擾的影響。 特別是4K顯示屏當前產生更高的EMI，原因是管理更高像素密度需要的驅動電路復雜性提高。這會導致顯示屏放射的干擾或“噪音”最多比普通HD顯示屏高3~4倍。它會造成觸摸屏和它們的控制電子元件從周圍噪音確定信號(或觸摸)的問題，即降低信噪比，從而削弱真正觸摸事件的識別。 這些環境中需要的觸摸控制器部署的電子設計和觸摸檢測固件的主要改進，是確保在高水平保持信號完整性。P-CAP觸摸技術，例如Zytronic勝創利公司的專屬投影電容式技術(PCT)具有微精電極的X-Y矩陣，嵌入一個分層玻璃基片，并使用頻率調制檢測傳導電極中的分鐘電容變化。對抗EMI的一種方法是在觸摸控制器中執行“智能”頻率掃描功能。操作頻率在0.7MHz和2.2MHz之間動態移動，以避免檢測的環境“噪音”阻止檢測觸摸事件。 更出色的集成 盡管觸摸亭是相當大的設備，但通常令人驚奇的是屏幕后面的小空間提供美學需求和其他元素，以便有時需要結合到設備中。如果觸摸控制器的體積可保持最小，則有明顯的優勢。因此減小PCB尺寸也很重要，讓控制器成為一個芯片集產品，以便設計人員可以考慮將觸摸控制器嵌入現有的系統母板上。
圖4：如果覺得Zytronic勝創利公司的觸控面板太笨重，則SpinTouch International國際有限公司和Rok Interactive公司精心制作的Mozayo多點觸摸平板的優雅設計,已清楚說明這樣的說法是完全不正確的。 其他發展 觸摸屏包括四個關鍵元素：嵌入屏幕的觸摸傳感器、觸摸控制器、玻璃和系統界面。在我關注前兩項的同時，玻璃技術和系統界面也發生有趣的進步。 材料技術讓玻璃非常薄，但又非常堅固。最新進展包括玻璃中的抗微生物元素，確保玻璃上的任何細菌死亡而不是繁殖。隨著日常接觸細菌污染表面產生的健康恐慌，用戶無疑更加注意潛在衛生標準不佳的他人使用的觸摸屏的風險，并且這將變得日益流行。 在系統界面方面，最顯著的近期發展可能是符合支付卡行業(PCI)安全要求的首款加密PIN觸摸屏應用程序的啟動。該應用程序加密用戶在觸摸屏界面上進行的所有PIN輸入，以便在自動柜員機(ATM)、銷售點(POS)設備和無人值守的付款終端提供更安全的消費者互動。這樣潛在消除ATM和消費亭為PIN輸入結合機械鍵盤的需求 – 這是它們設計的真正顯著優勢。 高靈敏度 基本而言，諸如PCT和MCPT等P-CAP觸摸技術的關鍵貢獻是其高靈敏度。它可透過超厚重疊層、保護玻璃甚至厚手套檢測觸摸，因此具有無法超越的Z軸靈敏度和控制水平。配合良好設計的觸摸控制器，它可提供可靠直觀的觸摸體驗，對高達40次觸摸精確響應，識別姿勢并拒絕意外接觸。P-CAP控制器IC的持續改進配合使用可打印傳感墨水和納米材料的傳感器開發，可能進一步擴展這種通用觸摸技術系列的功能和使用。 |
