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如何提高抗电磁干扰度使多点触控更上一层楼?

作者:时间:2017-10-25来源:网络

  要在更大的显示器上与更严苛的应用环境中,实现并维持良好灵敏度与精准度,是电容式触控设计的一大挑战。半导体厂遂透过提高抗能力与系统整合度,来提升触控和使用者介面设计性能。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201710/368201.htm

  对于触控面板而言,大即是美。不过,要在更大的显示器上与更多要求的环境,实现并维持良好灵敏度与精准度,成为一大挑战。

  商业调研公司的《2015年全球触控屏幕市场》报告发现,自2009年以来,投射电容式触控(PCAP)的技术已被大量运用在多样的触控手机和平板电脑上。这个成功模式源于令人赞赏的产品特色,其中包括强化玻璃带来的无限制寿命、全平面设计能力及高水准的灵敏度。PCAP制造商正将此种技术运用尺寸达 85寸的大屏幕上,并专注在四个方向包含速度、精度、抗(EMI)度和系统整合度,共同来提升触控和使用者介面设计性能。

  速度快/精准度高 具更佳互动体验

  在一般消费者手机(约4.5寸对角线的屏幕)上,仅能记录一个或两个触控点,而在47寸对角线的商用触控面板上,记录十至四十个精度为1毫米的触控点之情况已司空见惯。当对角线长度翻倍时,16:9格式的屏幕面积是原来的四倍。要维持相同的触控检测性能,47寸屏幕上的触控处理器便须比4.5寸手机上处理更多输入讯号。同时防误触、手势识别和其他功能,亦增加对触控处理器的需求。

  触控面板尺寸不断增加,然而,在多玩家赌场赌桌上、博物馆的互动展览里、多用户设计工作站/建筑工作站内、零售店的目录与EPOS平板上、汽车展厅里和银行分支里,55寸到85寸大小的屏幕正逐渐流行。在如此大小的屏幕上提供触控体验,意味着要增加触控检测电极数目。

  最新韧体内的触控检测演算法可让触控检测电极数量变成双倍,即支援二百五十六个,相较一百二十八个标准多点触控控制器(适用于不超过47寸的屏幕),其数量增加一倍。使触控面板内的电容感测矩阵能达到更高密度,这也令它即使在基于多点触控投射式电容技术(MPCT)的最大85寸的触控面板上,也能对单独同时触控事件的识别达到更大精准度。

  这使触控控制器可支援四十个相互之间触控距离小于10毫米的单独同时触控事件,并能在目前可用的所有尺寸范畴之MPCT触控面板内做到此点。

  若要没有延迟地将资料传输到个人电脑(PC)主机,触控控制器须具备大量处理能力。触控面板作为一个处理器,常常变得和系统本身一样重要。由于韧体的精心设计,须在大屏幕上捕捉以达到这一级别性能的额外资料,仍然能在不到5毫秒内被收集、处理并输出到主机PC。

  4K屏幕触控延迟问题有解

  超高解析度(UHD),也就是4K屏幕越来越受欢迎,并且成功整合触控面板。然而,有些被观察到的延后或延迟其实是源自于早期4K屏幕的性能问题,而非触控控制器的性能问题。

  如今用于触控面板的典型高画质(HD)显示器有着大概120赫兹(Hz)的更新率。控制极大数量图形资料必须的资料处理要求,指的是最新4K显示器要操作于在60或更低赫兹上。这使得它在处理如拖动屏幕上的游标之类的即时触控事件具有挑战性,因为显示处理能力被更新的背景图像消耗掉许多运算能力。

  因此,UHD显示器上的移动触控事件,就像画一条线,追踪手指的能力更明显超过追踪HD显示器。即使以毫秒速度报告触控事件的PCAP屏幕也会被此延迟时间盖过。随着有着较高更新率的4K显示器进入市场,此问题将会减少。但在那之前,必须仔细考虑在UHD上运行的触控应用程式及其对于用户体验可能造成的影响。

  提高抗度 增进触控性能

  虽然电磁干扰被认为仅是触控面板系统的工业环境下其中一个因素,但事实上在种类繁多的商业应用下,电磁干扰能对触控操作产生不利影响。例如,位于火车站的自助售票机和自动售货机等自助服务亭将遭受列车通过电磁干扰激增的影响。

  尤其是,由于管理更高图形密度需要的驱动电路复杂性正不断增加,4K显示器目前会产生更高的电磁干扰。这可能会导致显示器中产生的干扰或者“杂讯”相对普通高画质(HD)显示器会要高三至四倍。这会给从周围噪音识别讯号的触控面板和控制电子元件带来问题,即会降低讯号讯噪比,从而影响实际触控事件的识别。

  在这些情况下,须对触控控制器采用的电子设计和触控检测韧体进行重大改善,以确保讯号维持一个高水准的完整性。譬如Zytronic专有投射电容技术 (PCT)之类的PCAP触控面板技术有着微细电极的X-Y座标矩阵,嵌入一层夹层玻璃基板,并且使用频率调制检测导电电极内的微小电容变化。

  一种消除电磁干扰的方法是在触控控制器中实现智慧频率扫描功能。操作频率在0.7MHz和2.2MHz之间动态浮动,以避免检测到环境“噪音”,否则会妨碍触控事件的检测。

  材料/介面新进展 驱动发展

  尽管触控查询一体机可能会是一些大型机组,但出于美观设计考量和其他有时须要纳入机组的零配件之考量,屏幕后面会出人意料的预留一个小空间。如果触控控制器的板材能缩减至最小,则会带来好处。因此,减小PCB尺寸十分重要,可让控制器作为晶片组来使用,然后设计者能将触控控制器嵌入到现有的系统主机板上。

  触控面板组成的四要素:嵌入在屏幕的触控感测器、触控控制器、玻璃和系统介面。

  材料技术使得玻璃变得薄而轻,但却非常坚固。在玻璃方面的最新进展是,玻璃表面上抗菌元素将保证细菌会逐渐消失而非增多。随着对于细菌附着玻璃而产生的健康疑虑,用户无疑将更意识到由有不良卫生状况的其他人使用触控屏幕,将带来的潜在风险。

  在系统介面方面,近来重要发展是符合支付卡行业(PCI)安全要求的加密PIN触控屏幕应用程式的首次发布。应用程式加密用户在触控面板介面输入的所有 PIN码,可提供消费者在自动柜员机(ATM)、销售终端(POS)设备和无人看守的付款终端设备上有更安全的操作方式。此潜在地省去自动柜员机和类似设备要接入一个机械键盘来输入PIN码的需求,此在设计上会带来好处。

  从根本上说,如PCT和MCPT之类PCAP触控面板技术的关键特性是其高敏感度。它可透过很厚的覆盖膜、防护玻璃,乃至戴了厚手套的双手中侦测到触控事件,并因此具有Z轴灵敏度和控制水准。外加精心设计的触控控制器,它能提供可靠、直观的触控体验,可准确回应达四十种触控事件,可识别手势并且可防止误触。PCAP控制器IC的持续改进,加上使用可列印导电油墨和奈米材料的感测器不断进展,推动多功能的扩展能力与使用性。



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