【導讀】電容式觸控設計想要在更大的顯示器與更嚴苛的應用環(huán)境中，實現多點觸控并維持良好靈敏度與精準度，并不是件容易的事。半導體廠遂透過提高抗電磁干擾能力與系統(tǒng)整合度，來提升觸控和使用者介面設計性能。
對于觸控面板而言，大即是美。不過，要在更大的顯示器上與更多要求的環(huán)境，實現多點觸控并維持良好靈敏度與精準度，成為一大挑戰(zhàn)。
商業(yè)調研公司的《2015年全球觸控屏幕市場》報告發(fā)現，自2009年以來，投射電容式觸控(PCAP)的技術已被大量運用在多樣的觸控手機和平板電腦上。這個成功模式源于令人贊賞的產品特色，其中包括強化玻璃帶來的無限制壽命、全平面設計能力及高水準的靈敏度。PCAP制造商正將此種技術運用尺寸達85寸的大屏幕上，并專注在四個方向包含速度、精度、抗電磁干擾(EMI)度和系統(tǒng)整合度，共同來提升觸控和使用者介面設計性能。
速度快/精準度高，多點觸控具更佳互動體驗
在一般消費者手機(約4.5寸對角線的屏幕)上，僅能記錄一個或兩個觸控點，而在47寸對角線的商用觸控面板上，記錄十至四十個精度為1毫米的觸控點之情況已司空見慣。當對角線長度翻倍時，16：9格式的屏幕面積是原來的四倍。要維持相同的觸控檢測性能，47寸屏幕上的觸控處理器便須比4.5寸手機上處理更多輸入訊號。同時防誤觸、手勢識別和其他功能，亦增加對觸控處理器的需求。
觸控面板尺寸不斷增加，然而，在多玩家賭場賭桌上、博物館的互動展覽里、多用戶設計工作站/建筑工作站內、零售店的目錄與EPOS平板上、汽車展廳里和銀行分支里，55寸到85寸大小的屏幕正逐漸流行。在如此大小的屏幕上提供觸控體驗，意味著要增加觸控檢測電極數目。
最新韌體內的觸控檢測演算法可讓觸控檢測電極數量變成雙倍，即支援二百五十六個，相較一百二十八個標準多點觸控控制器(適用于不超過47寸的屏幕)，其數量增加一倍。使觸控面板內的電容感測矩陣能達到更高密度，這也令它即使在基于多點觸控投射式電容技術(MPCT)的最大85寸的觸控面板上，也能對單獨同時觸控事件的識別達到更大精準度。
這使觸控控制器可支援四十個相互之間觸控距離小于10毫米的單獨同時觸控事件，并能在目前可用的所有尺寸范疇之MPCT觸控面板內做到此點。
若要沒有延遲地將資料傳輸到個人電腦(PC)主機，觸控控制器須具備大量處理能力。觸控面板作為一個處理器，常常變得和系統(tǒng)本身一樣重要。由于韌體的精心設計，須在大屏幕上捕捉以達到這一級別性能的額外資料，仍然能在不到5毫秒內被收集、處理并輸出到主機PC。
4K屏幕觸控延遲問題有解
超高解析度(UHD)，也就是4K屏幕越來越受歡迎，并且成功整合觸控面板。然而，有些被觀察到的延后或延遲其實是源自于早期4K屏幕的性能問題，而非觸控控制器的性能問題。
如今用于觸控面板的典型高畫質(HD)顯示器有著大概120赫茲(Hz)的更新率。控制極大數量圖形資料必須的資料處理要求，指的是最新4K顯示器要操作于在60或更低赫茲上。這使得它在處理如拖動屏幕上的游標之類的即時觸控事件具有挑戰(zhàn)性，因為顯示處理能力被更新的背景圖像消耗掉許多運算能力。
因此，UHD顯示器上的移動觸控事件，就像畫一條線，追蹤手指的能力更明顯超過追蹤HD顯示器。即使以毫秒速度報告觸控事件的PCAP屏幕也會被此延遲時間蓋過。隨著有著較高更新率的4K顯示器進入市場，此問題將會減少。但在那之前，必須仔細考慮在UHD上運行的觸控應用程式及其對于用戶體驗可能造成的影響。
提高抗電磁干擾度，增進觸控性能
雖然電磁干擾被認為僅是觸控面板系統(tǒng)的工業(yè)環(huán)境下其中一個因素，但事實上在種類繁多的商業(yè)應用下，電磁干擾能對觸控操作產生不利影響。例如，位于火車站的自助售票機和自動售貨機等自助服務亭將遭受列車通過電磁干擾激增的影響。
尤其是，由于管理更高圖形密度需要的驅動電路復雜性正不斷增加，4K顯示器目前會產生更高的電磁干擾。這可能會導致顯示器中產生的干擾或者“雜訊”相對普通高畫質(HD)顯示器會要高三至四倍。這會給從周圍噪音識別訊號的觸控面板和控制電子元件帶來問題，即會降低訊號訊噪比，從而影響實際觸控事件的識別。
在這些情況下，須對觸控控制器采用的電子設計和觸控檢測韌體進行重大改善，以確保訊號維持一個高水準的完整性。譬如Zytronic專有投射電容技術(PCT)之類的PCAP觸控面板技術有著微細電極的X-Y座標矩陣，嵌入一層夾層玻璃基板，并且使用頻率調制檢測導電電極內的微小電容變化。
一種消除電磁干擾的方法是在觸控控制器中實現智慧頻率掃描功能。操作頻率在0.7MHz和2.2MHz之間動態(tài)浮動，以避免檢測到環(huán)境“噪音”，否則會妨礙觸控事件的檢測。
材料/介面新進展，驅動觸控技術發(fā)展
盡管觸控查詢一體機可能會是一些大型機組，但出于美觀設計考量和其他有時須要納入機組的零配件之考量，屏幕后面會出人意料的預留一個小空間。如果觸控控制器的板材能縮減至最小，則會帶來好處。因此，減小PCB尺寸十分重要，可讓控制器作為晶片組來使用，然后設計者能將觸控控制器嵌入到現有的系統(tǒng)主機板上。
觸控面板組成的四要素：嵌入在屏幕的觸控感測器、觸控控制器、玻璃和系統(tǒng)介面。
材料技術使得玻璃變得薄而輕，但卻非常堅固。在玻璃方面的最新進展是，玻璃表面上抗菌元素將保證細菌會逐漸消失而非增多。隨著對于細菌附著玻璃而產生的健康疑慮，用戶無疑將更意識到由有不良衛(wèi)生狀況的其他人使用觸控屏幕，將帶來的潛在風險。
在系統(tǒng)介面方面，近來重要發(fā)展是符合支付卡行業(yè)(PCI)安全要求的加密PIN觸控屏幕應用程式的首次發(fā)布。應用程式加密用戶在觸控面板介面輸入的所有PIN碼，可提供消費者在自動柜員機(ATM)、銷售終端(POS)設備和無人看守的付款終端設備上有更安全的操作方式。此潛在地省去自動柜員機和類似設備要接入一個機械鍵盤來輸入PIN碼的需求，此在設計上會帶來好處。
從根本上說，如PCT和MCPT之類PCAP觸控面板技術的關鍵特性是其高敏感度。它可透過很厚的覆蓋膜、防護玻璃，乃至戴了厚手套的雙手中偵測到觸控事件，并因此具有Z軸靈敏度和控制水準。外加精心設計的觸控控制器，它能提供可靠、直觀的觸控體驗，可準確回應達四十種觸控事件，可識別手勢并且可防止誤觸。PCAP控制器IC的持續(xù)改進，加上使用可列印導電油墨和奈米材料的感測器不斷進展，推動多功能觸控技術的擴展能力與使用性。
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