传感器设计 - 触摸屏技术推动消费电子市场增长

　　传感器设计

　　传感器设计中的一个重要参数“电极节距”指的是电极的密度，或更准确地说，触摸屏上的 （x，y）“节点数量”，该参数在很大程度上决定了触摸屏的分辨率、精确度和多指分辨度。虽然不同的应用具有不同的分辨率要求，但当今的多点触控应用需要识别拉伸和收拢指尖等小尺度触控动作，因此需要较高的分辨率才能识别出多个相邻的触控动作。

　　通常而言，触摸屏需要约5毫米或更小的行和列电极节距（拇指和食指收拢时指尖之间的距离）。这个距离可以让设备正确地跟踪指尖动作，支持手写笔输入，并使用合理的固件算法杜绝意外的触控动作。当电极节距在3到5 毫米之间，触摸屏就能支持笔尖更细的手写笔的输入，从而大幅提升精确度，让设备能够支持更加广泛的应用。

　　触摸屏驱动芯片

　　底层芯片和软件是任何成功的触摸传感系统的核心。与所有其它芯片设计一样，触摸屏驱动芯片也应具备较高的集成度、最小的尺寸、接近零的功耗以及对一系列广泛的传感器设计和实现场景的灵活支持。任何驱动芯片都应在速度、功耗和灵活性之间取得平衡。

　　实现真正意义上的多点触控

　　Apple iPhone以及其它现代设备的用户非常熟悉当今的多点触控手势，其中最常见的是两个手指的收拢和拉伸动作。在一个更大的屏幕上，我们可以想象更加复杂的多点触控手势。例如，您可以想象涉及所有十个手指的手势动作的学生用绘画和音乐应用，或者两个或多个用户在一个屏幕上进行对战的平板电脑游戏。无论大尺寸触控计算技术如何发展，应用开发者都希望能够灵活并充分地利用触摸屏的各种新型交互方式。设备制造商不希望成为他们的拦路石，而且肯定不希望所制造的设备无法支持下一个非常热门的触控应用。

　　随着大尺寸触控应用开始使用4、5、10点触控，我们不仅要考虑新型应用将如何利用这些能力，而且还必须考虑控制芯片将如何利用这些更加丰富的信息打造更好的用户体验。例如，跟踪屏幕边缘周围的偶发性触摸动作并将它们分类为“抑制”的能力在大尺寸设备上要比在小尺寸设备上更加重要。

　　正如手机触摸屏应能识别出用户何时手持手机或将屏幕放在脸颊处，大尺寸系统也必须考虑用户手持和使用设备的各种方式，例如，使用手写笔时将手掌外侧放在屏幕上，或者使用虚拟键盘时将两个手掌放在屏幕上。识别和抑制偶发性触摸动作还不够，设备还必须跟踪它们，以便对它们持续抑制，即使它们偶然进入到活动区域。控制器能够同时准确无误地识别、分类和跟踪的触控动作越多，用户体验就越直观和准确。

　　在设计一个触摸屏应用时，工程师需要考虑很多因素。只有仔细考虑每一个因素才能打造出一个高性能、响应迅速的显示触控应用。第一个考虑因素通常是所需的精确度，即触摸屏报告用户手指或手写笔在屏幕上的位置的准确程度。一个精确的触摸屏的触摸位置报告精度应小于+/- 1毫米。跟精确度同样重要的是 线性度，用于表示屏幕上所画线条的“直度”。线性度取决于屏幕图案设计，而且也应小于+/- 1毫米。另一个实用的考虑因素涉及屏幕活动区域的尺寸以及应用可能显示的潜在触摸点的数量。在被识别为单次触摸动作之前，手指只能并拢，因此多指分辨度也很重要。我们还需要关注屏幕分辨率，因为它决定了所能检测到的最小的手指或手写笔动作。将分辨率降至几分之一毫米量级很重要，这有几个原因，其中最主要的是支持基于手写笔的手写和绘画应用。

　　从用户角度而言，触摸屏设备最重要的特性是响应时间。响应时间指的是设备记录一个触控操作并做出响应所需要的时间。对于点击等基本的触控手势而言，设备应在100毫秒内记录输入并向用户提供反馈。考虑到各种系统时延，这通常意味着触摸屏应在15毫秒内报告第一个合格的触摸位置。手写识别等应用要求更快的响应速度。另一个影响用户屏幕体验但也许对于用户并不明显的因素是信噪比（SNR）。信噪比指的是屏幕辨别由真实触控操作产生的电容信号和由临时噪声产生的电容信号的能力。电容式触摸屏控制器测量行列耦合电容的细微变化，而测量方式可极大影响控制器对于外部噪声的敏感度。大尺寸触摸屏在这方面面临尤其巨大的挑战，因为最大的噪声源之一就是LCD自身。

　　随着触摸屏变得越来越大，支持越来越多的同时触控操作以及越来越复杂的交互式内容，实现所有这些功能的顶尖性能也变得越来越重要。

——本文选自电子发烧友网10月《触控技术特刊》“透视新设计栏目”，转载请注明出处，违者必究！