多点触控
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多点触控技术始于1982年由多伦多大学发明的感应食指指压的多点触控屏幕。同年贝尔实验室发表了首份探讨触控技术的学术文献。
1984年,贝尔实验室研制出一种能够以多于一只手控制改变画面的触屏。同时上述于多伦多大学的一组开发人员终止了相关硬件技术的研发,把研发方向转移至软件及界面上,期望能接续贝尔实验室的研发工作。同年,微软开始研究该领域。
1991年此项技控取得重大突破,当Pierre Wellner发表的一份文件,他对多点触控“数码服务台”,即支持多手指的提案(这为后来的发展起着至关重要的作用),研制出一种名为数码桌面的触屏技术,容许使用者同时以多个指头触控及拉动触屏内的影像。
1999年,“约翰埃利亚斯”和“鲁尼韦斯特曼”生产了的多点触控产品包括iGesture板和多点触控键盘。经过多年维持专利的iGesture板和多点触控键盘,在2005年,被苹果电脑收购。
2006年,Siggraph大会上,纽约大学的Jefferson Y Han教授向众人演示最新成果,其领导研发的新型触摸屏可由双手同时操作,并且支持多人同时操作。利用该技术,Jefferson Y Han在36英寸×27英寸大小的屏幕上,同时利用多只手指(姆指似乎还无法感应到),在屏幕上画出了好几根线条。与普通的触摸屏技术所不同的是,它同时可以有多个触摸热点得到
LLP技术
主要运用红外激光设备把红外线投影到屏幕上。当屏幕被阻挡时,红外线便会反射,而屏幕下的摄影机则会捕捉反射去向。再经系统分析,便可作出反应。
FTIR技术
它会在屏幕的夹层中加入LED光线,当用户按下屏幕时,便会使夹层的光线造成不同的反射效果,感应器接收光线变化而捕捉用户的施力点,从而作出反应。
ToughtLight技术
运用投影的的方法,把红外线投影到屏幕上。当屏幕被阻挡时,红外线便会反射,而屏幕下的摄影机则会捕捉反射去向。再经系统分析,便可作出反应。
Optical Touch技术
它在屏幕顶部的两端,分别设有一个镜头,来接收用户的手势改变和触点的位置。经计算后转为座标,再作出反应
就在刚刚前不久的三星论坛上,三星显示器推出了其旗下的触摸屏液晶显示器LD220Z Touch 显示器,不仅如此,AOC也在前几日的发布会上推出了其新品“平行线”系列的E2239FW触摸屏显示。
最常见的光学式方案
光学式触控面板就是我们最常见的一种触控技术。当然,它的优势也是十分明显的,和其他技术相比较,光学式触控面板可以做到较大。
光学式触控面板技术是一种泛称,常见的有两种方式,其中一种是指采用CCD或是CMOS照相感测的技术,主要是采用模块方式外挂在屏幕上,还有一种是红外线式感测技术。红外式感应技术的工作原理是当手指伸向液晶屏幕的时候,手指切断了显示器周边的红外对射线,通过X轴和Y轴的位置,确定手指的位置,将信号反馈回去,就形成了触控式面板。
红外线式感测技术原理图
对于外挂模块方式,CCD和CMOS照相感测技术在专利方面为少数几家厂商持有,因此供应商不多,其优势是适用于20英寸以上的大尺寸产品。不过,它的缺点也很明显,多点触控反应不够灵敏,容易产生误判,屏幕尺寸越小情况越明显,因此在导入IT应用领域时,对这种屏幕有相当大的考验。从目前市面的产品来看,采用外挂模块的解决方案更多。
而红外线式感测技术则是
光学式触控屏幕的优点是显而易见的,最大可做到250英寸的显示屏幕,所以这种屏幕也特别适合商用和民用显示器(相对其他两种技术而言)。
廉价的改良电阻式方案
过去的触控屏手机大多采用的是电阻式触控面板,这种面板的最大优势是成本低,所以受到很多厂商的青睐。但是受限于技术,要满足多点触控的操作需求,早期的电阻式面板已经无法胜任。面对来势迅猛的多点触控应用和其他技术的竞争,电阻式触控技术也不免要进行改良,这就是类比矩阵式触控(Analog Matrix Resistive)。
改良的电阻式触控技术主要有两种,一种是改用多线类比电阻式架构。以往的电阻式触控面板最多采用4线设计,而改良的电阻式触控面板则可以用4、5、7、8线等不同设计,来实现精密度不等的多点触控功能;另一种则是在电阻式触控面板中采用多功能控制IC,利用面板“分割”侦测的方式,进行多触点侦测。
值得一提的是,目前采用改良的电阻式触控面板,已可做出22英寸的多点触控电阻式屏幕,这是利用分割面板的触控区块,将单一触控区以单一触点方式进行区隔,达到最大12点的多点应用。改良后的电阻式面板不但解决了多点触控问题,同时也让面板的寿命进一步提升。由于技术比较成熟,加之成本较低,目前很多厂商都推出了基于改良电阻式触控屏幕的产品,比如我们常见的GPS、PMP播放器等。
从设计原理来看,改良电阻式触控面板和过去的电阻式触控面板并没有实质的变化,比如表面采用ITO(氧化铟)薄膜,材料也是普通的电阻材料等等。因此,过去电阻式触控面板的可较好支持手写识别、屏幕不易受尘埃污染等优点得到了继承,而一些缺点也保留了下来,比如必须要有压感才能感应、面板透明度及耐用度降低等。更关键的是,当改良电阻式方案在多触点应用时,也会出现如触控侦测出现时间差、无法精确感应触点等技术问题。
出尽风头的投射式电容方案
早期的电容触控屏幕为感应式电容技术,这一技术虽然在成本上与电阻式触控方案相差无几,但是它无法实现多点触控,并且由于元件体积较大无法用于手持设备上,所以很快就被市场所淘汰。直到投射式电容触控面板的问世和iPhone在全球的火爆,电容式触控面板才焕发了青春。
简单来说,投射式电容触控技术(Projected Capacitive)是透过捕捉电极间的电容变化,进行触控位置侦测。由于人体本身是一个导体,因此当人体靠近电极时,手指与电极之间的电容值会增加,此时只要查出哪条线的静电容量变大,就可得知是哪个点被触控了。
投射式电容触控面板在使用时的确要比电阻式触控面板更加自如,一方面无需为屏幕添加压力,隔着1cm的距离,投射电容式触控面板即可正确感应。另一方面在耐用性和触控精确度上,投射电容式触控面板也要强于电阻式触控面板。当然,投射式电容触控面板并非没有缺点,抛开成本、良率不谈,环境因素是最影响投射式电容触控面板的,无论是EMI 干扰或者是受天气的影响(如下雨、下雪以及不同的温湿度),投射式电容触控面板的产品在触控的精细度上都会有不同的表现。同时由于电容式触控屏是使用手指进行触控,设计者也必须考量使用者手指大小,感测的单元越大,那么触控的正确性就会提升,但相对就会牺牲屏幕的分辨率,因此,厂商也必须在正确性和分辨率间取得平衡点。
投射式电容触控面板主要用于手持设备,特别是3.5英寸~5英寸设备,虽然现在最大可以制造出18英寸的产品,但这显然不是为PC显示器准备的,未来笔记本和平板电脑或许会更多地使用这种解决方案。另外,投射式电容触控面板的制作过程繁琐,成本高昂,产品良率也不高,所以目前市面上采用这种解决方案的产品价格都比较贵。
投射电容触控技术
投射电容(Projective Capacitive)触控技术
基本原理:触摸屏采用多层ITO层,形成矩阵式分布,以X轴、Y轴交叉分布做为电容矩阵,当手指触碰屏幕时,可通过X、Y轴的扫描,检测到触碰位置电容的变化,进而计算出手指之所在。基于此种架构,投射电容可以做到多点触控操作。
投射电容的触控技术主要有两种:自我电容(self capacitance)式和交互电容(mutual capacitance)式。
自我电容:又称绝对电容(absolute capacitance),它把被感应的物体(如手指)作为电容的另一个极板。当手指触碰屏幕时可在传感电极和被传感电极之间感应出电荷,从而被感觉到。