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提高抗电磁干扰度 大尺寸多点触控精度更上一层楼

2016-01-04 09:02
Hsiao Chen
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  要在更大的显示器上与更严苛的应用环境中,实现多点触控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电磁干扰能力与系统整合度,来提升触控和使用者介面设计性能。

  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,实现多点触控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、抗电磁干扰(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 多点触控具更佳互动体验

  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。

  提高抗电磁干扰度 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。

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