触动精彩:新一代多点触控技术解析

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“手是最好用的工具!”苹果公司的多点触控技术闪亮登场,让用户对此类触控产品的关注度增加,同时针对多点触控功能作了优化的Windows 7操作系统即将问世,多点触控技术将再掀起一个应用高潮。但如苹果的产品在价格上居高不下,使其普及度并没有因为用户的青睐而进一步大幅提高。最近,包含压电式多点触控方案在内的众多新方案的推出,让用户看到了多点触控技术进一步普及的希望。

现有触控技术排排坐

1.电阻式价格便宜,应用最广

目前常见的触控技术有电阻式、电容式等,其各有优点与缺点。电阻式触控,用手指或其他触头轻按触摸屏都可产生电压——电阻式触摸屏通过在表面保护涂层和基层之间设置两层透明弱导电层ITO(氧化铟)来分别对应X、Y轴,触摸产生的压力会使两导电层接通,按压不同的点时,该点到输出端的电阻值也不同,即可得触摸点的Y轴和X轴坐标。作为一种单点触控技术,电阻式触控是历史最久、目前市场占有量最高、价格最低的一种触控技术。目前比较廉价的消费电子产品以及在银行、机场、展览馆等场所中的很多查询一体机就是使用的电阻式触摸屏。不过它的缺点是材质透光不佳容易影响画面的清晰,且长期使用容易出现坐标轴的误差,影响使用效果。

2.电容式适合多点触控,但成本高

电容式触控使用手指或接有地线的触头的电流感应进行工作。电容式触摸屏是在显示屏玻璃表面镀上一层透明的薄膜导电物质,再在其上加装一个保护玻璃,当手指触摸在镀层上时,触点的电容就会发生变化,使得与之相连的振荡器频率发生变化,通过测量频率变化便可确定触摸位置获得信息。其反应速度快、透光率高、保护措施也到位,可更容易地实现多点触控,在实际设计时只需设置更多矩阵排列的独立触控单元,用户手指接触到哪一个部分,系统都能够对相应手指动作产生反应。其缺点是能耗较高、成本较高,硬化镀层一般很薄,如果施加外力过大可能伤及ITO,成本较高导致在大尺寸化应用方面存在困难。电容式触控经常使用在如手机、游戏机、遥控器以及医疗、金融器材等价格比较贵的设备上。同时它更适合多点触控的方案,如HP的TouchSmart笔记本和微软的Surface平台就是使用了电容式触控技术。

从目前的市场占有量来看,成本较低的电阻式触控是多数便携式消费电子设备的首选,但其难以实现多点触控。而基于电容式的一些多点触控设备在市场上也受到了用户的追捧,但其成本和价格却是影响其进一步普及的要素。所以,从目前的市场来看,还没有一种已市场化的产品能完全满足市场及不同用户的需要,触控技术还有很大的技术和市场拓展空间,开发出一种性价比更出色的多点触控技术便成为了大势所趋。

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常见的触摸查询一体机

压电式提升多点触控能力

在目前的触控市场上,成本低廉的电阻式触控在入门级市场上称王,性能较好的基于电容式触控的多点触控技术则在中高端市场上称霸。而新兴的压电式触控芯片则兼具上述两种触控技术的优点——在压电式多点触控平台上,可以跟踪多个手指的触摸轨迹,还可以根据手指用力的情况,写出粗细不一的文字。

由于采用了更为先进的触控方案,压电式触控技术可很好地克服电阻和电容两类触控技术的一些先天性的不足。压电式触控技术基于类似LCD驱动的原理,通过电压扫描系统来捕获触摸信号,其扫描频率可达200Hz,远高于电容式触控的扫描频率,因此可以实时快速地获取触点信息,再通过其专用的MCU、DSP来准确计算出坐标,给出信号。在制造结构上,压电式触控介于电阻和电容式之间,其选用的面板透光率可达到95%以上,而采用电阻式触控只能达到80%左右,所以无论是电阻式的精确还是电容式的多点优点,压电式触控技术都能兼顾。

并且,压电式触控在耗电特性上更接近电容式触控特性,即没有触摸的动作,就不产生耗电,而电阻式则时刻产生耗电。在接口支持上,压电式触控也同样支持串口和USB接口。在算法方面,厂家在驱动IC中内置了动作识别的算法,这将大大缓解客户端软件和外部处理器的负担。从工艺成本上看,电阻式触控制程转到压电式触控制程需要变更生产线设备,而同电容式的ITO和mask(掩模)结合的制程相比,压电式触控制程成本在其80%~90%间。

1.与电阻式触控技术比较:

◎压电式多点触控技术的上、下面板不必用回路的模式让电流一直导通,在没有触摸动作时,触屏不会耗电,因此,功耗远低于传统的电阻式触控技术。

◎在传统的电阻式触控技术下实现多点触控时,如果触摸的两个点过于靠近,电阻传感器不容易辨别这是一个点还是两个点,而压电式多点触控技术则可以精确追踪到每一个触摸轨迹。

2.与电容式触控技术比较:

◎电容式触摸屏需要用手指来操作,而压电式多点触控技术支持手指、笔等任何物体来操作,也可以戴上手套进行操作。

◎在电容式多点触控技术下,面板必须保持干净,任何液体、污渍甚至是雾气所带的静电都可能导致误操作,而压电式多点触控技术靠压力来进行触点识别,污渍不会产生影响。

◎电容式多点触控在使用时常常会出现所谓的“鬼点”,而压电式多点触控技术则不会,大大提高了精准度。

◎压电式在玻璃结构上与苹果的多点结构类似,但是差异之处是使用一个电压源,并以数字方式完成电压源信号转换,这样可以不考虑ITO阻值的变化,所以触摸屏的应用尺寸范围会很大,可以适用2英寸~100英寸的屏幕。

目前,欧洲已经有厂商在使用压电式多点触控技术。而且,厂家会将该技术的驱动和传感部分整合在一个芯片中,该款芯片将很快推出工程样品,应用该技术的产品预计在2009年第四季度或是2010年第一季度将会量产。

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压电式触控通过电压扫描快速获得信号
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压电式触控技术具有防水的特点
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采用压电式多点触控技术的设备可以模拟电子琴演奏

老技术开新花

触控市场的前景非常诱人,不光是中国台湾的矽创公司推出了压电式多点触控技术,其他厂商也在老技术的基础上纷纷创新,以期使其更具性价比,能更多地获得用户的青睐。

例如,立迪思推出了一种“单层电容式多点触控解决方案”——传统的电容式触控屏中需要有X层、Y层和ITO感应器至少三层,采用一个控制IC,把它用在多层的ITO解决方案中再作优化,控制器还必须有其他的元件配合,才能保证有一个可靠的多点的触控。而立迪思的方案是对系统进一步优化,只用一层ITO,可以直接节省高达3美元的成本,并拥有更高的透光率和显示质量,同时提升了生产良品率,并简化了生产。立迪思已开发出专利的单层ITO传感器LDS60XX与针对此单层ITO的控制器LDS7000。

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HP的TouchSmart多点触控笔记本

韩国ATLab则宣布其已开发出兼具电阻与电容触控优点的电阻式多点触控(Resistive Multi Touch,R-MT)技术,大幅简化了制程,它以UV Ink和内建ITO的聚碳酸酯(Poly Carbonate)取代使用光学式薄膜与两张ITO膜的方式,可大幅降低制作成本,提高产品生产速度,甚至还可以提高良品率。这让其在制作成本方面,较电容式多点触控更具优势,使得该技术不仅可具备电阻触控屏幕的低价优势,且性能可超越iPhone的多点触控。电阻膜R-MT技术为100%数字电路,可达到快速反应及减少功率消耗等目的。并且,R-MT允许使用者同时使用手指及手写方式,输入语言方面无限制,可使用韩文、英文或汉字,还可用手指放大或缩小图片。

触控将无处不在

目前电阻式触控技术的应用仍然是最广泛的,占据了50%以上的市场份额。而电容式技术次之,约为27%,这主要还是因为它的价格成本较高,应用范围有限,而其他如声波式、红外线式等触控技术的应用较少,都不到10%。多点触控的应用将是触控技术发展的机会,众多厂家纷纷在多点触控技术方面发力,可以看作是这种技术发展的趋势所在。而不断加入的新技术,将为未来液晶屏操控技术的发展打开更多的门,让用户有更大的选择自由度,并因为竞争而大幅度地降低成本。

压电式多点触控及电阻式多点触控技术的出现,也将改变电容式多点触控技术在多点触控领域一统天下的局面,可改变手持智能设备操控模式,可改变Windows操控使用习惯,让鼠标不再是电脑的标配,并对未来游戏业产生重大影响。未来的手持设备市场也将因此而更精彩,而我们的双手也可以更随心所欲地操控各种人机显示设备,让应用和生活变得更多彩。未来,触控市场将因此进入爆炸式增长阶段,未来,将让我们能随手掌控!