提高用戶體驗(yàn)是觸摸屏技術(shù)創(chuàng)新的推動(dòng)力之一。投射式電容觸摸屏設(shè)備的產(chǎn)生替代了先前的電阻式觸摸設(shè)備，開辟了一個(gè)新的風(fēng)格，很大地改進(jìn)了用戶界面。投射式電容技術(shù)支持無限多點(diǎn)觸摸手勢(shì)，帶來了更加順暢的無縫的用戶體驗(yàn)。移動(dòng)設(shè)備制造商已經(jīng)感受到了電容式觸摸用戶界面(UI)帶來的好處，大多數(shù)手持設(shè)備都能提供幾年前還不可想像的觸摸性能。現(xiàn)在，工程師和開發(fā)人員關(guān)注的是更快的反應(yīng)時(shí)間，更好的精度，以及更高的信噪比(SNR)，從而在他們的產(chǎn)品中提供更為創(chuàng)新的用戶體驗(yàn)。
但觸摸屏需要的不僅是要能夠有觸摸功能。提供更好的用戶體驗(yàn)就意味著要提供先進(jìn)的功能，解決已知問題并使這些設(shè)備更容易、更直觀的為最終消費(fèi)者工作。它也幫助制造商能在激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中使自己的產(chǎn)品與眾不同。什么樣的特點(diǎn)可以提供這種體驗(yàn)?zāi)?FONT face=Calibri>?
消費(fèi)者需要設(shè)備制造商解決的是什么問題?有三項(xiàng)能力是當(dāng)今的市場(chǎng)趨勢(shì)，替代電阻式觸筆(RSR)、防水能力、懸浮觸控功能。這些特點(diǎn)有些已經(jīng)開始出現(xiàn)在移動(dòng)設(shè)備，并給終端用戶提供了實(shí)際的好處。通過將這些特點(diǎn)結(jié)合手機(jī)里，原始設(shè)備制造商可以提供一個(gè)真正先進(jìn)的用戶接口 —— 超越觸摸。支持觸筆對(duì)于電容式觸摸并不是新問題，當(dāng)前大多數(shù)技術(shù)的問題是，傳感器只能讀出大體積的設(shè)備輸入，模擬手指的尺寸和電容。控制器不記錄任何小于觸摸的輸入。大尺寸的觸筆使得不可能清楚地看到屏幕上的輸入，因此完成精密的任務(wù)，操縱詳細(xì)的導(dǎo)航接口，或手寫亞洲字符變得非常困難，增加了錯(cuò)誤的可能性。消費(fèi)者不希望在當(dāng)今的電容式觸摸手機(jī)上使用又大又笨的觸筆，他們想要的是精準(zhǔn)的小巧的像電阻式觸筆那樣的1毫米的觸筆。目前大多數(shù)觸摸控制器支持的是3毫米大小甚至更大，準(zhǔn)確性和便攜性都不好，如果不是不可能的，那就實(shí)現(xiàn)它!圖1圖示了實(shí)際電阻式1毫米觸筆和傳統(tǒng)電容觸筆并排比較的差異。很容易看出，小筆體積瘦筆尖小更容易完成具體任務(wù)。
圖1：電阻式1毫米觸筆和傳統(tǒng)電容觸筆的實(shí)際比較
防水功能解決了用戶日常生活中的一個(gè)非常實(shí)際的問題。在現(xiàn)實(shí)世界中，我們有可能在雨中使用設(shè)備，用潮濕或出汗的手指觸摸屏幕，或在潮濕環(huán)境中使用，這些都會(huì)帶來電容的變化，我們希望觸摸屏在所有的這些條件下都能正常工作。然而，觸摸屏表面上的水可能在很多方面都顯著影響性能，可能會(huì)造成幻影觸摸，或是影響精度。在一些產(chǎn)品中，水會(huì)造成互電容不可逆轉(zhuǎn)的影響，需要硬重啟才行。甚至可能使屏幕凍結(jié)或用戶擦干凈水后也完全沒有響應(yīng)。市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了少量完全防水設(shè)備，如數(shù)碼相機(jī)或是某些手機(jī)，他們即使完全浸泡在水里也能正常操作，如果廠商想要增加甚至是保持市場(chǎng)份額，就需要保持競(jìng)爭(zhēng)力。真正具有防水能力的器件要滿足IP - 67標(biāo)準(zhǔn)，提供給用戶無可比擬的魯棒性，并使得原始設(shè)備制造商跟上這種市場(chǎng)趨勢(shì)。
懸浮觸控功能是觸摸技術(shù)的前沿。懸浮觸控的重要性正在主要操作系統(tǒng)中迅速提升，目前所有指標(biāo)表明這個(gè)功能在未來一年或兩年將成為一個(gè)主要市場(chǎng)趨勢(shì)。懸浮觸控解決了觸摸屏制造商有史以來難以解決的兩個(gè)問題：厚手套和長(zhǎng)指甲。因?yàn)殡娙蓦S著手指和傳感器距離變遠(yuǎn)而減小了，通過層層織物或長(zhǎng)指甲就很難檢測(cè)手指的位置。懸浮觸控解決了這個(gè)問題，能夠始終準(zhǔn)確地檢測(cè)懸浮手指的位置和其它物體的方位，即使戴著10毫米的絕緣手套
使用懸浮觸控方式，鼠標(biāo)懸停功能也可以設(shè)計(jì)到手持設(shè)備里，可用于用戶放大部分畫面，例如超鏈接或屏幕鍵盤上的字，在他們上空懸浮，然后使用直接輸入設(shè)備來進(jìn)行精確選擇。這種功能對(duì)便攜式媒體播放器也有一定的意義，如先懸浮在歌曲或視頻目錄，然后直接選擇，或者手機(jī)游戲應(yīng)用，通過懸浮輸入可以充分發(fā)揮全新的特點(diǎn)和指令。此外，移動(dòng)設(shè)備制造商已經(jīng)努力將新興的3 D顯示技術(shù)結(jié)合到手機(jī)。在這里，懸浮觸控能讓你在一個(gè)3 D顯示器上打開多種應(yīng)用程序。用戶可以把某個(gè)應(yīng)用程序設(shè)為在最前面屏幕上顯示，而其他打開的應(yīng)用程序放在后面。因?yàn)檫@種顯示方式變得越來越普遍，懸浮觸控會(huì)讓用戶能夠有效地操縱屏幕元素，展現(xiàn)一個(gè)全新的世界。
那么你如何才能設(shè)計(jì)所有這些元素到觸摸屏設(shè)備中呢?今天大多數(shù)觸摸屏使用互電容感應(yīng)來檢測(cè)觸摸輸入。互電容觸摸屏是測(cè)量橫軸和縱軸傳感器交叉點(diǎn)(X*Y)的電容，而不是獨(dú)立的傳感器行(X + Y)。因?yàn)檫@種測(cè)量類型顯著增加了同一個(gè)面板可用傳感器的數(shù)量， 240個(gè)交叉點(diǎn)，而不是32行自電容傳感器行，互電容掃描可以達(dá)到更高的精度，具備真正的多點(diǎn)觸摸能力。圖2顯示了五個(gè)手指放在同一個(gè)電容觸摸屏上的情形。所有五個(gè)輸入點(diǎn)都能明確識(shí)別，沒有位置的不確定性。
圖2. 互電容傳感器有很強(qiáng)的精確測(cè)量多點(diǎn)輸入的能力，它測(cè)量的是X和Y的交叉點(diǎn),而不是傳感器行本身。所有五個(gè)手指都明確識(shí)別在傳感器珊格中。
但是，談到先進(jìn)的功能，如防水、小筆支持、懸浮觸控，光有互電容是不夠的。你可能會(huì)問，為什么不是所有的多點(diǎn)觸摸屏設(shè)備都能支持這種功能?這是電容的問題。電容定義為電極上電荷和電壓的比率。本質(zhì)上只支持互電容的觸摸屏控制器算法在有水時(shí)就會(huì)感到困惑，因?yàn)樗旧淼碾娙荨鞲衅髋φ_識(shí)別并跟蹤有水時(shí)的觸摸輸入，可能會(huì)導(dǎo)致頻繁的幻影觸摸，精度明顯退化，在某些情況下屏幕可能完全凍結(jié)。
電容和輸入面積是成正比的。在支持觸筆和懸浮觸控的情況下，在大多數(shù)觸摸屏控制器中，小筆尖或手指懸浮在觸摸屏上空引發(fā)的電容變化并不能夠判斷為觸摸。一些芯片廠商只支持互電容能夠支持的特征。但當(dāng)這些公司試圖展示這種功能時(shí)，大部分使用演示板是顯著增加了靈敏度，并降低的噪聲極限。在演示板上，這些特點(diǎn)看起來還不錯(cuò)。但是演示工具是工作在安全、無噪聲環(huán)境中，并沒有緊密耦合收發(fā)器，LCD屏，USB充電器、和其它的影響觸控面板性能的干擾源。在實(shí)際設(shè)備中，噪聲幾乎不可避免。一旦你把小筆或懸浮觸控技術(shù)設(shè)計(jì)到系統(tǒng)中，就可能有噪聲存在，降低閾值增加靈敏度可以讓這些特征在演示板上實(shí)現(xiàn)，但是當(dāng)存在噪聲時(shí)，控制器就容易讀入虛假觸摸并降低精度(見圖3)。這些先進(jìn)的功能在演示工具上工作得很好，但在實(shí)際系統(tǒng)中性能會(huì)急劇下降。只使用互電容測(cè)量顯然不能給觸摸屏系統(tǒng)提供足夠的信息，以支持先進(jìn)觸摸功能，如防水，支持小筆，懸浮觸控。
圖3.,當(dāng)接觸靈敏度增加時(shí)，噪聲引發(fā)的觸摸誤判
另一方面，在很多情況下自電容都是一種魯棒性很強(qiáng)的感應(yīng)方式。它會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的信號(hào)，并且比互電容可投射更大的區(qū)域。這種投射能力和力度的增加可以使觸摸屏控制器準(zhǔn)確地探測(cè)到目標(biāo)電容，例如手指懸浮在屏幕上。自電容還可在不降低噪聲閾值的情況下提供更好的靈敏度。這就能夠探測(cè)到很小的觸摸，例如1毫米觸筆，不會(huì)像互電容那樣有觸摸誤判，精度不佳，和延遲響應(yīng)的問題。但是盡管有這些好處，自電容的問題是在多點(diǎn)觸摸功能上并不十分理想。這是就是眾所周知的鬼點(diǎn)問題，我們并不能判斷觸摸屏上兩個(gè)手指的位置。在自電容感應(yīng)中，輸入測(cè)量的是橫軸和縱軸的變化 (X + Y)。結(jié)果是如果用戶觸摸到不同行的兩個(gè)地方，并不能明確判斷位置。三點(diǎn)觸摸更是不可能的。圖4就是一個(gè)自電容觸摸屏不能準(zhǔn)確判斷位置的例子。紅圈是X行和Y行傳感器上的實(shí)際觸摸。因?yàn)槊恳恍卸甲x到一個(gè)觸摸，這些行的交叉點(diǎn)也會(huì)記錄觸摸(標(biāo)注為淺藍(lán)色)，即使并沒有觸摸存在。
圖4. 自電容系統(tǒng)受限于X + Y方法測(cè)量觸摸輸入。在不同傳感器行上的多點(diǎn)觸摸會(huì)產(chǎn)生鬼點(diǎn)
因?yàn)榻裉斓牟僮飨到y(tǒng)支持四個(gè)手指甚至更多，智能手機(jī)需要真正的無鬼點(diǎn)多點(diǎn)觸摸。市場(chǎng)已期望和要求在觸摸屏設(shè)備中實(shí)現(xiàn)完全多點(diǎn)觸摸功能和手勢(shì)識(shí)別功能。僅僅有自電容感應(yīng)是不夠的。
那么，如何解決這個(gè)問題呢?對(duì)于一個(gè)設(shè)備制造商來說，為客戶提供最先進(jìn)的特點(diǎn)，使自己的產(chǎn)品不同于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是至關(guān)重要的，但只使用一種感應(yīng)方法是難以實(shí)現(xiàn)的。最好的方式是選用同時(shí)支持自感應(yīng)和互感應(yīng)的觸摸屏控制器。這可以讓設(shè)計(jì)人員充分利用每一種感應(yīng)的好處，提供真正獨(dú)特的功能。某些芯片制造商有兩種不同的芯片：一種是自電容，一種是互電容。但是，設(shè)備制造商真正需要的是，同一顆觸摸屏控制器芯片既支持自電容又支持互電容，可以根據(jù)應(yīng)用在這兩種方法之間切換。利用差分信號(hào)分析，這種類型的控制器可以使制造商給市場(chǎng)提供真正的防水功能、小筆支持，懸浮觸控。
總之，觸摸性能指標(biāo)如響應(yīng)時(shí)間、刷新率、和準(zhǔn)確性都是重要的，但他們并不是用戶體驗(yàn)的唯一評(píng)估指標(biāo)。先進(jìn)的功能提升了觸摸屏設(shè)備用戶體驗(yàn)質(zhì)量。當(dāng)你設(shè)計(jì)用戶界面時(shí)，用戶想要和需要的三個(gè)特征是，1毫米觸筆支持，真正的防水能力，以及懸浮觸控功能。這些特征對(duì)于只有一種感應(yīng)方法的控制器來說是一個(gè)挑戰(zhàn)，許多演示板在可控環(huán)境中可以工作。使用在同一芯片上支持自電容和互電容的觸摸屏控制器，能有效在他們之間切換，可以確保這些高級(jí)功能在實(shí)際環(huán)境中的優(yōu)異表現(xiàn)。它也可以降低材料成本并減小設(shè)備尺寸，因?yàn)椴恍枰诙w芯片。這些具有先進(jìn)功能的設(shè)備提升了用戶界面標(biāo)準(zhǔn)，使得制造商有機(jī)會(huì)使自己的產(chǎn)品更有競(jìng)爭(zhēng)力。
