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来源:互联网 发布:如何提高淘宝店销量 编辑:程序博客网 时间:2024/04/28 17:32

智能触屏手机技术详细介绍

介绍作者: shirely, 出处:天极网手机频道, 责任编辑: 董柱, 2008-08-05 09:31

触摸屏由于其坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等诸多优点得到大众的认同。根据iSuppli公布的全球触摸屏市场的最新调查,触摸屏06年的总供货额达到24亿美元,预计2012年将增至06年的1.8倍,即达到44亿美元。
触摸屏由于其坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等诸多优点得到大众的认同。根据iSuppli公布的全球触摸屏市场的最新调查,触摸屏06年的总供货额达到24亿美元,预计2012年将增至06年的1.8倍,即达到44亿美元。显而易见,这是一个飞速成长的巨大市场。特别是在苹果iPhone的明星作用带动下,触摸屏在手机、电脑等消费电子产品中日益普及。
目前技术比较成熟的触摸屏分为电阻式、电容式、红外式和声波控制触摸屏(使用不多维护困难的我们暂不介绍)下边让我们来看看对他们分别的介绍:
1、 电阻式触摸屏 (比较普及的如PPC使用的技术)
这种触摸屏利用压力感应进行控制。电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏,当手指触摸屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触,电阻发生变化,在X和Y两个方向上产生信号,控制器侦测到这一信号并计算出(X,Y)的位置。这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。
2、 电容式触摸屏 (iPhone使用的技术)
是利用人体的电流感应进行工作的。当手指触摸在金属层上时,由于人体电场,用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容,对于高频电流来说,电容是直接导体,于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出,并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比,控制器通过对这四个电流比例的精确计算,得出触摸点的位置。
电容触摸屏的缺陷
电容屏反光严重,而且,电容技术的四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀,存在色彩失真的问题,由于光线在各层间的反射,还造成图像字符的模糊。
电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用,当有导体靠近屏幕并有足够量容值的电容时,流走的电流就足够引起电容屏的误动作。在潮湿的天气,这种情况尤为严重,手扶住显示器、手掌靠近显示器7厘米以内或身体靠近显示器15厘米以内就能引起电容屏的误动作。
电容屏更主要的缺点是漂移:当环境温度、湿度改变时,环境电场发生改变时,都会引起电容屏的漂移,造成不准确。电容触摸屏最外面的矽土保护玻璃防刮擦性很好,但是怕指甲或硬物的敲击,敲出一个小洞就会伤及夹层ITO,不管是伤及夹层ITO还是安装运输过程中伤及内表面ITO层,电容屏就不能正常工作了。
经典案例:iPhone是目前手机产品中少有的采用电容式触摸屏的手机,出于乔布斯对新技术的追求,iPhone大胆尝试了这种全新触摸体验的屏幕。在有效降低了电容触摸屏在色彩还原度上的不足和屏幕的坚固度后,目前对于购买了iPhone的用户来说,这款手机屏幕真的非常强大。由于采用了电容触摸屏,使得智能手机多点触摸技术实现成为可能。
3、红外线式触摸屏
红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。用户在触摸屏幕时,手指会挡住经过该位置的横竖两条红外线,因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。
红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰,适宜恶劣的环境条件,红外线技术是触摸屏产品最终的发展趋势。
我们知道,消费有着渐进式的区分,从满足生活必须的衣食住行消费到提高生活质量的各种衍生物质消费,都是现代社会发展的产物。而在整个消费产业链的中高端,就是随着科技发展的进步,而逐渐在发达社会受到重视的体验式消费。具体来说就是增加产品的附加值,从而提高消费行为的边际效用。
而体现在时尚数字家庭生活中,就是在对产品使用的过程中产生的各种附加价值的体现。通俗点来说就是提高消费者对于产品的好感和认知度。同样是手机产品,为什么有人喜欢诺基亚,有人喜欢索尼爱立信呢?它们同样都能提供手机的无线通信功能,但是为什么却能吸引不同的消费者去购买呢?
其实说穿了就是UI设计在作怪~UI的本意是用户界面(user interface)或称人机界面,它由硬件和软件两方面组成,而一般情况下UI设计特指的是软件界面。对于消费者而言,当你在选购产品的时候,关注的肯定就是外观和功能了。而对于功能方面,如果一款手机不用很复杂的操作选项,只要简单的触摸屏幕——看到什么点什么,这么简单的使用方式,对于普通消费者来说,是不是简便、新奇、又好玩呢?
而随着科技的发展,以往只在高端和商务领域才使用的触摸屏功能,现在却早已随着智能机的普及而进入了千家万户中。而以往只有商务人士或者肯花大价钱的高端消费者才能享受的功能,现在却随着技术的进步人人都能享受到。

 

手持装置多点触控技术的实现
作者:欧敏铨 特约撰稿人(台湾)   时间:2008-04-08  来源:电子产品世界
在电子产品市场上,不断有新鲜事发生的,正是手持产品领域。在不久前,大家的注意力还集中在手持产品的无线通信功能,从2G、3G到3.5G,以及与蓝牙、Wi-Fi等技术的整合,并期待下一波加入移动电视(DVB-H、T-DMB技术)或LBS位置服务(A-GPS技术)的新兴应用。不过,现在大家又开始将焦点转移到操作接口上的创新经验开发,这就得导入新的接口控制技术。

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这波界面革命风潮的始作俑者,正是iPhone。为何iPhone会一炮而红呢?若细看其技术规格,其实和目前市场上其它的智能型手机并没有太大的差异,在通信上的支持甚至略逊一筹(只支持GSM 850/900/1800/1900),但一推出仍然让市场为之轰动,其主要卖点正在于其创新的接口操作功能。iPhone实现了几乎不用使用按键的创新接口,以触控方式达成用3.5英寸的大屏幕浏览和执行的目的,而在其背后的关键技术正是多点触控(Multi-touch)面板技术。以下将探讨这项技术的优势与设计难度所在。

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主要触控面板技术
目前市场上常见的触控面板技术大致包括表面声波式( SAW)、光学式(Infrared)、电阻式、表面电容式(Surface Capacitive)和投射电容式(Projective Capacitive)等五种,说明如下:
表面声波式(SAW)
表面声波触控面板在玻璃上安装传送转换器和反射板、接收转换器,以及控制器等组件,在玻璃表面并没有涂上其它的涂料层。其工作原理是表面声波会在玻璃上传送,当其表面被接触时,接触物会吸收超音波而造成衰减,经由控制器比对使用前后的衰减量并计算后得出精确位置。
它的优点是因采用纯玻璃做为感测面板,因此耐用度极高,影像质量也极佳;能使用各种软性的笔尖来做触控;透过校正能保持其稳定性。其缺点则包括当有水在表面流动时,会造成系统的误判;在装置安装上也有相当的难度。SAW一般应用在Kiosk或自动售票机上。
光学式
光学式触控面板是由玻璃基板、红外线发射源、红外线接收器等组件所组成,其原理是利用光源接收遮断来确定位置。和SAW相似的是,光学式因采用纯玻璃来滤波,因此能得到极佳的影像质量及耐用性;它也能使用各种笔尖。它的缺点是在设计上必须考虑光电组件的高度和边缘的宽度;此外,由于使用的组件较贵,相对成本也会比较高。一般应用在ATM、OA事务机、医疗器材的使用上。
电阻式
电阻式因在技术上已发展的相当成熟,因此仍是现在手持式设备使用触控面板时的主流技术。电阻触控式屏幕可分为四线、五线、七线或八线等几种形式,最常见的是四线架构。四线电阻触控式屏幕面板的结构从上到下依次是可挠性矩形顶层、透明的导体覆盖层(导体覆盖材料通常由ITO组成)、空气间隙和隔离层、另一个透明的ITO层,最后是一个稳定层的玻璃基板。当触控笔或手指接触面板表面时,所施的压力会让两个ITO层相触,由于其中一层ITO会供电,另一层ITO层可用来检测触控笔的位置。

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就成本而言,电阻式触控屏幕可说是在所有触控技术中最具优势的,其中又以四线式成本最低。不过,由于必须透过不断对表面施压来确定位置,电阻式使用久了容易造成表面磨损,以四线式来说,其使用寿命大约为一百万次。此外,其透光率较差,平均约在80~85%左右。
表面电容式
表面电容式的技术作法与电阻式相当类似,设计上较简单,成本也很便宜。在其玻璃面板上会涂上一层ITO(或TAO)导电层,并会在面板的四个角持续发出AC讯号,当面板被手指触控时,就会产生电场的变化,此时控制器会测量四角的电流变化,进而能计算出触控的位置。
表面电容式的优点是只需轻轻碰触即可定位,而且能分辨拖拉(drag)模式的操作。它的缺点是当表面涂料层被括伤时,会影响校正的正确性;在系统建置上,触控面板必须完全与任何金属物进行隔绝,才不会造成干扰;此外,它只能以手指来进行触控,这是很大的限制。
c的实现
今日的手机及其它手持设备厂商,都想做出和iPhone相似的多点触控式设备,但上述的触控技术都力有未逮。光学式的触控技术虽也有能力做到多点触控,但基于成本及机构问题,并不适合用于手持式的设备上。因此,目前要实现手持设备的多点触控,也就是让用户能以手指的点压、拖拉来操控画面,甚至能透过两指的开合动作来缩放画面,唯有实行投影电容式触控技术。
多点触控技术其实并非一项新鲜的发明,其实早在1992年时即已被IBM和Bell South提出,而且陆续有许多可行的技术出现,但当这些技术被推往手机等手持设备市场时,业者大多认为这不是一个吸引人的应用方式,还是偏好键盘或使用Stylus笔尖触控的输入模式。然而,iPhone的上市,一下子将这些看法都推翻掉,业者才发现原来消费者很能接受用自己手指来点选控制的这种接口。
其实我们生来习惯使用我们的十指来做各种动作,而当手机中的功能愈来愈复杂,传统的接口只会埋没这些功能,因而发展到可携式接口不得不进行革命的阶段。这时,多点触控的出现即为市场点亮一盏明灯。不过,iPhone推出已有一段时间,但仍未见到市场上接二连三的相似概念产品出现,可见得在技术的实践上确实存在着一道颇高的门坎。
投影电容式触控技术在市场上仍属于相当先进且复杂的技术,其实现方式颇多,但要做到多点触控,基本上都得采用矩阵感测的触控面板,才能侦测出不同轴向的多点触击。这类面板的感测元素通常由多行(column)和多列(row)的矩阵(Matrix)扫描模式来组成,当要达到两点以上的触击辨识能力时,甚至得采用三到四个轴向的感测元素。
在说明投影电容式技术之前,必须了解多点触控判定的两种基本型式,即多点侦测(Multi-Touch Detect)和多点解析(Multi-Touch Resolve)。这两者的技术差异甚大,前者只需侦测出多点触控的动作,如用两指做放大或缩小的动作,并不需找到两点的正确位置;多点解析则需侦测出每个触控点的正确位置,在实践的难度上高出许多。
投影电容式技术又可分为轴交错式(Axis Intersect)和所有触点可定位式(All Points Addressable, APA)两种感测屏幕,说明如下:
轴交错式屏幕">轴交错式屏幕
在轴交错式触控面板中,控制器会分别扫描水平轴与垂直轴,以侦测是否有触控,其位置则是两轴交会处。以此方式来进行感测,只能正确判读一点触控点的位置;当两点触控时,就会出现另外两个Ghost的假性触控点,系统并无法进行正确的判读,但仍能分辨出两点触控的姿态。
APA屏幕
APA屏幕又可分为单层的独立矩阵感测元素(Independent-matrix sense elements)和双层的行列交错矩阵感测元素(Intersection-matrix of row and column sense elements)两种。独立矩阵式的布线最为复杂,其每个感测元素都必须各个与控制器进行联机,举例来说,一个10 x 10的矩阵,就需要有100条连接到控制器的感测线。因此,这类的屏幕会需要更大、更快和更复杂的处理器来处理大量的运算,也需要更大容量的RAM内存,此外,扫描的时间也会很长。
交错矩阵的方式则利用行与列的感测来解决复杂的绕线问题,不过,由于此方式是逐行和逐列进行扫描,其感测上所需的时间与独立矩阵式是相同的。
若比较轴交错式和APA,前者所需的运算资源会少许多,内存不需太小(小于1kB即可);后者因复杂许多,运算要求也会非常高,内存要求也很高(需数kB)。两者都同样能实现多点触控侦测,但轴交错式较难做到多点解析,除非采用独特的软件后处理技术,相较之下,APA就能做到多点解析的要求(参考表1)。

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在系统建置上,电容式触控技术有一些相同的设计议题,包括环境影响、自我校正和专利权等问题。就环境因素来看,EMI是常见的设计挑战,在讯号复杂的手机中又显得更为困难;天气的变化也是不容忽视的因素,不同的温度、湿度或下雨状况,都会影响触控感测的正确性。此外,由于电容式是使用手指来触控,设计者也必须考虑使用者的手指大小,在正确性和分辨率之间取得一个平衡点。
结语
由于投影电容式技术较为复杂,目前市场宣称已掌握此技术的芯片或模块厂商还不多,知名者包括Synaptics、Cypress、义隆电子、Quantum等。如前所述,目前真正实现多点触控接口的手持设备仍屈指可数,由此可见从掌握技术到落实到商业化的产品上,仍然有一段距离。可以肯定的是,当下必然有许多厂商着手于此类设备的开发,但还是有许多设计瓶颈有待突破,如噪声干扰的防治、触控面积的最佳化设计、气候对灵敏度干扰的调校,以及专利权的回避或支付等。
看起来这段学习门坎颇高,芯片及系统业者并无法准确地设定其新产品上市的时程。当然,愈早跨越这个门坎的公司,愈有机会尝到先期市场的利润甜头。除了硬件方面的技术问题,软件也需同步配合,例如Window Mobile显示的触控面积太小,目前仍不适合用于电容式的手指触控模式。
此外,软件也是设备功能差异化的关键,在这方面,控制芯片的厂商已致力于提供各种功能的开发套件,有助于缩短研发的时程。就长远来看,我们仍得观察触控技术是否会成为手持设备操控接口的主流技术。只要市场驱动力够大,多数的技术问题都将会逐步被解决,少有例外。

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