新技術(shù)到來:大顯示器多點觸控

多點觸控界面引發(fā)了電腦用戶界面的革命，但目前我們只看到它們在簡單觸控界面或者才開始數(shù)字化的應(yīng)用中施展的潛力，而需要支持大顯示面板觸控互動的應(yīng)用更是剛剛開始。

基于多點觸控技術(shù)的標示牌和廣告牌可為廣告主與潛在客戶進行互動提供新的途徑，使客戶能夠?qū)υ谏痰陜?nèi)過道盡頭的顯示器上或戶外大型顯示面板上顯示的產(chǎn)品圖像進行旋轉(zhuǎn)和縮放操作。在學(xué)校，教師和學(xué)生可以從原來的簡單電子白板轉(zhuǎn)而使用互動顯示器，這使他們能夠在線搜索圖像和文本，然后放大和添加注釋，供課堂上的其他人使用。

在工業(yè)和其他實時控制的應(yīng)用中，多點觸控使觸控屏包含更多控制功能成為可能，讓操作員能夠高亮顯示屏幕上的目標物，來查看其詳細情況，然后撥入新的參數(shù)，而無需輸入詳細命令或在附近控制面板的眾多功能鍵中尋找相關(guān)控制功能鍵。

圖1：DA8901以受控順序驅(qū)動一系列紅外發(fā)光二極管(LE)，將光射入顯示器的蓋板玻璃。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，外科手術(shù)醫(yī)生可使用手勢來旋轉(zhuǎn)和縮放X線斷層攝影圖像，以便更好地查看需要仔細檢查的圖像區(qū)域，以幫助診斷或準確標記手術(shù)區(qū)域。

該技術(shù)甚至能夠使家具擁有互動能力。許多大學(xué)和包括微軟在內(nèi)的公司都在研究用于桌子的互動表面，它不僅可檢測坐在桌子周圍的用戶的觸摸動作，還能檢測放在桌子上的物體，這項特性可幫助實現(xiàn)增強現(xiàn)實游戲和其他形式的娛樂。

不過，這些應(yīng)用只有在合適技術(shù)的幫助下才能實現(xiàn)。投射式電容觸摸屏推動了便攜式電子設(shè)備(如手機和平板電腦)的多點觸控技術(shù)革命，但該技術(shù)不很適用于這些應(yīng)用以外的應(yīng)用。其中一個問題是擴展到更大屏幕的能力。隨著屏幕尺寸增加，該技術(shù)的準確性會降低，并且不能用于白板和互動招牌所需的65英寸以上顯示器。

另一個問題是觸摸本身的性質(zhì)。電容觸摸技術(shù)要求觸控物體存在一些電容才能由傳感器記錄觸摸動作。裸露手指或?qū)ｉT設(shè)計的觸控筆可滿足這一要求，但戴手套的手指有可能不會被檢測到，除非手套非常薄。該技術(shù)也不能在潮濕的環(huán)境中正常發(fā)揮作用，使其難以用于戶外標示牌和容易發(fā)生液體溢濺的醫(yī)學(xué)、工業(yè)和家庭桌面環(huán)境。

圖2：電視的尺寸，類似于平板電腦，具有扁平邊到邊外觀的顯示器及曲面顯示器。

In-glass多點觸控技術(shù)提供了滿足這些應(yīng)用所有要求的一種替代方案。透明材料在光以大于臨界角的角度射到其表面、且表面之上的媒介物的反射系數(shù)低于材料本身反射系數(shù)時，可以使光在其內(nèi)部進行反射，該技術(shù)使用了這一原理。

由FlatFrog開發(fā)并由Dialog半導(dǎo)體公司在DA8901 Smartwave多點觸控集成電路(MTIC)中實現(xiàn)的技術(shù)中，一個LED陣列以斜角將紅外光射入顯示器上面的蓋板。這些光的大部分在抵達相對面時將反射進玻璃或塑料蓋板。檢測器放置在適當?shù)奈恢?，可以接收在蓋板內(nèi)部被多次反射的光(圖1)。

如果有物體接觸這些表面，內(nèi)部反射會受到擾亂，紅外光四散進入蓋板，本來可以接收它們的檢測器無法接受到信號。這一光強度變化會被所有受影響的檢測器記錄、放大、并動態(tài)過濾，以消除環(huán)境光的影響，然后通過高線性度模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和專用觸控算法轉(zhuǎn)換為數(shù)字觸控信號。

in-glass感測技術(shù)的一個重要方面是其對壓力敏感：手指在更用力向下按時的展開會被檢測為進一步的光強變化。因此，該技術(shù)可在整個顯示器上提供平滑而反應(yīng)靈敏的壓力感測。因為該技術(shù)依靠內(nèi)部反射，所以顯示器是平還是曲并沒有關(guān)系(圖2)。這使OEM廠商能夠利用為大屏幕電視開發(fā)的曲面顯示技術(shù)，并使得在通過觸摸與系統(tǒng)互動時，更容易觸摸到顯示器的整個表面。

圖3：DA8901的框圖

因為光反射完全是由觸碰屏幕的實物的動作而改變的，所以in-glass技術(shù)能夠檢測觸碰它的任何東西，這與投射式電容系統(tǒng)形成對比。同時，與先前的矩陣紅外觸摸屏中傳感器與發(fā)射器裝在顯示器面板及其蓋板上方的顯示器邊緣不同，in-glass技術(shù)支持完全多點觸控感知，能夠感測接觸或放在顯示器表面上的許多物體。

同時，控制電子能夠執(zhí)行許多功能，如手掌忽略等，以避免記錄“假”觸碰，例如當用戶用手指與系統(tǒng)互動時，手的其他部位在顯示器上不小心觸碰。通過調(diào)整一些紅外發(fā)射器的角度，有可能通過光從目標物反射入蓋板來檢測到顯示器表面上方近距離的運動。這提供了對手勢識別的另一層支持。例如，用戶能夠通過在屏幕表面上方近距離揮動手或手指來‘翻閱’一組圖像，好比這些圖像是疊在一本書當中。更先進的運動處理還能捕獲廣泛的手勢，為用戶與大尺寸顯示器進行互動開辟了許多途徑。

支持主動觸控筆實現(xiàn)，通過藍牙等協(xié)議進行通訊，允許草圖和地圖繪制等精確使用。基于此觸控技術(shù)內(nèi)核的精確性——可提供高達400dpi的分辨率，觸控筆上的各種控制功能使用戶能夠有選擇地在顯示器畫圖、編輯和進行點的控制。

in-glass技術(shù)可用于會出現(xiàn)液體溢濺或聚集的環(huán)境。因為所有感測電子元件都在蓋板后面，所以觸摸屏能夠放在全密封的殼體里面，不受灰塵和水等污染物的影響，同時仍然能夠檢測由實物產(chǎn)生的觸碰。

由于電子元件是與放在實際顯示模塊頂部的蓋板玻璃或塑料片相聯(lián)，所以in-glass技術(shù)容易與標準顯示器進行組合，從而得到主要垂直應(yīng)用市場(如標示牌和工業(yè)控制)的專業(yè)系統(tǒng)集成商的采用。

與典型的觸摸屏技術(shù)相比，這種技術(shù)還有一些其他優(yōu)勢。由于它只使用人眼不能分辨的紅外光線且不依賴薄金屬網(wǎng)來提供觸控電極的功能，因此光傳輸以及清晰度和對比度均得以改善。同樣，該技術(shù)還有卓越的抗電噪聲性能，這在工業(yè)應(yīng)用中是一個重要因素。

其內(nèi)核技術(shù)還具有非常出色的抗沖擊及抗振動性能。與足夠結(jié)實的蓋板層相結(jié)合，in-glass技術(shù)可用于可能發(fā)生意外損壞或故意破壞的場合。

由于其各種特性的豐富組合，in-glass多點觸控技術(shù)將推動新一波的應(yīng)用——特別是需要大顯示面積的系統(tǒng)，并對許多行業(yè)及市場上的用戶界面開發(fā)帶來革命。

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