大顯示器多點(diǎn)觸控技術(shù)到來

多點(diǎn)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?cè)诤?jiǎn)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(dòng)的應(yīng)用更是剛剛開始。

基于多點(diǎn)觸控技術(shù)的標(biāo)示牌和廣告牌可為廣告主與潛在客戶進(jìn)行互動(dòng)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(jìn)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(jiǎn)單電子白板轉(zhuǎn)而使用互動(dòng)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(shí)時(shí)控制的應(yīng)用中，多點(diǎn)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(biāo)物，來查看其詳細(xì)情況，然后撥入新的參數(shù)，而無需輸入詳細(xì)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(dòng)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(shì)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(xì)檢查的圖像區(qū)域，以幫助診斷或準(zhǔn)確標(biāo)記手術(shù)區(qū)域。

該技術(shù)甚至能夠使家具擁有互動(dòng)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(dòng)表面，它不僅可檢測(cè)坐在桌子周圍的用戶的觸摸動(dòng)作，還能檢測(cè)放在桌子上的物體，這項(xiàng)特性可幫助實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(shí)現(xiàn)。投射式電容觸摸屏推動(dòng)了便攜式電子設(shè)備（如手機(jī)和平板電腦）的多點(diǎn)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(gè)問題是擴(kuò)展到更大屏幕的能力。隨著屏幕尺寸增加，該技術(shù)的準(zhǔn)確性會(huì)降低，并且不能用于白板和互動(dòng)招牌所需的65英寸以上顯示器。

另一個(gè)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(dòng)作。裸露手指或?qū)ｉT設(shè)計(jì)的觸控筆可滿足這一要求，但戴手套的手指有可能不會(huì)被檢測(cè)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(biāo)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(diǎn)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(shí)，可以使光在其內(nèi)部進(jìn)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(diǎn)觸控集成電路（MTIC）中實(shí)現(xiàn)的技術(shù)中，一個(gè)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(dá)相對(duì)面時(shí)將反射進(jìn)玻璃或塑料蓋板。檢測(cè)器放置在適當(dāng)?shù)奈恢茫梢越邮赵谏w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(huì)受到擾亂，紅外光四散進(jìn)入蓋板，本來可以接收它們的檢測(cè)器無法接受到信號(hào)。這一光強(qiáng)度變化會(huì)被所有受影響的檢測(cè)器記錄、放大、并動(dòng)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(hào)。

in-glass感測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要方面是其對(duì)壓力敏感：手指在更用力向下按時(shí)的展開會(huì)被檢測(cè)為進(jìn)一步的光強(qiáng)變化。因此，該技術(shù)可在整個(gè)顯示器上提供平滑而反應(yīng)靈敏的壓力感測(cè)。因?yàn)樵摷夹g(shù)依靠?jī)?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(dòng)時(shí)，更容易觸摸到顯示器的整個(gè)表面。

圖3：DA8901的框圖

因?yàn)楣夥瓷渫耆怯捎|碰屏幕的實(shí)物的動(dòng)作而改變的，所以in-glass技術(shù)能夠檢測(cè)觸碰它的任何東西，這與投射式電容系統(tǒng)形成對(duì)比。同時(shí)，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(diǎn)觸控感知，能夠感測(cè)接觸或放在顯示器表面上的許多物體。

同時(shí)，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(dāng)用戶用手指與系統(tǒng)互動(dòng)時(shí)，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(biāo)物反射入蓋板來檢測(cè)到顯示器表面上方近距離的運(yùn)動(dòng)。這提供了對(duì)手勢(shì)識(shí)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(dòng)手或手指來‘翻閱’一組圖像，好比這些圖像是疊在一本書當(dāng)中。更先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)處理還能捕獲廣泛的手勢(shì)，為用戶與大尺寸顯示器進(jìn)行互動(dòng)開辟了許多途徑。

支持主動(dòng)觸控筆實(shí)現(xiàn)，通過藍(lán)牙等協(xié)議進(jìn)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(dá)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(jìn)行點(diǎn)的控制。

in-glass技術(shù)可用于會(huì)出現(xiàn)液體溢濺或聚集的環(huán)境。因?yàn)樗懈袦y(cè)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(shí)仍然能夠檢測(cè)由實(shí)物產(chǎn)生的觸碰。

由于電子元件是與放在實(shí)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(biāo)準(zhǔn)顯示器進(jìn)行組合，從而得到主要垂直應(yīng)用市場(chǎng)（如標(biāo)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(shì)。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(duì)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(gè)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(dòng)性能。與足夠結(jié)實(shí)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(chǎng)合。

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