- 電容式觸摸屏系統(tǒng)設(shè)計要點
- 注意防護層（觸摸表面）是平面還是曲面
- 注意防護層非工作區(qū)（不透明區(qū)）的邊沿寬度
- 注意保護層的使用材料
- 注意保護層底面與液晶顯示模塊（LCM）之間的距離
- 靜電放電（ESD）處理
隨著消費移動通信設(shè)備越來越多地采用數(shù)字方式和集成更多的功能，對于設(shè)備的設(shè)計來說，開發(fā)直觀的創(chuàng)新型用戶接口（UI）方案變得更為重要。作為用戶接口設(shè)計的一部分，投射式電容觸摸屏有助于應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。
要設(shè)計一款成功的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)，需要仔細考慮設(shè)備的機械設(shè)計、基底選擇和用戶接口，另外，在設(shè)計過程的所有階段都不能忘記在成本和技術(shù)之間進行折衷。
與電阻式觸摸屏技術(shù)不同，投射式電容觸摸屏更易于處理手指的動作，特別是多點觸摸的用戶輸入。電阻技術(shù)需要依靠手指壓力使觸摸屏的多個機械層產(chǎn)生電氣接觸。
這種操作方法會影響手指滑動的流暢性和手勢操作的靈巧性。另外，電阻式觸摸屏的多層機械結(jié)構(gòu)易于因重復(fù)使用而較早產(chǎn)生磨損。
用投射式觸摸屏實現(xiàn)的幾種常見的多點觸摸手勢包括手指的張合、縮放、雙指的滑動和旋轉(zhuǎn)。它們可以快速方便地處理數(shù)據(jù)、內(nèi)容和用戶參數(shù)。便攜游戲和文本/電子郵件應(yīng)用也可以利用多點觸摸技術(shù)。在一個多指觸摸過程中，多觸點APA（全點可尋址）模式可以精確地測定每個手指所按壓的坐標位置。
不用先按Shift更換字符集然后再輸入實際字符，多點觸摸可以同時點擊Shift+實際字符。多點觸摸方式在GPS導(dǎo)航中也有廣泛的應(yīng)用。不用輸入起始地和目的地，APA可在屏幕上實現(xiàn)目標位置的選擇，讓人們更快地到達目的地。圖1演示了多點觸摸操作可能出現(xiàn)的一些情況。
要評價一個設(shè)備的機械設(shè)計，必須解決幾個關(guān)鍵問題：
1. 防護層（觸摸表面）是平面還是曲面？
通常建議把電容式觸摸屏安裝在平板式觸摸表面上。曲面會增加復(fù)雜性。要實現(xiàn)魯棒的電容式觸摸設(shè)計，透明的觸摸傳感器必須整齊地夾在防護層的下面。因壓合不均勻而產(chǎn)生的任何氣泡都會降低觸摸性能并影響產(chǎn)品的美觀。
曲面防護層只能以PET（聚脂）作為觸摸傳感器的基底。塑料傳感器可通過彎曲來適應(yīng)防護層的外形。如果必須使用曲面的防護層，從反射的角度看，建議曲率不超過45度。曲率增大會增加壓合工藝的難度，并可能損壞ITO（氧化銦錫）圖案，進而可能會影響成品率。
使用壓敏粘合劑（PSA）來實現(xiàn)壓合較為便宜，但它不能用于曲面防護層。要保證更好的壓合完整性，可能須使用更為昂貴的UV固化粘合劑。UV粘合劑價格昂貴，但使用方便、粘合層薄，并具有非常高的光學(xué)品質(zhì)（透明度大于95%）。
2．防護層非工作區(qū)（不透明區(qū)）的邊沿寬度為多少？
對尺寸小于4英寸（10厘米）的觸摸屏，觸摸屏的邊沿寬度，在觸摸傳感器尾線一側(cè)應(yīng)不窄于10mm，與尾線側(cè)毗鄰的兩側(cè)應(yīng)不窄于3mm。這個邊沿空間用于隱藏把透明的ITO圖案鏈接到控制電路的非透明銀質(zhì)箔線并隱藏控制電路本身。對于使用玻璃基底的觸摸屏，邊沿的寬度或許可以做得更窄，但仍建議使用上述指導(dǎo)原則。圖2 描述了這些指導(dǎo)原則。
3．保護層使用什么材料？
在觸摸屏工作區(qū)域內(nèi)，保護層和任何裝飾品都不能使用導(dǎo)電性材料。
因為使用導(dǎo)電性材料會屏蔽電容傳感器的電場，并極大地降低傳感性能。保護層的厚度應(yīng)為1mm或更薄。
4．保護層底面與液晶顯示模塊（LCM）之間的距離是多少？
由于便攜通信設(shè)備外形纖巧，液晶模塊（LCM）與保護層之間的間距需要重點考慮。必須有足夠大的空間來安裝薄的觸摸屏傳感器，另外還需要有足夠大的氣隙來避免觸摸傳感器受到來自LCM的電磁干擾。建議在觸摸傳感器基底和LCM之間至少留0.5mm的間隙。
5．如何處理靜電放電（ESD）?
為防止在觸摸表面上發(fā)生靜電放電事件，必須設(shè)置一條貫穿整個設(shè)備的低阻抗接地路經(jīng)。應(yīng)使用放置在防護層非工作邊界區(qū)中的接地環(huán)來保護觸摸傳感器。
接地環(huán)可以是簡單的金屬箔。必須保證在接地環(huán)和設(shè)備的系統(tǒng)地之間存在可靠連接。
在完成了機械評估之后，必須為觸摸屏選擇一個合適的基底。圖3 顯示了投射式電容觸摸屏的一個典型ITO圖案。
投射式電容觸摸屏基底的兩種主要材料是玻璃和PET（聚酯）。這兩種材料各有優(yōu)點，如果設(shè)備的機械設(shè)計對基底選擇沒有特殊要求，則應(yīng)根據(jù)你的營銷策略選擇最適合你的產(chǎn)品的基底。表1給出了兩種基底的特性對比。
玻璃基底通常用于對光學(xué)性能和環(huán)境耐受力要求高的應(yīng)用系統(tǒng)。在大多數(shù)應(yīng)用中，玻璃基底觸摸傳感器與反射系數(shù)接近的鋼化玻璃保護層搭配使用。另外，通常用防炫目、防反射和防劃擦涂層對保護層進行處理，降低反射量并進一步提高光學(xué)性能。透明度用于定義通過某種材料的光線量。反射系數(shù)用于度量光線反射量。
所有投射式觸摸屏都包含圖案狀的透明ITO導(dǎo)體。理想情況下，ITO圖案的反射率等于沒有ITO圖案的箔線間隙的反射率，這樣能保證導(dǎo)電的ITO 箔線不可見。玻璃觸摸傳感器和保護層也可以通過化學(xué)處理來提高抗跌落沖擊的能力。同PET相比，玻璃基底的投射式電容系統(tǒng)通常更昂貴。
使用PET基底的主要好處是薄、壓合成品率高且結(jié)構(gòu)更輕。當然，PET觸摸屏系統(tǒng)的成本大大低于類似的玻璃基底方案。薄膜基底通常與相對便宜的PMMA保護膜配合，這種保護膜強度低，表面易于被劃傷。
為了了解在PET和玻璃觸摸傳感器之間的成本差異，有必要考察兩者在不同制造階段的成品率。在觸摸傳感器的制造過程中，ITO被噴覆在玻璃 /PET基底上，在基底表面形成細密的ITO沉積薄層。然后，需要制造一個用于生成ITO圖案的光掩膜，為下一個處理階段做準備。
在蝕刻工藝中使用光掩膜來清除不要的ITO，產(chǎn)生所要求的ITO圖案。對于雙基底投射式電容觸摸屏來說，最壞情況下的制造成品率由下列方程給出。
成品率投射式=噴覆成品率x蝕刻（X）成品率x噴覆成品率x蝕刻（Y） 成品率+壓合成品率
生產(chǎn)經(jīng)驗表明：
噴覆成品率（PET）>噴覆成品率（玻璃）
蝕刻成品率（PET）>蝕刻成品率（玻璃）
壓合成品率（PET）>壓合成品率（玻璃）
另外，為提高玻璃觸摸傳感器的機械強度而進行的化學(xué)處理工藝也將潛在地影響其成品率，而基于PET的方案則不涉及這個問題。
對投射式電容觸摸屏設(shè)計而言，另一個非常重要的考慮因素是用戶接口。電容式觸摸屏不太適合使用觸摸筆。人們目前正在研究兩種新型的電容觸摸筆，一種采用導(dǎo)電橡皮，另一種采用導(dǎo)電電介質(zhì)，但這兩種方案是否能提供結(jié)實、易用且便宜的觸摸筆，前景還不太明朗。
另外，電容觸摸將受到手指和觸摸屏之間接觸面積的影響。尖頭的觸摸筆不能產(chǎn)生手指的電容性信號。電容性觸摸屏大多是為實現(xiàn)手指操作而設(shè)計的。利用電容觸摸進行網(wǎng)頁瀏覽是一種要求手指準確選擇的應(yīng)用。在網(wǎng)頁中，許多鏈接緊密地排列在一起，似乎很難準確選擇想要的鏈接。
接口設(shè)計的一種方法是允許用戶依次滾過鏈接選項，在滾動過程中每個鏈接被交錯放大以便能容易的進行觸摸選擇。用戶可以方便地觸摸放大后的選項來訪問某個鏈接。
另一種方法是放大靠近手指觸摸點的所有鏈接，這樣用戶可以從放大的鏈接集中選擇需要的鏈接。總之，用戶接口設(shè)計應(yīng)考慮與手指大小、移動及定位有關(guān)的不確定性。
人手重復(fù)按壓的精度通常為3-4mm，產(chǎn)生偏差的部分原因是眼睛和手指之間的視差和人的靈巧性差別。圖標/按鈕的直徑最好大于5mm。按鈕也應(yīng)該充分分開以改善可用性（最少5-10mm）。如果打算用拇指來操作按鈕，按鈕應(yīng)更大一些，間距也應(yīng)更遠一些。另外，應(yīng)適當?shù)叵蛴脩籼峁┠撤N形式的視覺、聽覺或觸覺反饋，以指示選擇是否正確。反饋不及時將降低用戶輸入的準確性。
觸覺反饋型觸摸屏對固態(tài)觸摸屏上的手指按壓行為產(chǎn)生觸覺反饋。它使用振動電機（執(zhí)行器）向用戶提供反饋。在移動設(shè)備中，最常見的執(zhí)行器是偏心旋轉(zhuǎn)質(zhì)量執(zhí)行器（Eccentric Rotating Mass Actuator）和線性諧振執(zhí)行器。對于一個觸摸行為，投射式電容觸摸屏的表面將振動，指示已經(jīng)檢測到一個輸入。可依據(jù)輸入反饋的類型調(diào)節(jié)振動的強度和持續(xù)時間。
對于用戶接口，最基本的設(shè)計要求是簡單，讓用戶只需進行很少的幾次屏幕點擊就可完成常見任務(wù)。這不僅可以產(chǎn)生更愉快的用戶體驗，也可以降低初學(xué)難度。
對于投射式電容觸摸屏系統(tǒng)，機械評估、基底選擇和用戶接口設(shè)計都是非常重要的考量因素。理解這些機械約束可為基底選擇提供依據(jù)，并保證觸摸屏提供最高的性能。基底選擇是一個在成本、魯棒性和光學(xué)性能之間進行折衷的問題。簡單、直觀及手指選擇圖標的尺寸恰當是保證用戶接口易用的基本條件。周密地考慮觸摸屏設(shè)計的各個方面可保證終端產(chǎn)品的成功，并極大地降低開發(fā)風(fēng)險。
