- 電容式觸摸屏系統(tǒng)設計要點
- 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備越來越多地采用數(shù)字方式和集成更多的功能，對于設備的設計來說，開發(fā)直觀的創(chuàng)新型用戶接口（UI）方案變得更為重要。作為用戶接口設計的一部分，投射式電容觸摸屏有助于應對這一挑戰(zhàn)。
要設計一款成功的投射式電容觸摸屏系統(tǒng)，需要仔細考慮設備的機械設計、基底選擇和用戶接口，另外，在設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導航中也有廣泛的應用。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。
要評價一個設備的機械設計，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。曲面會增加復雜性。要實現(xiàn)魯棒的電容式觸摸設計，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)應不窄于10mm，與尾線側(cè)毗鄰的兩側(cè)應不窄于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原則。圖2 描述了這些指導原則。
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電性材料。
因為使用導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，必須設置一條貫穿整個設備的低阻抗接地路經(jīng)。應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，如果設備的機械設計對基底選擇沒有特殊要求，則應根據(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性能和環(huán)境耐受力要求高的應用系統(tǒng)。在大多數(shù)應用中，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，一種采用導電橡皮，另一種采用導電電介質(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?？傊?，用戶接口設計應考慮與手指大小、移動及定位有關(guān)的不確定性。
人手重復按壓的精度通常為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，按鈕應更大一些，間距也應更遠一些。另外，應適當?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?？梢罁?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。這不僅可以產(chǎn)生更愉快的用戶體驗，也可以降低初學難度。
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?；走x擇是一個在成本、魯棒性和光學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)風險。
