大显示器多点触控技术到来

多点触控界面引发了电脑用户界面的革命，但目前我们只看到它们在简单触控界面或者才开始数字化的应用中施展的潜力，而需要支持大显示面板触控互动的应用更是刚刚开始。

基于多点触控技术的标示牌和广告牌可为广告主与潜在客户进行互动提供新的途径，使客户能够对在商店内过道尽头的显示器上或户外大型显示面板上显示的产品图像进行旋转和缩放操作。在学校，教师和学生可以从原来的简单电子白板转而使用互动显示器，这使他们能够在线搜索图像和文本，然后放大和添加注释，供课堂上的其他人使用。

在工业和其他实时控制的应用中，多点触控使触控屏包含更多控制功能成为可能，让操作员能够高亮显示屏幕上的目标物，来查看其详细情况，然后拨入新的参数，而无需输入详细命令或在附近控制面板的众多功能键中寻找相关控制功能键。

在医学领域，外科手术医生可使用手势来旋转和缩放X线断层摄影图像，以便更好地查看需要仔细检查的图像区域，以帮助诊断或准确标记手术区域。

该技术甚至能够使家具拥有互动能力。许多大学和包括微软在内的公司都在研究用于桌子的互动表面，它不仅可检测坐在桌子周围的用户的触摸动作，还能检测放在桌子上的物体，这项特性可帮助实现增强现实游戏和其他形式的娱乐。

不过，这些应用只有在合适技术的帮助下才能实现。投射式电容触摸屏推动了便携式电子设备（如手机和平板电脑）的多点触控技术革命，但该技术不很适用于这些应用以外的应用。其中一个问题是扩展到更大屏幕的能力。随着屏幕尺寸增加，该技术的准确性会降低，并且不能用于白板和互动招牌所需的65英寸以上显示器。

另一个问题是触摸本身的性质。电容触摸技术要求触控物体存在一些电容才能由传感器记录触摸动作。裸露手指或专门设计的触控笔可满足这一要求，但戴手套的手指有可能不会被检测到，除非手套非常薄。该技术也不能在潮湿的环境中正常发挥作用，使其难以用于户外标示牌和容易发生液体溢溅的医学、工业和家庭桌面环境。

In-glass多点触控技术提供了满足这些应用所有要求的一种替代方案。透明材料在光以大于临界角的角度射到其表面、且表面之上的媒介物的反射系数低于材料本身反射系数时，可以使光在其内部进行反射，该技术使用了这一原理。

由FlatFrog开发并由Dialog半导体公司在DA8901 Smartwave多点触控集成电路（MTIC）中实现的技术中，一个LED阵列以斜角将红外光射入显示器上面的盖板。这些光的大部分在抵达相对面时将反射进玻璃或塑料盖板。检测器放置在适当的位置，可以接收在盖板内部被多次反射的光（图1）。

图 1：DA8901以受控顺序驱动一系列红外发光二极管（LE），将光射入显示器的盖板玻璃。

如果有物体接触这些表面，内部反射会受到扰乱，红外光四散进入盖板，本来可以接收它们的检测器无法接受到信号。这一光强度变化会被所有受影响的检测器记录、放大、并动态过滤，以消除环境光的影响，然后通过高线性度模/数转换器和专用触控算法转换为数字触控信号。

in-glass感测技术的一个重要方面是其对压力敏感：手指在更用力向下按时的展开会被检测为进一步的光强变化。因此，该技术可在整个显示器上提供平滑而反应灵敏的压力感测。因为该技术依靠内部反射，所以显示器是平还是曲并没有关系（图2）。这使OEM厂商能够利用为大屏幕电视开发的曲面显示技术，并使得在通过触摸与系统互动时，更容易触摸到显示器的整个表面。

图2：电视的尺寸，类似于平板电脑，具有扁平边到边外观的显示器及曲面显示器。

因为光反射完全是由触碰屏幕的实物的动作而改变的，所以in-glass技术能够检测触碰它的任何东西，这与投射式电容系统形成对比。同时，与先前的矩阵红外触摸屏中传感器与发射器装在显示器面板及其盖板上方的显示器边缘不同，in-glass技术支持完全多点触控感知，能够感测接触或放在显示器表面上的许多物体。

同时，控制电子能够执行许多功能，如手掌忽略等，以避免记录“假”触碰，例如当用户用手指与系统互动时，手的其他部位在显示器上不小心触碰。通过调整一些红外发射器的角度，有可能通过光从目标物反射入盖板来检测到显示器表面上方近距离的运动。这提供了对手势识别的另一层支持。例如，用户能够通过在屏幕表面上方近距离挥动手或手指来‘翻阅’一组图像，好比这些图像是叠在一本书当中。更先进的运动处理还能捕获广泛的手势，为用户与大尺寸显示器进行互动开辟了许多途径。

支持主动触控笔实现，通过蓝牙等协议进行通讯，允许草图和地图绘制等精确使用。基于此触控技术内核的精确性——可提供高达400dpi的分辨率，触控笔上的各种控制功能使用户能够有选择地在显示器画图、编辑和进行点的控制。

图3：DA8901的框图

in-glass技术可用于会出现液体溢溅或聚集的环境。因为所有感测电子元件都在盖板后面，所以触摸屏能够放在全密封的壳体里面，不受灰尘和水等污染物的影响，同时仍然能够检测由实物产生的触碰。

由于电子元件是与放在实际显示模块顶部的盖板玻璃或塑料片相联，所以in-glass技术容易与标准显示器进行组合，从而得到主要垂直应用市场（如标示牌和工业控制）的专业系统集成商的采用。

与典型的触摸屏技术相比，这种技术还有一些其他优势。由于它只使用人眼不能分辨的红外光线且不依赖薄金属网来提供触控电极的功能，因此光传输以及清晰度和对比度均得以改善。同样，该技术还有卓越的抗电噪声性能，这在工业应用中是一个重要因素。

其内核技术还具有非常出色的抗冲击及抗振动性能。与足够结实的盖板层相结合，in-glass技术可用于可能发生意外损坏或故意破坏的场合。

由于其各种特性的丰富组合，in-glass多点触控技术将推动新一波的应用——特别是需要大显示面积的系统，并对许多行业及市场上的用户界面开发带来革命。

作者简介：

Faisal Ahmad 在 Dialog公司担任移动系统业务部电源管理市场总监。他在电源管理半导体行业有16年的从业经验，分别曾在 Transphorm、Akros Silicon、Fairchild Semiconductor、Intersil 和International Rectifier公司担任高级市场营销职位。 他早年在Dallas Semiconductor 公司和德州仪器担任模拟设计工程师。Faisal 拥有佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）的电子工程学士学位，南卫理公会大学（Southern Methodist University）的工商管理硕士（MBA）学位。