手机平板触控屏,抗水有奇招


 

关热词:平板  手机  抗水  

    最近的旗舰手机如三星Galaxy S5、索尼Xperia Z2等都具备了防水功能,在水下浸泡30分钟也没问题。但是,就算是再牛的防水手机,它们的触控屏在水里也是没法用的,而对于普通的智能手机来说,屏幕上稍微多沾一些水或者是湿手指来触控,一样会出现触控失灵的情况。那这是什么原因呢?触控屏厂商有什么解决办法呢?让我们一起来看一下。

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触控屏沾水为何会失灵?

    相信很多玩家都曾经遇到过配备电容触控屏的智能手机在屏幕或者手指沾水、或者是夏天手机放裤兜里屏幕被汗水打湿后出现触控失灵、触控点乱漂的情况——实际上,就算是号称防水的手机,包括经典的摩托罗拉DEFY、索尼Xperia Z等等,屏幕沾上了过多的水或是手机泡在水里,触控屏都是没法用的(Xperia Z2为此还单独添加了物理快门键来解决水下不能触控拍照的尴尬问题)。

    这个问题是电容屏本身工作原理所造成的,电容屏之所以能工作,因为人体本身就是导体,而含有杂质的水(除非是在实验室里故意为之,否则自然情况下手机屏幕沾上的水都不可能是纯水)也是导电的,所以沾到电容触控屏上就会让触控传感器出现误判。

    不过,可能大家会发现,目前一些比较新的旗舰手机在屏幕沾水不是太夸张的情况下已经可以过滤掉错误的触控信息了,而之前的一些手机触控屏在遇到小雨滴或者沾染一些汗水时都会导致触控失灵。其实这是因为触控传感器、控制芯片和对应的软件算法都在不断进步的原因。其中自电容、互电容模式的动态切换是个很有效的解决方案。

自电容/互电容模式切换增强抗水性

    在讨论自电容、互电容动态切换之前,我们得先了解这两种模式的工作原理。下面就来简单介绍一下。


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自电容模式下开启传导屏蔽(右)后,消灭了错误的触控信号
 

    自电容的原理就是侦测一个触控传感器对电路接地端的电容,而在这个过程中,有两个电流可能会经过的回路,其一为透过人体和传感器直接耦合(i2);其二为从传感器到邻近传感器之间的边际电场耦合(i1)。自电容的主要信号大多来自手指与传感器之间直接的电容耦合。但是,屏幕上的水气会增加邻近传感器之间的边际电场,从而影响触控精度,要解决这个问题,就得使用传导屏蔽把边际电场耦合(i1)消除掉。当然,要实现屏蔽,控制器必须能机动地切换所读取的传感器引脚,进而感测到整个触控屏幕。

    互电容的物理原理与自电容相同,但手指触控信号的主要来源是边际电场(i1)而不是直接耦合。触控屏上独立的水气,也会增加边际电场的强度而影响精度。但是,互电容模式不能像自电容模式那样屏蔽掉边际耦合,那等于直接掐掉了触控信号。也就是说互电容模式天生抗水性就不如自电容模式。

 

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互电容模式下消除边际电场耦合(i1)等于屏蔽掉了触控信号
 

    那智能手机的触控屏直接采用自电容模式不就拥有很好的抗水性了吗?没错,但自电容模式下只能支持单点触控,这是自电容模式的原理所决定的——只有单点触控的手机现在没人能接受了。因此,在屏幕上没水的时候,我们还是需要互电容模式来实现多点触控。

    所以,综合自电容和互电容模式的优点是个解决思路,但这要求能够这两者能实现动态切换。实际上,目前已经有成熟的方案出现,例如Atmel推出的XSense触控传感器加上mXT640T控制器,就可以实现动态的自电容、互电容切换,同时对屏幕上水滴的大小、类型进行判断,从而提供不错的抗水性。

延伸阅读:触控屏的抗水性与湿手指追踪

    触控屏的抗水性是指当触控屏上有液体时,系统能排除假性触控,且能在移除液体后,完全回复正常操作功能。但是,单是具备抗水性却无法支持沾湿的屏幕来实现触控,在这方面就得依赖湿手指追踪功能。

    湿手指追踪功能指的是在有水气的触控屏上追踪手指的位置。触控屏表面上的水气会使电容量检测出现误差,进而降低触控的精准度,湿手指追踪功能则能确保提供一个精准值。在有水气的情况下,具备湿手指追踪功能的触控屏触控误差通常为1~2mm,对于拨打电话或发送电子邮件等功能而言,这样的误差就无伤大雅了。

    当然,辨识触控屏上水滴的大小也很重要。小水滴直径不超过3mm,大水滴通常介于3~18mm之间,不同类型的水质以及水滴尺寸会产生不同的电容误差,而且,即便是相同类型的液体,对不支持多点触控的自电容模式与支援多点触控的互电容模式也会产生不同的结果,所以有些触控屏控制器会同时使用这两种技术,来解决因液体导致触控信号混乱的问题。

    总的来说,触控屏的抗水性与湿手指追踪这两项标准已经越来越被重视,在将来的旗舰级手机中会要求得更加苛刻。

 

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