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未來公用資訊看板觸控螢幕科技應用
 

【作者: Ian Crosby】   2009年01月05日 星期一

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簡介:技術融合與21世紀的公用資訊看板

目前具交易功能的公用資訊看板日漸普遍,整合功能也漸趨強大,這將結合電腦演算、寬頻網路、電子商務以及精實管理和供應鏈最佳化的商業實務等技術應用。零售商必須更積極地參與競爭,因此公用資訊看板逐漸成為強而有力的行銷工具。


公用資訊看板可在人來人往站立的短暫時間內,抓住潛在客戶的注意力,其地點涵蓋大眾交通運輸站、加油站前廣場以及各類零售據點。因此穩固的公用資訊站設計,需承受炙熱陽光曝曬,或在夜間、大雨、煙塵四起或沙地等戶外及惡劣環境中運作。


公用資訊看板的觸控感應能力

觸控感應能力是影響公用資訊看板功能、可用性與風格的關鍵技術。舉例來說,對絕大多數使用者(包括平常不使用電腦的人士在內)來說,若與小型鍵盤或一般鍵盤相比,使用觸控介面僅需藉由直覺。若要使公用資訊站成功地成為普遍的市場銷售工具,必須強化確保這項可吸引廣泛大眾的特色。


若要讓觸控螢幕應用發揮最佳效果、吸引使用者並提高點閱率,公用資訊看板的開發人員在設計使用者介面時,必須注意觸控螢幕運作的方式。這包括透過聲音與視覺效果,提供清楚而充滿想像力的人機介面色彩設計、版面配置和觸覺反應,需進一步善用使用者直接觸控螢幕的特質,進一步鼓勵互動應用。


技術選擇

對一般使用者來說,一個較不明顯的因素是採用的觸控螢幕技術之性質。當使用者碰觸螢幕時,有許多方式可感應使用者的出現和地點。每一種方法皆有其獨特優勢。在公用資訊看板應用當中,選定的觸控技術對設備的生命週期及成本而言,具有關鍵的影響力。


損壞速度較快或容易遭受意外或惡意破壞的觸控技術,可能會被經常汰換。其他技術在一段時間後可能仍須受限於游標漂移的情況,因此需要維修人員頻繁地到場維修以進行校準。一些感應技術可能容易受到錯誤觸控偵測的影響,尤其是在螢幕表面結露或沾附水滴時;而其他幾項技術可能無法在水份、灰塵或風砂沾附時有效運作。公用資訊站若要因地制宜地適應各種應用環境,選擇最佳化觸控介面實為必要。


電阻式觸控技術

電阻式觸控科技是目前成本最低的觸碰技術,其應用也比其他任何觸控螢幕更為廣泛,包括 PDA、手持式遊戲機和各種POS終端機等裝置。其技術設計大要為觸碰感應器與螢幕控制平台相連,前方附有彈性可導電的塗層薄膜,與前方導電塗層玻璃基座之間有一小段間隔。當觸控壓力在導電層之間產生接觸時,感應器控制器就會利用分壓的原理計算出觸控的位置。


然而經過一段使用時間後,薄膜電阻會變得更為非線性化,因而損及感應的正確性。況且前方導電薄膜容易受損,易受意外遭到使用者的首飾和不當的尖銳物品例如原子筆或車鑰匙所刮傷。若導電薄膜受損,介面就可能中止運作。這點對於設置於加油站前廣場的應用環境來說較為不利,相關金融交易活動容易受到影響。


電容式觸控感應技術

表面電容觸控感應也是以貼在螢幕上的玻璃基座導電前層為基礎。用手指或導電觸控筆觸控這一層顯微薄導電金屬塗層,會在碰觸位置產生電容式偶合電流。然後,感應器控制器內的演算程式,就會對該位置進行三角測量。一般而言觸控技術的持久度更甚於電阻式感應;相對來說,輕微表面受損的影響程度也比較小。


然而,長久使用後造成的磨損和使用強力清潔劑或尖銳器具,或是故意的破壞仍會大幅減損其效能。覆蓋膜表面的沙粒或可略過不造成影響,但較大的液態水珠或是潑灑到螢幕上的水分,以及感應器四邊及四個角落附近的水分,均可能導致觸控偵測錯誤。這使得放置於戶外的螢幕裝置,在下大雨時極可能受到影響。


另一項較為嚴重的限制是指向裝置或觸控筆必須具有導電性且需接地才可使用,若在緯度較高等寒冷國家的使用者在冬天於戶外配戴手套,就可能發生無觸控偵測的情形。


聲學與光學感應

表面聲波元件(SAW)所產生的觸控感應,是由裝置在螢幕前方玻璃基座上的壓電轉換器和反射器來啟動,然後建立並形成X和Y軸。這樣一來可傳送維持在基座表面各處的聲波。使用者觸控螢幕後,觸控筆會吸收該特定位置的部分聲波,而控制電子裝置就可計算觸控位置的X及Y軸的座標。


與電阻或表面電容感應不同,這類觸控技術的優勢在於SAW玻璃基座不使用導電塗層,因此不會阻擋光線穿越感應器。這就表示更多來自螢幕的光線可以穿越感應器,並產生較為光亮的外觀。在戶外或陽光直射的情況下,使用者閱讀更為輕鬆。


不過,當雨水或其他碎片擊打螢幕表面時,仍可能導致觸控偵測錯誤,裝設在側邊的轉換器與反射器,必須保持清潔。同時無遮蔽設計可能讓灰塵滲入,最終也會出現故障。此外如果指向裝置使用的材料無法有效吸收表面波的能量,觸控偵測與正確性也可能降低。


掃描紅外線觸控感應技術

掃描紅外線觸控感應器使用的是類似SAW的感應原理。裝設在感應器前側附近的紅外線LED燈和反射器矩陣,可以產生一幕看不見的光線,如果手指或其他指向裝置阻礙光線幕,就會啟動控制器的觸控反應。此項技術的優勢在於指向裝置不需接地。因此,手指、原子筆、汽車鑰匙或信用卡的邊緣都可觸動。由於觸控介面可是螢幕表面本身,或具有保護功能的玻璃控制面板,因此在螢幕與使用者之間傳送的光線也很高。


然而,紅外線感應在下雨或有其他碎片落在螢幕上時,容易因為紅外線幕遭到破壞而產生錯誤的觸控偵測結果。聚集在螢幕邊緣角落附近的灰塵,也可能阻礙發射器或接收器,進而導致感應結果不如預期。同時,這項技術容易受到自然日光中的紅外光影響,較不適合應用於戶外環境。


投影電容式技術(PCT)觸控感應

PCT的特色是將微細電容器矩陣嵌入玻璃或塑膠積層螢幕中,如圖一所示。根據螢幕解析度與大小的不同,分別使用16與64個單一電容器,並採用X及Y針狀矩陣設計,將螢幕區細分為像素大小的感應單元。


PCT 感應器內的每一個電容器直徑,約為人類頭髮厚度的25%,因此肉眼在瀏覽電源開啟的螢幕時無法看見該矩陣,也不會影響螢幕傳送的光線。



《圖一 PCT微細電容矩陣示意圖》
《圖一 PCT微細電容矩陣示意圖》

圖二則顯示電容器如何用來產生X、Y和Z軸的感應運作。圖表也說明了矩陣模式偏移,以防止產生諸如光學干涉的負面影響。電容器是與電子控制器PCB相連,電子控制器PCB裝置在感應器上,或與感應器相隔較遠,可在各元件中產生振動頻率。當接地或導電的觸控筆接近感應器表面時,內嵌矩陣中就會產生電容變化。接觸點附近的電容器中,會出現可測量的振動頻率變更結果。控制演算法將分析新的電容值,並計算X和Y座標,然後傳送至電腦讓使游標移動。



《圖二 PCT電容器XYZ軸感應運作示意圖》
《圖二 PCT電容器XYZ軸感應運作示意圖》

積層螢幕可以保護感應矩陣,使其不受破壞,也不因意外狀況及蓄意破壞而受損。同時,由於感應發生在Z軸,所以即使使用者配戴手套,或螢幕和PCT感應器上額外裝設保護式螢幕,PCT感應器仍可不需直接與感應器矩陣接觸而能偵測觸碰。此外,由於表面碎片或水滴導致的錯誤觸碰偵測可能性也因此排除。


不同於多種其他的觸控技術,由於感應元件可受到保護不易受損,因此PCT沒有漂移的問題,所以可減少定期校準或維護的需求,能大幅提昇公用資訊看板產品的生命週期和成本效益。


結論

公用資訊看板業者希望讓系統更為貼近滿足客戶的需求,如何延長產品的耐久性並降低人員和設備的成本成為當務之急。公用資訊看板必須更加穩固且可信賴,若要兼具智慧與吸引力的解決方案,觸碰介面是必備要素。許多仰賴易受損前置元件的觸控技術,容易受損或易導致觸碰偵測錯誤,需要繁複的維修作業,並無法滿足公用資訊看板的應用環境。投影電容式觸控感應正逐漸成為最有效的解決方案。


(作者為Zytronic銷售暨行銷總監)


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