设计具有真正手套功能的触摸屏

　　大部分电容式触摸屏不支持戴手套操作。手套材料一般不导电，而且其介电特性与空气接近。让手套可操作电容式触摸屏的一种方法是提高触摸屏的灵敏度。不过这样会产生其自身难题：灵敏度太高而无法处理正常的手指触摸，而且还更易受到各种噪声源的影响。为了解决这个问题，目前大部分基于手套的系统都不得不进入必须由用户启用的特殊高灵敏度模式。而当需要支持多点触摸以及各种手套材料与厚度时，复杂性会进一步提高。

　　在电容式触摸屏测量到的戴手套后手指产生的信号比正常手指弱10倍。图1说明电容式触摸屏上正常手指的信号测量(2126个峰值计数)。图2说明戴有厚滑雪手套(手套材料厚5毫米)时相同手指的信号测量(189个峰值计数)。戴手套后手指相对较弱的信号很难检测，尤其是存在显示屏与充电器噪声的情况下更为如此。低信噪比(SNR)会影响到用于检测并且向主机报告触摸位置的复杂算法，从而导致反应迟钝、不准确的触摸性能。
　　正常的解决方案是提高信号灵敏度，以便能够可靠地检测戴手套手指的弱信号。不过，这会带来多个问题。首先，如果针对戴手套的手指输入提高灵敏度，则有可能由于较强的信号输入(如：正常手指)的触摸导致系统饱和。另一个问题是不同手套材料与厚度会产生不同的信号电平。因此，单纯提高灵敏度无法解决手套种类众多而产生的问题。此外，提高触摸屏灵敏度也会增加对噪声源的敏感性。

                               
               

　　稳健的基于手套的系统需要能够可靠地检测各种对象而且不造成系统饱和，同时能够检测到充足的信号，以便触摸算法可靠、准确地运行。为此，可以根据输入类型采用不同的感应模式。如果是戴手套的情况，则触摸系统进入高灵敏度模式，如果是手指触摸输入，则为正常模式。为了支持这两种不同模式，需要采用具有足够动态范围的触摸屏控制器。检测材料厚度为5毫米的厚滑雪手套比检测厚度不到1毫米的薄棉手套要难得多。如果为了获得最佳用户体验而需要进一步区别厚手套与薄手套，则可能需要附加模式和更宽的动态范围。
　　根据目标信号电平支持不同输入模式的系统需要一定的模式切换机制。一种机制是依靠主机根据用户设置或所用应用来设定灵敏度模式。比如，手机用户可以进入手机“设置”菜单并选择“启用手套”。用户实际上可能需要脱掉手套才可以修改设置。另外，如前所述，这种总是需要把手机设置为高灵敏度模式的方法的缺点是提高对噪声的敏感性，而且在使用正常手指时会产生饱和问题。用途更丰富的方法是采用自动模式切换方式，其中触摸屏控制器根据对信号强度与特征的检测进入相应的模式。
　　当触摸屏为了可靠检测手套触摸而切换到高灵敏度模式时，会使系统更易受到噪声的干扰。因此，任何以这种方式支持手套使用的解决方案都需要具备高SNR并且能够抗噪声干扰。触摸系统过去是采用增加气隙或屏蔽层等方法缓解显示屏噪声耦合到触摸屏传感器所产生的影响。虽然这些方法有效并且为高噪声显示屏所需，但是越来越多的器件与触摸模块制造商已经在弃用这些方法，以节约成本和生产更薄的模块。这样就会把噪声难题推给触摸屏控制器。支持手套的高端触摸屏控制器采样高发送(Tx)电压以及通过在多条Tx线路上发送以平衡输出噪声等方法实现高SNR。高级模拟前端、软硬件滤波技术以及智能算法可以进一步帮助触摸屏控制器抵抗显示屏与充电器产生的噪声。

　　触摸屏用户希望手套能够像正常手指那样操作，而且会因为必须使用带导电指尖的特殊手套或者必须脱下手套才能操作设备而感到气馁。通过在设计中采用创新性高级触摸屏控制器，如：赛普拉斯的TMA4XX与TMA5XX器件，系统能够支持解决灵敏度问题所需要的动态范围。利用不同灵敏度模式、自动模式切换功能以及高SNR与抗噪性，系统能够以公众所需要的更好用户体验实现对手套的无缝支持。