Écran tactile : tester le fonctionnement sous le verre

Comment le verre sait-il où vous appuyez ?

Un écran tactile capacitif repère votre doigt en mesurant les variations d’un champ électrique entre des électrodes transparentes placées sous le verre. Un doigt modifie le couplage près des croisements de la grille, et le contrôleur se sert de ces mesures pour estimer sa position. Le verre lui-même ne contient aucun bouton mobile.

Touchez une icône sur un téléphone et la bonne application s’ouvre, alors que le verre touché n’a ni boutons, ni pièces mobiles, ni fils visibles. Juste en dessous se trouve une grille d’électrodes transparentes, et une petite puce voisine mesure cette grille plusieurs fois par seconde. Votre doigt n’enfonce rien. Il modifie la quantité de charge électrique qui passe entre deux électrodes, et la puce le remarque.

Le modèle ci-dessus commence par un doigt qui descend sur le verre : les lignes de champ situées dessous se courbent vers le bout du doigt, et le panneau en bas de la scène montre la baisse de capacité du croisement le plus proche. Puis l’écran se sépare en ses couches. Dessous, une surface d’essai accepte la souris ou vos doigts, aussi nombreux que vous le voulez, et Appuyer sur le verre vous permet de toucher le modèle lui-même. Chaque carré de la surface d’essai est un croisement de la grille, et sa couleur ainsi que son nombre indiquent ce que le contrôleur y a mesuré. Les réticules sont les positions que le contrôleur déduit de ces nombres, et les cercles pointillés sont les endroits où vous avez réellement appuyé : vous voyez ainsi à quel point les deux sont proches.

Un écran de téléphone, couche par couche

De haut en bas, le modèle comporte les éléments suivants.

1. Verre de protection. Le seul élément que vous touchez. Sur un téléphone, il mesure en général 0,55, 0,75 ou 1,1 mm d’épaisseur, et les bornes publiques utilisent des verres allant jusqu’à 3 mm. Un verre plus mince, ou de constante diélectrique plus élevée, rend l’écran plus sensible. On peut le remplacer par du plastique, mais celui-ci doit être environ deux fois moins épais que le verre pour fonctionner aussi bien.
2. Électrodes réceptrices. Des colonnes de pastilles en forme de losange, reliées par leurs coins par des cols étroits. Le contrôleur mesure la charge qui arrive sur chaque colonne.
3. Couche isolante. Elle empêche les colonnes de toucher les lignes. Dans le modèle, cette couche porte aussi la carte des nœuds, les carrés colorés qui montrent ce qui a été mesuré à chaque croisement.
4. Électrodes émettrices. Des lignes de losanges, tournées de 90 degrés par rapport aux colonnes. Le contrôleur les excite avec une tension commutée, une ligne à la fois.
5. Afficheur. La dalle OLED ou LCD qui produit l’image. Elle se trouve juste sous les couches tactiles et en est aussi la voisine la plus bruyante.
6. Nappe flexible et contrôleur. Un ruban imprimé amène chaque ligne et chaque colonne jusqu’à la puce du contrôleur tactile. Barrett et Omote notent que la plupart des contrôleurs sont placés sur cette languette, près du capteur, afin que les lignes captent moins de bruit.

Les électrodes sont en oxyde d’indium-étain (ITO), un matériau qui conduit l’électricité tout en laissant passer la lumière. La note de conception de 3M indique une résistance carrée typique de 30 à 150 ohms par carré et explique le compromis : une couche plus mince laisse passer davantage de lumière, mais sa résistance est plus élevée. Le motif en losanges est la disposition la plus courante. Barrett et Omote, qui écrivaient dans Information Display en 2010, donnent aux losanges une taille de 4 à 8 mm selon le fabricant. Dans le modèle, les électrodes sont espacées de 5 mm, le même pas que Microchip dans son exemple détaillé, et la zone active mesure 120 sur 60 mm. Cela fait 12 lignes, 24 colonnes et 288 croisements, que les ingénieurs appellent des nœuds.

Les épaisseurs du modèle sont très exagérées. Les vrais films d’ITO sont bien plus minces que tout ce qui est dessiné ici, et à l’échelle réelle, le capteur tactile tout entier ressemblerait à une simple ligne.

Pourquoi le doigt abaisse la mesure

À l’endroit où une ligne croise une colonne, les deux électrodes forment un minuscule condensateur. Quand le contrôleur fait commuter la tension de la ligne, un peu de charge passe sur la colonne à travers cette capacité, et le contrôleur la mesure. Tout le champ ne reste pas à l’intérieur de ce sandwich. Près des bords des losanges, certaines lignes de champ bombent vers le haut à travers le verre de protection, puis redescendent. L’étape 4 de la visite les montre sous forme d’arcs. Le guide de conception de Microchip note qu’avec un capteur mutuel, le contact est dominé par ces champs de bord entre la paire d’électrodes et le bout du doigt, et qu’un écart plus large entre les deux électrodes réduit leur capacité au repos, mais raccourcit aussi les bords qui se font face.

Un doigt est un conducteur relié à un grand corps. Posé sur le verre au-dessus d’un nœud, il intercepte ces lignes de champ qui bombent et les emporte ailleurs, si bien que moins de charge atteint la colonne. Le guide de conception d’Infineon l’énonce clairement : lorsqu’un doigt est placé entre les électrodes émettrice et réceptrice, la capacité mutuelle diminue, et la charge reçue sur l’électrode réceptrice aussi. Microchip décrit le doigt comme un « chemin vers la masse couplé capacitivement » qui dérobe une partie du courant injecté.

Les variations sont minuscules. Dans la note TB3064 de Microchip, une électrode présente environ 100 pF au circuit de mesure. Un contact appuyé directement dessus modifie cette valeur de 0,5 à 1,0 pF, et un contact sur l’électrode voisine d’environ 0,05 pF. Barrett et Omote écrivent qu’un écran capacitif projeté doit détecter des variations aussi faibles que quelques femtofarads, ce qui explique que ce montage soit si sensible au bruit électrique.

Sur la surface d’essai, les nombres sont déjà orientés dans le bon sens. Ce sont des unités au-dessus d’une référence sans contact, de sorte qu’un doigt apparaît comme un nombre positif alors que la capacité elle-même a baissé. Dans le modèle, un doigt nu appuyé exactement sur un nœud donne 100 unités, et le contrôleur considère un nœud comme touché à partir de 30.

Lire 288 croisements, une ligne à la fois

Le contrôleur ne peut pas lire tous les nœuds en même temps. Il excite une ligne et mesure toutes les colonnes qui la croisent, puis passe à la ligne suivante, et ainsi de suite en boucle. Barrett et Omote appellent cela un balayage « à points tous adressables » et donnent des cadences d’environ 20 à 200 trames complètes par seconde pour les contrôleurs de l’époque.

Réglez Vitesse de balayage sur sa valeur la plus basse et le modèle fait la même chose, mais lentement. La ligne excitée s’allume en orange, et la carte des nœuds de la surface d’essai se remplit une ligne à la fois. À 3 lignes par seconde, une trame complète de 12 lignes dure 4 secondes : un doigt que vous déplacez n’est donc remarqué que lorsque le balayage atteint sa ligne. À la vitesse maximale du modèle, 120 trames par seconde, chaque ligne dispose de 1/1440 de seconde, soit environ 0,69 ms.

Les valeurs brutes ne signifient pas grand-chose à elles seules, car chaque nœud part d’une capacité légèrement différente. Le contrôleur conserve donc une référence, une image mémorisée de l’écran sans aucun contact, et la soustrait. La note de Microchip l’écrit Normalisé = Brut - Référence, et son exemple de micrologiciel prend une nouvelle référence environ toutes les 800 ms lorsqu’il n’y a pas d’activité tactile. Les dérives lentes, comme l’échauffement de l’écran, sont absorbées par la référence et ne ressemblent pas à des contacts.

Une position plus fine que la grille

Avec des électrodes espacées de 5 mm, la réponse grossière serait « quelque part près de la ligne 6, colonne 12 », ce qui ne suffit pas pour viser une lettre sur un clavier. Mais le bout d’un doigt est plus large que l’écart entre les électrodes : il apparaît donc sur plusieurs nœuds à la fois, plus fortement sur le plus proche. Le contrôleur exploite le rapport entre eux.

La surface d’essai le fait avec une moyenne pondérée de trois nœuds, le centroïde, le long de chaque axe. Voici un cas du modèle : un doigt à x = 59,2 mm, posé sur une ligne, avec les colonnes voisines à 52,5, 57,5 et 62,5 mm.

x = (14 × 52,5 + 88 × 57,5 + 62 × 62,5) ÷ (14 + 88 + 62) = 9670 ÷ 164 = 58,96 mm

C’est un écart d’environ 0,24 mm, sur une grille au pas de 5 mm. Le cadre à côté de la surface d’essai affiche ce même calcul, avec vos propres nombres, pour le contact le plus fort, ainsi que l’erreur par rapport à l’endroit où vous avez réellement appuyé.

La note TB3064 de Microchip emploie une formule très proche : la position de l’électrode du maximum, plus la moitié du pas multipliée par la différence entre les voisins de droite et de gauche, le tout divisé par le maximum. Son exemple détaillé a un maximum de 100 à la position 384, des voisins de 25 et 75, et 128 pas entre les électrodes : 384 + 64 × (75 - 25) ÷ 100 = 416. La moyenne pondérée donne le même 416, (25 × 256 + 100 × 384 + 75 × 512) ÷ 200, parce que dans cet exemple les deux voisins totalisent exactement le maximum. Avec 128 pas entre électrodes voisines, une couche de neuf électrodes distingue 1024 positions. Infineon donne un chiffre voisin pour ses curseurs, où cinq segments distinguent au moins 100 positions, et Barrett et Omote situent la résolution habituelle d’un écran capacitif projeté à 1024 sur 1024 ou plus.

Infineon ajoute une règle de conception qu’il vaut la peine de connaître. La réponse n’est linéaire que si, où que se trouve le doigt entre les centres de deux segments, deux capteurs fournissent un signal exploitable. Si le contact est trop petit pour atteindre un voisin, la position rapportée saute vers le nœud le plus proche.

Deux doigts et les points fantômes

Il existe une façon moins coûteuse de balayer : mesurer chaque ligne entière et chaque colonne entière par rapport à la masse, ce qu’on appelle la capacité propre. La grille du modèle, avec ses 12 lignes et 24 colonnes, ne demande alors que 36 mesures au lieu de 288. La note de 3M traite un cas plus grand, un capteur de 40 sur 60 avec 100 électrodes mais 2400 nœuds, soit une différence de densité de contacts de 24 à 1.

Le piège apparaît avec un second doigt. Activez Balayage en capacité propre et appuyez avec deux doigts en diagonale. Le contrôleur voit deux lignes et deux colonnes au-dessus du seuil, et celles-ci se croisent en quatre points. Deux sont réels et deux sont des points fantômes, et les mesures ne permettent pas de savoir lesquels. Une synthèse de la Kyung Hee University l’exprime par une formule : des contacts en (x1, y1) et (x2, y2) produisent aussi des positions fantômes en (x1, y2) et (x2, y1). En mode mutuel, chaque croisement a son propre nombre, de sorte que les deux doigts apparaissent comme deux collines séparées, et rien d’autre.

La note de Microchip décrit un moyen de combiner les deux méthodes. Elle mesure d’abord chaque électrode en capacité propre, ce qui est rapide, pour trouver les lignes et les colonnes concernées. Puis elle mesure la capacité mutuelle seulement là où celles-ci se croisent. Dans son exemple à deux doigts, les quatre nœuds candidats valent 20, 130, 110 et 15, et les deux grandes valeurs désignent les vrais contacts.

Mesurer chaque nœud a un autre intérêt. Barrett et Omote citent la demande de brevet d’Apple pour l’écran de l’iPhone, dans laquelle le contrôleur gère 15 contacts, « 10 doigts, 2 paumes et 3 autres », en partie pour que la main qui tient le téléphone puisse être reconnue et ignorée.

Quand ce n’est pas un doigt nu

Changez Appuyer avec pour voir comment l’écran traite d’autres objets, puis ajoutez un gant, une protection d’écran, de l’eau et du bruit de chargeur avec les curseurs situés dessous. Le panneau en bas de la scène montre le signal, le bruit et leur rapport ; les barres posées sur la couche isolante sont les mêmes valeurs de nœuds, en 3D.

Un gant garde le doigt plus loin des électrodes et place un mauvais conducteur entre les deux. Le modèle traite le verre de protection, une protection d’écran et un gant comme des couches en série : 0,7 mm de verre de permittivité relative 7 compte comme 0,1 mm d’air, et un gant comme son épaisseur divisée par 2. Un gant de 1 mm donne un pic de 25 unités, un gant de 2 mm donne 14 et un gant de 3 mm donne 10, pour un seuil de 30. Haute sensibilité (gants) abaisse le seuil à 12 : les gants de 1 mm et de 2 mm fonctionnent alors, mais pas celui de 3 mm. Ce sont des valeurs de modèle. Barrett et Omote notent que la portée de détection d’un écran capacitif projeté peut être étendue pour des gants de coton ou chirurgicaux. Cette même sensibilité supplémentaire fait qu’un doigt nu est détecté avant d’atterrir : dans le modèle, un doigt à 2 mm au-dessus du verre donne déjà 39 unités. Le réglage du gant ne s’applique qu’à un doigt. Un stylet, une banane ou une saucisse se tient dans la main et c’est son propre bout qui touche le verre ; le curseur du gant est donc verrouillé tant que l’un d’eux est choisi.

Une protection d’écran agit de la même manière. Dans le modèle, une protection en plastique de 0,5 mm (permittivité relative 2) laisse 40 unités et une protection de 1 mm en laisse 25, soit moins que le seuil ordinaire, et chaque pic s’élargit en outre de 0,6 mm par millimètre de couche ajoutée.

Une goutte d’eau peut agir de deux façons. Infineon explique qu’une goutte posée sur le capteur et couvrant aussi une zone reliée à la masse réduit la capacité mutuelle exactement comme un doigt. Une goutte qui ne couvre que les électrodes émettrice et réceptrice l’augmente au contraire, de sorte que la mesure part dans l’autre sens. Le modèle montre les deux cas : une goutte libre donne environ −18 unités, en bleu sur la surface d’essai, et le contrôleur l’ignore ; dès qu’un doigt s’approche à environ 9 mm, la goutte est reliée à la masse par ce doigt et donne +50, si bien que la position rapportée est attirée vers elle. En balayage en capacité propre avec haute sensibilité, quelques gouttes sur la même ligne et la même colonne suffisent pour signaler un contact là où il n’y a aucun doigt. La synthèse de la Kyung Hee University cite l’eau parmi les contaminants que les écrans capacitifs peuvent prendre pour des contacts.

Un stylet passif est une pointe conductrice qui imite un doigt. La synthèse note que sa surface de contact doit être comparable à celle d’un doigt, et que l’écran ne peut pas le distinguer d’un doigt. En 2009, Atmel a annoncé un contrôleur capable de suivre un stylet conducteur à pointe de 2 à 3 mm, après avoir fait passer son rapport signal/bruit de 25:1 à 80:1. Barrett et Omote soulignent que cela restait bien plus large que les pointes de 0,8 mm des anciens stylets d’assistants personnels. Dans le modèle, une pointe en caoutchouc de 6 mm donne environ 72 unités et une pointe de 2,5 mm seulement environ 24 : le stylet fin exige donc la haute sensibilité. Les stylets actifs envoient leur propre signal dans la grille. Ils figurent au catalogue de la scène, mais ne sont pas simulés.

Une banane ou une saucisse tenue en main se comporte comme un doigt un peu plus émoussé, parce qu’elle est humide, assez conductrice et à peu près aussi large qu’un bout de doigt (pics du modèle : 88 et 80 unités). En février 2010, Engadget a rapporté que des utilisateurs sud-coréens d’iPhone tapotaient leur écran avec des saucisses de collation plutôt que d’enlever leurs gants. Un crayon en bois ne donne presque rien. La mine de graphite conduit bien, mais le bois sec qui l’entoure l’isole de votre main, et la pointe qui touche le verre est minuscule.

Le bruit du chargeur est différent du petit scintillement aléatoire de chaque nœud. EDN explique qu’un chargeur bon marché fait osciller ensemble l’alimentation et la masse du téléphone par rapport à la terre, et que cela ne compte que lorsqu’un doigt couplé à la terre touche l’écran : le doigt injecte alors le bruit dans les électrodes situées dessous. Dans le modèle, le bruit apparaît donc le long des colonnes sous le doigt, et à 85 % il crée des contacts fantômes au-dessus et au-dessous du vrai. Cypress a breveté des contrôleurs qui écoutent ce bruit et passent à une fréquence de fonctionnement plus calme ; Filtre (saut de fréquence) ramène le bruit du chargeur du modèle à 12 %.

Ce que le modèle omet

• Épaisseur et échelle. Chaque couche est dessinée des centaines de fois trop épaisse pour qu’on puisse la voir. La carte des nœuds et les barres ne sont dessinées sur la couche isolante que pour les besoins du modèle.
• Le signal lui-même. Chaque objet est modélisé comme une bosse lisse en forme de cloche, de 100 unités au sommet et de 3,4 mm de large pour un doigt, réduite par un gant ou une protection selon la règle des couches en série ci-dessus. Les profils réels dépendent du verre, du motif et du doigt. Un bruit aléatoire de deux unités dans chaque sens est ajouté pour que les nombres fluctuent comme dans une vraie lecture.
• Les picofarads. Le panneau en bas de la scène convertit les unités en capacité mutuelle selon une règle fixe, 1,50 pF sans contact et 0,002 pF de moins par unité, et en capacité propre de 20 pF plus 0,01 pF par unité. Ce sont deux valeurs de modèle, choisies pour montrer le sens et l’ordre de grandeur du changement, et non des mesures faites sur un téléphone.
• Le bruit de l’afficheur et du chargeur. Le bruit du chargeur est modélisé seulement comme des unités aléatoires supplémentaires le long des colonnes sous l’objet qui touche, et le filtre seulement comme une amplitude plus faible. La synthèse de la Kyung Hee University cite aussi le bruit de l’afficheur et le ronflement du secteur, et décrit des remèdes comme la mesure pendant l’intervalle de suppression de l’afficheur. Certains montages ajoutent au bas de l’empilement une couche de blindage en ITO sans motif, et dans les montages « in-cell », les électrodes tactiles sont intégrées à l’afficheur lui-même. Le bruit de l’afficheur n’est pas modélisé.
• Suivi et filtrage. Le vrai micrologiciel suit chaque doigt de trame en trame, lisse sa trajectoire et rejette les paumes. La surface d’essai rapporte ce que montre une seule trame ; une trame bruitée peut donc montrer un fantôme que le micrologiciel écarterait.
• La chaîne temporelle. 3M note que la plupart des utilisateurs sont à l’aise avec un temps de réponse tactile de 20 ms ou moins, mais que des utilisateurs expérimentés peuvent remarquer des retards de 10 ms, et que le système d’exploitation et le traitement graphique ajoutent leur propre délai à celui du contrôleur.

Des consoles radar aux téléphones

Le premier écran tactile commandé au doigt est né de la défense aérienne et du contrôle du trafic aérien. Au Royal Radar Establishment de Malvern, Eric Arthur Johnson a tendu de fins fils de cuivre sur un tube cathodique et construit des circuits qui détectaient quand ils étaient touchés, afin qu’un opérateur puisse choisir directement sur l’écran. Son brevet américain, Touch displays, a été accordé le 2 décembre 1969.

Au CERN, Bent Stumpe a proposé un écran tactile capacitif dans une note manuscrite datée du 11 mars 1972, pour la salle de contrôle du nouveau Super Proton Synchrotron. Ses condensateurs étaient de fines lignes de cuivre sur du verre, larges de 80 µm et espacées de 80 µm pour qu’on ne puisse pas les voir, sous un revêtement de laque qui tenait les doigts à distance. Frank Beck et Stumpe l’ont décrit dans un rapport du CERN en 1973, et quand le SPS a démarré en 1976, sa salle de contrôle était équipée de ces écrans. La première version avait 16 boutons fixes. En 1977, Stumpe a mis au point un écran X–Y à deux couches de condensateurs, une pour chaque coordonnée, selon la même idée de lignes et de colonnes que celle du modèle.

La capacité projetée est restée une technologie de spécialistes pendant des décennies. Barrett et Omote la décrivent sortant de l’obscurité en 2006 pour devenir en 2009 la deuxième technologie tactile la plus répandue, portée par l’iPhone.

Quelle charge change lors d’un petit contact ?

Le mot picofarad peut masquer l’ampleur du problème électrique. Les notes du MIT sur la capacité définissent la charge par Q = CV. Pour un exemple détaillé, supposons que le circuit de mesure voie 100 pF et applique un échelon de tension de 3 V. Ce sont des conditions de circuit données à titre d’illustration, et non des spécifications du modèle ni d’un téléphone en particulier. La charge associée à cet échelon est 100 pF × 3 V = 300 pC. Si un contact modifie la capacité effective de 0,5 pF, la variation de charge à la même tension n’est que de 1,5 pC, soit 0,5 % de la quantité de départ. Une variation de 1,0 pF donne 3 pC, soit 1 %. La plage de capacité provient de la note TB3064 de Microchip ; la tension a été choisie pour ce calcul.

Il ne faut pas lire cet exemple comme disant que chaque nœud mutuel a une capacité de repos de 100 pF. La capacité présentée à un circuit de mesure inclut son électrode et ses couplages parasites. Un doigt ne fournit pas non plus une quantité fixe de charge comme une pile. Il modifie le réseau de champs électriques autour des électrodes excitées. Le contrôleur applique à plusieurs reprises une excitation connue et cherche la différence qui en résulte. En détection mutuelle, le couplage concerné diminue ; en détection propre, le couplage à la masse augmente.

Il y a un deuxième petit nombre à l’écran : la position est affichée à 0,1 mm près. Avec des électrodes espacées de 5 mm, cela fait 50 intervalles affichés par pas, et non 50 électrodes physiques. Le calcul à trois nœuds ci-dessus donne 58,96 mm pour un doigt réellement situé à 59,2 mm, soit une erreur d’environ 0,24 mm avant de tenir compte du bruit variable. Arrondir la réponse à une décimale ne supprime pas cette erreur. La résolution désigne l’écart entre les valeurs rapportées possibles ; la précision décrit leur proximité avec la vraie position. Traverser lentement un intervalle permet de voir la différence. Près d’un bord, le contrôleur perd aussi un échantillon voisin : une règle d’interpolation qui se comporte bien au milieu ne se comporte donc pas forcément aussi bien à la limite.

Pourquoi 120 balayages par seconde ne donnent pas une réponse en 8 ms

Au réglage le plus rapide, le modèle balaie 12 lignes × 120 trames/s = 1440 lignes/s. Un balayage complet dure 1000 / 120 = 8,33 ms. Supposons qu’un doigt immobile se pose à un instant aléatoire, que chaque ligne soit visitée une fois par trame et que la détection soit immédiate dès que sa ligne est visitée. Sous ces hypothèses, l’attente pour cette ligne se situe entre presque 0 et 8,33 ms, avec une moyenne de 4,17 ms. C’est une attente de balayage calculée, et non une mesure de la latence du navigateur.

Supposons maintenant que le micrologiciel exige deux lectures positives consécutives avant d’accepter un nouveau contact. Cela ajouterait une trame, et l’attente irait d’environ 8,33 à 16,67 ms, avec une moyenne de 12,5 ms. Cette règle des deux lectures est un exemple de filtrage, et non une affirmation sur le détecteur de cette exposition. Rejeter une brève pointe électrique peut améliorer la fiabilité tout en retardant un vrai contact. La plage historique de 20 à 200 trames/s de Barrett et Omote correspond à des périodes de trame de 50 à 5 ms ; ces périodes seules ne déterminent pas la réponse finale d’un téléphone.

Après la détection, les coordonnées doivent encore parvenir à l’application, qui doit dessiner une nouvelle image. Pour une autre hypothèse explicite, un afficheur à 60 Hz commence un nouvel intervalle de rafraîchissement toutes les 16,67 ms. Attendre sa prochaine occasion peut ajouter presque autant de temps, avant même tout autre traitement. La fréquence de balayage, la fréquence de rafraîchissement de l’afficheur et la latence entre le contact et l’image décrivent donc des événements différents. L’exposition ralentit son balayage pour que la séquence des lignes soit visible, mais ne simule ni le système d’exploitation ni une chaîne de rafraîchissement de l’afficheur. Son réglage à 3 lignes/s met 4 secondes à parcourir 12 lignes ; le réglage médian, 3 trames/s, prend environ 333 ms. Confondre des lignes par seconde avec des trames par seconde change la réponse d’un facteur 12.

Quatre façons de trouver un doigt

Le BYU Design Review décrit quatre familles de capteurs. Elles peuvent se placer sur des afficheurs semblables tout en mesurant des changements physiques très différents. La construction capacitive projetée d’un téléphone ne doit pas être prise pour l’explication de toutes les bornes publiques.

Un panneau résistif n’a pas besoin d’un bout de doigt conducteur, car le contact mécanique ferme l’écart entre ses couches. Un cadre infrarouge n’a pas besoin de placer une grille d’électrodes transparentes sur la zone d’affichage : ses trajets de détection la croisent au-dessus. Un panneau à ondes acoustiques de surface utilise des transducteurs et le moment où les ondes sont perturbées, et non la capacité de l’utilisateur. Aucun de ces trois autres capteurs n’est simulé en changeant Appuyer avec. Ce réglage change l’objet présenté au capteur capacitif de cette exposition, et non la technologie de détection sous-jacente.

L’histoire demande aussi qu’on sépare les dates. Le panorama historique d’USC Viterbi date de 1965 le travail de Johnson au RRE sur la commande au doigt. La date de 1969 donnée plus haut est celle de l’octroi de son brevet américain, et non celle à laquelle il a d’abord démontré l’idée. Le rapport du CERN de 1973 relève d’un développement ultérieur de la salle de contrôle. Aucune de ces dates ne prétend que ces premiers systèmes offraient déjà les gestes à plusieurs doigts, suivis en continu, que l’on attend d’un téléphone actuel.

Malentendus fréquents

Appuyer plus fort doit créer un signal électrique plus fort. Ce capteur mesure un couplage, pas une force. Un appui plus ferme peut aplatir le bout du doigt et modifier sa surface de contact, mais ce n’est pas une mesure de force étalonnée. Le doigt du modèle a un profil fixe et aucun réglage de pression. Une application ne peut pas obtenir une force fiable en se contentant de rebaptiser l’amplitude de son contact.

Quatre points candidats signifient que quatre doigts ont été détectés. Dans la détection propre par lignes et colonnes, deux lignes actives et deux colonnes actives produisent quatre intersections possibles. L’information qui manque est de savoir quelle ligne va avec quelle colonne. Abaisser le seuil ne peut pas rétablir cette information et risque de laisser entrer davantage de bruit. Les mesures mutuelles résolvent les intersections une par une. Deux contacts sur une même ligne constituent aussi un autre essai que deux contacts en diagonale, car le nombre d’intersections ambiguës change.

Une tache d’eau bleue prouve que les vrais téléphones sont étanches. Le bleu désigne ici un signal négatif après soustraction de la référence, dans le modèle de goutte flottante choisi. De l’eau qui atteint une zone reliée à la masse peut se comporter autrement, comme l’explique le guide d’Infineon. L’étanchéité concerne l’entrée de liquide dans l’appareil ; le fonctionnement fiable avec un doigt mouillé concerne la distinction de signaux électriques. Satisfaire l’une de ces exigences n’établit pas l’autre.

À essayer sur l’écran

Les défis situés sous les commandes partent chacun d’un état préparé, et l’insigne sur la scène compte combien vous en avez résolus. Les expériences ci-dessous utilisent les mêmes commandes.

Réglez Appuyer avec sur Doigt nu et activez Valeurs des nœuds. Déplacez lentement un contact unique entre les centres de deux nœuds voisins. Comparez la coordonnée indiquée avec le repère pointillé de la position réelle et avec l’erreur affichée à côté du résultat. Notez la plus grande erreur que vous voyez sur ce court trajet, plutôt que de prendre une seule bonne lecture pour une spécification.

Posez deux doigts sur la surface d’essai, ou activez Appuyer sur le verre et posez-les sur le modèle. Sur un téléphone, écartez-les : le trait pointillé entre les contacts montre le rapport de pincement, et les deux pics s’écartent aussi sur la scène. À la souris, faites un Maj-clic à deux positions en diagonale pour laisser les deux doigts en place, activez Balayage en capacité propre et comptez les intersections candidates, puis désactivez-le sans toucher aux doigts.

Réglez Épaisseur du gant sur 2 mm et appuyez. Rien n’est détecté tant que Haute sensibilité (gants) n’est pas activée ; à 3 mm, même cela échoue. Faites de même avec une Protection d’écran de 1 mm et avec le Stylet fin, bout 2,5 mm. Posez ensuite cinq Gouttes sur le verre sans rien toucher, et cherchez la combinaison de balayage et de sensibilité qui signale un contact à partir de l’eau seule.

Enfin, réglez Bruit du chargeur sur 85 % et maintenez un doigt immobile. Des contacts fantômes apparaissent le long de ses colonnes. Activez Filtre (saut de fréquence) et le nombre revient à vos vrais contacts. Ces expériences utilisent des unités, et non des picofarads mesurés, et elles ne peuvent pas tester le comportement du gant, de l’eau ou du chargeur de l’appareil sur lequel vous lisez ceci.