觸摸屏的分類及其原理
通常,觸摸屏系統(tǒng)由觸摸檢測(cè)傳感部件和觸摸屏控制器兩部分器件組成。前者采集用戶的觸摸信息并傳送到控制器,后者通過對(duì)接收到的信息進(jìn)行處理,得到用戶的觸摸位置,并將位置信息發(fā)送給上一層的主機(jī),同時(shí)接收主機(jī)發(fā)送的控制命令并加以執(zhí)行。 觸摸屏的主要分類 從技術(shù)原理上區(qū)分,觸摸屏可以分成四個(gè)基本種類:紅外技術(shù)觸摸屏、表面聲波觸摸屏、電阻觸摸屏、電容觸摸屏。下面將對(duì)以上四種觸摸屏技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。 1、紅外技術(shù)觸摸屏 該觸摸屏由安裝在觸摸屏外框上的紅外發(fā)射和接收器件構(gòu)成。發(fā)射器件在屏幕表面形成紅外檢測(cè)網(wǎng),任何物體都可改變觸點(diǎn)的紅外線而實(shí)現(xiàn)觸摸的檢測(cè)。紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾,適合條件惡劣的工作環(huán)境,價(jià)格低,安裝方便,響應(yīng)速度快。紅外現(xiàn)在應(yīng)用開始廣泛化了,一般都是用于大型設(shè)備,比如電視上主持人的觸摸大電視,壽命一般,準(zhǔn)確率高,支持多點(diǎn),透光率最好,最高100%。 2、表面聲波觸摸屏 表面聲波是沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ臋C(jī)械波。此類觸摸屏由觸摸屏、聲波發(fā)生器、反射器和聲波接收器組成。其中聲波發(fā)生器產(chǎn)生一種高頻聲波跨越屏幕表面,在手指觸摸時(shí),觸電上的聲波被阻止,聲波接收器由此確定坐標(biāo)位置。表面聲波觸摸屏不受溫度、濕度等環(huán)境因素的影響,分辨率極高,有極好的防刮性,使用壽命長(zhǎng),透光率好,沒有漂移,表面也不怕劃,缺點(diǎn)是怕水和油污,臟了要維護(hù)。 3、電阻式觸摸屏 電阻觸摸屏是一塊與顯示屏表面匹配的多層復(fù)合薄膜。該結(jié)構(gòu)以一層玻璃作為基層,表面涂一層透明的導(dǎo)電層(ITO,氧化銦),上層再覆蓋一層防刮的塑料層,它的內(nèi)表面也涂有一層ITO,四線和八線觸摸屏由兩層具有相同表面電阻的透明阻性材料組成,五線和七線觸摸屏由一個(gè)阻性層和一個(gè)導(dǎo)電層組成,通常在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小(小于千分之一英寸)的透明隔離點(diǎn)把它們分隔開。當(dāng)觸摸屏表面受到的壓力(如通過筆尖或手指進(jìn)行按壓)足夠大時(shí),頂層與底層之間會(huì)產(chǎn)生接觸。所有的電阻式觸摸屏都采用分壓器原理來(lái)產(chǎn)生代表X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)的電壓。 為了在電阻式觸摸屏上的特定方向測(cè)量一個(gè)坐標(biāo),需要對(duì)一個(gè)阻性層進(jìn)行偏置:將它的一邊接VREF,另一邊接地。同時(shí),將未偏置的那一層連接到一個(gè)ADC的高阻抗輸入端。當(dāng)觸摸屏上的壓力足夠大,使兩層之間發(fā)生接觸時(shí),電阻性表面被分隔為兩個(gè)電阻。它們的阻值與觸摸點(diǎn)到偏置邊緣的距離成正比。觸摸點(diǎn)與接地邊之間的電阻相當(dāng)于分壓器中下面的那個(gè)電阻。因此,在未偏置層上測(cè)得的電壓與觸摸點(diǎn)到接地邊之間的距離成正比。電阻式觸摸屏的優(yōu)點(diǎn)是它的屏和控制系統(tǒng)都比較便宜,反應(yīng)靈敏度也很好,而且不管是四線電阻觸摸屏還是五線電阻觸摸屏,它們都是一種對(duì)外界完全隔離的工作環(huán)境,不怕灰塵和水汽,能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境。它可以用任何物體來(lái)觸摸,穩(wěn)定性能較好。缺點(diǎn)是電阻觸摸屏的外層薄膜容易被劃傷導(dǎo)致觸摸屏不可用,多層結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致很大的光損失,對(duì)于手持設(shè)備通常需要加大背光源來(lái)彌補(bǔ)透光性不好的問題,但這樣也會(huì)增加電池的消耗。 4、電容觸摸屏 電容式觸摸屏的結(jié)構(gòu)主要是在屏幕上鍍上一層透明的導(dǎo)電層(ITO),再在外層覆蓋一塊保護(hù)玻璃,雙玻璃結(jié)構(gòu)能更有效的保護(hù) 導(dǎo)體層及感應(yīng)器。 按工作原理的不同,電容觸摸屏又可大略分為表面電容觸摸技術(shù)(surface capacitive touch)和投射式電容觸摸技術(shù)(projected capacitive touch)。 表面電容觸摸技術(shù)(SCT): SCT面板是一片分布均勻的ITO層,面板四個(gè)角落各有一條引線與SCT控制器相連接。SCT控制器內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電路對(duì)面板進(jìn)行充電,形成一個(gè)均勻的電場(chǎng),當(dāng)手指觸摸時(shí),電場(chǎng)改變,引起微量的電流流動(dòng)。此時(shí)IC內(nèi)的檢測(cè)電路分別解析四條聯(lián)線的電流量,并根據(jù)各點(diǎn)的數(shù)據(jù)量推算出X、Y的坐標(biāo)。為了克服干擾,可以利用硬件過濾器或軟件濾波器對(duì)對(duì)推算出來(lái)的坐標(biāo)值進(jìn)行處理。 投射式電容觸摸技術(shù)(PCT): PCT是建立于矩陣的概念上的。在觸摸屏制作部分,PCT面板的ITO經(jīng)過蝕刻而產(chǎn)生特定圖案,以提高各觸點(diǎn)的信噪比,增強(qiáng)識(shí)別精度。根據(jù)掃描方式,一般又可以分成自電容和互電容兩種: 自電容,通常是指掃描電極與地構(gòu)成的電容。在玻璃表面,用ITO制成橫向和縱向的掃描電極,這些電極與地之間構(gòu)成一個(gè)電容的兩極,當(dāng)人手指觸摸時(shí),人體產(chǎn)生的電容將并聯(lián)到電路之中引起電容的變化,電容控制器通過偵測(cè)到這一變化值推算出觸點(diǎn)的坐標(biāo)值。 互電容,一般是指在玻璃表面的橫向和縱向ITO電極之間形成的耦合電容。互電容的檢測(cè)方式就是通過檢測(cè)每個(gè)交叉點(diǎn)的電容變化來(lái)判斷觸摸點(diǎn)的位置。當(dāng)人體觸摸時(shí),電極的電場(chǎng)受到人體的影響而減小,從而影響耦合電容的大小。電容控制器能夠偵測(cè)到電容值的變化,通過對(duì)這些變化進(jìn)行處理,就能得到精確的坐標(biāo)信息。因?yàn)榛ル娙莸膾呙璺绞绞菣z測(cè)每個(gè)交叉點(diǎn)的電容值變化,所以它需要的掃描時(shí)間較長(zhǎng),需要檢測(cè)X*Y個(gè)數(shù)據(jù),但是正是由于這種檢測(cè)方式,它可以實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)觸摸檢測(cè)。 對(duì)以上幾種觸摸屏技術(shù)進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn),對(duì)于一般公共信息及工控領(lǐng)域,使用觸摸屏的尺寸都比較大,對(duì)穩(wěn)定性的要求較高,故而紅外技術(shù)觸摸屏和表面聲波觸摸屏由于其強(qiáng)抗干擾行和穩(wěn)定性,具有較大的市場(chǎng)。而對(duì)于便攜式設(shè)備(手機(jī)、MP4等娛樂設(shè)備),電阻式和電容式觸摸屏是更好得選擇。 如今,觸摸技術(shù)已經(jīng)在手機(jī)市場(chǎng)大行其道,觸屏手機(jī)更成為各大廠商競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。而在這個(gè)觸摸屏手機(jī)的發(fā)展浪潮中,由于電容式觸摸屏輕觸就能感應(yīng),使用方便。而且手指與觸控屏的接觸幾乎沒有磨損,性能穩(wěn)定,經(jīng)機(jī)械測(cè)試使用壽命長(zhǎng)達(dá)30年。隨著制造工藝的提高,以及電容觸摸技術(shù)的發(fā)展,電容觸摸屏模組的價(jià)格逐步下降,電阻式觸摸屏由于其自身長(zhǎng)期為人們所詬病的使用壽命和透光率等問題,將逐漸被電容式觸摸屏所取代。 |
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