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觸摸屏的原理
[ 2011/9/19 14:04:29 ] [轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來源:就是要儀器網(wǎng)]

觸控屏(Touch panel)又稱為觸控面板,是個(gè)可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置,當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時(shí),屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動(dòng)各種連結(jié)裝置,可用以取代機(jī)械式的按鈕面板,并借由液晶顯示畫面制造出生動(dòng)的影音效果。

主要類型

從技術(shù)原理來區(qū)別觸摸屏,可分為五個(gè)基本種類:矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏、電阻技術(shù)觸摸屏、電容技術(shù)觸摸屏、紅外線技術(shù)觸摸屏、表面聲波技術(shù)觸摸屏。其中矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏已退出歷史舞臺(tái);紅外線技術(shù)觸摸屏價(jià)格低廉,但其外框易碎,容易產(chǎn)生光干擾,曲面情況下失真;電容技術(shù)觸摸屏設(shè)計(jì)構(gòu)思合理,但其圖像失真問題很難得到根本解決;電阻技術(shù)觸摸屏的定位準(zhǔn)確,但其價(jià)格頗高,且怕刮易損;表面聲波觸摸屏解決了以往觸摸屏的各種缺陷,清晰不容易被損壞,適于各種場合,缺點(diǎn)是屏幕表面如果有水滴和塵土?xí)褂|摸屏變的遲鈍,甚至不工作。按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì),我們把觸摸屏分為四種,它們分別為電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式。每一類觸摸屏都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn),要了解哪種觸摸屏適用于哪種場合,關(guān)鍵就在于要懂得每一類觸摸屏技術(shù)的工作原理和特點(diǎn)。

這種觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏,這是一種多層的復(fù)合薄膜,它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層,表面涂有一層透明氧化金屬(透明的導(dǎo)電電阻)導(dǎo)電層,上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層、它的內(nèi)表面也涂有一層涂層、在他們之間有許多細(xì)小的(小于1/1000英寸)的透明隔離點(diǎn)把兩層導(dǎo)電層隔開絕緣。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí),兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置就有了接觸,電阻發(fā)生變化,在X和Y兩個(gè)方向上產(chǎn)生信號(hào),然后送觸摸屏控制器??刂破鱾蓽y(cè)到這一接觸并計(jì)算出(X,Y)的位置,再根據(jù)模擬鼠標(biāo)的方式運(yùn)作。這就是電阻技術(shù)觸摸屏的最基本的原理。

電容式觸摸屏

  2.1電容技術(shù)觸摸屏

  是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。電容式觸摸屏是是一塊四層復(fù)合玻璃屏,玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層ITO,最外層是一薄層矽土玻璃保護(hù)層,夾層ITO涂層作為工作面,四個(gè)角上引出四個(gè)電極,內(nèi)層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境。當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí),由于人體電場,用戶和觸摸屏表面形成以一個(gè)耦合電容,對(duì)于高頻電流來說,電容是直接導(dǎo)體,于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。這個(gè)電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出,并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比,控制器通過對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算,得出觸摸點(diǎn)的位置。

壓電式觸摸屏

  電阻式設(shè)計(jì)簡單,成本低,但電阻式觸控較受制于其物理局限性,如透光率較低,高線數(shù)的大偵測(cè)面積造成處理器負(fù)擔(dān),其應(yīng)用特性使之易老化從而影響使用壽命。電容式觸控支持多點(diǎn)觸控功能,擁有更高的透光率、更低的整體功耗,其接觸面硬度高,無需按壓,使用壽命較長,但精準(zhǔn)度不足,不支持手寫筆操控。于是衍生了壓電式觸摸屏。

紅外線式觸摸屏

  紅外觸摸屏是利用X、Y方向上密布的紅外線矩陣來檢測(cè)并定位用戶的觸摸。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個(gè)電路板外框,電路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管,一一對(duì)應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時(shí),手指就會(huì)擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線,因而可以判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸點(diǎn)上的紅外線而實(shí)現(xiàn)觸摸屏操作。早期觀念上,紅外觸摸屏存在分辨率低、觸摸方式受限制和易受環(huán)境干擾而誤動(dòng)作等技術(shù)上的局限,因而一度淡出過市場。此后第二代紅外屏部分解決了抗光干擾的問題,第三代和第四代在提升分辨率和穩(wěn)定性能上亦有所改進(jìn),但都沒有在關(guān)鍵指標(biāo)或綜合性能上有質(zhì)的飛躍。但是,了解觸摸屏技術(shù)的人都知道,紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾,適宜惡劣的環(huán)境條件,紅外線技術(shù)是觸摸屏產(chǎn)品最終的發(fā)展趨勢(shì)。采用聲學(xué)和其它材料學(xué)技術(shù)的觸屏都有其難以逾越的屏障,如單一傳感器的受損、老化,觸摸界面怕受污染、破壞性使用,維護(hù)繁雜等等問題。紅外線觸摸屏只要真正實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定性能和高分辨率,必將替代其它技術(shù)產(chǎn)品而成為觸摸屏市場主流。過去的紅外觸摸屏的分辨率由框架中的紅外對(duì)管數(shù)目決定,因此分辨率較低,市場上主要國內(nèi)產(chǎn)品為32x32、40X32,另外還有說紅外屏對(duì)光照環(huán)境因素比較敏感,在光照變化較大時(shí)會(huì)誤判甚至死機(jī)。這些正是國外非紅外觸摸屏的國內(nèi)代理商銷售宣傳的紅外屏的弱點(diǎn)。而最新的技術(shù)第五代紅外屏的分辨率取決于紅外對(duì)管數(shù)目、掃描頻率以及差值算法,分辨率已經(jīng)達(dá)到了1000X720,至于說紅外屏在光照條件下不穩(wěn)定,從第二代紅外觸摸屏開始,就已經(jīng)較好的克服了抗光干擾這個(gè)弱點(diǎn)。 第五代紅外線觸摸屏是全新一代的智能技術(shù)產(chǎn)品,它實(shí)現(xiàn)了1000*720高分辨率、多層次自調(diào)節(jié)和自恢復(fù)的硬件適應(yīng)能力和高度智能化的判別識(shí)別,可長時(shí)間在各種惡劣環(huán)境下任意使用。并且可針對(duì)用戶定制擴(kuò)充功能,如網(wǎng)絡(luò)控制、聲感應(yīng)、人體接近感應(yīng)、用戶軟件加密保護(hù)、紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。原來媒體宣傳的紅外觸摸屏另外一個(gè)主要缺點(diǎn)是抗暴性差,其實(shí)紅外屏完全可以選用任何客戶認(rèn)為滿意的防暴玻璃而不會(huì)增加太多的成本和影響使用性能,這是其他的觸摸屏所無法效仿的。

 

 

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