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觸摸屏的分類
來源: 日期:2013-12-17 21:38:08 人氣:標(biāo)簽:
觸摸屏主要有以下8種不同的方式:電阻式、表面電容式、投射電容式、表面聲波式、紅外式、彎曲波式、有源數(shù)字轉(zhuǎn)換器式和光學(xué)成像式。它們又可以分為兩類,一類需要ito,比如前三種觸摸屏,另一類的結(jié)構(gòu)中不需要ito,比如后幾種屏。目前,市場上使用ito材料的電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏應(yīng)用 為廣泛。
ito是銦錫氧化物的英文縮寫,它是一種透明的導(dǎo)電體,可通過調(diào)整銦和錫的比例,選擇沉積方法、氧化程度以及晶粒的大小來調(diào)整這種物質(zhì)的性能。薄的ito材料透明性好,但是阻抗高;厚的ito材料阻抗低,但透明性會變差。在pet聚脂薄膜上沉積時,反應(yīng)溫度會降到150。c以下,這就導(dǎo)致了ito氧化不完全。在之后的應(yīng)用中,ito暴露在空氣或空氣隔層里,其單位面積阻抗因為自然氧化而隨時間變化,這就是電阻式觸摸屏需要經(jīng)常校正的原因。
1.電阻式觸摸屏
電阻觸摸屏的一個側(cè)面剖視圖如圖所示。手指觸摸的表面是一個硬涂層,用以保護(hù)下面的pet層。pet層是很薄的有彈性的pet薄膜,當(dāng)表面被觸摸時它會向下彎曲,并使得下面的兩層ito涂層能夠相互接觸并在該點連通電路。兩個ito層之間是一些約2.5nm厚的隔離支點, 下面是一個透明的硬底層,用來支撐上面的結(jié)構(gòu),通常是玻璃或者塑料。

電阻觸摸屏的多層結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致很大的光損失,對于手持設(shè)備通常需要加大背光源來彌補(bǔ)透光性不好的問題,因此會增加電池的消耗。電阻式觸摸屏的優(yōu)點是它的屏和控制系統(tǒng)都比較便宜,反應(yīng)靈敏度也很好。
2、電容式觸摸屏
電容式觸摸屏也需要使用ito材料,而且它的功耗低、壽命長,但是較高的成本使它在前些年不太受關(guān)注。自從apple推出的iphone后,該機(jī)不僅提供了友好的人機(jī)界面,而且操作流暢,這使電容式觸摸屏受到了市場的追捧,各種電容式觸摸屏產(chǎn)品紛紛面世。而且隨著工藝進(jìn)步和批量化,它的成本不斷下降,開始顯現(xiàn)逐步取代電阻式觸摸屏的趨勢。
(1)表面電容觸摸屏
表面電容觸摸屏只采用單層的ito,當(dāng)手指觸摸屏表面時,就會有一定量的電荷轉(zhuǎn)移到人體。為了恢復(fù)這些電荷損失,電荷從屏幕的四角補(bǔ)充進(jìn)來,如圖所示。由于各方向補(bǔ)充的電荷量和觸摸點的距離成比例,所以可以憑此推算出觸摸點的位置。

表面電容ito涂層通常需要在屏幕的周邊加上線性化的金屬電極,來減小角落/邊緣效應(yīng)對電場的影響。有時ito涂層下面還會有一個ito屏蔽層,用來阻隔噪音。
表面電容觸摸屏至少需要校正一次才能使用。
(2)感應(yīng)電容式觸摸屏
感應(yīng)電容觸摸屏與表面電容觸摸屏相比,可以穿透較厚的覆蓋層,且不需要校正。
感應(yīng)電容式觸摸屏在兩層ito涂層上蝕刻出不同的ito模塊,如圖3所示,由于考慮模塊的總阻抗及模塊之間的連接線的阻抗,兩層ito模塊交叉處產(chǎn)生的寄生電容等因素,并且為了能檢測到手指觸摸,ito模塊的面積應(yīng)比手指面積小,當(dāng)采用菱形圖案時,對角線長通常控制在4mm—6mm。
在下圖中,綠色和藍(lán)色的ito模塊位于兩層ito涂層上,可以把它們看作是x和y方向的連續(xù)變化的滑條,對x和y方向上不同的ito模塊分別進(jìn)行掃描,以獲得觸摸點的位置和觸摸的軌跡。兩層ito涂層之間是pet或玻璃隔離層,后者透光性更好,可以承受更大的壓力,并且可通過特殊工藝直接鍍在lcd表面。

感應(yīng)電容式觸摸屏檢測到的觸摸位置對應(yīng)于感應(yīng)到 大電容變化值的交叉點,對于x軸或y軸來說,則是對不同ito模塊的信號量取加權(quán)平均得到的位置量,系統(tǒng)然后在觸摸屏下面的lcd上顯示出觸摸點或軌跡。
另外,觸摸屏的下面是lcd顯示屏,它的表面會和靠近的ito涂層的ito模塊產(chǎn)生寄生電容。因此,安裝時通常在兩層之間保留一定的空氣,以降低寄生電容的影響。
目前,在電容式觸摸屏解決方案中,cypress psoc產(chǎn)品已可編程,設(shè)計靈活,一致性好,再加上高效的psoc express/psoc designer開發(fā)環(huán)境而處于領(lǐng)先地位。
pcb板或觸摸屏上相鄰的感應(yīng)模塊或?qū)Ь之間會存在寄生電容cp,如下圖所示。當(dāng)有手指接近或觸摸兩個相鄰感應(yīng)模塊時,相當(dāng)于附加了兩個電容,它們相當(dāng)于并聯(lián)在cp上的電容cfo利用psoc的csa和csd技術(shù)可以檢測到這個電容上的變化,從而確定有沒有手指觸摸。

表面電容式可以用于大尺寸觸摸屏,并且其成本也較低,但目前無法支持手勢識別;感應(yīng)電容式主要用于中小尺寸觸摸屏,并且可以支持手勢識別。
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