Touch的秘密浅谈触摸屏原理

URL:http://www.idnovo.com.cn/hardware/2010/1110/article_2099.html

“触摸”流行风

　　触摸屏为何如此流行?
　　其实早在1971年，美国人Sam Hurt就发明了触摸屏技术。要说这项技术真正进入百姓生活已是上个世纪九十年代的事了。现如今，普遍采用的触屏主要有电阻式、电容式、红外线式和表面声波式类型，而iPhone用的就是电容式触摸屏。2007年，苹果iPhone及iPodTouch的问世让多点触摸技术迅速捕获了全球大众的心，给用户带来独特而又神奇的应用体验，使得触摸屏让整个市场大放异彩。
　　所以必须承认，iPhone的巨大成功刺激了所有移动设备的厂商。不仅移动设备厂商趋之若鹜，几乎所有的PC制造厂商也都在拼命追赶触摸屏的潮流。目前在显示器市场中，三星、戴尔、优派、长城、AOC都已推出了支持多点触控操作的触摸屏液晶显示器，这也让整个市场都见识到了触摸屏的前途无量。而对于触摸屏的技术来说，相信大多数人还都不了解。对此感兴趣的朋友可要注意了，今天小Nan就为大家浅谈触摸屏的原理、类型以及特点。
　　触摸屏(Touch panel)：又称为触控面板，是个可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。
　　工作原理
　　为了操作上的方便，人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。工作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成;触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器;而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。
　　主要类型
　　从技术原理来区别触摸屏，可分为五个基本种类：矢量压力传感技术触摸屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏。其中，矢量压力传感技术触摸屏已退出历史舞台;红外线技术触摸屏价格低廉，但其外框易碎，容易产生光干扰，曲面情况下失真;电容技术触摸屏设计构思合理，但其图像失真问题很难得到根本解决;电阻技术触摸屏的定位准确，但其价格颇高，且怕刮易损;表面声波触摸屏解决了以往触摸屏的各种缺陷，清晰不容易被损坏，适于各种场合，缺点是屏幕表面如果有水滴和尘土会使触摸屏变的迟钝，甚至不工作。
　　按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，触摸屏可分为四类。分别为电阻式、电容式、红外线式以及表面声波式。每一类触摸屏都有其各自的优缺点，要了解哪种触摸屏适用于哪种场合，关键就在于要懂得每一类触摸屏技术的工作原理和特点。
　　电阻式触摸屏

　　电阻式触摸屏工作原理
　　电阻式触摸屏是一种传感器，它将矩形区域中触摸点(X,Y)的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压。很多LCD模块都采用了电阻式触摸屏，这种屏幕可以用四线、五线、七线或八线来产生屏幕偏置电压，同时读回触摸点的电压。电阻式触摸屏基本上是薄膜加上玻璃的结构，薄膜和玻璃相邻的一面上均涂有ITO(纳米铟锡金属氧化物)涂层，ITO具有很好的导电性和透明性。当触摸操作时，薄膜下层的ITO会接触到玻璃上层的ITO，经由感应器传出相应的电信号，经过转换电路送到处理器，通过运算转化为屏幕上的X、Y值，而完成点选的动作，并呈现在屏幕上。
　　性能特点
　　① 它们都是一种对外界完全隔离的工作环境，不怕灰尘、水汽和油污
　　②可以用任何物体来触摸，可以用来写字画画，这是它们比较大的优势
　　③电阻触摸屏的精度只取决于A/D转换的精度，因此都能轻松达到4096*4096• 比较而言，五线电阻比四线电阻在保证分辨率精度上还要优越，但是成本代价大，因此售价非常高。
　　四线电阻屏
　　四线电阻模拟量技术的两层透明金属层工作时每层均增加5V恒定电压：一个竖直方向，一个水平方向。总共需四根电缆。　　特点：高解析度，高速传输反应。表面硬度处理，减少擦伤、刮伤及防化学处理。具有光面及雾面处理。一次校正，稳定性高，永不漂移。
　　五线电阻屏
　　五线电阻技术触摸屏的基层把两个方向的电压场通过精密电阻网络都加在玻璃的导电工作面上，我们可以简单的理解为两个方向的电压场分时工作加在同一工作面上，而外层镍金导电层只仅仅用来当作纯导体，有触摸后分时检测内层ITO接触点X轴和Y轴电压值的方法测得触摸点的位置。五线电阻触摸屏内层ITO需四条引线，外层只作导体仅仅一条，触摸屏得引出线共有5条。特点：解析度高，高速传输反应。表面硬度高，减少擦伤、刮伤及防化学处理。同点接触3000万次尚可使用。导电玻璃为基材的介质。一次校正，稳定性高，永不漂移。五线电阻触摸屏有高价位和对环境要求高的缺点。
　　电阻屏的局限
　　不管是四线电阻触摸屏还是五线电阻触摸屏,它们都是一种对外界完全隔离的工作环境，不怕灰尘和水汽，它可以用任何物体来触摸，可以用来写字画画，比较适合工业控制领域及办公室内有限人的使用。电阻触摸屏共同的缺点是因为复合薄膜的外层采用塑胶材料，不知道的人太用力或使用锐器触摸可能划伤整个触摸屏而导致报废。不过在限度之内，划伤只会伤及外导电层，外导电层的划伤对于五线电阻触摸屏来说没有关系,而对四线电阻触摸屏来说是致命的。
　　电容式触摸屏

　　电容式触摸屏工作原理
　　电容式触摸屏是在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属导电物质。当手指触摸在金属层上时，触点的电容就会发生变化，使得与之相连的振荡器频率发生变化，通过测量频率变化可以确定触摸位置获得信息。
　　性能特点
　　电容技术触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的。
　　电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO，最外层是一薄层矽土玻璃保护层,夹层ITO涂层作为工作面,四个角上引出四个电极，内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。
　　电容触摸屏的缺陷
　　电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏，当然还不能和表面声波屏和五线电阻屏相比。电容屏反光严重，而且，电容技术的四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀，存在色彩失真的问题，由于光线在各层间的反射，还造成图像字符的模糊。
　　电流
　　电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用，当有导体靠近与夹层ITO工作面之间耦合出足够量容值的电容时，流走的电流就足够引起电容屏的误动作。
　　我们知道，电容值虽然与极间距离成反比，却与相对面积成正比，并且还与介质的的绝缘系数有关。因此，当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能引起电容屏的误动作，在潮湿的天气，这种情况尤为严重，手扶住显示器、手掌靠近显示器7厘米以内或身体靠近显示器15厘米以内就能引起电容屏的误动作。电容屏的另一个缺点用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为增加了更为绝缘的介质。
　　漂移
　　电容屏更主要的缺点是漂移：当环境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容屏的漂移，造成不准确。例如：开机后显示器温度上升会造成漂移：用户触摸屏幕的同时另一只手或身体一侧靠近显示器会漂移;电容触摸屏附近较大的物体搬移后回漂移，你触摸时如果有人围过来观看也会引起漂移;电容屏的漂移原因属于技术上的先天不足，环境电势面(包括用户的身体)虽然与电容触摸屏离得较远，却比手指头面积大的多，他们直接影响了触摸位置的测定。
　　其他
　　此外，理论上许多应该线性的关系实际上却是非线性，如：体重不同或者手指湿润程度不同的人吸走的总电流量是不同的，而总电流量的变化和四个分电流量的变化是非线性的关系，电容触摸屏采用的这种四个角的自定义极坐标系还没有坐标上的原点，漂移后控制器不能察觉和恢复，而且，4个A/D完成后，由四个分流量的值到触摸点在直角坐标系上的X、Y坐标值的计算过程复杂。由于没有原点，电容屏的漂移是累积的，在工作现场也经常需要校准。电容触摸屏最外面的矽土保护玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲击，敲出一个小洞就会伤及夹层ITO，不管是伤及夹层ITO还是安装运输过程中伤及内表面ITO层，电容屏就不能正常工作了。
　　红外线式触摸屏

　　红外线式触摸屏工作原理
　　红外线式触摸屏由装在触摸屏外框上的红外线发射与接收感测元件构成，在屏幕表面上，形成红外线探测网，任何触摸物体可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。
　　性能特点
　　红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。早期观念上，红外触摸屏存在分辨率低、触摸方式受限制和易受环境干扰而误动作等技术上的局限，因而一度淡出过市场。此后第二代红外屏部分解决了抗光干扰的问题，第三代和第四代在提升分辨率和稳定性能上亦有所改进，但都没有在关键指标或综合性能上有质的飞跃。但是，了解触摸屏技术的人都知道，红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰，适宜恶劣的环境条件，红外线技术是触摸屏产品最终的发展趋势。采用声学和其它材料学技术的触屏都有其难以逾越的屏障，如单一传感器的受损、老化，触摸界面怕受污染、破坏性使用，维护繁杂等等问题。红外线触摸屏只要真正实现了高稳定性能和高分辨率，必将替代其它技术产品而成为触摸屏市场主流。过去的红外触摸屏的分辨率由框架中的红外对管数目决定，因此分辨率较低，市场上主要国内产品为32x32、40X32，另外还有说红外屏对光照环境因素比较敏感，在光照变化较大时会误判甚至死机。这些正是国外非红外触摸屏的国内代理商销售宣传的红外屏的弱点。而最新的技术第五代红外屏的分辨率取决于红外对管数目、扫描频率以及差值算法，分辨率已经达到了1000X720，至于说红外屏在光照条件下不稳定，从第二代红外触摸屏开始，就已经较好的克服了抗光干扰这个弱点。第五代红外线触摸屏是全新一代的智能技术产品，它实现了1000*720高分辨率、多层次自调节和自恢复的硬件适应能力和高度智能化的判别识别，可长时间在各种恶劣环境下任意使用。并且可针对用户定制扩充功能，如网络控制、声感应、人体接近感应、用户软件加密保护、红外数据传输等。原来媒体宣传的红外触摸屏另外一个主要缺点是抗暴性差，其实红外屏完全可以选用任何客户认为满意的防暴玻璃而不会增加太多的成本和影响使用性能，这是其他的触摸屏所无法效仿的。
　　表面声波式触摸屏

　　表面声波式触摸屏工作原理
　　表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕的前面。这块玻璃平板只是一块纯粹的强化玻璃，区别于别类触摸屏技术是没有任何贴膜和覆盖层。
　　玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。玻璃屏的四个周边则刻有45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。
　　性能特点
　　清晰度较高，透光率好。高度耐久，抗刮伤性良好(相对于电阻、电容等有表面度膜)。反应灵敏、不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率高，寿命长(维护良好情况下5000万次);透光率高(92%)，能保持清晰透亮的图像质量;没有漂移，只需安装时一次校正;有第三轴(即压力轴)响应，目前在公共场所使用较多。
　　表面声波屏需要经常维护，因为灰尘，油污甚至饮料的液体沾污在屏的表面，都会阻塞触摸屏表面的导波槽，使波不能正常发射，或使波形改变而控制器无法正常识别，从而影响触摸屏的正常使用，用户需严格注意环境卫生。必须经常擦抹屏的表面以保持屏面的光洁，并定期作一次全面彻底擦除。

Touch的秘密浅谈触摸屏原理相关推荐

计算机中数制教学的游戏,浅谈计算机原理中的《数制及数制转换》
浅谈计算机原理中的<数制及数制转换> 论文联盟http:// 数制及其相互转换问题一直是学生学习过程中的难点.学生学习起来比较费力,并且不容易记住,在考试中也常常丢分,而且它也是学生进一步 ...
浅谈Dubbox原理
Dubbox介绍 Dubbox是一个分布式服务框架,前身是阿里旗下的开源项目Dubbo,后来阿里停止维护,当当网在Dubbo的基础上进行优化,并继续维护,为了与原来的Dubbo区分故将其改名为Dubb ...
浅谈触摸屏技术以及未来的发展趋势
触摸屏技术在我国的应用虽然只有10多年的时间,但是它已经成了继键盘.鼠标.手写板.语音输入后最为普通百姓所易接受的计算机输入方式.因为利用这种技术,用户只要用手指轻轻地触碰计算机显示屏上的图符或文字就 ...
浅谈SPICE原理及应用
引言 SPICE(Simulation program with Integrated Circuit Emphasis)作为电路级模拟程序,是许多仿真软件的核心,比如Tanner Tools.Cad ...
浅谈Git原理和常用命令(学习笔记)
因为多人和做的项目经常用Git但是对于git我总是不太理解,今天熬夜学习了一下 Git我们clone下来的项目的根目录下有一个 .git 的文件,这个不是我们的工作区,它叫做版本库,它来记录我们工作区 ...
浅谈vue-draggable原理
起因众所周知,sortablejs是一个根据dom操作实现拖拽功能的插件,十分好用.但是当我们使用vue框架来进行开发的时候,就和vue所强调的数据驱动视图不符合了,所以这就有了vue-dragga ...
CG-FX 风向传感器聚碳浅谈工作原理
产品概述本产品外型小巧轻便,美观坚固,便于携带和组装,风向标形状设计合理,对自然界大气风向具有准确的定位作用.采用聚碳材质,具有防雨.防腐蚀.坚固实用等优点. 功能特点 ◆体积小,重量轻,野外携带安 ...
浅谈ajax原理、优缺点
ajax原理: Ajax的原理简单来说通过XmlHttpRequest对象来向服务器发异步请求,从服务器获得数据,然后用javascript来操作DOM而更新页面.这其中最关键的一步就是从服务器获得请 ...
浅谈ASQ原理学习总结
转自http://www.cnblogs.com/waterystone/p/4920797.html 几乎所有的锁都是依赖于AbstractQueuedSynchronized的,无论是独占锁还是共 ...

Touch的秘密浅谈触摸屏原理

Touch的秘密浅谈触摸屏原理相关推荐

最新文章

热门文章

Touch的秘密 浅谈触摸屏原理

Touch的秘密 浅谈触摸屏原理相关推荐

最新文章

热门文章

Touch的秘密浅谈触摸屏原理

Touch的秘密浅谈触摸屏原理相关推荐