《電子技術(shù)應(yīng)用》
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觸摸屏種類與原理,、結(jié)構(gòu)

2015-10-30
關(guān)鍵詞: 觸摸屏 輸入設(shè)備

一,、 觸摸屏的幾個概念:
       所謂觸摸屏,從市場概念來講,,就是一種人人都會使用的計算機輸入設(shè)備,,或者說是人人都會使用的與計算機溝通的設(shè)備。不用學(xué)習(xí),,人人都會使用,,是觸摸屏最大的魔力,這一點無論是鍵盤還是鼠標(biāo),,都無法與其相比,。人人都會使用,也就標(biāo)志著計算機應(yīng)用普及時代的真正到來,。這也是我們發(fā)展觸摸屏,,發(fā)展KIOSK,發(fā)展KIOSK 網(wǎng)絡(luò),,努力形成中國觸摸產(chǎn)業(yè)的原因,。

       從技術(shù)原理角度來講,觸摸屏是一套透明的絕對定位系統(tǒng),,首先它必須保證是透明的,,因此它必須通過材料科技來解決透明問題,像數(shù)字化儀,、寫字板,、電梯開關(guān),它們都不是觸摸屏,;其次它是絕對坐標(biāo),,手指摸哪就是哪,不需要第二個動作,,不像鼠標(biāo),,是相對定位的一套系統(tǒng),我們可以注意到,,觸摸屏軟件都不需要光標(biāo),有光標(biāo)反倒影響用戶的注意力,,因為光標(biāo)是給相對定位的設(shè)備用的,,相對定位的設(shè)備要移動到一個地方首先要知道現(xiàn)在在何處,往哪個方向去,,每時每刻還需要不停的給用戶反饋當(dāng)前的位置才不至于出現(xiàn)偏差,。這些對采取絕對坐標(biāo)定位的觸摸屏來說都不需要;再其次就是能檢測手指的觸摸動作并且判斷手指位置,各類觸摸屏技術(shù)就是圍繞“檢測手指觸摸”而八仙過海各顯神通的,。

二,、 觸摸屏分類
(一) 紅外線式觸摸屏

       紅外線式觸摸屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框,電路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管,,一一對應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣,。用戶在觸摸屏幕時,手指就會擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線,,因而可以判斷出觸摸點在屏幕的位置,。任何觸摸物體都可改變觸點上的紅外線而實現(xiàn)觸摸屏操作。紅外觸摸屏不受電流,、電壓和靜電干擾,,適宜某些惡劣的環(huán)境條件。其主要優(yōu)點是價格低廉,、安裝方便,、不需要卡或其它任何控制器,可以在各檔次的計算機上應(yīng)用,。

(二) 電阻式觸摸屏
       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,,在強化玻璃表面分別涂上兩層OTI 透明氧化金屬導(dǎo)電層。利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制,。當(dāng)手指觸摸屏幕時,。兩層導(dǎo)電層在觸摸點位置就有了接觸,電阻發(fā)生變化,。在X 和Y 兩個方向上產(chǎn)生信號,,然后傳送到觸摸屏控制器??刂破鱾蓽y到這一接觸并計算出(X,,Y)的位置,再根據(jù)模擬鼠標(biāo)的方式運作,。電阻式觸摸屏不怕塵埃,、水及污垢影響,能在惡劣環(huán)境下工作,。但由于復(fù)合薄膜的外層采用塑膠材料,,抗爆性較差,使用壽命受到一定影響,。

(三) 表面聲波式觸摸屏
       表素影響,,分辨率極高,有極好的防刮性,,壽命長,,透光率高,,能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量,最適合公共場所使用,。但塵埃,、水及污垢會嚴(yán)重影響其性能,需要經(jīng)常維護(hù),,保持屏面的光潔,。

       表面聲波式觸摸屏輸入是一種最面聲波是一種沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ臋C械波。該種觸摸屏的角上裝有超聲波換能器,。能發(fā)送一種高頻聲波跨越屏幕表面,,當(dāng)手指觸及屏幕時,觸點上的聲波即被阻止,,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)境因新穎的觸摸輸入技術(shù),。該觸摸屏是由傳送換能器,、接收換能器、反射板及控制器所組成,。它不采用膜層結(jié)構(gòu),,而是采用廉價的壓電陶瓷換能器。該換能器在屏面上看不見,,但能發(fā)送耳朵聽不到的表面聲波(見圖13 和14),。位于觸摸輸入屏四周的反射陣列對表面聲波進(jìn)行空間取樣,再次向多路平行路徑反射,。位于各發(fā)送器對面的反射聲波檢測陣列合成每束反射聲波,,變成連續(xù)的反射聲波,變成連續(xù)的返射聲波交替地對水平和垂直方向進(jìn)行掃描,。手指一觸摸到觸摸輸入屏某個
部位,,該部位的表面波強度便能與觸摸壓力成正比地衰減。

(四) 電容式觸摸屏
       這種觸摸屏是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的,,在玻璃表面貼上一層透明的特殊金屬導(dǎo)電物質(zhì),,當(dāng)有導(dǎo)電物體觸碰時,就會改變觸點的電容,,從而可以探測出觸摸的位置,。但用戴手套的手或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時沒有反應(yīng),這是因為增加了更為絕緣的介質(zhì),。電容觸摸屏能很好地感應(yīng)輕微及快速觸摸,、防刮擦、不怕塵埃,、水及污垢影響,適合惡劣環(huán)境下使用。但由于電容隨溫度,、濕度或環(huán)境電場的不同而變化,,故其穩(wěn)定性較差,分辨率低,,易漂移,。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之前不太受關(guān)注,。Apple 推出的iPhone 提供的友好人機界面,流暢操作性能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,。

       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充進(jìn)來,,各方向補充的電荷量和觸摸點的距離成比例,,我們可以由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,。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,,而且不需要校正,。感應(yīng)電容式在兩層ITO 涂層上蝕刻出不同的ITO 模塊,需要考慮模塊的總阻抗,,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。而且為了檢測到手指觸摸,,ITO 模塊的面積應(yīng)該比手指面積小,,當(dāng)采用菱形圖案時,對角線長通??刂圃? 到6 毫米,。

三,、 各類觸摸屏的對比
上述四種觸摸屏的性能比較如下:

捕獲5.JPG

捕獲6.JPG

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