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触摸屏原理分析

日期: 2019-12-13
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  目前主要有几种类型的触摸屏,它们分别是:电阻式(双层),表面电容式和感应电容式,表面声波式,红外式,以及弯曲波式、有源数字转换器式和光学成像式。它们又可以分为两类,一类需要ITO,比如前三种触摸屏,另一类的结构中不需要ITO, 比如后几种屏。目前市场上,使用ITO材料的电阻式触摸屏和电容式触摸屏应用最为广泛。

电阻式触摸屏

    ITO 是铟锡氧化物的英文缩写,它是一种透明的导电体。通过调整铟和锡的比例,沉积方法,氧化程度以及晶粒的大小可以调整这种物质的性能。薄的ITO材料透明性好,但是阻抗高;厚的ITO材料阻抗低,但是透明性会变差。在PET聚脂薄膜上沉积时,反应温度要下降到150度以下,这会导致ITO氧化不完全,之后的应用中ITO会暴露在空气或空气隔层里,它单位面积阻抗因为自氧化而随时间变化。这使得电阻式触摸屏需要经常校正。


    电阻触摸屏的一个侧面剖视图。手指触摸的表面是一个硬涂层,用以保护下面的PET层。PET层是很薄的有弹性的PET薄膜,当表面被触摸时它会向下弯曲,并使得下面的两层ITO涂层能够相互接触并在该点连通电路。两个ITO层之间是约千分之一英寸厚的一些隔离支点使两层分开。最下面是一个透明的硬底层用来支撑上面的结构,通常是玻璃或者塑料。

    电阻触摸屏的多层结构会导致很大的光损失,对于手持设备通常需要加大背光源来弥补透光性不好的问题,但这样也会增加电池的消耗。电阻式触摸屏的优点是它的屏和控制系统都比较便宜,反应灵敏度也很好。

电容式触摸屏

    电容式触摸屏也需要使用ITO材料,而且它的功耗低寿命长,但是较高的成本使它之前不太受关注。Apple推出的iPhone提供的友好人机界面,流畅操作性能使电容式触摸屏受到了市场的追捧,各种电容式触摸屏产品纷纷面世。而且随着工艺进步和批量化,它的成本不断下降,开始显现逐步取代电阻式触摸屏的趋势。



     表面电容触摸屏只采用单层的ITO,当手指触摸屏表面时,就会有一定量的电荷转移到人体。为了恢复这些电荷损失,电荷从屏幕的四角补充进来,各方向补充的电荷量和触摸点的距离成比例,我们可以由此推算出触摸点的位置。

    表面电容ITO涂层通常需要在屏幕的周边加上线性化的金属电极,来减小角落/边缘效应对电场的影响。有时ITO涂层下面还会有一个ITO屏蔽层,用来阻隔噪音。表面电容触摸屏至少需要校正一次才能使用。

    感应电容触摸屏与表面电容触摸屏相比,可以穿透较厚的覆盖层,而且不需要校正。感应电容式在两层ITO涂层上蚀刻出不同的ITO模块,需要考虑模块的总阻抗,模块之间的连接线的阻抗,两层ITO模块交叉处产生的寄生电容等因素。而且为了检测到手指触摸,ITO模块的面积应该比手指面积小,当采用菱形图案时,对角线长通常控制在4到6毫米。

 全彩led显示屏的触摸主要是采用红外线触摸,在屏体的四周安装红外线感应,将捕捉到的信息回传给电脑,从而通过电脑再来控制屏幕。

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