觸摸屏原理及基礎(chǔ)知識(shí)

觸摸屏在我們身邊已經(jīng)隨處可見(jiàn)了，在PDA等個(gè)人便攜式設(shè)備領(lǐng)域中，觸摸屏節(jié)省了空間便于攜帶，還有更好的人機(jī)交互性。

目前主要有幾種類型的觸摸屏，它們分別是：電阻式（雙層），表面電容式和感應(yīng)電容式，表面聲波式，紅外式，以及彎曲波式、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(chǎng)上，使用ITO材料的電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏應(yīng)用最為廣泛。

電阻式觸摸屏

ITO是銦錫氧化物的英文縮寫(xiě)，它是一種透明的導(dǎo)電體。通過(guò)調(diào)整銦和錫的比例，沉積方法，氧化程度以及晶粒的大小可以調(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，但是透明性會(huì)變差。在PET聚脂薄膜上沉積時(shí)，反應(yīng)溫度要下降到150度以下，這會(huì)導(dǎo)致ITO氧化不完全，之后的應(yīng)用中ITO會(huì)暴露在空氣或空氣隔層里，它單位面積阻抗因?yàn)樽匝趸S時(shí)間變化。這使得電阻式觸摸屏需要經(jīng)常校正。

圖一是電阻觸摸屏的一個(gè)側(cè)面剖視圖。手指觸摸的表面是一個(gè)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(shí)它會(huì)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(diǎn)連通電路。兩個(gè)ITO層之間是約千分之一英寸厚的一些隔離支點(diǎn)使兩層分開(kāi)。最下面是一個(gè)透明的硬底層用來(lái)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(huì)導(dǎo)致很大的光損失，對(duì)于手持設(shè)備通常需要加大背光源來(lái)彌補(bǔ)透光性不好的問(wèn)題，但這樣也會(huì)增加電池的消耗。電阻式觸摸屏的優(yōu)點(diǎn)是它的屏和控制系統(tǒng)都比較便宜，反應(yīng)靈敏度也很好。

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(zhǎng)，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(jī)界面，流暢操作性能使電容式觸摸屏受到了市場(chǎng)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(kāi)始顯現(xiàn)逐步取代電阻式觸摸屏的趨勢(shì)。

表面電容觸摸屏只采用單層的ITO，當(dāng)手指觸摸屏表面時(shí)，就會(huì)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(lái)，各方向補(bǔ)充的電荷量和觸摸點(diǎn)的距離成比例，我們可以由此推算出觸摸點(diǎn)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(lái)減小角落/邊緣效應(yīng)對(duì)電場(chǎng)的影響。有時(shí)ITO涂層下面還會(huì)有一個(gè)ITO屏蔽層，用來(lái)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(cè)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(shí)，對(duì)角線長(zhǎng)通常控制在4到6毫米。

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