觸摸屏原理及基礎知識

觸摸屏在我們身邊已經隨處可見了，在PDA等個人便攜式設備領域中，觸摸屏節省了空間便于攜帶，還有更好的人機交互性。

目前主要有幾種類型的觸摸屏，它們分別是：電阻式（雙層），表面電容式和感應電容式，表面聲波式，紅外式，以及彎曲波式、有源數字轉換器式和光學成像式。它們又可以分為兩類，一類需要ITO，比如前三種觸摸屏，另一類的結構中不需要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用最為廣泛。

電阻式觸摸屏

ITO是銦錫氧化物的英文縮寫，它是一種透明的導電體。通過調整銦和錫的比例，沉積方法，氧化程度以及晶粒的大小可以調整這種物質的性能。薄的ITO材料透明性好，但是阻抗高；厚的ITO材料阻抗低，但是透明性會變差。在PET聚脂薄膜上沉積時，反應溫度要下降到150度以下，這會導致ITO氧化不完全，之后的應用中ITO會暴露在空氣或空氣隔層里，它單位面積阻抗因為自氧化而隨時間變化。這使得電阻式觸摸屏需要經常校正。

圖一是電阻觸摸屏的一個側面剖視圖。手指觸摸的表面是一個硬涂層，用以保護下面的PET層。PET層是很薄的有彈性的PET薄膜，當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層之間是約千分之一英寸厚的一些隔離支點使兩層分開。最下面是一個透明的硬底層用來支撐上面的結構，通常是玻璃或者塑料。

電阻觸摸屏的多層結構會導致很大的光損失，對于手持設備通常需要加大背光源來彌補透光性不好的問題，但這樣也會增加電池的消耗。電阻式觸摸屏的優點是它的屏和控制系統都比較便宜，反應靈敏度也很好。

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，但是較高的成本使它之前不太受關注。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品紛紛面世。而且隨著工藝進步和批量化，它的成本不斷下降，開始顯現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，當手指觸摸屏表面時，就會有一定量的電荷轉移到人體。為了恢復這些電荷損失，電荷從屏幕的四角補充進來，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模塊的面積應該比手指面積小，當采用菱形圖案時，對角線長通常控制在4到6毫米。

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