触摸显示器技术

   日期:2013-01-16    
      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。

      触摸屏在我们身边已经随处可见了,在PDA等个人便携带式设备领域中,触摸屏节省了便于携带,还有更好的人机交互性。
   
      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,但是阻抗低,透明性会变差。在PET聚脂薄膜沉积时,反应温度要下降到150度以下,这会导致ITO氧化的不完全,之后的应用中ITO会暴露在空气或空气隔层里,它单位面积积阻抗因为自氧化而岁时间变化。之后这使得电阻式触摸屏需要经常校正。

     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屏受到市场的追捧,各种电容屏产品纷纷面世。而且随着工艺进步和批量化,它的成本不断下降,开始显示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,就会有一定量得电荷转移到人体。为了恢复这些电荷损失,电荷从触摸屏的四角补充进来,各方向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涂层通常需要早屏幕的周边加上线性化的金属电极,来减小角落/边缘效应对电场对影响。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。感应电容屏在两层ITO涂层上腐刻出不同的ITO模块,需要考虑模块的总阻抗,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。

     图三中,绿色和蓝色的ITO模块位于两层ITO涂层上,可以把它们看作是X轴和Y轴方向的连续变化的滑条,需要对X和Y方向不同的ITO模块分别扫描以获得触摸点的位置和触摸的轨迹。两层ITO涂层之间是PET或玻璃隔离层,后者透光性好,可以承受更大的压力,成品率高,而且通过特殊工艺可以直接镀在LCD表面。不过也重些。这层隔离层越薄,透光性越好,但是两层ITO之间的寄生电容也越大。

    感应电容触摸屏检测到得触摸位置对应到最大变化值的交叉点,对于X轴Y轴老说,则是对不同ITO模块的信号取加权平均位置量,系统然后在触摸屏下面的LCD上显示触摸点或轨迹。

     当有两个手指触摸(红点的两点)时,每个轴上会有你最大值,这时存在两种可能的组合,系统就无法准备定位判断了,这就是我们通常所称的镜像点(蓝色的两点)。

      另外,触摸屏的下面是LCD显示屏,它的表面也是传导性的,这样就会和靠近ITO涂层的ITO模块产生寄生电容,我们通常还需要在这两层之间保留一定的空气层以降低电容的影响。

     在触摸屏产品的设计中,需要对性能和成本进行权衡。电阻触摸屏的成本较低,竞争就很激烈,而且在性能和应用场合上有一定局限。

    1、 电容触摸屏只需要触摸,而不需要压力来产生信号。

    2、 电容触摸屏在产生后只需要一次或者完全不需要校正,而电阻技术需要常规的校正。

    3、 电容屏的寿命会长一些,因为电容触摸屏中的部件不需要任何移动。电阻触摸屏中,上层的ITO薄膜需要足够薄才能有弹性,以便向下弯曲接触到下面的ITO薄膜。

    4、 电容技术在光损失和系统功耗上优于电阻技术。

    5、 选择电容技术还是电阻技术主要取决于触碰屏幕的物体。如果是手指触碰,电容触摸屏是比较好的选择。如果是需要触摸笔,不管是塑料还是金属的,电阻触摸屏可以胜任。电容触摸屏也可以使用触笔,但是需要特制的触笔来配合。

    6、 表面电容式可以用于大尺寸触摸屏,并且相成本也较低,单目前无法支持手势识别;感应电容屏主要用于中小尺寸触摸屏,并且可以支持手势识别。

    7、 电容式技术耐磨损、寿命长,用户使用时维护成本低,因此生产厂家的整体运营费用可被进一步降低。

    电容式触摸屏的发展趋势

    电容触摸屏已经应用在了iPhone及其它手持设备上,定位单点轨迹/模拟鼠标双击是它的基本功能,而对多手势操作的识别和应用成为当前市场的热点。在便携式应用中,用户一手拿着设备,只能用另一只手操作,因此识别多手的抓取/平移,伸展/压缩,旋转,翻页等手势操作就显得尤为重要。PSoC感应电容触摸屏已经可以实现多点检测,从而支持两手指的手势识别。可以预见支持手势识别的电容式触摸屏将在市场上大放光彩。

特别提示:本信息由相关企业自行提供,真实性未证实,仅供参考。请谨慎采用,风险自负。


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