Touch技术简介

Touch技术简介目录一、 为什么会选择触摸屏二、触摸屏应用范围三、触摸屏分类四、各种触摸屏比较一、 为什么会选择触摸屏选择触摸屏理由如下：人机界面友好，操作性能流畅；节省空间，显示屏就是用户接口；用户接口方式多样化，单点触摸&多点触摸；设计更美观。二、 触摸屏应用范围触摸屏应用范围如下：公共信息的查询：如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询，城市街头的信息查询；领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等；消费电子：如手机。三、 触摸屏的分类触摸屏分为以下几类：红外线触摸屏；外表声波触摸屏；电阻式触摸屏；电容式触摸屏。电阻式触摸屏又可以分为四线电阻式触摸屏、五线电阻式触摸屏、其他类型电阻式触摸屏。电容式触摸屏又可以分为表面电容式、投射电容式。（一） 红外线触摸屏如图1所示，红外触摸屏是在紧贴屏幕前密布X、Y方向上的红外线矩阵，通过不停的扫描是否有红外线被物体阻挡检测并定位用户的触摸。可见红外线触摸屏可以实现多点触摸检测。其优点是可以用手指，笔或者任何可遮挡光线的物体来触摸，不受电流电压及静电干扰，适合恶劣的环境条件。随着技术的发展，红外触摸屏的分辨率有所提高，目前最高分辨率可到达1000*720，有望成为触摸屏产品的最终发展趋势。缺点是不适合曲面显示器，寿命同时要受到红外二极管寿命的影响。图1 （二） 外表声波触摸屏表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。玻璃屏的四个周边则刻有45角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。以右下角的X-轴发射换能器为例：如图2所示，发射换能器把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能量向左方表面传递，然后由玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能量反射成向上的均匀面传递，声波能量经过屏体表面，再由上边的反射条纹聚成向右的线传播给X-轴的接收换能器，接收换能器将返回的表面声波能量变为电信号。当发射换能器发射一个窄脉冲后，声波能量历经不同途径到达接收换能器，走最右边的最早到达，走最左边的最晚到达，早到达的和晚到达的这些声波能量叠加成一个较宽的波形信号。发射信号与接收信号波形在没有触摸的时候，接收信号的波形与参照波形完全一样。当手指或其它能够吸收或阻挡声波能量的物体触摸屏幕时，X轴途经手指部位向上走的声波能量被部分吸收，反应在接收波形上即某一时刻位置上波形有一个衰减缺口。表面声波屏由于没有氧化金属涂层，其清晰度非常好，它的强化玻璃屏有很高的防刮能力，但怕其它频率很近和倍频的超声、强声和振动，也怕屏幕的污染，故适合室内办公室、研究室等范围。图2 （三） 电阻式触摸屏1、 四线制电阻触摸屏四线制电阻触摸屏的工作原理如下：如图3所示，测量X坐标时：（1）在X+，X-两电极加上一个电压Vref，Y+接一个高阻抗的ADC。（2）两电极间的电场呈均匀分布，方向为X+到X-。（3）手触摸时，两个导电层在触摸点接触，触摸点X层的电位被导至Y层所接的ADC，得到电压Vx。（4）通过Lx/L=Vx/Vref，即可得到x点的坐标。Y轴的坐标可同理将Y+，Y-接上电压Vref，然后X+电极接高阻抗ADC得到。四线电阻式触摸屏除了可以得到触点的X/Y坐标，还可以测得触点的压力，这是因为top layer施压后，上下层ITO发生接触，在触点上实际是有电阻存在的，如下图的Rtouch。压力越大，接触越充分，电阻越小，通过测量这个电阻的大小可以量化压力大小。四线电阻式触摸屏的缺点是耐用性不够，长时间的触按施压会使器件损坏。因为每次触按，上层的PET和ITO都会发生形变，而ITO材质较脆，在形变经常发生时容易损坏。一旦ITO层断裂，导电的均匀性也就被破坏，上面推导坐标时的比例等效性也就不再存在，因此四线电阻触摸屏的寿命不长。图3 2、 五线制电阻触摸屏五线电阻式触摸屏：五线触摸屏的结构与四线电阻式类似，也有下线路（玻璃或薄膜材料）导电ITO层和上线路（薄膜材料）导电ITO层。如图4所示，五线电阻式触摸屏工作时，UL施加驱动电压Vdrive，LR接地，测量触点X,Y坐标分为如下两步：（1）计算Y坐标，在UR电极施加驱动电压Vdrive， LL电极接地，活动电极做为引出端测量得到接触点的电压。（2）计算X坐标，在LL电极施加驱动电压Vdrive， UR电极接地，活动电极做为引出端测量得到接触点的电压。五线触摸屏的工作原理与四线电阻式不同的是：五线式的X和Y方向上的驱动电压均由下线路的ITO层产生，而上线路层仅仅扮演侦测电压探针的作用。即便上线路薄膜层被刮伤或损坏，触摸屏也能正常工作，所以五线电阻式的使用寿命远比四线式的长。图4 3、 其他类型的电阻触摸屏（1）六线电阻式触摸屏：在五线电阻式触摸屏的基础上，六线电阻式触摸屏是在玻璃基板的背面增加了一个接地的导电层，用来隔绝来自玻璃基板背面的信号串扰。（2）七线电阻式触摸屏：同四线电阻式触摸屏一样，五线电阻式触摸屏也没有考虑电极抽头引线和驱动电极的电路的寄生电阻，这部分电阻并不包含在ITO电阻之内，很可能影响计算的正确性，因此七线电阻式触摸屏在五线电阻式触摸屏的基础上，从UL,LR两端各引出一条线用来感应实际触摸屏末端电压，分别记为Vmax, Vmin，工作原理与五线电阻式触摸屏相同。（3）八线电阻式触摸屏：八线电阻式触摸屏的结构与四线类似，所区别的是除了引出X- drive，X+ drive，Y- drive，Y+ drive四个电极，还在每个导电条末端引出一条线：X- sense，X+ sense，Y- sense，Y+ sense，这样一共八条线。（四）电容式触摸屏如图5所示，普通电容式触摸屏的感应屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层导电层，最外层是一薄层矽土玻璃保护层。当我们用手指触摸在感应屏上的时候，人体的电场让手指和和触摸屏表面形成一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。图51、表面电容式触摸屏如图6所示，由一个普通的ITO层和一个金属边框组成。工作面与地形成一个电容Cp，当用户触摸电容屏时，由于人体电场，用户手指头和工作面形成一个耦合电容，这个电容改变工作面的电容，因为工作面上接有高频信号，由于手指头触碰处的电容改变形成了电流。这个电流分从触摸屏四个角上的电极中流出，并且理论上流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成比例，控制器通过对这四个电流比例的精密计算，得出触摸点的位置。感应在触摸屏的四角完成，不需要复杂的ITO图案。图62、投射电容式触摸屏采用1个或多个精心设计的、被蚀刻的ITO层，这些ITO层通过蚀刻形成多个水平和垂直电极。投射电容式触摸屏分为自感应电容式和互感应电容式。自感应电容式是感应电极与触摸手指之间形成电容引起的电流变化，因为是X和Y分别检测所以每个扫描周期只需要检测X电极和Y电极即可。如图7所示，一个扫描周期包括行数加列数。通过X和Y的检测结果定位触摸位置。这种自感应电容式只能实现单点触控，当双点触控时检测就会出现错误，如图8所示，红色为触控点，扫描后会检测出两个蓝色的镜像点。互感应电容式是感应电极之间Rx和Tx之间形成电容，当手指触碰时引起电极之间的电容发生改变，从而检测到触控位置。所以每次扫描周期都要检测每一个X方向的电极与Y方向的所有电极之间的电容，总共需要扫描X乘以Y次。因此互感应电容式可以实现多点触控，但相比于自感应电容式每个扫描周期只需要X加Y个电极，互感应电容式的扫描时间会长，芯片处理负担较大。现在常用的触屏都是