触摸屏知识简介要点.ppt

触摸屏简单的了解 1 定义 触摸屏 Touchpanel 又称为触控面板 是个可接入触头等输入讯号的感应式液晶显示装置 当接触了屏幕上的图形按钮时 屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连接装置 可用以替代机械式的按钮面板 并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果 2 工作原理 为了操作上的方便 人们用触摸屏来代替鼠标或键盘 工作时 我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏 然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入 触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成 触摸检测部件安装在显示器屏幕前面 用于检测用户触摸位置 接受后送触摸屏控制器 而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息 并将它转换成触点坐标 再送给CPU 它同时能接收CPU发来的命令并加以执行 3 触摸屏的应用 触摸屏的应用范围非常广阔 1 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 2 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 3 消费电子 如手机 4 主要类型 技术原理 a 矢量压力传感技术触摸屏 已退出历史舞台 b 电阻技术触摸屏c 电容技术触摸屏d 红外线技术触摸屏e 表面声波技术触摸屏 5 典型工艺流程 电阻技术触摸屏 1 电阻屏的分类 四线电阻屏 五线电阻屏 七线电阻屏 八线电阻屏 其中四线电阻屏和五线电阻屏是我们的常见类型 2 结构和工作原理 如图1所示 电阻式触摸屏基本上是薄膜加上玻璃的结构 薄膜和玻璃相邻的一面上均涂有ITO 纳米铟锡金属氧化物 涂层 ITO具有很好的导电性和透明性 当触摸操作时 薄膜下层的ITO会接触到玻璃上层的ITO 经由感应器传出相应的电信号 经过转换电路送到处理器 通过运算转化为屏幕上的X Y值 而完成点选的动作 并呈现在屏幕上 3 四线触摸屏四线触摸屏包含两个阻性层 其中一层在屏幕的左右边缘各有一条垂直总线 另一层在屏幕的底部和顶部各有一条水平总线 见图2 为了在X轴方向进行测量 将左侧总线偏置为0V 右侧总线偏置为VREF 基准电压 将顶部或底部总线连接到ADC 数字转换器 当顶层和底层相接触时即可作一次测量 为了在Y轴方向进行测量 将顶部总线偏置为VREF 底部总线偏置为0V 将ADC输入端接左侧总线或右侧总线 当顶层与底层相接触时即可对电压进行测量 图5显示了四线触摸屏在两层相接触时的简化模型 对于四线触摸屏 最理想的连接方法是将偏置为VREF的总线接ADC的正参考输入端 并将设置为0V的总线接ADC的负参考输入端 4 五线电阻屏 五线触摸屏使用了一个阻性层和一个导电层 导电层有一个触点 通常在其一侧的边缘 阻性层的四个角上各有一个触点 如图3 为了在X轴方向进行测量 将左上角和左下角偏置到VREF 右上角和右下角接地 由于左 右角为同一电压 其效果与连接左右侧的总线差不多 类似于四线触摸屏中采用的方法 为了沿Y轴方向进行测量 将左上角和右上角偏置为VREF 左下角和右下角偏置为0V 由于上 下角分别为同一电压 其效果与连接顶部和底部边缘的总线大致相同 类似于在四线触摸屏中采用的方法 这种测量算法的优点在于它使左上角和右下角的电压保持不变 但如果采用栅格坐标 X轴和Y轴需要反向 对于五线触摸屏 最佳的连接方法是将左上角 偏置为VREF 接ADC的正参考输入端 将左下角 偏置为0V 接ADC的负参考输入端 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 5 电阻屏的优势和缺陷 五线电阻屏 a 最可靠和使用寿命最长的电阻式触摸屏 其质保期为五年 是工业上最长的触摸屏质保期 b 超群的触摸定位精度 对于环境的变化 无需对触摸屏进行重新校验 c 经久耐用 手指 指尖 笔尖 带手套的手和信用卡等触摸 仍能保持良好的触摸感觉 d 高触摸精度 五线电阻屏分辨率为4096 4096 是目前最高的触摸点密度和分辨率 e 精确的控制器方案 各种串行和USB通用串行总线控制器 这些控制器是业界触摸响应时间最快的控制器 并且具有优良的可靠性 f 无漂移操作 g 精确的线性设计 一次校验 永不漂移 电容技术触摸屏 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 1 工作原理 电容触摸屏 在电容式触摸屏问世后多年 触摸屏都只能每次响应一个触点 一旦我们操控超过一个触点 电容式触摸屏就会因为无法定位而让光标错乱 新式电容触摸屏是从电容式触摸按键经过插值算法引申出来的一种触摸屏检测方法 可以支持多点触摸 如Iphone使用的就是典型的电容触摸感应实现多点触摸 表面电容式由一个普通的ITO层和一个金属边框 当一根手指触摸屏幕时 从面板中放出电荷 感应在触摸屏的四角完成 不需要复杂的ITO图案投射电容式 感应电容式 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自感应电容式互感应电容式 2 电容触摸屏分类 3 电容屏的特点 a 由于电容随温度 湿度 或者接地情况的不同而变化 所以其稳定性较差 往往会产生漂移现象 该种触摸屏试用于系统开发的调试阶段 b 色彩失真 虽然电容屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏 却无法与表面声波屏和五线电阻屏相比 而且 电容技术的四层符合触摸屏对各种波长的透光率不均匀 所以会存在色彩失真问题 c 电容屏反光严重 由于光线在各层间的反射 会造成图像字符的模糊 d 次品率相对电阻屏较高 最外层极薄的玻璃 正常情况下防刮擦性能非常好 但工艺要求在真空下制造 这层极薄的玻璃有5 的概率碰上有破洞的产品 e 使用寿命相对电阻屏来说一般较短 4 电容屏和电阻屏的比较 a 电容屏能更好支持多点触控多点触摸屏有别于传统的单点触摸屏 多点触摸屏的最大特点在于可以两只手 多个手指 甚至多个人 同时操作屏幕的内容 更加方便与人性化 多点触摸技术也叫多点触控技术 与电阻屏相比电容触屏比较容易实现多点触摸技术 目前多点触控技术已在电容屏上基本实现 b 电容屏造价更高虽然电容屏拥有诸多优点 但是因为其材料特殊 工艺精湛 其造价较高 当然这也跟厂商的不同而不同 一般来说电容屏的价格也会比电阻屏贵15 到40 这些额外成本对旗舰级产品可能影响较小 但是对于中 底等价位智能手机确实高门槛 所以目前市场上的多数智能手机价格不菲 其中很多一部分原因是其使用了电容屏的缘故 5 总结 从客观的角度来说电容电阻各有千秋 电容屏虽然在用户体验是更胜一筹 但是因其价格原因 暂时不可能大范围应用 而电阻屏却比较大众化 比较实用些 因为大多数国人还是比较喜欢用手写输入的 且电阻屏基本不受环境影响 造价低廉 还不容易损害 虽然说屏幕容易产生划痕 但随便买张手机屏幕保护膜就能解决 所以电阻屏还是早期智能机的主流触屏材料 不过随着时间的推移 电容屏已经成为一个趋势 现在越来越多的智能手机向多点电容式触控技术方面发展 红外线技术触摸屏 1 红外触摸屏的结构和原理 红外触摸屏是利用X Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸 红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框 电路板在屏幕四边排布红外线发射管和红外接收管 一一对应成横竖交叉的红外矩阵 用户在触摸屏幕时 手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线 因而可以判断出触摸点在屏幕的位置 外触摸屏 是高度集成的电子线路整合产品 红外触摸屏包含一个完整的整合控制电路 和一组高精度 抗干扰红外发射管和一组红外接收管 交叉安装在高度集成的电路板上的两个相对的方向 形成一个不可见的红外线光栅 内嵌在控制电路中的智能控制系统持续地对二极管发出脉冲形成红外线偏震光束格栅 当触摸物体如手指等进入光栅时 便阻断了光束 智能控制系统便会侦察到光的损失变化 并传输信号给控制系统 以确认X轴和Y轴坐标值 图片 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 2 红外屏的特点 a 高度的稳定性 不会因时间 环境的变化产生漂移 b 高度适应性 不受电流 电压和静电干扰 适宜某些恶劣的环境条件 防暴 防尘 c 高透光性 无中间介质 最高可达100 d 使用寿命长 高度耐久 不怕刮伤 触控寿命也长 e 对触摸体无特殊要求 触摸无需力度 f 在XP系统下支持模拟2点 在Win7下支持真2点 g 支持USB 串口输出 h 分辨率高4096 4096i 操作系统兼容性好 3 红外屏的发展 1 早起红外屏出现于1992年 分辨率只有32 32 第一代红外屏技术分辨率低 易受环境干扰而误动作 而且要求在一定的遮光环境中试用 由于这些局限性 致使红外屏一度曾经淡出市场2 第二代 1994年推出 分辨率达到64 64 改善了抗光干扰性能 可以适应大多数室内环境 3 第三代 1997年推出 分辨率达到320 240 可以在室外非阳光直射环境中使用 4 第四代 1998年推出 主要贡献是提高了分辨率 达到800 600 5 近期推出的第五代 不仅将分辨率提高到了1000 720 抗强光干扰性能提高到太阳直射环境亦可使用 更重要的是在产品寿命和免维护性能方面有了本质的飞跃 6 第六代触摸屏为适应windows7系统的要求 已支持多点触摸 表面声波技术触摸屏 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 1 工作原理 以右下角的X 轴发射换能器为例 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