3电容触摸屏技术研究及优化分析

1、电容触摸屏技术研究及优化分析(1)【摘要】信息技术和自动化技术的高速开展使得直接人机交互过程越来越重要,触摸 屏技术正是为了满足这种需求而产生的.随着触摸屏在MP4、 、平板电脑、一体机等科 技产品中应用的增加,触摸屏技术进入人们的视野中并逐渐占据主要的地位.触摸屏作为一 种全新的人机交流方式,有着生动直观和操作接口符合人体使用习惯,能让娱乐办公变得更 加的生动和放松.触摸屏是一种最新的电脑输入设备,用户只要用手指轻轻触摸屏幕就能够 轻松实现对主机的操作.从而摆脱了键盘和鼠标的操作,使得人机交换更加直截了当.触摸 屏具有诸多优点如稳固、耐久、反响速度快、节省空间、易于使用、人机交互界面简单等.

2、本论文介藉了触控技术的概况,触摸屏的分类,重点介绍电容式触控技术,制作工艺, 以及触控技术的未来开展趋势和触控IC的简单介绍.【关键词】电容式触摸屏;投射式触摸屏;工艺;原理1 弓I言11.1触摸屏简介11. 2触摸屏技术的现状和开展趋势22. 触摸屏的分类及特点42. 1电阻式触摸屏42. 2红外式触摸屏52.3外表声波式触摸屏52.4电容式触摸屏62.5各类触摸屏性能比较63. 电容式触摸屏技术83. 1电容式触摸屏原理83.2电容式触摸屏的分类104. 投射电容式触摸屏的制作工艺错误！未定义书签.4. 1镀膜工艺错误！未定义书签.4.2图形化工艺错误！未定义书签.4.3丝网印刷工艺错误！

3、未定义书签.4.4投射电容式触摸屏结构错误！未定义书签.4.5电容式触摸屏性能指标错误！未定义书签.5. 常用触摸屏触控IC错误！未定义书签.6. 结束语错误！未定义书签.参考文献错误！未定义书签.致谢错误！未定义书签.ABSTRACT错误！未定义书签.1.引言1.1触控技术及触摸屏触控技术的起源来自美国在1971年SamHurst研究,他为了解决处理图形心籍,创造 了第一个触控传感器,这个创造被成为“Accu Touch.并旦被大家认为是触控技术的开端. 当今社会随着经济和科技的开展,使用触摸屏来输入信息的方式与日俱增.卜.世纪70年代 美国军方首次将触摸屏技术应用于军事用途,此后该项技术逐

4、渐转向民用.触摸屏一经 问世就受到人们的关注.触摸屏(TouchPanel)是一种附加在显示器外表的透明介质,通过使用者的手指触摸 该介质来实现对计算机的操作定位,最终实现对计算机的查询和输入,从而大大简化了计 算机的输入方式,真正实现零距离操作.它是最友好的计算机用户接II界面.触摸屏的工作原理是用户用手指或者其他物体触摸安装在显示器上的触摸屏时,被触 换位置的坐标,被触摸屏限制器检测出来,并通过通信接II将触摸信息传送到PLC(显示现 场设备),从而实现信息的输入触摸屏系统一是由触换检测装置和触摸屏限制器两个局部组成的.其中,触摸检测装 置安装在显示器的显示外表,是用来检测使用者接触的触摸

5、位置,然后将该处理的信息传 送给触摸屏限制器：触摸屏限制器是用来接收来自触摸点检测装置的触摸信息,并将它转 换成相应的触点坐标,从而判断出触摸的意义后送给PLC,并且同时能接收PLC送来的命 令进行执行.1.1.1触摸屏的优点随着使用计算机作为信息来源的与口俱增,触摸屏具有的诸多优点,使人们感受到了 使用触摸屏确实其有相当大的优越性,从兴旺国家触摸屏的普及历程和我国多媒体信息业 所处的阶段来看,触摸屏是个使多媒体信息或限制改头换面的设备,它赋予多媒体系统 以崭新的面貌,是极富吸引力的全新多媒体交互设备.触摸屏具有如卜优点：简单易用性：用户利用触摸屏进行人机对话,在屏幕用户界面上,使用者只需要用

6、手 指触摸所需的内容就可以完成交互过程.对没有接触过计算机的用户来说都不会有任何困 惑,也不会像鼠标或轨迹球那样难以限制.应用触摸屏的计算机系统一般都具有良好旦友 善的交互界面,任何用户都可以做操自假设.灵活性：触摸屏不像利用数字接II的按键或键盘那样,它完全由软件进行各项设置, 然后即诃实现交互输入.如果触摸屏是兼容鼠标的,那么用户仅仅需要将它的的驱动程序 加载到触摸屏系统中,然后触摸屏就能够代替鼠标进行操作.这样用户就可以根据系统所 显示的菜单,输入并获取大量所需要的信息.经济性：触摸屏具有良好的商业价值.由于不管多智能化的产品,都应该具有方便使 用者操作的特点,这样才能够被用户所接收.像

7、早期的计算机,程序员操作电脑是使用机 器代码,所输出的结果是一些I列孔,普通人根本不可能了解输出的信息,所以当时计算机 的应用范围很小,仅仅局限在程序员范围内使用,没有得到很好地推广和使用.但是现今 的应用程序和简洁的操作界面,使用户可以很方便地利用触摸屏进行和计算机的交互,而 旦触摸屏的耐久性与可靠性比照其他的输入输出设备得到了明显的增强.因此从使用范国 和开展前景看来,触摸屏具有良好的经济性.综上所述,触摸屏以其简单的操作,友好的界面,良好的市场前景,丰富的信息,快 速的响应等优点被广泛使用.目前触摸屏己经被广泛应用与智能 、平板电脑、电子书、 笆记本电脑、POS/KIOSK、游戏机、AT

8、M机等领域.在未来几年触摸屏将快速成长,尤其是 应用在 、平板电脑、便携式多媒体播放器、个人导航装置与其他应用等.同时,触控 面板在大尺寸屏幕应用上将有望实现突破与成长.1.1.2触摸屏系统的根本特征从技术原理角度的来讲,触摸屏是一套透明的绝对定位系统,具有以卜根本特征：透明：触摸屏必须是透明的,透明宜接影响触摸屏的视觉效果.很多类型的触摸屏都 是多层复合薄膜,因此还包括四个特征：透明度、色彩失真度、反光性和清楚度.绝对坐标：触摸屏是绝对坐标系统,与鼠标这类相对定位系统的本质区别是一次到位 的直观性.绝对坐标的特点是每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系,触摸屏在物理 上是一套独立的坐标定位系

9、统,每次触摸的数据通过校准转为屏幕上的坐标.检测触摸并定位：各种触摸屏都是靠传感器来工作的,有的触摸屏本身就是一套传感 器.其定位原理和所用传感器决定了触摸屏的反响速度、可靠性、稳定性和寿命等性能.1.1.2触摸屏存在的问题触摸提供了真实的互动方式,界面中元素的移动、滑行和旋转等动态效果也符合物体 运动规律,但是现在新技术的应用并非完美,也存在一定的问题.难以微操作：用户使用手指进行操作,但是手指无法点击较小的控件,鼠标指针可以 精确到1像素,但是手指的指尖或者指肚决定了触摸的精确度.难以输入：在触摸屏上有限的触摸空间内,存在难以改变光标位置和虚拟键盘的调用 等问题,这就使得大段的文字输入较为

10、困难.难以点击屏幕的边缘区域：单手握住触换屏 时,以大拇指为圆心,大拇指指长为 半径在 屏幕的约1/4圆环区域最容易点击,离此区域越远,越是难以点击.虽然触摸鲜技术现在存在一些问题,但是我们相信触摸屏技术的高速开展会让人们更 多地体会到它的优点,使用户得到更多方便.至于缺乏之处,相信也会在进化过程中慢慢 得到改进.1.2触摸屏技术的现状和开展趋势1.2.1触摸技术现状目前,触控技术主要包括投射电容式、外表电容式、电阻式、外表声波式、红外线式 等以及为了满足轻薄化要求,所推出的投射电容式衍生技术,包括：in-celK on-celK OGS 等.电阻式及电容式主要为中小尺寸应用技术.电阻式触摸屏

11、由于技术成熟旦简单,对一 般厂商而言是最容易切入的触控技术,并旦其有价格优势；但电阻式技术存在透光率较低 且耐久性较差等缺点.投射式电容以蚀刻IT0制成,以触摸时在X、Y交会处电容值的变化 来判断触摸的位置,具有较高的耐用性、透光度高、反响速度快以及能够实现多点触控功 能的优点,在突破低良率、高本钱的限制后,投射电容己成为未来触控屏幕的主流技术.外表声波式、红外线式及光学式为现有大尺寸较常见的技术.符合对便携性要求不高, 但对抗暴性、耐用性等要求较高的厂家.表而声波是利用物体接触时声波能量被吸收的性 质计算出坐标：红外线式那么是在屏幕四周分别仃接收器和发射器,利用物体接触时光被遮 住的性质来判

12、断的位置计算坐标；光学式是透过角落的CCD/CMOS摄影机,探测物体所形成 的阴影经由三角定位计算出触控的位置.目前AIO (All-In-One)大尺寸触摸屏以21.5寸 占比最多,触控技术方面仍以光学式为主,本钱虽然较低,但缺点是没法做到多点触控的 应用.目前大尺寸触摸屏应用己经不是技术层面的问题,而是在实际应用中如何符合本钱 及获取市场接受度才是未来开展重点.目前触摸技术还存在屏幕使用的材料透光率差,影响显示画质的清楚度,长时间使用 会出现坐标漂移,影响使用精度等问题,因此触摸行业未来的上升空间还很大.随假设信息 社会的开展和人们对于各种各样的公共信息的获取需求,以触摸屏技术为交互窗I

13、I的公共 信息传输系统将通过采用先进的计算技术,运用文字、图像、音乐、解说、动画、录像等 多种形式,直观、形象地把各种信息介绍给人们,给人们带来极大的方便.1.2.2触摸屏技术的开展趋势触摸屏技术方便了人们对计算机的操作使用,是一种很有开展前途的交互输入技术. 从前面介绍的触摸的应用现状和人们对触摸屏的需求,可以看出触摸屏技术的开展趋势.专业化：是指性能的专业化与应用的专业化.由于早期触摸屏的技术并不是十分成熟, 因而影响了触摸屏的灵敏度与分辨率,仅能在精度与速度要求不高的Kiosk领域、演示系统 中应用,功能非常单但是随着触摸屏技术的成熟及新技术的不断推出,触摸屏己经可以 用来进行绘画、书写

14、等,而这种应用是计算机的其它输人设备无法完成的.利用触摸屏技术 的应用领域己呈专业化趋势开展,如商业、金融、娱乐、教育、自动化等,各种专业性触摸 屏的应用必将极大地促进触摸屏技术的开展.电容式：电容式触摸屏具有灵敏度高、分辨率高' 清楚度高的特点,它的技术的开展潜 力很大,因而目前推出的触摸屏大都是电容式的.随着与触摸屏相关技术的开展,电容式触 摸屏的性能将更加完善、种类还会逐渐增多,应用范闱也将会更加广泛.传感器的使用：在最新推出的触摸屏中大都使用了各种类型的传感器,从而提升了触摸 屏的性能.各种专业性触摸屏的出现,离不开传感器的应用.触摸屏技术的需要也将推动传 感器技术的开展.多媒

15、体技术的应用：触摸屏技术将与多媒体密切结合.触摸屏技术的优势是输入简便, 多媒体技术的优势是对信息表现灵活.触摸输入操作方便了人们对多媒体信息的限制,多媒 体信息的呈现大大提升了触摸屏输入的表现效果和趣味性.在各种专业化触摸屏应用中屏 幕所呈现的不再是单一视觉信息,语音提示、背景音乐、动画、视频等多种媒体信息将为 用户提供一个立体的、丰富多彩的感觉空间.自然交互：触摸屏技术的开展目标是实现人与计算机的自然交互.计算机为用户提供 了易于操作、友好、生动形象的交互界面.当用户迷茫时,计算机能对用户的行为进行分析, 并对用户的操作提供有效的帮助.如果计算机能够接收用户的语音输入,那么将会大大拓宽 触

16、摸屏的应用范围.立体化:所谓立体化,是指计算机屏幕内容所呈现的立体化、多媒体声音信息的立体化. 在这种输入环境中,将会极大地调动起用户的兴趣与积极性,从而增强用户对触摸屏的使用 效果.大屏化：随之屏幕显示技术的成熟,触摸屏将向大屏幕开展.大屏幕呈现信息将提升 信息呈现的逼真度和感染力,并将在广告、Kiosk系统、教育等领域得到广泛应用.总之,触摸屏技术的应用宗旨在于帮助人们对计算机进行限制,便于人们集中精力从 事某项工作,从而提升劳动生产率.触摸屏技术是一门综合性技术,它的应用是与计算机 相关技术结合在一起的.因此在开展触摸屏技术的同时,要考虑与计算机技术的结合,以 实现最正确组合,从而发挥它

17、们的整体效能.最后应该从心理学角度出发研究触摸屏技术的 使用对用户行为的影响,它直接关系到触摸屏技术的深度与广度.2.触摸屏的分类及特点2.1电阻式触摸屏电阻式触摸屏结构为上卜两层镀有导电功能的透明IT0钢锡氧化物膜,两片膜间设 有空气层间隙,当屏幕处于未被按压的状态时,上卜膜不接触,触摸屏处于未导电状态, 而当操作者以指尖或笔尖压按屏幕时,上下膜发生形变接触导电,再通过侦测X轴和Y轴 电压的变化值定位出触控点的坐标,完成屏幕的触摸处理机制.一般电阻式触摸屏为4线 结构,随着技术开展逐渐出现5线、6线与8线等多种类型,线数越多,可侦测的精密 度越高,电阻屏的性能也就越优异.电阻式触摸屏在很长一

18、段时间被认为“无法支持多点触摸,不过最近实现了多点触 投的电阻式触摸屏己经问世.实现多点触摸的是法国的Stantum公司,该公司采用数字电 阻式也称矩阵电阻式代替普通的模拟电阻式,采用线状制图电阻,将其沿交叉方向上 卜相对,即可形成触摸屏.目前该公司正在开发支持10点以上同时输入的数字电阻式触摸 屏.为了提升电阻式的性能,相应的技术进行了改进.为实现电阻式触摸屏的薄型化,采 用薄膜基板代替I、侧的玻璃基板.为提升耐久性,采用带透明导电膜的玻璃基板代替上侧 的透明导电膜.目前具有抗眩光、防反射外表处理的电阻式触摸屏产品己经推出.由于电 阻触摸方式存在尺寸变大后,精度和成品率会随之下降的问题,目前

19、电阻式触摸屏尺寸多 为226英寸,多用于移动产品和P0S终端.五线电阻式触摸屏是目前最好的电阻技术触 摸屏,最适合用于军事、医疗、工业限制领域使用.电阻屏具有结构简单、本钱较低、制造方法成熟、使用方便、反响灵敏度高、永不漂 移、町毒性高、不怕灰尘、水汽、油污等优点,曾经是巾场的主流技术,得到广泛的应用.但是电阻屏功耗大、寿命较短、透光性差,特别是不支持务点触控,己不能满足触控技术 的开展和人们的需要,其地位目前己被电容式触摸屏取代.2. 2红外式触摸屏红外式触摸屏原理是在X, Y方向上设置-定数量的红外线矩阵来侦测和定位用户的 触摸.红外触摸屏在正面位置安装一个电路板外框,外框四边排布红外线发

20、射管和接收管, 发射管和接收管一一对应成垂直的矩阵.触挨屏幕时,触摸物体就会阻挡该位置的横燧两 条红外发射线,相对应的位置就不能接收到红外线,从而就可以定位出触摸点在屏幕的位 置.通过对硬件的设计和软件的编程,可以对各个点的数据进行插值计算,汽算法比较合 话时,红外式屏幕可以到达较高的分辨率；并且由于红外式触摸屏本身的工作原理,在使 用红外式触摸屏时,可以做到无压力的触摸匚作,因此红外式触摸订以做到无玻璃工作. 但是由于红外式本身的特点,红外式只能做成纯平的触摸屏.红外式触摸屏按安装方式口J以分为外挂式和内置式.外挂式红外式触摸屏安装方法简 单,只要用胶或双面胶将框架固定在显示器前面就行.缺点

21、是影响构成的触摸屏系统外观. 内置式性能更稳定,影响外观程度小,适合Kiosk系统使用.红外式触摸屏主要是在没有强光线干扰的公共场所、办公室或者是不需要精密要求的 工业限制场所中使用.红外式触摸屏最适合大尺寸显示器的触摸方案,能将大尺寸的LCD、 PDP、背投显示器转变成一个大型的交互显示设备.红外式对画面清楚度的影响非常微小, 用户可以用任意物体在触摸屏外表进行操作,不必担忧划伤等问题.红外式触摸屏与计算 机和大尺寸显示器可组成最正确的交互系统,还町以与网络或普通 线组成实时、交互、 高效的会议系统.红外式触摸还可以应用于KTV的点播系统、ATM、自助传票机、工控、医 疗仪器等领域.红外线式

22、触摸屏的主要优点是透光率高、抗干扰水平强、触控稳定性高、使用寿命长、 响应速度较快、价格低廉、安装方便等,缺点是红外触摸屏的准确度易受环境光线变化的 干扰、在防水、防尘性能上较弱、分辨率较低、在球面显示器上使用感觉不好等.目前先 进的红外线式触摸屏寿命得到大幅提升,在对手指移动轨迹进行跟踪时,相关要求规定的 精度、平滑度、跟踪速度都能实现,可以进行手写识别输入,还能很好的转换成图像轨迹.2. 3外表声波式触摸屏表而声波式触摸屏是利用声波定位的一种触控技术.触摸屏四角设置有发射和接收声 波的传感器,当手指触摸屏幕时,手指吸收局部声波能最,传感器就可以侦测信号在衰减, 由此计算出触摸点的位置.外表

23、声波触摸屏技术比较稳定,具有很高的精度,除了可以响 应X和Y坐标外,还能响应第三轴z轴坐标,也就是压力轴响应.外表声波式触摸屏的屏体可以是一块平面、球面或者是柱面的玻璃板.这块玻璃板只 是一块纯粹的强化玻璃,它区别于其他类触摸屏的技术就是没有任何贴膜和覆盖层.外表 声波式触摸屏输入技术的一个优点是,可以将有源器件设计在屏幕边缘,而且不受屏幕曲 率的限制.外表声波式触摸屏一般用于公共场所和笔式输入,在POI、EIS、GAME、I：控等方面被广泛应用,也订以用于各类交互式终端等查询系统、娱乐限制系统等.外表声波触摸屏具有抗爆性、本钱低、反响速度快、性能稳定、拥有Z轴、不受温度 和湿度等环境因素的影

24、响、光学性能好、外表不怕划伤、不怕电磁干扰,没有漂移问题等 优点,但是声波式触摸屏也存在屏幕的条纹区只要受潮就容易粘空气中的灰尘,长时间工 作换能器可以因压力受到损坏,万一受损无法修夏等缺点.最新研究的体声波式触摸屏,其声波能量在触摸屏屏体内传递,而不是在外表传递. 体声波式触摸屏的实现方法有两种.一种是体声波式触摸屏.声波能量在触摸屏体内传递, 用户触摸屏幕时,会改变触摸点局部的应力分布,应力的改变影响了声波的变化,从而根 据接收波形的检删并定位手指触摸点.另一种是内外表声波式触摸屏.在外表声波式触摸 屏外而增加一层悬空的防刮薄膜,此时的外表声波在夹层里传递,手指触摸屏幕时薄膜代 替手指阻挡

25、声波,效果和手指直接触摸一样.这两种声波式触摸屏能够检测用户手指的压力大小,具有外表式触摸屏的一切优点外 还可用宅触摸,更兼具不怕水、不怕任何污染的好处,甚至可以浸没在水下工作.体声波 式触摸屏技术属于前沿技术,目前正在努力加速它的产品化进程.2.4电容式触摸屏电容式触摸屏技术分为外表电容式和投射式两种.外表电容式触摸屏的原理是利用电场感应方式感测屏幕外表.其面板是一片均匀镀刻 的ITO层,面板的四角各有一条输出线与限制器连接在一起,使用时触摸屏外表会有一个 电场,如果接地的物体触碰到屏外表,面板外表的电场就会发生电荷的转移,通过侦测这 个电荷的转移就口J以准确的定位触碰点的坐标.外表电容式触

26、摸屏具有使用透光率高、寿 命长、但是不支持多点触控、分辨率低,目前主要应用于大尺寸户外用触摸屏,如各类公 共信息和效劳平台.投射电容式触摸屏原理是借助电极发射出的静电场线来感应的.由于人体携带水分, 也属于良导休,所以当手指靠近电极时,手指与电极之间的电容会增加,此时侦测静电容 增大的点就是手指触摸点.投射电容技术包括自我电容和交互电容两种,它们的投射电容 式传感器中,传感电容在设计中遵循了相关的方法,在规定的时间内就能侦测到触摸,该 触投与以往不同的就是不仅能识别出单指,还能识别多根手指.自2021年以来,美国苹 果公司生产的iPhone、iPad为其赢得了良好的效益,推动了投射式电容屏技术

27、不断走向 繁荣,没用多长时间内就取代了电阻式触摸屏,现在己经是市场上应用最多的触控技术. 投射电容式触摸屏与其他触摸屏技术相比的优势在于出色的信噪比、触摸屏外表的高精度、 支持多点触摸、无需用户校准、使用寿命长、有更好的透光率等.对于小尺寸的电子设备 而言,采用投射电容式触摸屏似乎己经成为了第一选择.电容式触摸屏被广泛应用在金融商业系统、零售及餐饮业、医学、实验室、公共导览、 户政查询、移动 、多媒体播放等领域.2.5各类触摸屏性能比较每种触摸方式都任推进多点触摸、大型化及薄型轻最化,但却没有一种方式是适合所 有应用的万能方式.各种方式的触摸衅各有利弊.正确了解各种方式触摸屏的优缺点,是灵活运

28、用触摸屏的第一步'七触摸屏的技术性能主要包括透射率、屏幕尺寸、分辨率、耐久性、本钱、输入方法.透射率：透射率是液晶显示器或等离子显示器因安装触挨屏而导致画质劣化时的衡景: 指标.透射率越高,侦质劣化程度越小.相反,透射率较低时,影像显示会发暗,或者颜 色不鲜艳.屏幕尺寸：各方式之间的差异较大.电阻式触损屏目前支持22英寸以下的屏幕尺寸, 电容式触摸屏又分为口J实现多点触校的投射型,以及只能实现单点触摸的外表型.投射电 容式触摸屏己经出现最大可支持约10英寸屏幕的技术.外表电容式触摸屏最大可支持30 英寸的屏幕.红外式触换屏可以轻松实现大屏幕化.分辨率：分辨率尤其出色的是电阻式触摸屏,其

29、次是外表电容式触摸屏与外表声波式 触摸屏,再次为投射电容式触摸屏与红外式触摸屏.分辨率较高时,细微图形及文字等的 输入会变得轻松,可手写输入的大局部便携式游戏机及电子记事本都采用电阻式触换屏.耐久性：耐久性尤其出色的是红外式触摸屏与外表声波式触摸屏,可以说对输入次数 方面的耐久性几乎没有限制.其次是电容式触摸屏,再其次为电阻式触摸屏.电阻式触摸 屏会由于电极之间相互接触而造成外表磨耗,因此与其他方式相比,耐久性稍微处丁劣势.本钱：本钱方面不需要特殊传感器的电阻式触摸屏和电容式触摸屏具有优势,尤其是 使用最多的模拟电阻式屏幕.而红外式触摸屏需要LED及红外线灯光源以及光电晶体管记 忆摄像头等受光

30、部件,因此本钱较高.外表声波式触摸屏同样需要声波发送元器件以及接 收元器件,本钱也高于电阻式触摸屏及电容式触摸屏.输入方法：输入方法方面,各方式之间也存在很大差异.电阻式触摸屏的通用性特别 高.外表声波式触摸屏也支持大局部柔软的输入工具.红外式触摸屏采用具有一定尺寸并 可遮光的工具均可输入,即使戴着手套也可以用手指输入.而电容式触换屏根本只能采用 手指直接输入,其原因是触摸屏电极之间电容假设不耦合,就无法进行检测.4种触摸屏的性能比较见表1.表1触摸好的性能比较类别特性红外式触摸屏电阻式触摸屏表而声波式触摸 屏电容式触换屏清楚度一般较好很好较差透光率100%75%85%85%分辨率977x73

31、74096x40964096x40964096x4096响应速度<20ms<10ms<10msV3ms感应轴X、YX、YX、Y、ZX、Y防刮擦好般非常好一般漂移无无无有防尘不能遮住透光部 分不怕不怕不怕耐磨损性很好好很好好干扰性无无小电磁干扰污物影响无无小较小稳定性高好般差寿命太多传感器,损 坏概率大>3500万次>5000万次>2000万次价格低中高中各触摸屏的优缺点对照表2.表2各种触摸屏的优缺点对照四线电阻式 触摸屏五线电阻式 触摸屏表而声波式 触摸屏红外式触摸 屏电容式触摸 屏价格低中中高较高寿命3年3年5年3年2年维护免免1次/年1次/年免防爆性一

32、般一般好好好稳定性高较高一般一般透明度好好很好很好一般安装形式内置或外挂内置或外挂内置或外挂外挂内置触摸物任何物体任何物体手指、软胶截面手指输出分辨率4096x40964096x40964096x1096977x7374096x4096抗强光干扰好好好差响应速度VlOmsV15ms<10ms<20msVI 3ms跟踪速度好好般好好传感器受损 影响较小较小很大较小较小污物影响无无小无较小漂移无无无无有适用显示屏纯平纯平纯平纯平均可,曲面防水性好好一般一般好防电磁干扰好好一般好一般适用范围室内或室外室内或室外室内或室外室内室内或室外3.电容式触摸屏技术3.1电容式触摸屏原理电容式触摸屏

33、技术相对于电阻式触摸屏技术有诸多优点,因此电容式触摸屏技术目前 在各类电子产品上得到了更广泛的应用.电容式触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的, 其输入是利用排列的透明电极与人体之间的静电相结合产生出的电容变化最,从所产生出 的诱导电流来检洲其坐标,如图1所示.但是不导电的物体如戴套的手指触摸时,增加 了绝缘介质会导致触摸屏幕也没有反响.图1电容式触摸屏的等效电路图电容式触摸屏的感应机理是,电压作用在屏幕感应区的四角并形成一固定电场,当手 指触摸屏幕时,可使电场产出电流,按电流距四角比例的不同便可以算出其触摸的位置, 计算公式如下：Y=Xxb式中,a与b分别表示触摸屏的长与宽.I图2所示为电容

34、式触摸屏的组件组装图,在玻璃基板上镀一层透明导电层,再制作电 极层,最后在表层覆盖一层保护膜,即制成电容式触摸屏.因仅在单片玻璃上制作电极和 传导层,故电容式触摸屏的透光率较电阻式的高,高达90%以上.图2电容式触摸屏的组件绢装图3. 2电容式触摸屏的分类3.2.1外表电容式触摸屏技术外表电容式触摸屏可以分为外外表电容式触摸屏和内外表电容式触换屏.外表电容式触摸技术是利用具有金属边缘的平板ITO,通过电场感应的方式检测屏幕 外表的触摸行为.由于电场儿乎布满整个ITO外表,当手-指触摸屏幕时,它会从面板侧发 出电荷,由于电荷检测由四处同时进行,因此外表电容式触摸屏不用使用高精度的ITO模 板,就

35、能完成整个触点的触发、定位、输出等程序.外表电容式并不是完美的触摸解决方案,虽然外表电容式不需要使用ITO模板,而且 也右电阻式触摸没有的近侧感应效果,但实际上,电容式触摸薜却有手影效应的问题存在. 手影效应,就是指当操作者在外表电容感应式触摸屏屏幕上进行操作时,假设操作者将手腕 和手指一同靠近屏幕外表,就会使ITO模板表层、面板侧发出过多的电荷,使电容产生耦 合,导致大最的检测错误.在这种状况R会使真正的检测触摸点信号与错误的检测触摸 点信号产生混淆,让真实的触摸点信号与错误的信号同时出现在3个信号区间,错误的信 号会使真实触摸点检测无法被正确识别出来,假设错误信号无法有效抑制,将使整个触摸

36、、 检测、输出坐标信息过程出现许多出乎意料的信息状态.在触摸检测时,外表电容式触摸屏依次检测横向列阵和纵向电极阵列,然后根据触摸 前后电容的变化的电容谱,确定横向的触摸坐标和纵向的触摸坐标,最后将横向和纵向坐 标结合,组合成平面的触摸坐标.如果是单点的触摸,那么在X轴的方向和Y轴的方向的坐 标投影都是唯一的,从而使得组合出的触摸坐标也是唯一的；但是如果在触摸屏上有两点 触摸,并且这两点不在X或Y轴的同一方向,那么在X轴和Y轴方向上会分别产生两个投影, 根据横纵坐标诃以组合出4个坐标.由于只有两点触摸,所以只有两个坐标是真实的,另 外两个就是俗称的“鬼点,如图3所示.因此,外表电容式触摸屏无法实

37、现真正的多点 触摸.图3外表电容式触摸屏产生手影机理除了手影效应外,外表电容式也有些应用上的限制.由于是通过屏幕外表的电场变 化来进行触摸点检测的,所以使用环境假设电磁干扰问题较多,就会影响检测触摸点的精碑 度,长时间应用后,触摸点检测也容易产生偏移,因此需要定时或经常性校准.比较新奇的做法是,虽然同样也是利用透明电极与人体之间结合产生的电容变化,从 而产生出诱导电流进行检测触换点,但通过面板感应区四角产生,在面板外表形成均匀电 场,手指触摸时电场引起的电流由限制器检测4处电流强弱比列,换算出触摸点位置,通 过限制器强化错误信号抑制技术,因而将外表电容式触摸技术的实用性大幅度强化.1.外外表电

38、容式触换屏外外表电容式触摸屏是在显示器的外表而采用ITO层的电容式触摸屏.最初的外外表 电容式触摸衅是一块4层红合玻璃层,在玻璃外表用ITO制作成横向与纵向电极阵,这些 横向和纵向的电极分别与地构成电容,这个电容就是电极对地的电容.当手指触摸到电容 式触摸屏时,手指的电容会叠加到屏体的电容上,使屏体的电容发生变化.早期的实现方案需要两层ITO,电容式触摸屏玻璃的内外表和夹层各涂有一层ITO导 电层,最外层为只有0. 0015mm厚的石英玻璃保护层,内层IT0作为屏蔽层,以保证度好的 工作环境：夹层IT0涂层作为检测定位的工作层,在四角或四边上引出四个电极,这四个 电极受控于限制器.外外表电容式

39、触摸屏的结构如图4所示.图4外&面电容式触摸屏的结构两层IT0就会存在光的吸收问题.如果这些薄膜安装在屏幕的内外表那么容易受到人手 阴影的影响,由于用户无意识触及的区域之外,如人手的卜.方及周围的区域,会产生足够 大的电容,从而引发定位报告错误.均匀沉枳的IT0还会导致如图5的枕形失真,这通常 要由低阻抗的边缘图案来校正.如果不采用这种边缘图案就需要用复杂的6阶补偿算法并 消耗相应的运算水平.图5枕形失真随着技术的进步,现在的外外表电容式触摸屏己经做在一层玻璃上,如图6所示.在 透明玻璃外表镀上一层ITO及保护层,而与液晶屏幕间那么需要作防电子信号干扰处理.图6外外表电容式触摸屏结构外

40、外表电容式触摸屏根本工作原理的最初想法,是把人假想成接地物,给工作面通上 一个很低的电压,当没有与屏幕接触时,各种电极是同电位的,触摸屏外表没仃电流,而 当用户触摸屏幕时,手指头吸走一个很小的电流,这个电流从触摸屏四角或苫四边上的电 极中流出,并旦理论上.流经这4个电极的电流与手指到四角的距离成比例,限制器通过对 这4个电流比例的精密计算,得出触摸点的位置.电容式触摸屏存在的漂移问题,漂移是由于电容工作的方式决定的,即使在限制器的 单片程序上利用动态计算和经验值查表,也只能是治标不治本.电容式触摸屏的线性失真 也非常严重,可以利用多点校准法来消除.线性失真主要是由于电容式触摸屏的计算是建 立在4个电流量与触摸点到4个电极的距离成比例的理想状态上,实际由于受环境电容、 线路寄生电容和不同人使用的影响,这种比例关系不可能是完全线性的.多点校准法只能 解决局域分配的线性问题,解决不了整体的漂移.新的外外表