為了操作上的方便,人們用觸摸屏來代替鼠標(biāo)或鍵�。工作時,我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸�,然后系�(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖�(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成;觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面,用于檢測用戶觸摸位置,接受后送觸摸屏控制�;而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息,并將它�(zhuǎn)換成觸點坐標(biāo),再送給CPU,它同時能接收CPU�(fā)來的命令并加以執(zhí)行�
觸摸屏的主要類型
按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì),我們把觸摸屏分為四�,它們分別為電阻�、電容感�(yīng)�、紅外線式以及表面聲波式。每一類觸摸屏都有其各自的�(yōu)缺點,要了解那種觸摸屏適用于那種場合,關(guān)鍵就在于要懂得每一類觸摸屏技�(shù)的工作原理和特點。下面對上述的各種類型的觸摸屏�(jìn)行簡要介紹一下:
1� 電阻式觸摸屏
這種觸摸屏利用壓力感�(yīng)�(jìn)行控制。電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏,這是一種多層的�(fù)合薄膜,它以一層玻璃或硬塑料平板作為基�,表面涂有一層透明氧化金屬(透明的導(dǎo)電電�)�(dǎo)電層,上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料�、它的內(nèi)表面也涂有一層涂層、在他們之間有許多�(xì)小的(小于1/1000英寸)的透明隔離點把兩層�(dǎo)電層隔開絕緣� �(dāng)手指觸摸屏幕�,兩層導(dǎo)電層在觸摸點位置就有了接�,電阻發(fā)生變�,在X和Y兩個方向上�(chǎn)生信�,然后送觸摸屏控制�??刂破鱾蓽y到這一接觸并計算出(X,Y)的位置,再根�(jù)模擬鼠標(biāo)的方式運�。這就是電阻技�(shù)觸摸屏的最基本的原理� 電阻類觸摸屏的關(guān)鍵在于材料科技,常用的透明�(dǎo)電涂層材料有�
A、ITO,氧化銦,弱�(dǎo)電體,特性是�(dāng)厚度降到1800個埃(�=10-10�)以下時會突然變得透明,透光率為80%,再薄下去透光率反而下�,到300埃厚度時又上升到80%。ITO是所有電阻技�(shù)觸摸屏及電容技�(shù)觸摸屏都用到的主要材�,實際上電阻和電容技�(shù)觸摸屏的工作面就是ITO涂層�
B、鎳金涂�,五線電阻觸摸屏的外層導(dǎo)電層使用的是延展性好的鎳金涂層材�,外�(dǎo)電層由于頻繁觸摸,使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長使用壽命,但是工藝成本較為高�。鎳金導(dǎo)電層雖然延展性好,但是只能作透明�(dǎo)�,不適合作為電阻觸摸屏的工作�,因為它�(dǎo)電率�,而且金屬不易做到厚度非常均勻,不宜作電壓分布層,只能作為探層�
1.1四線電阻�
四線電阻模擬量技�(shù)的兩層透明金屬層工作時每層均增�5V恒定電壓:一個豎直方�,一個水平方�??偣残杷母娎|� 特點:高解析�,高速傳輸反�(yīng)� 表面硬度處理,減少擦�、刮傷及防化�(xué)處理� 具有光面及霧面處理� 一次校�,穩(wěn)定性高,永不漂��
1.2五線電阻�
五線電阻技�(shù)觸摸屏的基層把兩個方向的電壓場通過精密電阻�(wǎng)�(luò)都加在玻璃的�(dǎo)電工作面上,我們可以簡單的理解為兩個方向的電壓場分時工作加在同一工作面上,而外層鎳金導(dǎo)電層只僅僅用來當(dāng)作純�(dǎo)�,有觸摸后分時檢測內(nèi)層ITO接觸點X軸和Y軸電壓值的方法測得觸摸點的位置。五線電阻觸摸屏�(nèi)層ITO需四條引線,外層只作導(dǎo)體僅僅一�,觸摸屏得引出線共有5條� 特點:解析度�,高速傳輸反�(yīng)� 表面硬度�,減少擦傷、刮傷及防化�(xué)處理� 同點接觸3000萬次尚可使用� �(dǎo)電玻璃為基材的介�(zhì)� 一次校�,穩(wěn)定性高,永不漂移� 五線電阻觸摸屏有高價位和對環(huán)境要求高的缺�
1. 3電阻屏的局�
不管是四線電阻觸摸屏還是五線電阻觸摸�,它們都是一種對外界完全隔離的工作環(huán)�,不怕灰塵和水汽,它可以用任何物體來觸摸,可以用來寫字畫畫,比較適合工�(yè)控制�(lǐng)域及辦公室內(nèi)有限人的使用。電阻觸摸屏共同的缺點是因為�(fù)合薄膜的外層采用塑膠材料,不知道的人太用力或使用銳器觸摸可能劃傷整個觸摸屏而導(dǎo)致報�。不�,在限度之�(nèi),劃傷只會傷及外�(dǎo)電層,外�(dǎo)電層的劃傷對于五線電阻觸摸屏來說沒有�(guān)�,而對四線電阻觸摸屏來說是致命的�
2� 電容式觸摸屏
2.1電容技�(shù)觸摸�
是利用人體的電流感應(yīng)�(jìn)行工作的。電容式觸摸屏是是一塊四層復(fù)合玻璃屏,玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層ITO,最外層是一薄層矽土玻璃保護(hù)�,夾層ITO涂層作為工作�,四個角上引出四個電�,內(nèi)層ITO為屏蔽層以保證良好的工作�(huán)�� �(dāng)手指觸摸在金屬層上時,由于人體電�,用戶和觸摸屏表面形成以一個耦合電容,對于高頻電流來�,電容是直接�(dǎo)體,于是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出,并且流�(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比,控制器通過對這四個電流比例的精確計算,得出觸摸點的位置�
2.2電容觸摸屏的缺陷
電容觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于四線電阻屏,當(dāng)然還不能和表面聲波屏和五線電阻屏相比。電容屏反光�(yán)�,而且,電容技�(shù)的四層復(fù)合觸摸屏對各波長光的透光率不均勻,存在色彩失真的問題,由于光線在各層間的反射,還造成圖像字符的模糊� 電容屏在原理上把人體�(dāng)作一個電容器元件的一個電極使�,當(dāng)有導(dǎo)體靠近與夾層ITO工作面之間耦合出足夠量容值的電容�,流走的電流就足夠引起電容屏的誤動作。我們知道,電容值雖然與極間距離成反�,卻與相對面積成正比,并且還與介�(zhì)的的絕緣系數(shù)有關(guān)。因�,當(dāng)較大面積的手掌或手持的導(dǎo)體物靠近電容屏而不是觸摸時就能引起電容屏的誤動�,在潮濕的天�,這種情況尤為�(yán)�,手扶住顯示�、手掌靠近顯示器7厘米以內(nèi)或身體靠近顯示器15厘米以內(nèi)就能引起電容屏的誤動�� 電容屏的另一個缺點用戴手套的手或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時沒有反�(yīng),這是因為增加了更為絕緣的介質(zhì)� 電容屏更主要的缺點是漂移:當(dāng)�(huán)境溫�、濕度改變時,環(huán)境電場發(fā)生改變時,都會引起電容屏的漂移,造成不準(zhǔn)確。例如:開機后顯示器溫度上升會造成漂移:用戶觸摸屏幕的同時另一只手或身體一�(cè)靠近顯示器會漂移;電容觸摸屏附近較大的物體搬移后回漂移,你觸摸時如果有人圍過來觀看也會引起漂�;電容屏的漂移原因?qū)儆诩夹g(shù)上的先天不足,環(huán)境電勢面(包括用戶的身�)雖然與電容觸摸屏離得較遠(yuǎn),卻比手指頭面積大的多,他們直接影響了觸摸位置的測�。此�,理論上許多�(yīng)該線性的�(guān)系實際上卻是非線�,如:體重不同或者手指濕潤程度不同的人吸走的總電流量是不同的,而總電流量的變化和四個分電流量的變化是非線性的�(guān)�,電容觸摸屏采用的這種四個角的自定義極坐�(biāo)系還沒有坐標(biāo)上的原點,漂移后控制器不能察覺和恢復(fù),而且�4個A/D完成�,由四個分流量的值到觸摸點在直角坐標(biāo)系上的X、Y坐標(biāo)值的計算過程�(fù)�。由于沒有原�,電容屏的漂移是累積的,在工作現(xiàn)場也�(jīng)常需要校�(zhǔn)� 電容觸摸屏最外面的矽土保�(hù)玻璃防刮擦性很好,但是怕指甲或硬物的敲�,敲出一個小洞就會傷及夾層ITO,不管是傷及夾層ITO還是安裝運輸過程中傷及內(nèi)表面ITO�,電容屏就不能正常工作了�
3、紅外線式觸摸屏
紅外觸摸屏是利用X、Y方向上密布的紅外線矩陣來檢測并定位用戶的觸摸。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框,電路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管,一一對應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕�,手指就會擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線,因而可以判斷出觸摸點在屏幕的位�。任何觸摸物體都可改變觸點上的紅外線而實�(xiàn)觸摸屏操作� 早期觀念上,紅外觸摸屏存在分辨率低、觸摸方式受限制和易受環(huán)境干擾而誤動作等技�(shù)上的局�,因而一度淡出過市場。此后第二代紅外屏部分解決了抗光干擾的問�,第三代和第四代在提升分辨率和穩(wěn)定性能上亦有所改�(jìn),但都沒有在�(guān)鍵指�(biāo)或綜合性能上有�(zhì)的飛�。但是,了解觸摸屏技�(shù)的人都知道,紅外觸摸屏不受電�、電壓和靜電干擾,適宜惡劣的�(huán)境條�,紅外線技�(shù)是觸摸屏�(chǎn)品最終的�(fā)展趨�。采用聲�(xué)和其它材料學(xué)技�(shù)的觸屏都有其難以逾越的屏障,如單一傳感器的受損、老化,觸摸界面怕受污染、破壞性使用,維護(hù)繁雜等等問題。紅外線觸摸屏只要真正實�(xiàn)了高�(wěn)定性能和高分辨�,必將替代其它技�(shù)�(chǎn)品而成為觸摸屏市場主流� 過去的紅外觸摸屏的分辨率由框架中的紅外對管數(shù)目決定,因此分辨率較�,市場上主要國內(nèi)�(chǎn)品為32x32�40X32,另外還有說紅外屏對光照�(huán)境因素比較敏感,在光照變化較大時會誤判甚至死�。這些正是國外非紅外觸摸屏的國�(nèi)代理商銷售宣傳的紅外屏的弱點。而最新的技�(shù)第五代紅外屏的分辨率取決于紅外對管數(shù)�、掃描頻率以及差值算法,分辨率已�(jīng)�(dá)到了1000X720,至于說紅外屏在光照條件下不�(wěn)定,從第二代紅外觸摸屏開始,就已�(jīng)較好的克服了抗光干擾這個弱�� 第五代紅外線觸摸屏是全新一代的智能技�(shù)�(chǎn)�,它實現(xiàn)�1000*720高分辨率、多層次自調(diào)節(jié)和自恢復(fù)的硬件適�(yīng)能力和高度智能化的判別識別,可長時間在各種惡劣環(huán)境下任意使用。并且可針對用戶定制擴充功能,如�(wǎng)�(luò)控制、聲感應(yīng)、人體接近感�(yīng)、用戶軟件加密保�(hù)、紅外數(shù)�(jù)傳輸?shù)�?原來媒體宣傳的紅外觸摸屏另外一個主要缺點是抗暴性差,其實紅外屏完全可以選用任何客戶�(rèn)為滿意的防暴玻璃而不會增加太多的成本和影響使用性能,這是其他的觸摸屏所無法效仿的�
4、表面聲波觸摸屏
4.1 表面聲波
表面聲波,超聲波的一種,在介�(zhì)(例如玻璃或金屬等剛性材�)表面淺層傳播的機械能量波。通過楔形三角基座(根據(jù)表面波的波長�(yán)格設(shè)�),可以做到定�、小角度的表面聲波能量發(fā)�。表面聲波性能�(wěn)�、易于分析,并且在橫波傳遞過程中具有非常尖銳的頻率特�,近年來在無損探�、造影和退波器方向上應(yīng)用發(fā)展很�,表面聲波相�(guān)的理論研�、半�(dǎo)體材料、聲�(dǎo)材料、檢測技�(shù)等技�(shù)都已�(jīng)相當(dāng)成熟� 表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平�、球面或是柱面的玻璃平板,安裝在CRT、LED、LCD或是等離子顯示器屏幕的前�。玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器,右上角則固定了兩個相�(yīng)的超聲波接收換能�。玻璃屏的四個周邊則刻有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋�
4.2 表面聲波觸摸屏工作原�
以右下角的X-軸發(fā)射換能器為例� �(fā)射換能器把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號�(zhuǎn)化為聲波能量向左方表�?zhèn)鬟f,然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻�?zhèn)鬟f,聲波能量經(jīng)過屏體表面,再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給X-軸的接收換能�,接收換能器將返回的表面聲波能量�?yōu)殡娦盘枴?�(dāng)�(fā)射換能器�(fā)射一個窄脈沖�,聲波能量歷�(jīng)不同途徑到達(dá)接收換能�,走最右邊的最早到�(dá),走最左邊的最晚到�(dá),早到達(dá)的和晚到�(dá)的這些聲波能量疊加成一個較寬的波形信號,不難看�,接收信號集合了所有在X軸方向歷�(jīng)長短不同路徑回歸的聲波能�,它們在Y軸走過的路程是相同的,但在X軸上,最�(yuǎn)的比最近的多走了兩倍X軸最大距�。因此這個波形信號的時間軸反映各原始波形疊加前的位置,也就是X軸坐�(biāo)� �(fā)射信號與接收信號波形 在沒有觸摸的時候,接收信號的波形與參照波形完全一樣。當(dāng)手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時,X軸途經(jīng)手指部位向上走的聲波能量被部分吸�,反�(yīng)在接收波形上即某一時刻位置上波形有一個衰減缺�� 接收波形對應(yīng)手指擋住部位信號衰減了一個缺�,計算缺口位置即得觸摸坐�(biāo) 控制器分析到接收信號的衰減并由缺口的位置判定X坐標(biāo)。之后Y軸同樣的過程判定出觸摸點的Y坐標(biāo)。除了一般觸摸屏都能響應(yīng)的X、Y坐標(biāo)�,表面聲波觸摸屏還響�(yīng)第三軸Z軸坐�(biāo),也就是能感知用戶觸摸壓力大小�。其原理是由接收信號衰減處的衰減量計算得到。三軸一旦確�,控制器就把它們傳給主��
4.3表面聲波觸摸屏特�
清晰度較�,透光率好。高度耐久,抗刮傷性良�(相對于電�、電容等有表面度�)。反�(yīng)靈敏。不受溫度、濕度等�(huán)境因素影�,分辨率�,壽命長(維護(hù)良好情況�5000萬次);透光率高(92%),能保持清晰透亮的圖像質(zhì)�;沒有漂移,只需安裝時一次校�;有第三軸(即壓力軸)響應(yīng),目前在公共場所使用較多� 表面聲波屏需要經(jīng)常維�(hù),因為灰塵,油污甚至飲料的液體沾污在屏的表面,都會阻塞觸摸屏表面的導(dǎo)波槽,使波不能正常發(fā)�,或使波形改變而控制器無法正常識別,從而影響觸摸屏的正常使�,用戶需�(yán)格注意環(huán)境衛(wèi)�。必須經(jīng)常擦抹屏的表面以保持屏面的光潔,并定期作一次全面徹底擦除�
表面聲波�
聲波屏的三個角分別粘貼著X,Y方向的發(fā)射和接收聲波的換能器(換能器:由特殊陶瓷材料制成的,分為發(fā)射換能器和接收換能器。是把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號�(zhuǎn)化為聲波能和由反射條紋匯聚成的表面聲波能�?yōu)殡娦盘枴?,四個邊刻著反射表面超聲波的反射條紋。當(dāng)手指或軟性物體觸摸屏�,部分聲波能量被吸收,于是改變了接收信號,經(jīng)過控制器的處理得到觸摸的X,Y坐標(biāo)�
四線電阻�
四線電阻屏在表面保護(hù)涂層和基層之間覆著兩層透明電導(dǎo)層ITO(ITO:氧化銦,弱�(dǎo)電體,特性是�(dāng)厚度降到1800個埃(�=10-10�)以下時會突然變得透明,再薄下去透光率反而下降,�300埃厚度時透光率又上升。是所有電阻屏及電容屏的主要材��),兩層分別對�(yīng)X,Y軸,它門之間用細(xì)微透明絕緣顆粒絕緣,當(dāng)觸摸時產(chǎn)生的壓力使兩�(dǎo)電層接�,由于電阻值的變化而得到觸摸的X,Y坐標(biāo)�
五線電阻�
五線電阻屏的基層之上覆有把X,Y兩方向的電壓場加在同一層的透明電導(dǎo)層ITO,最外層鎳金�(dǎo)電層(鎳金�(dǎo)電層:五線電阻觸摸屏的外層導(dǎo)電層使用的是延展性好的鎳金涂層材�,外�(dǎo)電層由于頻繁觸摸,使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長使用壽命�)只用來作純導(dǎo)�,當(dāng)觸摸�,用分時檢測接觸點X軸和Y軸電壓值的方法測得觸摸點的位置。內(nèi)層ITO需四條引線,外層一�,共5根引��
電容�
電容屏表面涂有透明電導(dǎo)層ITO,電壓連接到四角,微小直流電散部在屏表�,形成均勻之電場,用手觸�?xí)r,人體作為耦合電容一極,電流從屏四角匯集形成耦合電容另一極,通過控制器計算電流傳到碰觸位置的相對距離得到觸摸的坐�(biāo) �
紅外�
紅外觸摸屏是利用X、Y方向上密布的紅外線矩陣來檢測并定位用戶的觸摸。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框,電路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管,一一對應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時,手指就會擋住�(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線,因而可以判斷出觸摸點在屏幕的位�。任何觸摸物體都可改變觸點上的紅外線而實�(xiàn)觸摸屏操��
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