觸摸屏基礎(chǔ)知識

1、 觸摸屏基礎(chǔ)知識大全 觸摸屏由于其堅固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等諸多優(yōu)點得到大眾的認(rèn)同。全球觸摸屏市場的最新調(diào)查，觸摸屏06年的總供貨額達(dá)到24億美元，2012增至06年的1.8倍，即達(dá)到44億美元。顯而易見，這是一個飛速成長的巨大市場。特別是在蘋果iPhone的明星作用帶動下，觸摸屏在手機、電腦等消費電子產(chǎn)品中日益普及。 目錄1. 觸摸屏有哪些類型？2. 觸摸屏的基礎(chǔ)知識全解析3.3.電容式觸摸屏的優(yōu)點4 4. .電容式觸摸屏原理介紹5 5. . 技術(shù)問答1.1.觸摸屏有哪些類型？觸摸屏有哪些類型？ 觸摸屏主要有八種不同的技術(shù)電阻式、表面電容式、投射電容式、表面聲波式、紅外式、彎

2、曲波式、有源數(shù)字轉(zhuǎn)換器式和光學(xué)成像式。2.2.觸摸屏的基礎(chǔ)知識全解析觸摸屏的基礎(chǔ)知識全解析目前主要有幾種類型的觸摸屏，它們分別是：電阻式（雙層），表面電容式和感應(yīng)電容式，表面聲波式，紅外式，以及彎曲波式、有源數(shù)字轉(zhuǎn)換器式和光學(xué)成像式。它們又可以分為兩類，一類需要ITO,比如前三種觸摸屏，另一類的結(jié)構(gòu)中不需要ITO, 比如后幾種屏。觸摸屏在我們身邊已經(jīng)隨處可見了，在PDA等個人便攜式設(shè)備領(lǐng)域中，觸摸屏節(jié)省了空間便于攜帶，還有更好的人機交互性。目前市場上，使用ITO材料的電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏應(yīng)用最為廣泛。電阻式觸摸屏電阻式觸摸屏 ITO 是銦錫氧化物的英文縮寫，它是一種透明的導(dǎo)電體。通過調(diào)整

3、銦和錫的比例，沉積方法，氧化程度以及晶粒的大小可以調(diào)整這種物質(zhì)的性能。薄的ITO材料透明性好，但是阻抗高；厚的ITO材料阻抗低，但是透明性會變差。在PET聚脂薄膜上沉積時，反應(yīng)溫度要下降到150度以下，這會導(dǎo)致ITO氧化不完全，之后的應(yīng)用中ITO會暴露在空氣或空氣隔層里，它單位面積阻抗因為自氧化而隨時間變化。這使得電阻式觸摸屏需要經(jīng)常校正。兩個ITO層之間是約千分之一英寸厚的一些隔離支點使兩層分開。最下面是一個透明的硬底層用來支撐上面的結(jié)構(gòu)，通常是玻璃或者塑料。電阻觸摸屏的多層結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致很大的光損失，對于手持設(shè)備通常需要加大背光源來彌補透光性不好的問題，但這樣也會增加電池的消耗。電阻式觸摸屏的

4、優(yōu)點是它的屏和控制系統(tǒng)都比較便宜，反應(yīng)靈敏度也很好。圖一是電阻觸摸屏的一個側(cè)面剖視圖。手指觸摸的表面是一個硬涂層，用以保護下面的PET層。PET層是很薄的有彈性的PET薄膜，當(dāng)表面被觸摸時它會向下彎曲，并使得下面的兩層ITO涂層能夠相互接觸并在該點連通電路。電容式觸摸屏電容式觸摸屏 電容式觸摸屏也需要使用ITO材料，功耗低壽命長成本太高。操作流暢性、隨著工藝進(jìn)步和批量化，成本不斷下降，逐漸取代電阻屏。表面電容觸摸屏只采用單層的ITO，當(dāng)手指觸摸屏表面時，一定量的電荷轉(zhuǎn)移到人體。為了恢復(fù)這些電荷損失，電荷從屏幕的四角補充進(jìn)來，各方向補充的電荷量和觸摸點的距離成比例，由此推算出觸摸點的位置。表面電

5、容ITO涂層通常需要在屏幕的周邊加上線性化的金屬電極，來減小角落/邊緣效應(yīng)對電場的影響。有時ITO涂層下面還會有一個ITO屏蔽層，用來阻隔噪音。表面電容觸摸屏至少需要校正一次才能使用。感應(yīng)電容觸摸屏與表面電容觸摸屏相比，可以穿透較厚的覆蓋層，而且不需要校正。感應(yīng)電容式在兩層ITO涂層上蝕刻出不同的ITO模塊，需要考慮模塊的總阻抗，模塊之間的連接線的阻抗，兩層ITO模塊交叉處產(chǎn)生的寄生電容等因素。而且為了檢測到手指觸摸，ITO模塊的面積應(yīng)該比手指面積小，當(dāng)采用菱形圖案時，對角線長通?？刂圃?到6毫米。圖三中，綠色和藍(lán)色的ITO模塊位于兩層ITO涂層上，可以把它們看作是X和Y方向的連續(xù)變化的滑條，

6、需要對X和Y方向上不同的ITO模塊分別掃描以獲得觸摸點的位置和觸摸的軌跡。兩層ITO涂層之間是PET或玻璃隔離層，后者透光性更好，可以承受更大的壓力，成品率更高，而且通過特殊工藝可以直接鍍在LCD表面，不過也重些。這層隔離層越薄，透光性越好，但是兩層ITO之間的寄生電容也越大。圖三、感應(yīng)電容式觸摸屏結(jié)構(gòu) 感應(yīng)電容觸摸屏檢測到的觸摸位置對應(yīng)于感應(yīng)到最大電容變化值的交叉點，對于X軸或Y軸來說，則是對不同ITO模塊的信號量取加權(quán)平均得到位置量，系統(tǒng)然后在觸摸屏下面的LCD上顯示出觸摸點或軌跡。當(dāng)有兩個手指觸摸（紅色的兩點）時，每個軸上會有兩個最大值，這時存在兩種可能的組合，系統(tǒng)就無法準(zhǔn)確定位判斷了，

7、這就是我們通常所稱的鏡像點（藍(lán)色的兩點）。另外，觸摸屏的下面是LCD顯示屏，它的表面也是傳導(dǎo)性的，這樣就會和靠近的ITO涂層的ITO模塊產(chǎn)生寄生電容，我們通常還需要在這兩層之間保留一定的空氣層以降低寄生電容的影響。3.3.電容式觸摸屏的優(yōu)點電容式觸摸屏的優(yōu)點在觸摸屏產(chǎn)品的設(shè)計中，需要對性能和成本進(jìn)行權(quán)衡。電阻觸摸屏的成本較低，競爭就很激烈，而且在性能和應(yīng)用場合上有一定局限。1. 電容觸摸屏只需要觸摸，而不需要壓力來產(chǎn)生信號。2. 電容觸摸屏在生產(chǎn)后只需要一次或者完全不需要校正，而電阻技術(shù)需要常規(guī)的校正。3. 電容方案的壽命會長些，因為電容觸摸屏中的部件不需任何移動。電阻觸摸屏中，上層的ITO薄

8、膜需要足夠薄才能有彈性，以便向下彎曲接觸到下面的ITO薄膜。4. 電容技術(shù)在光損失和系統(tǒng)功耗上優(yōu)于電阻技術(shù)。5. 選擇電容技術(shù)還是電阻技術(shù)主要取決于觸碰屏幕的物體。如果是手指觸碰，電容觸摸屏是比較好的選擇。如果需要觸筆，不管是塑料還是金屬的，電阻觸摸屏可以勝任。電容觸摸屏也可以使用觸筆，但是需要特制的觸筆來配合。6. 表面電容式可以用于大尺寸觸摸屏，并且相成本也較低，但目前無法支持手勢識別；感應(yīng)電容式主要用于中小尺寸觸摸屏，并且可以支持手勢識別。7. 電容式技術(shù)耐磨損、壽命長，用戶使用時維護成本低，因此生產(chǎn)廠家的整體運營費用可被進(jìn)一步降低。電容式電容式觸摸屏的發(fā)展趨勢觸摸屏的發(fā)展趨勢 電容觸摸

9、屏已經(jīng)應(yīng)用在了iPhone及其它手持設(shè)備上，定位單點軌跡 / 模擬鼠標(biāo)雙擊是它的基本功能，而對多手指手勢操作的識別和應(yīng)用成為當(dāng)前市場的熱點。在便攜式應(yīng)用中，用戶一手拿著設(shè)備，只能用另一只手操作，因此識別多手指的抓取 / 平移, 伸展 / 壓縮, 旋轉(zhuǎn), 翻頁等手勢操作就顯得尤為重要。PSoC感應(yīng)電容觸摸屏已經(jīng)可以實現(xiàn)多點檢測，從而支持兩手指的手勢識別。可以預(yù)見支持手勢識別的電容式觸摸屏將在市場上大放光彩。4 4. . 電容式觸摸屏原理介紹電容式觸摸屏原理介紹容式觸摸屏與傳統(tǒng)的電阻式觸摸屏有很大區(qū)別。電阻式觸控屏幕在工作時每次只能判斷一個觸控點，如果觸控點在兩個以上，就不能做出正確的判斷了，所以

10、電阻式觸摸屏僅適用于點擊、拖拽等一些簡單動作的判斷。而電容式觸摸屏的多點觸控，則可以將用戶的觸摸分解為采集多點信號及判斷信號意義兩個工作，完成對復(fù)雜動作的判斷。1）電容技術(shù)觸摸屏 是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。電容式觸摸屏是一塊四層復(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層,夾層ITO涂層作為工作面,四個角上引出四個電極，內(nèi)層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境。 當(dāng)手指觸摸在金屬層上時，由于人體電場，用戶和觸摸屏表面形成以一個耦合電容，對于高頻電流來說，電容是直接導(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，并且流經(jīng)這四

11、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）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。電容屏反光嚴(yán)重，而且，電容技術(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當(dāng)作一個電容器元件的一個電極使用，當(dāng)有導(dǎo)體靠近與夾層ITO工作面之間耦合出足夠量的電容時，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比，卻與相對面積成正比，并且還與介質(zhì)的絕緣系數(shù)有關(guān)。因此，當(dāng)較大面積的手掌或手持的

12、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作，在潮濕的天氣，這種情況尤為嚴(yán)重，手扶住顯示器、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作。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應(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)環(huán)境溫度、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。 電容觸摸屏最外面的矽土保護玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲擊，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層，電容屏就不能正常工作了。5.5. 技術(shù)技術(shù)問答問答觸摸屏和顯示屏集

13、成在一起，還是獨立外掛的？ 一般來說，現(xiàn)在觸摸屏和顯示屏是獨立分開的。 怎么理解多點觸摸？ 多點觸摸就是允許多手指之間任意的選擇和操作，這樣可以極大地豐富操作類型。而且多點操作通?？梢詫崿F(xiàn)智能的手勢識別，提供更人性化的用戶界面。多點觸摸技術(shù)的優(yōu)勢與性價比 ? ? 多點觸摸技術(shù)可以在不顯著增加成本的情況下，使操作易于被用戶理解和掌握，比如用兩個手指就可以實現(xiàn)圖像旋轉(zhuǎn)，而不需要過多的菜單操作。多點觸摸技術(shù)門檻如何？怎樣才能快速上手并熟練掌握？ 多點觸摸技術(shù)的實現(xiàn)依賴于控制芯片和觸摸屏材料、工藝的支持，Cypress提供了對多點觸摸技術(shù)的全套解決方案，可以幫助客戶快速上手，提供設(shè)計、調(diào)試和生產(chǎn)全面支

14、持。影響多點觸摸屏準(zhǔn)確度的干擾因素有哪些？ 包括：ITO CapSense sensor 阻抗，X/Y sensor對齊，LCD 顯示時電壓干擾，RF干擾等。多點觸摸是否可運用在電阻觸摸屏或表面電容觸摸屏嗎? ? 無法用在這兩者上，表面電容觸摸屏只能檢測一個觸摸點，現(xiàn)在的4線/5線電阻觸摸屏上也只能檢測一個觸摸點。請教多點觸摸和平常觸摸的區(qū)別是什么？為什么多點觸摸，電腦可以識別兩個以上的操作點？ 平常觸摸通常只能實現(xiàn)單點操作，用于按鍵控制；多點觸摸可以實現(xiàn)手勢操作(Pan / Resize / rotate), 更方便用戶操作。多點觸摸需要觸摸屏控制器的支持，控制器解析出多點的位置后報告給電腦

15、或主機，后者就可以識別了。那么設(shè)計觸摸屏的主要技術(shù)瓶頸是什么？ 有很多因素需要考慮： 與觸摸Sensor個數(shù) / 觸摸屏控制芯片選型有關(guān) - 觸摸屏的大??； 與觸摸屏Cp有關(guān) - 觸摸Sensor的形狀和大小，觸摸屏的結(jié)構(gòu)安排和各材料的厚度，觸摸屏與LCD屏之間的間距，F(xiàn)PC layout； 與Cf有關(guān) - 觸摸屏表面保護層的厚度；與report rate有關(guān) - 觸摸屏控制芯片性能。MEMSMEMS陀螺儀、加速計與觸摸屏配合時要注意哪些問題? ? 當(dāng)MEMS陀螺儀、加速計與觸摸屏配合后， CPU需要同時處理來自觸摸屏控制器與陀螺儀 / 加速計兩者的輸入信息：觸摸屏控制器提供觸摸位置和手勢數(shù)據(jù)

16、，陀螺儀 / 加速計提供角速度和加速度等信息。CPU需要定義自己的GUI協(xié)議，據(jù)此進(jìn)行輸入控制 / 圖像控制等。多點觸摸的的技術(shù)以及應(yīng)用現(xiàn)狀和趨勢？ 多點觸摸就是允許多手指之間任意的選擇和操作，這樣可以極大地豐富操作類型。而且多點操作通?？梢詫崿F(xiàn)智能的手勢識別，提供更人性化的用戶界面。自動柜員機上的手寫輸入漢字，屬于多點觸摸嗎？ ATM上的手寫輸入漢字不屬于多點觸摸：用一個手指手寫漢字，系統(tǒng)識別并顯示可能的漢字，用戶確認(rèn)輸入。多點觸摸主要用于圖像操作，比如拍攝了一幅數(shù)碼圖片，可以用兩個垂直方向手指的左右移動來觀看左邊和右邊顯示不出來的部分，也可以張大緊靠的兩個手指來放大圖片，還可以固定一個手指

17、旋轉(zhuǎn)另一個手指來旋轉(zhuǎn)圖片。多點觸摸也可以用于游戲控制，通過多個手指操控不同的游戲動作。我能通過硬件或軟件優(yōu)化來提高觸摸屏的靈敏度嗎? ? 可以通過硬件和軟件調(diào)試優(yōu)化提高觸摸屏的一些靈敏度,但是對于感應(yīng)電容觸摸屏觸摸點的大小會改變會影響觸摸屏的最大分辨率,但是通過軟件調(diào)試優(yōu)化的方法不會影響觸摸屏的分辨率. 表面磨損怎么控制？ 一般來說，電阻式的觸摸屏磨損比較大。電容式觸摸屏理論上不會有磨損，在一般使用情況下不會有問題。觸摸屏對手指上靜電如何防護？ Cypress的PSoC芯片已經(jīng)通過了嚴(yán)格的靜電測試，所以在我們的方案里，手指的靜電對觸摸屏不會產(chǎn)生太大的影響。PSoCPSoC中的CapSenseCapSense觸摸屏在PCBPCB布局有什么特別的要求? ?走線間的分布電容影響有多