電阻式觸摸屏
電阻式觸摸屏是一種多層的復合薄膜,由一層玻璃或有機玻璃作為基層,內(nèi)表面涂有一層透明的ITO(氧化銦)導電層,上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層,它的內(nèi)表面也涂有一層ITO,在兩層導電層之間有許多細小的透明絕緣子把它們隔開。當手指接觸屏幕使之凹陷時,兩層ITO導電層之間出現(xiàn)一個接觸點,傳感器偵測到接通點后,由集成電路進行A/D轉(zhuǎn)換,并得到觸摸點的Y軸和X軸的坐標。
根據(jù)引出線數(shù)多少,電阻式觸摸屏分為四線式、五線式、八線式等種類,有的基層直接使用導電玻璃或者有機導電薄膜。
電阻式觸摸屏的價格比較低廉,能在較為惡劣的環(huán)境下工作,并且利于大規(guī)模生產(chǎn),因此成為發(fā)展最早、用途最為廣泛的觸摸屏。目前全球生產(chǎn)的觸摸屏中,電阻式觸摸屏占90%以上。在手機領域,電阻式觸摸屏也有應用,比如此前廣受歡迎的HTC Touch Diamond等等。不過,電阻式觸摸屏較大的缺點是不能實現(xiàn)多點同時觸摸,這也限制了它在高端智能手機和游戲機中的應用。
電容式觸摸屏
電容式觸摸屏又可以細分為表面式和投射式兩種,表面式電容觸摸屏多用于ATM機和街機等大型設備,而投射式電容觸摸屏多用于手機。電容式觸摸屏是在玻璃屏幕上鍍有一層透明的薄膜導體層,在導體層外再附加了一塊保護玻璃,由于在觸摸屏四邊鍍有狹長的電極,因此在導電體內(nèi)形成了一個低電壓交流電場。當用戶觸摸屏幕時,由于人體電場的原因,手指與導體層間形成一個耦合電容,四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點,而電流強弱與手指到電極的距離成正比,位于觸摸屏幕后的處理器便會根據(jù)電流的比例及強弱,準確算出觸摸點的位置。投射式電容觸摸屏則更進一步將表面分為許多個小的單元,每個單元都擁有獨立的引線。當手指觸摸屏幕時,根據(jù)電容的變化,傳感器和處理芯片可以“繪制”出電容量的變化圖,從而實現(xiàn)多點觸控。
電容式觸摸屏的雙層結構能保護導體及傳感器,更有效地防止環(huán)境因素對觸摸屏造成影響,就算屏幕沾有污穢、塵?;蛴蜐n,依然可以準確算出觸摸位置。臺灣Higgstec公司曾展示了它的電容式觸摸屏在沸水中煮過仍可正常工作。不過,電容式觸摸屏的成本較高,而且不易實現(xiàn)手寫輸入。隨著高端智能手機,特別是iPhone這樣支持多點觸摸的智能手機的流行,電容式觸摸屏的出貨量出現(xiàn)了飛速增長。僅僅在2007年,用于手機的電容式觸摸屏就出貨2350萬片。據(jù)日本富士凱美萊總研集團預計,在今年年內(nèi),用于手機的電容式觸摸屏出貨量將超過電阻式觸摸屏,達到5000萬片,是2006年的大約8倍。除了數(shù)量上升外,電容式和電阻式觸摸屏的價格在2007~2008年度內(nèi)也分別下降了23%和30%,更促進了觸摸屏的普及。
紅外式觸摸屏
紅外式觸摸屏分為光感應型和熱感應型。光感應型由裝在觸摸屏外框上的紅外線發(fā)射與接收感測元件構成,在框的四邊排列了紅外線發(fā)射管及接收管,在屏幕表面形成一個紅外線網(wǎng)。用戶以手指觸摸屏幕某一點,便會擋住經(jīng)過該位置的兩條紅外線,傳感器即可算出觸摸點位置。因為紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾,所以適宜某些惡劣的環(huán)境條件。它安裝方便、不需要任何控制器,可以用在各檔次的設備上。不過,由于只是在普通屏幕上增加了框架,因此在使用過程中架框四周的紅外線發(fā)射管及接收管很容易損壞,而且由于邊框部分必須嵌入受光及發(fā)光元件,因此會使得邊框部分增粗,不利于機身的輕薄化。
熱感應型紅外觸摸屏的用途更廣泛一些,它是靠感應手指的熱輻射紅外線工作的。不過,它僅僅能檢測到熱的物體,如果寒冬在室外使用的話,由于手指溫度太低,它很有可能出現(xiàn)被“凍住”而失靈的情況。使用熱感應型紅外式觸摸屏的手機也有一些,比如三星的滑蓋手機SGH-E900和SGH-U600。
聲波識別式觸摸屏
聲波識別式觸摸屏包括聲脈沖識別觸摸屏和表面波識別觸摸屏,通過識別表面連續(xù)或脈沖聲波的變化來確定觸摸位置。它由觸摸屏、聲波發(fā)生器、反射器和聲波接收器組成,觸摸屏部分只是一塊純粹的強化玻璃,沒有任何貼膜和覆蓋層。玻璃屏的對角各安裝了垂直和水平方向的超聲波發(fā)射器和相應的超聲波接收器。超聲波發(fā)射器能沿著屏幕表面發(fā)送高頻超聲波,當手指觸及屏幕時,觸點上的聲波波形即發(fā)生變化,由此確定坐標位置。如果在CRT等堅固表面上使用的話,甚至不需要玻璃基板,直接將CRT表面當作基板即可。聲波識別觸摸屏不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響;分辨率高,無論用筆、指甲或手指肚都可以識別;有極好的防刮性,壽命長;透光率高,能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量;沒有漂移,只需安裝時一次校正,而且有第三軸(即壓力軸)響應。它適合在公共場所的POS機、售貨亭等處使用。
電磁感應式觸摸屏
電磁感應觸摸技術是較早應用于便攜式IT產(chǎn)品的技術,它的特征是需要一支“筆”,而不是手指。這支筆能夠發(fā)射電磁波,通過接收裝置感應到筆在屏幕上方的位置,就可進行定位。在其它觸摸屏的精度問題尚未解決時,早期的PDA、電子詞典與手寫板等都使用了這種方式。直到今天,電磁感應式觸摸屏還在手機和平板電腦上發(fā)揮作用。電磁感應式觸摸屏造價低,結構簡單,利于手寫輸入文字,還可以和其它觸摸屏集成在一起,因此廣受歡迎。比如惠普TouchSmart TX2平板電腦就采用了電磁感應+電容式觸摸屏,電磁感應筆進行手寫輸入,電容式觸摸則主要用于圖形界面操作。聯(lián)想ThinkPad X200T也有類似的電磁感應+多點觸摸的型號,此外很多GPS、上網(wǎng)本和MID也同樣擁有電磁感應式觸摸屏。
電容式觸摸屏與電阻式觸摸屏的不同
電容式觸摸屏與傳統(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,完成對復雜動作的判斷。
使用兩根手指的拉伸、換位即可在屏幕上完成諸如放大、旋轉(zhuǎn)這樣趣味十足的操作,這在電容式觸摸屏出現(xiàn)之前,幾乎是不可想象的。
電阻式觸摸屏工作原理
在分析電容式觸摸屏原理之前,我們先來了解一下電阻式觸摸屏的工作原理。
電阻式觸摸屏主要是利用壓力感應進行控制。它的構成是顯示屏及一塊與顯示屏緊密貼合的電阻薄膜屏。這個電阻薄膜屏通常分為兩層,一層是由玻璃或有機玻璃構成的基層,其表面涂有透明的導電層;基層外面壓著我們平時直接接觸的經(jīng)過硬化及防刮處理的塑料層,塑料層內(nèi)部同樣有一層導電層,兩個導電層之間是分離的。當我們用手指或其他物體觸摸屏幕的時候,兩個導電層發(fā)生接觸,電阻產(chǎn)生變化,控制器則根據(jù)電阻的具體變化來判斷接觸點的坐標并進行相應的操作。
電容式觸摸屏工作原理
電阻式觸摸屏不同,電容式觸摸屏是利用人體的電流感應進行工作的。電容式觸摸屏的感應屏是一塊四層復合玻璃屏,玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層導電層,最外層是一薄層矽土玻璃保護層。當我們用手指觸摸在感應屏上的時候,人體的電場讓手指和和觸摸屏表面形成一個耦合電容,對于高頻電流來說,電容是直接導體,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。
電容式觸摸屏的優(yōu)勢
1.操作新奇。電容式觸摸屏支持多點觸控,操作更加直觀、更具趣味性。
2.不易誤觸。由于電容式觸摸屏需要感應到人體的電流,只有人體才能對其進行操作,用其他物體觸碰時并不會有所相應,所以基本避免了誤觸的可能。
3.耐用度高。比起電阻式觸摸屏,電容式觸摸屏在防塵、防水、耐磨等方面有更好的表現(xiàn)。
電容式觸摸屏的缺點
1.精度不高。由于技術原因,電容式觸摸屏的精度比起電阻式觸摸屏還有所欠缺。而且只能使用手指進行輸入,在小屏幕上還很難實現(xiàn)辨識比較復雜的手寫輸入。
2.易受環(huán)境影響。溫度和濕度等環(huán)境因素發(fā)生改變時,也會引起電容式觸摸屏的不穩(wěn)定甚至漂移。例如用戶在使用的同時將身體靠近屏幕就可能引起漂移,甚至在擁擠的人群中操作也會引起漂移。這主要是由于電容式觸摸屏技術的工作原理所致,雖然用戶的手指距離屏幕更近,但屏幕附近還有很多體積遠大于手指的電場同時作用,這樣就會影響到觸摸位置的判斷。
3.成本偏高。此外,當前電容式觸控屏在觸控板貼附到LCD面板的步驟中還存在一定的技術困難,良品率并不高,所以無形中也增加了電容式觸控屏的成本。
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