触摸屏的基础知识

只看该作者 · 2015-9-28 22:42

目前主要有几种类型的触摸屏，它们分别是：电阻式（双层），表面电容式和感应电容式，
表面声波式，红外式，以及弯曲波式、有源数字转换器式和光学成像式。它们又可以分为两
类，一类需要ITO, 比如前三种触摸屏，另一类的结构中不需要ITO, 比如后几种屏。
触摸屏在我们身边已经随处可见了，在PDA等个人便携式设备领域中，触摸屏节省了空间便
于携带，还有更好的人机交互性。
目前主要有几种类型的触摸屏，它们分别是：电阻式（双层），表面电容式和感应电容式，
表面声波式，红外式，以及弯曲波式、有源数字转换器式和光学成像式。它们又可以分为两
类，一类需要ITO, 比如前三种触摸屏，另一类的结构中不需要ITO, 比如后几种屏。目前市场
上，使用ITO 材料的电阻式触摸屏和电容式触摸屏应用最为广泛。
电阻式触摸屏
ITO 是铟锡氧化物的英文缩写，它是一种透明的导电体。通过调整铟和锡的比例，沉积方法，
氧化程度以及晶粒的大小可以调整这种物质的性能。薄的ITO 材料透明性好，但是阻抗高；
厚的ITO 材料阻抗低，但是透明性会变差。在PET 聚脂薄膜上沉积时，反应温度要下降到150
度以下，这会导致ITO 氧化不完全，之后的应用中ITO 会暴露在空气或空气隔层里，它单位面
积阻抗因为自氧化而随时间变化。这使得电阻式触摸屏需要经常校正。

只看该作者 · 2015-9-28 22:43

原理

只看该作者 · 2015-9-28 22:47

图一是电阻触摸屏的一个侧面剖视图。手指触摸的表面是一个硬涂层，用以保护下面的PET层。PET 层是很薄的有弹性的PET 薄膜，当表面被触摸时它会向下弯曲，并使得下面的两层ITO 涂层能够相互接触并在该点连通电路。两个ITO 层之间是约千分之一英寸厚的一些隔离
支点使两层分开。最下面是一个透明的硬底层用来支撑上面的结构，通常是玻璃或者塑料。电阻触摸屏的多层结构会导致很大的光损失，对于手持设备通常需要加大背光源来弥补透光性不好的问题，但这样也会增加电池的消耗。电阻式触摸屏的优点是它的屏和控制系统都比
较便宜，反应灵敏度也很好。

只看该作者 · 2015-9-28 22:48

电容式触摸屏
电容式触摸屏也需要使用ITO 材料，而且它的功耗低寿命长，但是较高的成本使它之前不太受关注。Apple推出的iPhone提供的友好人机界面，流畅操作性能使电容式触摸屏受到了市场的追捧，各种电容式触摸屏产品纷纷面世。而且随着工艺进步和批量化，它的成本不断下降，开始显现逐步取代电阻式触摸屏的趋势。
表面电容触摸屏只采用单层的ITO ，当手指触摸屏表面时，就会有一定量的电荷转移到人体。为了恢复这些电荷损失，电荷从屏幕的四角补充进来，各方向补充的电荷量和触摸点的距离成比例，我们可以由此推算出触摸点的位置

只看该作者 · 2015-9-28 22:59

表面电容ITO 涂层通常需要在屏幕的周边加上线性化的金属电极，来减小角落/ 边缘效应对
电场的影响。有时ITO 涂层下面还会有一个ITO 屏蔽层，用来阻隔噪音。表面电容触摸屏至
少需要校正一次才能使用。
感应电容触摸屏与表面电容触摸屏相比，可以穿透较厚的覆盖层，而且不需要校正。感应电容
式在两层ITO 涂层上蚀刻出不同的ITO 模块，需要考虑模块的总阻抗，模块之间的连接线的阻
抗，两层ITO 模块交叉处产生的寄生电容等因素。而且为了检测到手指触摸，ITO 模块的面积
应该比手指面积小，当采用菱形图案时，对角线长通常控制在4到6毫米。

只看该作者 · 2015-9-28 22:59

，绿色和蓝色的ITO 模块位于两层ITO 涂层上，可以把它们看作是X 和Y 方向的连续变
化的滑条，需要对X 和Y方向上不同的ITO 模块分别扫描以获得触摸点的位置和触摸的轨迹。
两层ITO 涂层之间是PET 或玻璃隔离层，后者透光性更好，可以承受更大的压力，成品率更
高，而且通过特殊工艺可以直接镀在LCD 表面，不过也重些。这层隔离层越薄，透光性越好，
但是两层ITO 之间的寄生电容也越大。

只看该作者 · 2015-9-29 23:39

感应电容触摸屏检测到的触摸位置对应于感应到最大电容变化值的交叉点，对于X 轴或Y 轴
来说，则是对不同ITO 模块的信号量取加权平均得到位置量，系统然后在触摸屏下面的LCD
上显示出触摸点或轨迹。
当有两个手指触摸（红色的两点）时，每个轴上会有两个最大值，这时存在两种可能的组合，
系统就无法准确定位判断了，这就是我们通常所称的镜像点（蓝色的两点）。