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    触摸屏原理及基础知识全解析
    浏?#26469;问?336     发布时间2013-01-29

    导读    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?#25442;?#24615;
        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?#31995;?#30005;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?#35813;?#30340;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?#35813;?#24615;好但是阻抗高厚的ITO材料阻抗低但是?#35813;?#24615;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
         图一是电阻触摸屏的一个侧面剖视图?#31181;?#35302;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?#31181;?#19968;英寸厚的一些隔离支点使两层分开最下面是一个?#35813;?#30340;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?#19981;?#22686;加电池的消耗电阻式触摸屏的?#35834;?#26159;它的屏和控制系统都比较便宜反应灵敏度也很好
    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?#36861;?#38754;世而且随着工艺进步和批量化它的成本?#27426;?#19979;降开始显?#31181;?#27493;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?#31181;?#35302;摸屏表面时就会有?#27426;?#37327;的电荷转移到人体为了?#25351;?#36825;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
        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?#31181;?#35302;摸ITO模块的面积应该比?#31181;该?#31215;小当采用菱形?#21450;?#26102;对角线长通常控制在4到6毫米
         图三中绿色和蓝色的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
        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?#31181;?#35302;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
        另外触摸屏的下面是LCD显示屏它的表面也是传导性的这样就会和靠近的ITO涂层的ITO模块产生寄生电容我们通常还需要在这两层之间保留?#27426;?#30340;空气层以降低寄生电容的影响
    电容式触摸屏解决方案
        目前的电容式触摸屏解决方案中Cypress PSoC产品以可编程设?#23631;?#27963;一致性好 再加上高效的PSoC Express / PSoC designer开发环境而处于领先地位
        PSoC CapSense技术是根据电容感应的原理使用CSA或CSD模块来实现的PCB板或触摸屏上相邻的感应模块或导线之间会存在寄生电容见图四中的Cp当有?#31181;?#25509;近或触摸两个相邻感应模块时相当于附加了两个电容它们相当于并联在Cp?#31995;?#30005;容Cf利用PSoC的CSA和CSD技术可以检测到这个电容?#31995;?#21464;化从而确定有没有?#31181;?#35302;摸
     PSoC触摸屏解决方案的?#35834;?#36824;体现在
        1. 是一种单芯片方案和传统方案相比减少了外?#31185;?#20214;降低了系统总体BOM成本
        2. 通过使用I2C-USB Bridge和其它相关工具结合PSoC Express / PSoC designer开发环?#24120;?#21487;以极大地节省开发时间和费用
        3. PSoC内部的IO和各种模拟/数字模块可以实现动态重配置不需要修改原理图和PCB就可以更新设计以适应新的需求它还支持多种通讯接口I2C / UART / SPI / USB等可以和各种接口的主机方便连接这些都会降低系统更新的成本
        4. PSoC可以针对外界环境变化 – RF干扰 / 温度变化 / 电源波动等灵活设置?#38382;?#22312;LCD显示器手机数码相机和白色家电的触摸控制中得到了广泛的应用
        5. 除了控制触摸以外PSoC还可实现LED背光控制马达控制电源管理I/O扩展等增值功能
        PSoC已经应用在了多种尺寸的触摸屏中如果要实现表面电容触摸屏的控制可以由 CY8C21x34或CY8C24x94系?#22411;?#36807;CSD模块来实现见图五实现感应电容触摸屏的控制可以由CY8C20x34系?#22411;?#36807;CSA模块也可由CY8C21x34或CY8C24x94系?#22411;?#36807;CSD模块来实现见图六
         在触摸屏产品的设计中需要对性能和成本进行权衡电阻触摸屏的成本?#31995;ͣ?#31454;争就很激烈而?#20197;?#24615;能和应用场合上有?#27426;?#23616;限
        1. 电容触摸屏只需要触摸而不需要压力来产生信号
        2. 电容触摸屏在生产后只需要一?#20301;?#32773;完全不需要校正而电阻技术需要常规的校正
        3. 电容方案的寿命会长些因为电容触摸屏中的?#32771;?#19981;需任?#25105;?#21160;电阻触摸屏中上层的ITO薄膜需要足够薄才能有弹性以便向下弯曲接触到下面的ITO薄膜
        4. 电容技术在光损失和系统功耗上优于电阻技术
        5. 选择电容技术还是电阻技术主要取决于触碰屏幕的物体如果是?#31181;?#35302;碰电容触摸屏是比较好的选择如果需要触笔不管是塑料还是金属的电阻触摸屏可以胜任电容触摸屏也可以使用触笔但是需要特制的触笔来配合
        6. 表面电容式可以用于大尺寸触摸屏并且相成本也?#31995;ͣ?#20294;目前无法支持?#36136;?#35782;别感应电容式主要用于?#34892;?#23610;寸触摸屏并且可以支持?#36136;?#35782;别
        7. 电容式技术耐磨损寿命长用户使用时维护成本低因此生产厂?#19994;?#25972;体运营费用可被进一步降低
    电容式触摸屏的发展趋势
        电容触摸屏已经应用在了iPhone及其它手持设备上定位单点轨迹 / 模拟鼠标双击是它的基本功能而对多?#31181;质?#25805;作的识别和应用成为当前市场的热点在便携式应用中用户一手拿着设备只能用另一只手操作因此识别多?#31181;?#30340;抓取 / 平移, 伸展 / 压缩, 旋转, 翻页等?#36136;?#25805;作就显得尤为重要PSoC感应电容触摸屏已经可以实现多点检测从而支持两?#31181;?#30340;?#36136;?#35782;别可以预见支持?#36136;?#35782;别的电容式触摸屏将在市场上大放光?#30465;?/span>

     

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