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当接触了屏幕上的图形按钮时#xff0c;屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置#xff0c;可用以取代机械式的按钮面板#xff0c;并借由液晶…
一、触摸屏概述
触摸屏作为一种新的输入设备它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。
当接触了屏幕上的图形按钮时屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置可用以取代机械式的按钮面板并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果其主要应用领域为手机、平板电脑、收银机、工业领域等。
二、常见触摸屏分类
目前市面上主要有几种类型的触摸屏电阻式表面电容式和感应电容式触摸屏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触摸屏。
其中又可以为两类一类需要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。
三、触摸屏结构组成
典型触摸屏结构一般由三部分组成两层透明的阻性导体层、两层导体之间的隔离层、电极。
阻性导体层上层衬底用塑料下层衬底用玻璃同时具有导电性的铟锡氧化物(ITO)涂在衬底上。从而形成了两个ITO层通过约千分之一英寸厚的一些隔离支点使两层分开。
隔离层采用很薄的有弹性的聚脂薄膜PET当表面被触摸时它会向下弯曲并使得下面具有两层ITO涂层能够相互接触从而连通电路这也是触摸屏为什么能实现触摸的关键所在。
电极选用导电性能极好的材料(如银粉墨)构成其导电性能大约为ITO的1000倍。 四、电容式触摸屏
电阻式触摸屏不同电容式触摸不依靠手指按力创造、改变电压值来检测坐标
它主要利用人体的电流感应进行工作。
电容式触摸屏原理
电容屏通过任何持有电荷的物体包括人体皮肤工作。人体所带的电荷电容式触摸屏是由诸如合金或是銦錫氧化物ITO这样的材料构成电荷存储在一根根比头发还要细的微型静电网中。当手指点击屏幕会从接触点吸收小量电流造成角落电极的压降利用感应人体微弱电流的方式来达到触控的目的。这也是为什么当我们带上手套触摸屏幕时触控却无法响应。
1、电容屏感应类型分类
按感应类型可分为表面式电容和投射式电容。投射电容屏可分为自电容屏和互电容屏两种类型较常见的互电容屏为例内部由驱动电极与接收电极组成。
表面式电容触摸屏
表面电容式有一个普通的ITO层和一个金属边框利用位于四个角落的传感器以及均匀分布整个表面的薄膜。当指点击屏幕人体手指和触摸屏作为两个带电的导体互相靠近形成一个耦合电容对于高频电流来说电容是直接导体于是手指从接触点吸走一个很小的电流。该电流由触摸屏四个角上的电极中流出电流的强弱与手指到电极的距离成正比触摸控制器通过计算从而得出触摸点的位置。 投射式电容触摸屏
采用一个或多个精心设计蚀烛的ITO,这些 ITO层通过蛀蚀形成多个水平和垂直电极采用成行/列交错同时带有传感功能的独立芯片形成投射电容的轴坐标式感应单元矩阵 X Y轴作为坐标式感应单元分立的行和列来检测每一格感应单元的电容。 投射式电容屏原理
1电容式触摸屏 水平和垂直电极都通过单端感应方法来驱动。 自生电容式触摸屏玻璃表面采用ITO形成水平和垂直电极阵列这些水平和垂直的电极分别与地构成电容这个电容就是通常所说的自电容。当手指触摸到电容屏时手指的电容将会叠加到屏体电容量上此时自电容屏通过检测横向与纵向电极阵列根据触摸前后电容的变化分别确定横向坐标和纵向坐标然后组合成平面的触摸坐标。
手指触摸时寄生电容增加Cp‘Cp Cfinger其中Cp为寄生电容。
通过检测寄生电容的变化量确定手指触摸的位置。 双层自电容结构为例两层ITO水平和垂直电极分别接地构成自电容MN条控制通道。 对于自容屏如果是单点触摸则在X轴和Y轴方向的投影都是唯一的组合出的坐标也是唯一的。如果触摸屏出现两点触摸并且这两点在不同的XY轴方向则会出现出4个坐标。但显然只有两个坐标是真实的另外两个就是俗称的”鬼点”。
因此自电容屏的原理特性决定了它只能单点触摸而无法实现真正的多点触摸。
2互电容式触摸屏 发送端和接收端不同呈垂直交叉。
用ITO制作横向电极与纵向电极它与自电容区别是两组电极交叉的地方将会形成电容也即这两组电极分别构成电容的两极。当手指触摸到电容屏时影响了触摸点附件两个电极间的耦合从而改变了这两个电极间的电容量。
检测互电容大小时横向的电极依次发出激励信号纵向的所有电极同时接收信号这样可以得到所有横向和纵向电极交汇点的电容值即整个触摸屏二维平面的电容大小从而可实现可以实现多点触控。
手指触摸时耦合电容减少。
通过检测耦合电容的变化量确定手指触摸的位置。CM耦合电容。
以双层自电容结构为例两层ITO互相重叠,构成M*N个电容MN条控制通道。 多点触摸技术就是以互容触摸屏为基础分为Multi-TouchGesture和Multi-Touch All-Point技术也就是多点触摸识别手势方向和识别手指触摸位置广泛应用于手机手势识别和十指触控等场景中。不仅可以识别手势和多指识别也允许其他非手指触摸形式也可以手掌甚至手戴手套等方式进行识别。Multi-Touch All-Point的扫描方式对触摸屏每行和每列交叉点都需单独扫描检测扫描次数是行数和列数的乘积例如一个触摸屏由M行N列组成则需要扫描的交叉点为M*N次这样就可以检测到每个互电容的变化量。当存在手指触摸时该互电容减小从而判断出每个触摸点的位置。
2. 电容屏基本参数
通道数从芯片上连接到触摸屏上的通道线数。通道越多成本越高走线越复杂。 传统自容MN或M*2N*2互容MNincell互容M*N。
节点数 采样可获得有效数据个数。 节点越多可以获取的数据越多计算的坐标更精细可以支持的接触面积也更小。 自容和通道数相同互容M*N。
通道间隔相邻通道中心距离。 节点越多相应的pitch就会越小。
码长仅互容需要为了节省采样时间增加采样信号。互容方案可能会在同一时刻有多条驱动线有信号。有多少条通道有信号码长就是多少一般4个码居多。 因为需要解码当码长过大时对快滑有一定的影响。
3、电容触摸屏结构类型
屏幕的基本结构从上到下分为三层保护玻璃触控层显示面板。手机屏幕在生产过程中需要对保护玻璃触摸屏、显示屏着三部分进行两次贴合。 由于保护玻璃、触摸屏、显示屏间每经过一道贴合制作程序良品率就会大打折扣如果能够降低贴合的次数无疑也将提高全贴合的良品率。目前较有实力的显示面板厂商倾向推动On-Cell或In-Cell的方案即倾向于将触摸层制作在显示屏而触控模组厂商或上游材料厂商则倾向于OGS即将触控层制作在保护玻璃上。In-Cell 指将触摸面板功能嵌入到液晶像素中的方法即在显示屏内部嵌入触摸传感器功能这样能使屏幕变得更加轻薄。同时In-Cell屏幕还要嵌入配套的触控IC否则很容易导致错误的触控感测讯号或者过大的噪音。因此In-Cell屏都是纯自容。 On-Cell指将触摸屏嵌入到显示屏的彩色滤光片基板和偏光片之间的方法即在液晶面板上配触摸传感器相比In Cell技术难度降低不少。因此目前市面使用频率最高触摸屏的为Oncell屏。 OGSOne Glass SolutionOGS技术就是把触控屏与保护玻璃集成在一起在保护玻璃内侧镀上ITO导电层直接在保护玻璃上进行镀膜和光刻。由于OGS保护玻璃和触摸屏是集成在一起的通常需要先强化然后镀膜、蚀刻最后切割。这样在强化玻璃上切割是非常麻烦的成本高、良率低并且造成玻璃边沿形成一些毛细裂缝这些裂缝降低了玻璃的强度。
4、 电容触摸屏优缺点比较
1、屏幕的通透程度和视觉效果方面OGS是最好的In-Cell和On-Cell则次之。
2、轻薄程度一般来说In-Cell最轻最薄OGS则次之On-Cell比前两者稍差。
3、屏幕强度抗冲击、抗摔On-Cell最好OGS次之In-Cell最差。需要指出的是OGS则因为直接将康宁保护玻璃与触控层整合在一起加工过程削弱了玻璃的强度屏幕也很脆弱。
4、触控方面 OGS的触控灵敏度比On-Cell/In-Cell屏幕都要好对多点触控、手指、Stylus触控笔的支持上其实OGS也是好于In-Cell/On-Cell的。另外还是因为In-Cell屏幕直接将触控层和液晶层融合在一起感测杂讯较大需要有专门的触控芯片进行过滤和校正处理。OGS屏幕对于触控芯片的依赖则没那么高。
5、技术要求In-Cell/On-Cell都比OGS要复杂生产控制上难度也更高。
