觸控螢幕知識 學習：老古論壇

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老古論壇 關於觸控螢幕總結

 

 

一、觸控螢幕的幾個概念

所謂觸控螢幕,從市場概念來講,就是一種人人都會使用的電腦輸入裝置,或者說是人人都會使用的與電腦溝通的裝置。不用學習,人人都會使用,是觸控螢幕最大的魔力,這一點無論是鍵盤還是滑鼠,都無法與其相比。

從技術原理角度講,觸控螢幕是一套透明的絕對定址系統,首先它必須保證是透明的,因此它必須通過材料科技來解決透明問題,像數字化儀、寫字板、電梯開關,它們都不是觸控螢幕;其次它是絕對座標,手指摸哪就是哪,不需要第二個動作,不像滑鼠,是相對定位的一套系統,我們可以注意到,觸控螢幕軟體都不需要遊標,有遊標反倒影響使用者的注意力,因為遊標是給相對定位的裝置用的,相對定位的裝置要移動到一個地方首先要知道現在在何處,往哪個方向去,每時每刻還需要不停的給使用者反饋當前的位置才不致於出現偏差。這些對採取絕對座標定位的觸控螢幕來說都不需要;再其次就是能檢測手指的觸摸動作並且判斷手指位置,各類觸控螢幕技術就是圍繞“檢測手指觸摸”而八仙過海各顯神通的。

1、觸控螢幕的第一個指標：光學特性。

 

它直接影響到觸控螢幕的視覺效果。但是觸控螢幕是多層的複合薄膜,光學特性上包括四個方面：透明度、色彩失真度、反光性和清晰度。彩色世界包含了可見光波段中的各種波長色,在沒有完全解決透明材料科技之前,或者說還沒有低成本的很好解決透明材料科技之前,多層複合薄膜的觸控螢幕在各波長下的透光性還不能達到理想的一致狀態,下面是一個（圖6-1）：

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由於透光性與波長曲線圖的存在,通過觸控螢幕看到的映像不可避免的與原映像產生了色彩失真,靜態映像感覺還只是色彩的失真,動態多媒體映像感覺就不是很舒服了,色彩失真度也就是圖中的最大色彩失真度自然是越小越好。平常所說的透明度也只能是圖中的平均透明度,當然是越高越好。
反光性,主要是指由於鏡面反射造成映像上重迭身後的光影,例如人影、窗戶、燈光等。反光是觸控螢幕帶來的負面效果,越小越好,它影響使用者的瀏覽速度,嚴重時甚至無法辨認映像字元,反光性強的觸控螢幕使用環境受到限制,現場的燈光布置也被迫需要調整。大多數存在反光問題的觸控螢幕都提供另外一種經過表面處理的型號：磨砂面觸控螢幕,也叫防眩型,價格略高一些,防眩型反光性明顯下降,適用於採光非常充足的大廳或展覽場所,不過,防眩型的透光性和清晰度也隨之有較大幅度的下降。
清晰度,有些觸控螢幕加裝之後,字跡模糊,映像細節模糊,整個螢幕顯得模模糊糊,看不太清楚,這就是清晰度太差。清晰度的問題主要是多層薄膜結構的觸控螢幕,由於薄膜層之間光反覆反射折射而造成的,此外防眩型觸控螢幕由於表面磨砂也會造成清晰度下降。清晰度不好,眼睛容易疲勞,對眼睛也有一定傷害,選購觸控螢幕時要注意判別。

2、觸控螢幕的第二個特性：穩定性。

 

觸控螢幕是絕對座標系統,要選哪就直接點那,與滑鼠這類相對定位系統的本質區別是一次到位的直觀性。絕對座標系的特點是每一次定位座標與上一次定位座標沒有關係,觸控螢幕在物理上是一套獨立的座標定位系統,每次觸摸的資料通過校準資料轉為螢幕上的座標,這樣,就要求觸控螢幕這套座標不管在什么情況下,同一點的輸出資料是穩定的,如果不穩定,那么這觸控螢幕就不能保證絕對座標定位,點不準,這就是觸控螢幕最怕的問題：漂移。技術原理上凡是不能保證同一點觸摸每一次採樣資料相同的觸控螢幕都免不了漂移這個問題,目前有漂移現象的只有電容觸控螢幕。

 

3、觸控螢幕的第三個特性：相應性。

 

檢測觸摸並定位, 各種觸控螢幕技術都是依靠各自的感應器來工作的,甚至有的觸控螢幕本身就是一套感應器。各自的定位原理和各自所用的感應器決定了觸控螢幕的反應速度、可靠性、穩定性和壽命。觸控螢幕的感應器方式還決定了觸控螢幕如何識別多點觸摸的問題,也就是超過一點的同時觸摸怎么辦？有人觸摸時接著旁邊又有人觸摸怎么辦？這是觸控螢幕使用過程中經常出現的問題,我認為最理想的方式是：超過一點的同時觸摸誰也不判斷,一直等到多點觸摸移走,有人觸摸接著又有人觸摸應該是分先後都判斷,當然是技術上可能的話。
紅外觸控螢幕靠多對紅外發射和接收對管來工作,紅外對管效能和壽命都比較可靠,任何阻擋光線的物體都可用來作觸摸物,不過紅外觸控螢幕使用感應器數目將近100對, 並且共用外圍電路,這就要求感應器不僅本身效能好,還要求將近100對的紅外二極體“光-電阻特性”和“結電容”都保持一致。實際應用中,萬一有哪一對出現故障,可以在上電自檢過程中發現並在此後加以忽略,靠鄰近的紅外線代替,由於每一對紅外線只“監管”約6mm左右的窄帶,而手指通常在15mm左右粗細,使用者是察覺不到的。但如果生產過程沒有對紅外發射管進行老化測試,沒有很好的品質管理體系,將近100對的感應器, 很快就不是一對兩對“掉隊”的問題了,總體壽命也就難以保證。（圖6-2）是紅外觸控螢幕的

 

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電容觸控螢幕本身實際上是一套精密的漏電感應器,帶手套的手不能觸摸,由於使用電容方式,導致有漂移現象,在下節電容觸控螢幕有詳細的介紹。超聲波觸控螢幕有表面聲波觸控螢幕和體波聲波觸控螢幕,利用的都是電－聲壓電換能器作感應器,接收感應器和發射感應器所用的壓晶體管不是一種型號,在製造時的摻雜材料略有不同,發射換能器功率大,接收換能器更加靈敏。壓電換能器的壽命長,工作穩定,正常工作可以保證10年不出問題。觸控螢幕安裝後,換能器是隱藏起來的,但是在運輸和安裝過程中需要小心謹慎,裸露的換能器晶體不能碰撞擠壓。表面聲波觸控螢幕有X、Y軸兩對感應器,利用螢幕表面的聲表面波來檢測手指觸摸,可以說,工作面是一層看不見、打不壞的聲能,不怕暴力使用,最適合公用資訊查詢。
以上談了一些觸控螢幕技術領域的概念,當然,只是是純技術原理的一些探討,評判一種觸控螢幕,光是技術原理還只是其中的一部分,觸控螢幕要應用到各個領域,還要抵受千觸萬摸,選用材料的耐用性如何,反應速度如何,價格能否承受,這些都是理性的評判一種觸控螢幕。

 
由於目前基於電阻技術的觸控螢幕由於價格低廉,亦可滿足絕大多數,下面著重介紹一下：

 

電阻式觸控螢幕的基本原理：

 

電阻觸控螢幕的屏體部分是一塊與顯示器表面非常配合的多層複合薄膜,由一層玻璃或有機玻璃作為基層,表面塗有一層透明的導電層,上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層,它的內表面也塗有一層透明導電層,在兩層導電層之間有許多細小（小於千分之一英寸）的透明隔離點把。

 

當手指觸控螢幕幕時,平常相互絕緣的兩層導電層就在觸摸點位置有了一個接觸,因其中一面導電層接通Y軸方向的 5V均勻電壓場,使得偵測層的電壓由零變為非零,控制器偵測到這個接通後,進行A/D轉換,並將得到的電壓值與5V相比即可得觸摸點的Y軸座標,同理得出X軸的座標,這就是所有電阻技術觸控螢幕共同的最基本原理。

電阻類觸控螢幕的關鍵在於材料科技。常用的透明導電塗層材料有：
①ITO,氧化銦,弱導電體,特性是當厚度降到1800個埃（埃＝10-10米）以下時會突然變得透明,透光率為80％,再薄下去透光率反而下降,到300埃厚度時又上升到80％。ITO是所有電阻技術觸控螢幕及電容技術觸控螢幕都用到的主要材料,實際上電阻和電容技術觸控螢幕的工作面就是ITO塗層。
②鎳金塗層,五線電阻觸控螢幕的外層導電層使用的是延展性好的鎳金塗層材料,外導電層由於頻繁觸摸,使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長使用壽命,但是工藝成本較為高昂。鎳金導電層雖然延展性好,但是只能作透明導體,不適合作為電阻觸控螢幕的工作面,因為它導電率高,而且金屬不易做到厚度非常均勻,不宜作電壓分布層,只能作為探層。
五線電阻觸控螢幕：
五線電阻技術觸控螢幕的基層把兩個方向的電壓場通過精密電阻網路都加在玻璃的導電工作面上,我們可以簡單的理解為兩個方向的電壓場分時工作加在同一工作面上,而外層鎳金導電層只僅僅用來當作純導體,有觸摸後分時檢測內層ITO接觸點X軸和Y軸電壓值的方法測得觸摸點的位置。 五線電阻觸控螢幕內層 ITO需四條引線,外層只作導體僅僅一條,觸控螢幕得引出線共有5條。五線制電阻觸控螢幕的結構6-5