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電容式觸摸屏范文第1篇

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關鍵詞：傳感器；電容式觸摸屏；微控制器；電阻式觸摸屏

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.10.003

觸摸屏無處不在！盡管檢測觸摸動作的方法已經(jīng)發(fā)展了數(shù)年時間，但直到最近它們才又恢復了生機，因為一些老技術得到重新開放和重生（我正在研究光學觸摸）。觸摸屏正不斷進入到我們的家庭和日常消費類設備中。為什么這么說？看看運行安卓系統(tǒng)的最新、最偉大的數(shù)碼相機吧。除玩“憤怒的小鳥”游戲以外，您還可以用它們照相。噢，您想要外出旅游吧！不管這些新應用是如何變得普遍流行的，當您拿出您的消費類顯微鏡觀察牛排被油炸過后發(fā)出嘶嘶聲的原因，并對其進行分析時，您就會明白新技術所帶來的這些巨大進步。

憑借其巨大的出貨量與其一年一次的變化，移動市場大大拓展和發(fā)展了觸摸屏控制技術。毫無疑問，對于廣大消費者而言，觸摸屏技術邁出的第一步是電阻式觸摸技術。它的手寫功能為文字輸入帶來了一種全新的方法。在今天的社會中，手寫輸入已經(jīng)和知道如何“正確”地在星巴克點單一樣，成為您社會地位的無言象征。如果您不知道這種技術，那么您就過時了。電阻式觸摸技術曾在移動市場占有“王座”的地位，直到最近才被其新出現(xiàn)的“篡位者”打敗：電容式觸摸 （cap touch） 屏控制。最初使用時，這種技術為一種專有技術，但之后越來越多的公司看到了它的好處，開始屈身致力于這種技術的開發(fā)工作。那么，它有什么特別之處呢？讓我們來深入研究電容式觸摸技術及其成熟過程和各種版本情況。

第一次實現(xiàn)的電容式觸摸一次只能識別一個觸摸動作。畢竟，這正是電阻式觸摸屏所能實現(xiàn)的。那么，為什么我們需要同時多點觸摸呢？這種單一固有電容僅監(jiān)控一個檢測通道的接地電容值。當人們渴望擁有多點觸摸時，一種新的方法出現(xiàn)了。在這種情況下，表面電容或者僅固有電容形成幻影效應（請參見圖1）

為了解決這個問題，我們使用互電容概念來監(jiān)控每排和列之間組合的電容值。這種方法讓系統(tǒng)擁有更高的精確度，但是搜索數(shù)從算數(shù)搜索變?yōu)閹缀嗡阉鳌，F(xiàn)在比較排數(shù)*列數(shù)和排數(shù)+列數(shù)（參見圖2）。

這些基本的觸摸檢測系統(tǒng)，演化出了手勢識別、對象拒絕和其它功能。最初，這些功能要求更多的功耗，因此觸摸設計人員使用現(xiàn)有微控制器，并對必要模擬工具進行一些改進，以應對開發(fā)工作。他們可能完成了工作，但這是最為有效的方法嗎？未必。經(jīng)常有人告訴我，您不必最優(yōu)秀，只需比競爭者好便可。

談及人生安全時，就會講到從眾心理。但在商界，隨大流并不總是能讓您獲得成功。新技術和新方法總是層出不窮。就電容式觸摸屏而言，使用集成微控制器可以實現(xiàn)您的目標，但付出的代價是什么呢？集成FLASH和RAM會推高功耗和資金成本。另外，使用觸摸屏的系統(tǒng)通常都已經(jīng)集成了某種嵌入式控制器，用于滿足完成觸摸計算或者復雜觸摸識別的要求。實際上，研究今天的市場發(fā)展趨勢就可以發(fā)現(xiàn)，應用處理器正在塑造其自有專用觸摸引擎。為什么會出現(xiàn)這種情況呢？

原因是系統(tǒng)優(yōu)化。為什么要使用冗余元件呢，因為這樣可以：1）節(jié)省資金；2）減少對便攜式設備充電的次數(shù)。換句話說，你可以與朋友擁有更長的通話時間，或者多看一部電影。因此，觸摸屏控制器公司們開始紛紛跟進。它們研究特殊需求，開發(fā)出基于模擬前端（AFE）的投射電容式觸摸屏控制器。

當開啟使用嵌入式微控制器和使用數(shù)字狀態(tài)機（或基于AFE的設計）的觸摸IC時，會出現(xiàn)什么情況呢？

圖3使用應用處理器（淡灰色）的平均功耗，對比使用嵌入式MCU（3a：深灰色）的觸摸IC以及使用數(shù)字狀態(tài)機（3b：紅色）基于觸摸IC的AFE工作模式的功耗

圖3表明，應用處理器運行時兩種方法都有噪聲，但是，如果我們關閉應用處理器的結果如何呢？

這里是一個完全不同的情況。現(xiàn)在出現(xiàn)的是數(shù)量級的差異：

我們從功耗的角度，為您說明了只能使用基于AFE解決方案的合理性。您是否在想，如果沒有MCU，你將更加依賴于應用處理器，這樣會不會讓其負擔過大呢？下面讓我們來看看，是否會出現(xiàn)這種情況。

電容式觸摸屏范文第2篇

觸摸屏系統(tǒng)一般包括兩個部分：觸摸檢測裝置和觸摸屏控制器。觸摸檢測裝置安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接收后送觸摸屏控制器，觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標，再送給CPU，它同時能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。

隨著科技的進步，觸摸屏技術也經(jīng)歷了從低檔向高檔逐步升級和發(fā)展的過程。根據(jù)其工作原理，其目前一般被分為四大類：電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外線式觸摸屏和表面聲波觸摸屏。

1　電阻式觸摸屏

電阻觸摸屏的屏體部分是一塊多層復合薄膜，由一層玻璃或有機玻璃作為基層，表面涂有―層透明的導電層(ITO膜)，上面再蓋有一層外表面經(jīng)過硬化處理、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(小于千分之一英寸)的透明隔離點把它們隔開。當手指接觸屏幕時，兩層ITO發(fā)生接觸，電阻發(fā)生變化，控制器根據(jù)檢測到的電阻變化來計算接觸點的坐標，再依照這個坐標來進行相應的操作。電阻屏根據(jù)引出線數(shù)多少，分為四線、五線等類型。五線電阻觸摸屏的外表面是導電玻璃而不是導電涂覆層，這種導電玻璃的壽命較長，透光率也較高。

電阻式觸摸屏的ITO涂層若太薄則容易脆斷，涂層太厚又會降低透光且形成內(nèi)反射降低清晰度。由于經(jīng)常被觸動，表層ITO使用一定時間后會出現(xiàn)細小裂紋，甚至變型，因此其壽命并不長久。

電阻式觸摸屏價格便宜且易于生產(chǎn)，因而仍是人們較為普遍的選擇。四線式、五線式以及七線、八線式觸摸屏的出現(xiàn)使其性能更加可靠，同時也改善了它的光學特性。

2 電容式觸摸屏

電容式觸摸屏的四邊均鍍上了狹長的電極，其內(nèi)部形成一個低電壓交流電場。觸摸屏上貼有一層透明的薄膜層，它是一種特殊的金屬導電物質(zhì)。當用戶觸摸電容屏時，用戶手指和工作面形成一個耦合電容，因為工作面上接有高頻信號，于是手指會吸走一個很小的電流，這個電流分別從屏的四個角上的電極中流出，且理論上流經(jīng)四個電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過對四個電流比例的精密計算，即可得出接觸點位置。

電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護導體及感應器，更能有效地防止外在環(huán)境因素對觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵埃或油漬，電容式觸摸屏依然能準確算出觸摸位置。但由于電容隨溫度、濕度或接地情況的不同而變化，其穩(wěn)定性較差，往往會產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。

盡管不像電阻式應用那么廣，電容式觸摸屏也是受歡迎的供選類型。這類設備精確、反應快，尺寸稍大時也有較高分辨率，更耐用(抗刮擦)，因而適合用作游戲機的觸摸屏。而且，新出現(xiàn)的近場成像技術改良了電容式觸摸屏的性能，減弱了在它和電阻式觸摸屏中可能出現(xiàn)的漂移現(xiàn)象。

3　紅外線式觸摸屏

紅外觸摸屏的四邊排布了紅外發(fā)射管和紅外接收管，它們一一對應形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時，手指會擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線，控制器通過計算即可判斷出觸摸點的位置。

紅外觸摸屏也同樣不受電流、電壓和靜電干擾，適宜于某些惡劣的環(huán)境。其主要優(yōu)點是價格低廉、安裝方便，可以用在各檔次的計算機上。此外，由于沒有電容充放電過程，響應速度比電容式快，但分辨率較低。

4　表面聲波觸摸屏

表面聲波是超聲波的一種，它是在介質(zhì)(例如玻璃或金屬等剛性材料)表面淺層傳播的機械能量波。通過楔形三角基座(根據(jù)表面波的波長嚴格設計)，可以做到定向、小角度的表面聲波能量發(fā)射。表面聲波性能穩(wěn)定、易于分析，并且在橫波傳遞過程中具有非常尖銳的頻率特性，近年來在無損探傷、造影和退波器等應用中發(fā)展很快。

這種觸摸屏的顯示屏四角分別設有超聲波發(fā)射換能器及接收換能器，能發(fā)出一種超聲波并覆蓋屏幕表面。當手指碰觸顯示屏時，由于吸收了部分聲波能量，使接收波形發(fā)生變化，即某一時刻波形有一個衰減缺口，控制器依據(jù)衰減的信號即可計算出觸摸點位置。

表面聲波觸摸屏不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，分辨率極高，有極好的防刮性，壽命長(5000萬次無故障)，透光率高(92％)，能保持清晰透亮的圖像，沒有漂移，只需安裝時一次校正，有第三軸(即壓力軸)響應，最適合公共場所使用。

表面聲波觸摸屏易受水滴、灰塵的影響，改進的方法是加防塵條，或者增加對污物的監(jiān)控，準確識別出有效的操作和污物之間的區(qū)別。另外，由于聲波屏能感受壓力，無形中增加了控制手段，對屏功能的擴展十分有利，其應用范圍因此而大大拓展。

觸摸屏的基本技術

1 絕對坐標系統(tǒng)

觸摸屏是一種絕對坐標系統(tǒng)，其特點就是當前定位坐標與上一次定位坐標沒有關系，每次觸摸的數(shù)據(jù)通過校準直接轉(zhuǎn)化為屏幕上的坐標。不管在什么情況下，觸摸屏這套坐標體系對同一點的輸出數(shù)據(jù)都是穩(wěn)定的。不過，它并不能保證每一次對同一點觸摸的采樣都相同，即不能保證絕對坐標定位，這就是所謂的漂移問題。

2 定位

各種觸摸屏都是依靠傳感器來工作的，甚至有的觸摸屏本身就是一套傳感器。它們各自的定位原理和各自所用的傳感器決定了觸摸屏的反應速度、可靠性，穩(wěn)定性和壽命。各類觸摸屏的技術特性如表1所示。

觸摸屏的性能比較

電阻式觸摸屏工作在與外界完全隔離的環(huán)境中，它不怕灰塵，水氣和油污，可以用任何物體來觸摸，比較適合工業(yè)控制領域使用。缺點是由于復合薄膜的外層采用塑料，太用力或使用銳器觸摸可能劃傷觸摸屏。

電容式觸摸屏的分辨率很高，透光率也不錯，可以很好地滿足各方面的要求，在公共場所常見的就是這種觸摸屏。不過，電容式觸摸屏把人體當作電容器的一個電極使用，當有導體靠近并與夾層ITOZ作面之間耦合出足夠大的電容時，流走的電流就會引起電容式觸摸屏的誤動作：另外，戴著手套或手持絕緣物體觸摸時會沒有反應，這是因為增加了絕緣的介質(zhì)。

紅外線觸摸屏是靠測定紅外線的通斷來確定觸摸位置的，與觸摸屏所選用的透明擋板的材料無關(有一些根本就沒有使用任何擋板)。因此，選用透光性能好的擋板，并加以抗反光處理，可以得到很好的視覺效果。但是，受到紅外線發(fā)射管體積的限制，不可能發(fā)射高密度的紅外線，所以這種觸摸屏的分辨率不高。另外，由于紅外線觸摸屏依靠紅外感應來工作，外界光線變化，如陽光或室內(nèi)燈等均會影響其準確度。

表面聲波技術非常穩(wěn)定，而且表面聲波觸摸屏的控制器靠測量衰減時刻在時間軸上的位置來計算觸摸位置，所以其精度非常高。表面聲波觸摸屏還具有 第三軸(z軸)，也就是壓力軸一通過計算接收信號衰減處的衰減量可得到用戶觸摸屏幕的力量大小，最多可分為2 5 6級力度。力量越大，接收信號波形上的衰減缺口也就越寬越深，在所有的觸摸屏中，只有表面聲波觸摸屏具有感知觸摸壓力的性能。

應用場合

根據(jù)對觸摸屏的結構、原理和性能特點的分析，不同觸摸屏的適用場合如下所示。

四線電阻觸摸屏：不怕灰塵、油污和光電干擾，怕劃傷是其主要缺陷。適用于有固定用戶的公共場所，如工業(yè)控制現(xiàn)場，辦公室、家庭等。

五線電阻觸摸屏：極好的靈敏度和透光度，較長的使用壽命，不怕灰塵，油污和光電干擾，適用于各類公共場所，尤其適用于要求精密的工業(yè)控制現(xiàn)場等。

電容感應觸摸屏：由于電容隨溫度、濕度或接地情況的不同而變化，故其穩(wěn)定性較差，往往會產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。怕電磁場干擾、漂移，不易在工業(yè)控制場所和有干擾的地方使用。可使用于要求不太精密的公共信息查詢：需要經(jīng)常校準、定位。

紅外線感應觸摸屏：分辨率較低，但不受電流、電壓和靜電干擾，適宜某些惡劣的環(huán)境條件：適用于無紅外線和強光干擾的各類公共場所、辦公室以及要求不是非常精密的工業(yè)控制現(xiàn)場。

表面聲波觸摸屏，純玻璃材質(zhì)、透光性最好、使用壽命長、抗劃傷性好，適用于未知用戶的各類公共場所。但怕長時間的灰塵積累和油污的浸染，所以使用于環(huán)境干凈的場所更好。否則，需要定期的清潔服務。

發(fā)展趨勢

觸摸屏技術方便了人們對計算機的操作使用，是一種極有發(fā)展前途的交互式輸入技術。世界各國對此普遍給予重視，并投入大量的人力物力進行研發(fā)，新型觸摸屏不斷涌現(xiàn)。

觸摸筆：利用觸摸筆進行操作的觸摸屏類似白板，除顯示界面、窗口、圖標外，觸摸筆還具有簽名、標記的功能。這種觸摸筆比早期只提供選擇菜單的光筆功能大大增強。

電容式觸摸屏范文第3篇

傳統(tǒng)的電阻式觸摸板在檢測到手指或觸控筆時，柔軟的透明頂層被下壓后，接觸到下方的導電材料層，之后觸碰到感應式電容屏幕，其本身沒有移動的部件。實際上，感應式電容感應硬件從上到下依次為玻璃材質(zhì)的頂層、x與Y軸的元件以及覆蓋在玻璃基板上的氧化銦錫(ITO)絕緣層。一些感應器供應商推出的單層感應器，內(nèi)含x與Y軸感應器和小型橋接器于一單層ITO之中。當手指或其他導體靠近屏幕時，就會在感應器和手指之間產(chǎn)生電容。雖然這一電容(約為0.5SpF)相對于系統(tǒng)其他電容(約為20pF)較小，不過仍有幾種技巧可以測量出此電容。其中一種技巧就是運用賽普拉斯半導體公司開發(fā)的TrueToueh元件，快速給電容充電，再通過泄漏電阻來測量放電時間。

這種全玻璃的觸摸表面，在整個屏幕上帶給用戶光滑流暢的觸感。終端產(chǎn)品制造商亦偏愛玻璃屏，因為玻璃屏幕讓終端產(chǎn)品擁有線條美麗的工業(yè)設計感，并能為觸摸檢測提供良好的電容式信號。不過，歸根結底，觸摸板的外觀只是原因之一，而其運作模式也相當重要。要想用觸摸屏實現(xiàn)出色的性能，首先需要了解一些關鍵的參數(shù)。

精確度一一精確度是指“觸摸屏預定義區(qū)域上的最大定位誤差，以實際手指位置和報告手指位置之間的直線距離為單位來衡量”。

精確度是通過模擬手指或機械手指來測量的。首先把手指放在面板的確切位置上，然后將實際手指位置與報告手指位置進行比較。精確度極為重要。用戶希望系統(tǒng)能夠正確定位手指。電阻式觸摸屏的最大缺陷之一就是精確度低且精確度會隨時間的推移逐漸減弱。而電容式觸摸屏的高精確度使虛擬鍵盤以及無需觸控筆的手寫辨識等新型應用成為現(xiàn)實。例如，圖1顯示一個結構不完整的觸摸板數(shù)據(jù)，顯示手指位置有游移的現(xiàn)象，然而模擬手指實際上是進行直線的移動。

手指間距――手指間距的定義是“觸摸屏控制器可以報告的兩個手指放在觸摸屏上時手指中心之間的最小距離”。手指間距測量方法，是將兩個模擬或機械手指置于面板上并對向運動，直至系統(tǒng)報告兩個手指為一個手指為止。有些觸摸屏供應商規(guī)定手指間距為邊緣至邊緣的距離，有些則規(guī)定為中心點之間的距離。10mm機械手指的10mm手指間距，意味著有雙手指觸摸到觸摸屏，或是手指間距為10mm，實際情況根據(jù)觸摸屏控制器的規(guī)格定義而定。

若沒有良好的手指間距，就無法設計出真正的多點觸摸解決方案。手指間距對虛擬鍵盤尤為重要，因為這種情況下屏幕上的兩個手指間距通常很短。

響應時間――響應時間的定義是“觸摸屏上手指接觸時間和觸摸屏控制器生成中斷信號之間的時間”。測量方法是以電子刺激、模擬手指動作、或者向面板上物理移動模擬手指。響應時間非常重要，因為它直接影響用戶在屏幕上移動手指的速度，進行“平移”或“輕彈”等操作，以及用手指或筆在屏幕上書寫。響應時間緩慢的觸摸板，會有短暫停頓和檢測不到移動動作的情況。觸摸屏的響應時間是系統(tǒng)響應時間的組成部分，其中包括：

?x／Y軸向掃描：觸摸控制器掃描和測量感應器上電容變化所需的時間。

?手指檢測：比較觸摸板上的電容變化和預定義的“手指閾值”。若變化幅度超過手指閾值；就會檢測到手指的觸摸。

?手指位置：根據(jù)多個感應器得到的結果進行推算，確定手指的確切位置。

?手指跟蹤：當感應器上放置多個手指，每個手指必須正確識別并分配唯一的標識符。

?中斷延遲：主機上中斷顯示和中斷服務之間的延遲。大多數(shù)系統(tǒng)中，中斷延遲都小于100μs。

?通信：一般系統(tǒng)在400kHz時使用I2c，或在1MHz時使用SPI接口與主機通信。

有幾種方法可用來縮短響應時間，關鍵在于觸摸控制器IC的智能化程度。如比較有創(chuàng)意的方法，僅需掃描部分屏幕即可檢測到手指位置，一旦檢測手指后，就能快速掃描，計算出手指實際的“位置”，從而節(jié)約功耗和時間。另一種方法就是并行處理，即使用不同的硬件同步進行掃描、手指處理和通信。采用高度優(yōu)化的算法進行手指檢測、手指定位和手指ID，能縮短處理時間，進而縮短響應時間。

刷新率――手指出現(xiàn)在觸摸屏時，觸摸屏數(shù)據(jù)兩個相連幀在數(shù)據(jù)緩沖中保持可用的時間。刷新率偏低會導致動作抖動，移動線路也會變成不連續(xù)的線段，而不是流暢的曲線。如果觸摸板的刷新率較高，就能提供更多數(shù)據(jù)點，可實現(xiàn)平滑或完整的形狀或動作軌跡。高刷新率還能改進手勢的解譯功能。賽普拉斯的TrueTouch等智能觸摸屏控制器產(chǎn)品可根據(jù)系統(tǒng)要求調(diào)節(jié)刷新率。繪畫或手寫應用需要高刷新率，而手機撥號鍵盤只需在按鈕按下或釋放時中斷主機即可。

平均功耗――觸摸系統(tǒng)的平均功耗包括控制器IC的掃描時間、處理時間、通信時間和休眠時間等因素，也包括主機處理器接收和解譯觸摸數(shù)據(jù)等因素。

功耗似乎是一個簡單的性能參數(shù)：測量設備使用的電流，再乘以電壓，就推算出功耗。在觸摸板的功耗方面，需要更復雜的計算公式，因為不同使用模式會產(chǎn)生不同功耗。手機的待機時間取決于觸摸屏的“待機”或“深度休眠”模式消耗的電流。即便觸摸屏在工作狀態(tài)下，也能采用幾種不同模式，如“觸摸喚醒(WOT)”、“觸摸”和“面頰檢測”等。如在一個5分鐘的通話中，正在搜索或輸入電話號碼時，手機可能切換至觸摸模式達10秒，之后再切換至提醒通話時的WOT模式或面頰檢測模式。即便發(fā)送文本短信(SMS)時，仍是混合WOT模式和實際手指接觸，控制器IC會根據(jù)用戶的輸入和思考間隙在休眠模式和工作模式之間切換。

如果不考慮上述功耗模式，可能會被系統(tǒng)節(jié)電性的宣傳所迷惑。在幾乎所有情況下，觸摸屏90％-99％的時間都處于“面頰檢測”模式和“觸摸喚醒”模式。一些系統(tǒng)甚至在手指接觸面板時也允許用戶自行設定處理時間和休眠時間的比例。如果系統(tǒng)只需報告“手指在相同位置保持不動”，那么就無需高達200Hz的刷新率。為了開發(fā)高性能觸摸屏，必須運用休眠模式的低功耗系統(tǒng)，同時搭配創(chuàng)造的休眠和喚醒模式。

系統(tǒng)設計人員在設計電容式觸摸屏系統(tǒng)時還必須考慮一些其他重要因數(shù)。

手指電容――是指手指與單一感應器元件之間測量到的電容。測量手指電容時，是用真實手指而不是金屬的機械手指，以確保測得符合實際狀況的數(shù)據(jù)。影響CF的因素包括覆蓋上層的透鏡厚度及覆蓋透鏡材料的介電常數(shù)。

系統(tǒng)固有噪聲電平――是指電容到數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出端所測量到噪聲，是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器輸入(電容)值。

信噪比(SNR)――是指感應器測量到的手指信號除以觀察到的噪聲測量值。這不僅是一個結合上述兩項數(shù)值的重要縮寫名詞，但我們必須認識到，要想設計出高效的觸摸板，系統(tǒng)必須能夠容納、調(diào)適及濾除移動系統(tǒng)中的寄生噪聲。為了觀察高信號數(shù)和極少的噪聲數(shù)，應該針對觸摸功能考慮采用準確的模擬前端元件。

賽普拉斯的TrueTouch系列等可編程解決方案能為噪聲過濾提供出色的機制。賽普拉斯的PSoC可編程模擬器件經(jīng)過再配置，可整合持續(xù)一段時間內(nèi)的信號，藉此濾除噪聲。不同的信號頻率，包括擴頻和偽隨機頻率都能用來避免電磁干擾(EMI)。標準的數(shù)字濾波器能移除1～2位信號抖動或提供類似于IIR的低通濾波器。智能數(shù)字濾波器可刪除相對于面板附近區(qū)域檢測到的樣本不正常的樣本。智能濾波器僅受限于系統(tǒng)設計人員的創(chuàng)意。圖3顯示了器件的固有噪聲電平及檢測到的觸摸行為，在本例中，SNR為5。

電容式觸摸屏范文第4篇

很明顯，觸控技術不但是顯而易見的未來趨勢，而且正在高速走向普及。因此作為觸控操作得以實現(xiàn)的硬件基礎，觸摸屏的相關技術和產(chǎn)品當然也值得關注。接下來我們要干的事情，就是參觀工廠生產(chǎn)線，看看觸摸屏是怎樣一步步“煉成出爐”的。

觸摸屏（電容屏）生產(chǎn)流程

很榮幸，我們參觀了德普特集團位于贛州的觸摸屏生產(chǎn)工廠。現(xiàn)在，讓我們來一起看看，電容屏是如何一步步從原料變成正式產(chǎn)品的。

什么是觸摸屏？

首先要說明的是，觸摸屏不是帶觸控功能的顯示屏。也就是說，觸摸屏不是顯示屏，它是位于顯示屏之外提供觸控功能的獨立部件。絕大多數(shù)支持觸控操作的產(chǎn)品，包括手機和平板在內(nèi)，都是在顯示屏之外再附加一層觸摸屏。在提供觸控功能的同時，觸摸屏還可以起到保護顯示屏的作用。現(xiàn)在的市場上只有極少數(shù)的手機和平板產(chǎn)品在顯示屏上直接提供了觸控功能，例如蘋果iPhone　5和OPPO　Find　5，分別采用了In-cell和OGS兩種觸摸屏技術，它們的觸摸屏和顯不屏已經(jīng)融為一體。

根據(jù)工作原理不同，觸摸屏分為電阻式、電容式、紅外式、聲波識別式和電磁感應式等類別。目前最常見的觸摸屏是電容式，它被廣泛應用在手機和平板上，支持觸摸功能的筆記本電腦觸摸屏也大多是這種模式。電容式觸摸屏是在玻璃表面貼上一層透明的特殊金屬導電物質(zhì)。當手指觸摸在金屬層上時，觸點的電容就會發(fā)生變化，使得與之相連的振蕩器頻率發(fā)生變化，通過測量頻率變化在X軸和Y軸的坐標來確定觸摸位置獲得信息。

電容屏的結構大致分為三個部分：Cover　Lens面板、Sensor功能片和FPC線路板。Cover　Lens兼具外觀件和電容介質(zhì)雙重功能，Sensor的功能是收集電容信號，F(xiàn)PC則用于將Sensor上的信號線連接到控制芯片。具體來說，如果是目前常見的G+G結構（即雙層玻璃）電容屏，那么它就由玻璃蓋板（Cover　Lens）和玻璃Sensor兩塊玻璃組成，二者之間夾帶FPC電路板并通過OCA光學膠進行貼合。

電容式觸摸屏范文第5篇

關鍵詞：觸摸屏；觸摸屏控制器；觸摸屏檢測裝置

中圖分類號：TP316 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 (2011) 18-0000-01

Talking on Touch Screen Work Principle and Structure

Sun Fucai

(Harbin Vocational&Technical College of Electrical Engineering,Harbin 150081,China)

Abstract:This paper introduces the various types of touch-screen structure,working principle and characteristics.

Keywords:Touch screen;Touch screen controller;Touch screen detection device

一、引言

伴隨著數(shù)字化技術和網(wǎng)路技術的發(fā)展，人們對于多媒體信息數(shù)據(jù)的查詢與日俱增，也就越來越多的接觸到觸摸屏。利用這種技術，用戶只要用手指輕輕地觸摸設備顯示屏幕上面的圖形或者是文字就可以直接來實現(xiàn)對主機的操作，這種技術大大的方便了那些不懂電腦操作的用戶。可你對觸摸屏了解多少呢？

二、觸摸屏的種類與原理

觸摸屏系統(tǒng)一般包括觸摸屏控制器（卡）和觸摸檢測裝置兩個部分。其中，觸摸屏控制器（卡）的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標，再送給CPU，它同時能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行：觸摸檢測裝置一般安裝在顯示器的前端，主要作用是檢測用戶的觸摸位置，并傳送給觸摸屏控制卡。

（一）電阻觸摸屏。電阻觸摸屏的屏體部分是一塊與顯示器表面相匹配的多層復合薄膜，由一層玻璃或有機玻璃作為基層，表面涂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(nèi)表面也涂有一層透明導電層，在兩層導電層之間有許多細小（小于千分之一英寸）的透明隔離點把它們隔開絕緣。當手指觸摸屏幕時，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?yōu)榉橇悖@種接通狀態(tài)被控制器偵測到后，進行A／D轉(zhuǎn)換，并將得到的電壓值與5V相比即可得到觸摸點的Y軸坐標，同理得出X軸的坐標，這就是所有電阻技術觸摸屏共同的最基本原理。

（二）紅外線觸摸屏。紅外線觸摸屏安裝簡單，只需在顯示器上加上光點距架框，無需在屏幕表面加上涂層或接駁控制器。光點距架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)過該位置的橫豎兩條紅外線，電腦便可即時算出觸摸點的位置。任何觸摸物體都可改變觸點上的紅外線而實現(xiàn)觸摸屏操作。紅外線式觸摸屏價格便宜、安裝容易、能較好地感應輕微觸摸與快速觸摸。但是由于紅外線式觸摸屏依靠紅外線感應動作，外界光線變化，如陽光、室燈等均會影響其準確度。而且紅外線式觸摸屏不防水和怕污垢，任何細小的外來物都會引起誤差，影響其性能，不適宜置于戶外和公共場所使用。

（三）電容式觸摸屏。電容式觸摸屏的構造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，再在導體層外上一塊保護玻璃，雙玻璃設計能徹底保護導體層及感應器。電容觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于四線電阻屏，當然還不能和表面聲波屏和五線電阻屏相比。電容屏反光嚴重，而且，電容技術的四層復合觸摸屏對各波長光的透光率不均勻，存在色彩失真的問題，由于光線在各層間的反射，還造成圖像字符的模糊。電容屏在原理上把人體當作一個電容器元件的一個電極使用，當有導體靠近與夾層ITO工作面之間耦合出足夠量容值的電容時，流走的電流就足夠引起電容屏的誤動作。我們知道，電容值雖然與極間距離成反比，卻與相對面積成正比，并且還與介質(zhì)的絕緣系數(shù)有關。因此，當較大面積的手掌或手持的導體物靠近電容屏而不是觸摸時就能引起電容屏的誤動作，在潮濕的天氣，這種情況尤為嚴重，手扶住顯示器、手掌靠近顯示器7厘米以內(nèi)或身體靠近顯示器15厘米以內(nèi)就能引起電容屏的誤動作。

（四）表面聲波觸摸屏。表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在CRT、LED、LCD或是等離子顯示器屏幕的前面。

工作原理以右下角的X-軸發(fā)射換能器為例：發(fā)射換能器把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉(zhuǎn)化為聲波能量向左方表面?zhèn)鬟f，然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面?zhèn)鬟f，聲波能量經(jīng)過屏體表面，再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給X-軸的接收換能器，接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘枴．敯l(fā)射換能器發(fā)射一個窄脈沖后，聲波能量歷經(jīng)不同途徑到達接收換能器，走最右邊的最早到達，走最左邊的最晚到達，早到達的和晚到達的這些聲波能量疊加成一個較寬的波形信號，不難看出，接收信號集合了所有在X軸方向歷經(jīng)長短不同路徑回歸的聲波能量，它們在Y軸走過的路程是相同的，但X軸上，最遠的比最近的多走了兩倍X軸最大距離。因此這個波形信號的時間軸反映各原始波形疊加前的位置，也就是X軸坐標。發(fā)射信號與接收信號波形在沒有觸摸的時候，接收信號的波形與參照波形完全一樣。當手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時，X軸途經(jīng)手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應在接收波形上即某一時刻位置上波形有一個衰減缺口。接收波形對應手指擋住部位信號衰減了一個缺口，計算缺口位置即得觸摸坐標控制器分析到接收信號的衰減并由缺口的位置判定X坐標。之后Y軸同樣的過程判定出觸摸點的Y坐標。除了一般觸摸屏都能響應的X、Y坐標外，表面聲波觸摸屏還響應第三軸Z軸坐標，也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。

表面聲波觸摸屏一個特點是抗暴，因為表面聲波觸摸屏的工作面是一層看不見、打不壞的聲波能量，觸摸屏的基層玻璃沒有任何夾層和結構應力（表面聲波觸摸屏可以發(fā)展到直接做在CRT表面從而沒有任何"屏幕"），因此非常抗暴力使用，適合公共場所。表面聲波第二個特點反應速度快，是所有觸摸屏中反應速度最快的，使用時感覺很順暢。表面聲波第三個特點是性能穩(wěn)定，因為表面聲波技術原理穩(wěn)定，而表面聲波觸摸屏的控制器靠測量衰減時刻在時間軸上的位置來計算觸摸位置，所以表面聲波觸摸屏非常穩(wěn)定，精度也非常高。

參考文獻：