触摸屏技术原理和特性
触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种技术,我们用户只要用手指轻轻地碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作,从而使人机交互更为直截了当,这种技术大大方便了那些不懂电脑操作的用户. 触摸屏作为一种最新的电脑输入设备,它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌,是极富吸引力的全新多媒体交互设备。触摸屏在我国的应用范围非常广阔,主要是公共信息的查询;如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询;城市街头的信息查询;此外应用于领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。将来,触摸屏还要走入家庭。
一、触摸屏的工作原理
触摸屏的基本原理是,用手指或其他物体触摸安装在显示器前端的触控屏时,所触摸的位置(以坐标形式)由触摸屏控制器检测,并通过接口(如RS-232串行口)送到CPU,从而确定输入的信息。
触摸屏系统一般包括触摸屏控制器(卡)和触摸检测装置两个部分。其中,触控屏控制器(卡)的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息,并将它转换成触点坐标,再送给CPU,它同时能接收CPU发来的命令并加以执行:触摸检测装置一般安装在显示器的前端,主要作用是检测用户的触摸位置,并传送给触控屏控制卡。
(1)四线电阻屏
四线电阻屏在表面保护涂层和基层之间覆着两层透明电导层ITO(ITO:氧化铟,弱导电体,特性是当厚度降到1800个埃(埃=10-10米)以下时会突然变得透明,再薄下去透光率反而下降,到300埃厚度时透光率又上升。是所有电阻屏及电容屏的主要材料。),两层分别对应X,Y轴,它门之间用细微透明绝缘颗粒绝缘,当触摸时产生的压力使两导电层接通,由于电阻值的变化而得到触摸的X,Y坐标。
(2)五线电阻屏
五线电阻屏的基层之上覆有把X,Y两方向的电压场加在同一层的透明电导层ITO,最外层镍金导电层(镍金导电层:五线电阻触摸屏的外层导电层使用的是延展性好的镍金涂层材料,外导电层由于频繁触摸,使用延展性好的镍金材料目的是为了延长使用寿命。)只用来作纯导体,当触摸时,用分时检测接触点X轴和Y轴电压值的方法测得触摸点的位置。内层ITO需四条引线,外层一条,共5根引线。
(3)电容屏
电容屏是利用人体的电流感应进行工作的。其表面涂有透明电导层ITO,电压连接到四角,微小直流电散部在屏表面,形成均匀之电场,用手触屏时,人体作为耦合电容一极,电流从屏四角汇集形成耦合电容另一极,通过控制器计算电流传到碰触位置的相对距离得到触摸的坐标。
(4)红外触摸屏
红外线屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框,电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管,一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时,手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线,因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。
(5)表面声波屏
声波屏的三个角分别粘贴着X,Y方向的发射和接收声波的换能器(换能器:由特殊陶瓷材料制成的,分为发射换能器和接收换能器。是把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能和由反射条纹汇聚成的表面声波能变为电信号。),四个边刻着反射表面超声波的反射条纹。当手指或软性物体触摸屏幕,部分声波能量被吸收,于是改变了接收信号,经过控制器的处理得到触摸的X,Y坐标。
触摸屏三个基本技术特性:
1.透明性能
触摸屏是由多层的复合薄膜构成,透明性能的好坏直接影响到触摸屏的视觉效果。衡量触摸屏透明性能不仅要从它的视觉效果来衡量,还应该包括透明度、色彩失真度、反光性和清晰度这四个特性。
2.绝对坐标系统
我们传统的鼠标是一种相对定位系统,只和前一次鼠标的位置坐标有关。而触摸屏则是一种绝对坐标系统,要选哪就直接点哪,与相对定位系统有着本质的区别。绝对坐标系统的特点是每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系,每次触摸的数据通过校准转为屏幕上的坐标,不管在什么情况下,触摸屏这套坐标在同一点的输出数据是稳定的。不过由于技术原理的原因,并不能保证同一点触摸每一次采样数据相同的,不能保证绝对坐标定位,点不准,这就是触摸屏最怕的问题:漂移。对于性能质量好的触摸屏来说,漂移的情况出现的并不是很严重。
3.检测与定位
各种触摸屏技术都是依靠传感器来工作的,甚至有的触摸屏本身就是一套传感器。各自的定位原理和各自所用的传感器决定了触摸屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。
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