6 种触摸屏和 4 种技术

触摸屏是一种定位设备,允许用户用手指直接向计算机输入坐标信息。 和鼠标、键盘一样,它也是一种输入设备。 触摸屏具有耐用、响应快、节省空间、易于沟通等诸多优点。

利用该技术,您只需用手指轻轻触摸计算机显示屏上的图标或文字即可对主机进行操作,使人机交互更加直接。 这项技术极大地方便了那些不会操作计算机的人。 用户。 已广泛应用于工业、医疗、通讯等领域的控制、信息查询等方面。

触摸屏类型

1.电阻式触摸屏

模拟电阻屏

模拟电阻式触摸屏就是我们通常所说的“电阻屏”,是一种通过压力感应控制的触摸屏。

它采用两层镀有导电功能的ITO(氧化铟锡)塑料薄膜。 两片ITO均设有粒子支点,这样当屏幕未受压时,两层ITO之间有一定的间隙,处于不导电状态。 当操作者用指尖或笔尖按压屏幕时,压力会使薄膜凹陷,导致ITO层因变形而接触导体。 然后通过检测X轴和Y轴的电压变化计算出对应的压力点,完成整个屏幕。 触摸处理机制。

目前,模拟电阻式触摸屏有多种类型,如4线、5线、6线、8线等。 如图1所示,电线越多,检测精度越高,但成本也会增加。 电阻屏不支持多点触控,功耗高,寿命短。 同时,长期使用会造成检测点漂移,需要校准。 但电阻屏结构简单,成本低廉。 电容式触摸屏在成熟之前,一度占据了触摸屏市场的大部分份额。

数字电阻屏

数字电阻屏的基本原理与模拟电阻屏类似。 与模拟电阻屏在玻璃基板上均匀涂覆ITO层不同,数字电阻屏仅使用带有ITO条纹的基板。 上下基板上的ITO条纹相互垂直。

数字电阻屏更类似于一个简单的开关,因此通常用作薄膜开关。 数字电阻屏幕支持多点触控。

2.电容式触摸屏

表面电容式

表面电容式触摸屏通过电场感应来感应屏幕表面的触摸行为。 其面板是均匀涂覆的ITO层。 面板的四个角各有一根连接到控制器的出线。 工作时,触摸屏表面会产生均匀的电场。 当接地物体触摸屏幕表面时,电极可以感知屏幕表面的电荷变化并确定触摸点的坐标。

表面电容式触摸屏使用寿命长,透光率高,但分辨率低,不支持多点触控。 目前主要应用于大尺寸户外触摸屏,如公共信息平台(POI)、公共服务(销售)平台(POS)等。 )及其他产品。

投射电容屏

投射电容式触摸屏利用触摸屏电极发出的静电场线进行感应。 投射电容传感技术可分为自电容和交互电容两种类型。

自电容也称为绝对电容。 它使用被感测物体作为电容的另一极板。 物体在感应电极和被感应电极之间感应出电荷,通过检测耦合电容的变化来确定位置。 但如果是单次触摸,通过电容的变化,在X轴和Y轴方向上确定的坐标只有一组,并且组合后的坐标也是唯一的。 如果触摸屏上有两点触摸,且两点不在同一X方向或同一Y方向,并且在X和Y方向上分别有两个坐标投影,则会合并四个坐标。 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,自电容屏无法实现真正​​的多点触控。

交互电容也称为交叉电容。 它是相邻电极耦合产生的电容。 当被感测物体靠近从一个电极到另一电极的电场线时,就会感受到交互电容的变化。 当水平电极依次发出激励信号时,所有垂直电极同时接收信号。 这样就可以得到所有水平电极和垂直电极相交处的电容值,即触摸屏整个二维平面的电容。 当人的手指靠近时,局部电容会减小。 根据触摸屏的二维电容变化数据,可以计算出每个触摸点的坐标。 因此,即使屏幕上有多个触摸点,也可以计算出每个触摸点。 真实坐标。

在这两种类型的投射电容式传感器中,传感电容可以设计为在任何给定时间检测到手指的触摸。 触摸不限于一根手指,还可以是多根手指。 2007年以来,随着苹果iPhone、iPad系列产品的巨大成功,投射式电容屏开始迅速发展,迅速取代电阻式触摸屏,成为当前市场的主流触摸技术。

3.红外触摸屏

红外触摸屏采用X、Y方向密集的红外矩阵来检测和定位用户的触摸。 红外触摸屏在显示器前面安装有电路板框架。 电路板在屏幕的四侧设置有红外发射管和红外接收管,对应水平和垂直的红外矩阵。 当用户触摸屏幕时,他或她的手指会阻挡穿过该位置的水平和垂直红外线,据此可以确定触摸点在屏幕上的位置。

红外触摸屏具有透光率高、不受电流、电压、静电干扰、触摸稳定性高等优点。 但红外触摸屏会受到环境光线、遥控器、高温物体、白炽灯等红外源变化的影响。 影响并降低其准确性。 早期的红外触摸屏出现于1992年,分辨率仅为32×32。 易受环境干扰而发生故障,需要在一定的遮光环境下使用。

经过20年的发展,目前先进的红外触摸屏在正常工作条件下使用寿命已达到7年以上。 在跟踪手指运动时,准确度、流畅度和跟踪速度都能满足要求,用户的书写可以非常流畅地转换。 转化为图像轨迹,完全支持手写识别输入。 红外触摸屏主要应用于各种公共场所、办公室和工业控制等对精度要求不高且不受红外和强光干扰的场所。

4.声波触摸屏

表面声波触摸屏

表面声波触摸屏是一种利用声波进行定位的触摸技术。 触摸屏的四个角分别粘贴有用于发射和接收X、Y方向声波的传感器,周围刻有45°反射条纹。 当手指触摸屏幕时,手指会吸收部分声波能量,控制器检测某一时刻接收信号的衰减情况,从而计算出触摸点的位置。

声表面波技术非常稳定且高精度。 除了一般触摸屏可以响应的X、Y坐标外,它还响应其独特的第三轴Z轴坐标,即压力轴响应。 有了这个功能,每个触摸点不再只是一个有触摸或无触摸的数字开关,而是一个可以感知力的模拟开关:压力越大,接收到的信号波形上的衰减间隙就越大。 越宽越深。

在所有类型的触摸屏中,只有表面声波触摸屏具有感知触摸压力的能力。 表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素的影响。 具有清晰度高(极高分辨率)、透光率好、耐用度高、耐刮擦性好、反应灵敏、寿命长等特点,能保持清晰透亮的图像。 品质优良,无漂移,安装时只需校准一次,抗暴力性能好,最适合办公室、政府机关及环境相对清洁的公共场所的公共信息查询和使用。

曲面声波触摸屏

曲面声波触摸屏基于声音脉冲识别技术。 当物体接触触摸屏表面时,传感器会检测到声波的频率,并通过将该频率与芯片中预存的标准频率进行比较来确定触摸点的位置。 这样就可以排除因衣物、行李、灰尘、昆虫等环境因素造成的误识别。

曲面式触摸屏的声波沿着基板表面传播,而曲面式触摸屏的声波在基板内部传播,因此曲面式的抗环境干扰性能比曲面式更好类型。 目前,曲面触摸屏普遍应用于5英寸以上的信息亭、金融设备、自动售货机等。

5、光学成像触摸屏

光学成像触摸屏是一种利用光进行定位的触摸技术。 光源和光捕捉传感器设置在屏幕的四个角。 当物体接触触摸屏表面时,光线发生变化,触摸IC模块对光传感器进行分析。 该变化决定了触摸的位置。

光学成像触摸屏耐用性高,适合复杂环境下使用,支持多点触控。 但它们很容易受到环境光、灰尘、昆虫等的影响,可能导致误识别。 目前该技术仅应用于10英寸以上桌面显示器、教育/培训等领域。

6.电磁感应触摸屏

电磁感应触摸屏的传感器设置在显示屏的后面。 传感器在显示表面上生成电磁区域。 当电子笔触摸显示表面时,传感器可以通过计算电磁变化来确定触摸点的位置。

与其他触摸屏技术相比,电磁感应触摸屏具有最高的精度和分辨率、低功耗、更薄、更轻。 它们特别适合在战争环境和建筑环境中使用。 目前,这项技术主要应用于美国军方。

其他触摸屏技术目前市场上除了上述触摸技术外,还有压敏式、数字声波导式、振动指针式等多种触摸技术,一般用于特殊用途。

触摸屏技术

1、嵌入式触摸屏结构

目前触摸屏基本采用插件式结构。 该结构的显示模块和触控模块是两个相对独立的器件,然后通过后端压合工艺将两个器件集成在一起。 但这种相对独立的插件式结构会影响产品的厚度,不符合触控显示产品日益轻薄化的发展趋势。 这催生了内嵌式触摸屏的概念。 直插式结构将触控模块嵌入到显示模块中,使两个模块合二为一,而不是两个相对独立的器件。

与传统插件结构相比,直插式结构的优点是:仅需2层ITO玻璃,材料成本降低,透光率提高,且更薄、更轻; 无需触摸屏模块与TFT模块的后端粘合。 、提高良率; 触摸屏组与TFT模组同时生产,降低了模组的运输成本。 In-cell触摸屏可分为两种:In-cell技术和On-cell技术。

内嵌技术

两种技术的定义略有不同,但原理相似。 它们都将触摸屏嵌入液晶模块中。 In-cell 技术将触摸屏集成在彩色滤光片下方。 由于触摸传感器放置在液晶面板内部,占用了部分显示区域,因此牺牲了部分显示效果。 这也使得工艺变得复杂并且难以实现高产率。 。

On-cell技术

On-cell 技术将触摸屏集成在滤色片上。 无需在液晶面板内部嵌入触摸传感器,只需在彩膜基板和偏光板之间形成简单的透明电极,降低了技术难度。 On-cell 的主要挑战是显示器耦合到传感层的噪声量。 触摸屏组件必须使用复杂的算法来处理这种噪音。 On-cell 技术提供了将触摸屏集成到显示器中的所有优点,例如使触摸面板更薄、更轻,并显着降低成本。 但整体系统成本降低幅度仍远不及Incell技术。

嵌入式技术的概念最早由TMD于2003年提出,随后夏普、三星、友达、LG等公司相继提出这一概念并发表了一些研究成果。 但由于技术问题,它们未能商业化。

直插式触摸屏已经发展了近10年,距离商业化还有一定的距离。 然而,直插式触摸屏代表了触摸屏未来的发展方向。 积极储备直插式技术的厂商将在未来的市场中展开竞争。 处于相对有利的地位。

2. 多点触控技术

2007年,苹果通过投射电容技术实现了多点触控功能。 该功能提供了前所未有的用户体验,体现了与当时其他触摸技术的区别,使多点触摸技术成为市场趋势。

目前,多点触控技术已经从只能实现两指缩放、三指滚动和四指移动发展到支持5点以上触摸识别和多种输入方式。 未来,多点触控技术将实现对屏幕对象更加细致的控制,并向更加灵活的方向发展。

3.混合触控技术

虽然目前触摸技术的种类很多,但每种技术都有自己的优点和缺点,没有一种技术是完美的。 近年来,有人开始提出混合触控技术的概念,即在一个触控表面上采用两种或两种以上的触控识别技术,以达到多种触控技术优缺点互补的目的。

基于电容式和电阻式触摸屏的混合触摸屏已经开发出来。 触摸屏可以通过手写笔和手指进行操作,支持多点触控等,显着提高了触摸屏的识别效率。 随着用户对触控技术的要求不断提高,单一的触控技术肯定无法满足人们的需求,因此混合触控技术必将成为未来触控技术的发展方向之一。