觸摸屏幕的分類簡介及其優缺點詳細分析
按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質我們把觸摸屏分為四種它們分別為電阻式電容感應式紅外線式以及表面聲波式每一類觸摸屏都有其各自的優缺點要了解那種觸摸屏適用于那種場合關鍵就在于要懂得每一類觸摸屏技術的工作原理和特點下面對上述的各種類型的觸摸屏進行簡要介紹一下
1電阻式觸摸屏
這種觸摸屏利用壓力感應進行控制電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏這是一種多層的復合薄膜它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層表面涂有一層透明氧化金屬透明的導電電阻導電層上面再蓋有一層外表面硬化處理光滑防擦的塑料層它的內表面也涂有一層涂層在他們之間有許多細小的小于1/1000英寸的透明隔離點把兩層導電層隔開絕緣當手指觸摸屏幕時兩層導電層在觸摸點位置就有了接觸電阻發生變化在X和Y兩個方向上產生信號然后送觸摸屏控制器控制器偵測到這一接觸并計算出XY的位置再根據模擬鼠標的方式運作這就是電阻技術觸摸屏的最基本的原理電阻類觸摸屏的關鍵在于材料科技常用的透明導電涂層材料有
AITO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是所有電阻技術觸摸屏及電容技術觸摸屏都用到的主要材料實際上電阻和電容技術觸摸屏的工作面就是ITO涂層
B鎳金涂層五線電阻觸摸屏的外層導電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料外導電層由于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摸屏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
1.1四線電阻屏
四線電阻模擬量技術的兩層透明金屬層工作時每層均增加5V恒定電壓一個豎直方向一個水平方向總共需四根電纜特點高解析度高速傳輸反應表面硬度處理減少擦傷刮傷及防化學處理具有光面及霧面處理一次校正穩定性高永不漂移
1.2五線電阻屏
五線電阻技術觸摸屏的基層把兩個方向的電壓場通過精密電阻網絡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后分時檢測內層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摸屏內層ITO需四條引線外層只作導體僅僅一條觸摸屏得引出線共有5條特點解析度高高速傳輸反應表面硬度高減少擦傷刮傷及防化學處理同點接觸3000萬次尚可使用導電玻璃為基材的介質一次校正穩定性高永不漂移五線電阻觸摸屏有高價位和對環境要求高的缺點
1.3電阻屏的局限
不管是四線電阻觸摸屏還是五線電阻觸摸屏它們都是一種對外界完全隔離的工作環境不怕灰塵和水汽它可以用任何物體來觸摸可以用來寫字畫畫比較適合工業控制領域及辦公室內有限人的使用電阻觸摸屏共同的缺點是因為復合薄膜的外層采用塑膠材料不知道的人太用力或使用銳器觸摸可能劃傷整個觸摸屏而導致報廢不過在限度之內劃傷只會傷及外導電層外導電層的劃傷對于五線電阻觸摸屏來說沒有關系而對四線電阻觸摸屏來說是致命的｜
2電容式觸摸屏
2.1電容技術觸摸屏
是利用人體的電流感應進行工作的電容式觸摸屏是是一塊四層復合玻璃屏玻璃屏的內表面和夾層各涂有一層ITO最外層是一薄層矽土玻璃保護層夾層ITO涂層作為工作面四個角上引出四個電極內層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環境當手指觸摸在金屬層上時由于人體電場用戶和觸摸屏表面形成以一個耦合電容對于高頻電流來說電容是直接導體于是手指從接觸點吸走一個很小的電流這個電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出并且流經這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比控制器通過對這四個電流比例的精確計算得出觸摸點的位置
2.2電容觸摸屏的缺陷
電容觸摸屏的透光率和清晰度優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的的絕緣系數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厘米以內或身體靠近顯示器15厘米以內就能引起電容屏的誤動作電容屏的另一個缺點用戴手套的手或手持不導電的物體觸摸時沒有反應這是因為增加了更為絕緣的介質電容屏更主要的缺點是漂移當環境溫度濕度改變時環境電場發生改變時都會引起電容屏的漂移造成不準確例如開機后顯示器溫度上升會造成漂移用戶觸摸屏幕的同時另一只手或身體一側靠近顯示器會漂移電容觸摸屏附近較大的物體搬移后回漂移你觸摸時如果有人圍過來觀看也會引起漂移電容屏的漂移原因屬于技術上的先天不足環境電勢面包括用戶的身體雖然與電容觸摸屏離得較遠卻比手指頭面積大的多他們直接影響了觸摸位置的測定此外理論上許多應該線性的關系實際上卻是非線性如體重不同或者手指濕潤程度不同的人吸走的總電流量是不同的而總電流量的變化和四個分電流量的變化是非線性的關系電容觸摸屏采用的這種四個角的自定義極坐標系還沒有坐標上的原點漂移后控制器不能察覺和恢復而且4個A/D完成后由四個分流量的值到觸摸點在直角坐標系上的XY坐標值的計算過程復雜由于沒有原點電容屏的漂移是累積的在工作現場也經常需要校準電容觸摸屏最外面的矽土保護玻璃防刮擦性很好但是怕指甲或硬物的敲擊敲出一個小洞就會傷及夾層ITO不管是傷及夾層ITO還是安裝運輸過程中傷及內表面ITO層電容屏就不能正常工作了
3紅外線式觸摸屏
紅外觸摸屏是利用XY方向上密布的紅外線矩陣來檢測并定位用戶的觸摸紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框電路板在屏幕四邊排布紅外發射管和紅外接收管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就會擋住經過該位置的橫豎兩條紅外線因而可以判斷出觸摸點在屏幕的位置任何觸摸物體都可改變觸點上的紅外線而實現觸摸屏操作早期觀念上紅外觸摸屏存在分辨率低觸摸方式受限制和易受環境干擾而誤動作等技術上的局限因而一度淡出過市場此后第二代紅外屏部分解決了抗光干擾的問題第三代和第四代在提升分辨率和穩定性能上亦有所改進但都沒有在關鍵指標或綜合性能上有質的飛躍但是了解觸摸屏技術的人都知道紅外觸摸屏不受電流電壓和靜電干擾適宜惡劣的環境條件紅外線技術是觸摸屏產品最終的發展趨勢采用聲學和其它材料學技術的觸屏都有其難以逾越的屏障如單一傳感器的受損老化觸摸界面怕受污染破壞性使用維護繁雜等等問題紅外線觸摸屏只要真正實現了高穩定性能和高分辨率必將替代其它技術產品而成為觸摸屏市場主流過去的紅外觸摸屏的分辨率由框架中的紅外對管數目決定因此分辨率較低市場上主要國內產品為32x3240X32另外還有說紅外屏對光照環境因素比較敏感在光照變化較大時會誤判甚至死機這些正是國外非紅外觸摸屏的國內代理商銷售宣傳的紅外屏的弱點而最新的技術第五代紅外屏的分辨率取決于紅外對管數目掃描頻率以及差值算法分辨率已經達到了1000X720至于說紅外屏在光照條件下不穩定從第二代紅外觸摸屏開始就已經較好的克服了抗光干擾這個弱點第五代紅外線觸摸屏是全新一代的智能技術產品它實現了1000720高分辨率多層次自調節和自恢復的硬件適應能力和高度智能化的判別識別可長時間在各種惡劣環境下任意使用并且可針對用戶定制擴充功能如網絡控制聲感應人體接近感應用戶軟件加密保護紅外數據傳輸等原來媒體宣傳的紅外觸摸屏另外一個主要缺點是抗暴性差其實紅外屏完全可以選用任何客戶認為滿意的防暴玻璃而不會增加太多的成本和影響使用性能這是其他的觸摸屏所無法效仿的｜
4表面聲波觸摸屏
4.1表面聲波
表面聲波超聲波的一種在介質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射表面聲波性能穩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方向上應用發展很快表面聲波相關的理論研究半導體材料聲導材料檢測技術等技術都已經相當成熟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CRTLEDLCD或是等離子顯示器屏幕的前面玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發射換能器右上角則固定了兩個相應的超聲波接收換能器玻璃屏的四個周邊則刻有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋
4.2表面聲波觸摸屏工作原理
以右下角的X-軸發射換能器為例發射換能器把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉化為聲波能量向左方表面傳遞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傳遞聲波能量經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為電信號當發射換能器發射一個窄脈沖后聲波能量歷經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在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XY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其原理是由接收信號衰減處的衰減量計算得到三軸一旦確定控制器就把它們傳給主機
4.3表面聲波觸摸屏特點
清晰度較高透光率好高度耐久抗刮傷性良好相對于電阻電容等有表面度膜反應靈敏不受溫度濕度等環境因素影響分辨率高壽命長維護良好情況下5000萬次透光率高92%能保持清晰透亮的圖像質量沒有漂移只需安裝時一次校正有第三軸即壓力軸響應目前在公共場所使用較多表面聲波屏需要經常維護因為灰塵油污甚至飲料的液體沾污在屏的表面都會阻塞觸摸屏表面的導波槽使波不能正常發射或使波形改變而控制器無法正常識別從而影響觸摸屏的正常使用用戶需嚴格注意環境衛生必須經常擦抹屏的表面以保持屏面的光潔并定期作一次全面徹底擦除
表面聲波屏
聲波屏的三個角分別粘貼著XY方向的發射和接收聲波的換能器換能器由特殊陶瓷材料制成的分為發射換能器和接收換能器是把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉化為聲波能和由反射條紋匯聚成的表面聲波能變為電信號四個邊刻著反射表面超聲波的反射條紋當手指或軟性物體觸摸屏幕部分聲波能量被吸收于是改變了接收信號經過控制器的處理得到觸摸的XY坐標
四線電阻屏
四線電阻屏在表面保護涂層和基層之間覆著兩層透明電導層ITOITO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再薄下去透光率反而下降到300埃厚度時透光率又上升是所有電阻屏及電容屏的主要材料兩層分別對應XY軸它門之間用細微透明絕緣顆粒絕緣當觸摸時產生的壓力使兩導電層接通由于電阻值的變化而得到觸摸的XY坐標
五線電阻屏
五線電阻屏的基層之上覆有把XY兩方向的電壓場加在同一層的透明電導層ITO最外層鎳金導電層鎳金導電層五線電阻觸摸屏的外層導電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料外導電層由于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只用來作純導體當觸摸時用分時檢測接觸點X軸和Y軸電壓值的方法測得觸摸點的位置內層ITO需四條引線外層一條共5根引線
電容屏
電容屏表面涂有透明電導層ITO電壓連接到四角微小直流電散部在屏表面形成均勻之電場用手觸屏時人體作為耦合電容一極電流從屏四角匯集形成耦合電容另一極通過控制器計算電流傳到碰觸位置的相對距離得到觸摸的坐標
紅外屏
紅外觸摸屏是利用XY方向上密布的紅外線矩陣來檢測并定位用戶的觸摸紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框電路板在屏幕四邊排布紅外發射管和紅外接收管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就會擋住經過該位置的橫豎兩條紅外線因而可以判斷出觸摸點在屏幕的位置任何觸摸物體都可改變觸點上的紅外線而實現觸摸屏操作
》》》》》》》2015年度絲印特印行業資訊大全招商啟動
