触控面板技术有7种

触摸面板是一种设备,允许用户通过触摸屏直接与计算机互动。将传感器等可以检测触摸动作的功能应用到显示器中,可以通过检测手指或触摸笔的位置向计算机发出指令。本质上是一种集显示和输入功能于一体的设备。
尽管我们经常没有注意到,但是触摸面板已经融入了我们生活的方方面面。在日常生活中,喜欢使用智能手机等数码设备的人会随时与触摸面板互动,而操作银行自动取款机、车站自动售票机、便利商店电子信息亭、大型商场数码照片打印机、图书馆信息终端、复印机和汽车导航系统的人也是如此。
推动触控面板广泛应用的一个主要因素就是直观操作方式所带来的好处。 因为它们可以通过直接触摸图标和按钮进行输入,因此即使是不习惯使用电脑的人也能够很容易地理解和使用。 通过将显示和输入融合到一个设备之中,触控面板也有助于设备的小型化和简化。 由于触控面板按钮是软件而非硬件,它们的界面很容易通过软件进行改变。
 
由于触控面板需要广泛的功能特点,尤其是显示可视度、位置感测精度、输入快速响应、耐久性和安装成本,因而感测触摸输入的不同方法之间特征相差很大。 下面将介绍一些典型的触控面板感测方法。
 
电阻膜式触控面板
在2010年之前,电阻膜是触控面板市场上使用最广泛的感测方法。 基于这种方法的触控面板被称为压敏或模拟电阻膜式触控面板。 除独立的液晶显示器以外,该技术还被用于各种小到中型设备,包括智能电话、移动电话、PDA、汽车导航系统和任天堂DS。
使用这种方法,可以通过压力变化来检测手指、触控笔或其他物体接触屏幕的位置。 这种显示器具有较为简单的内部结构: 一层玻璃屏和一层薄膜屏,中间具有极小的间隙,每个屏上都附有一层透明电极膜(电极层)。 按压屏幕的表面会使薄膜与玻璃层的电极接触,从而产生电流。 通过检测电压变化来识别接触点。
 
 
 
这种系统的优点包括制造成本低,这是因为其结构简单。 这种系统的耗电量也低于其他方法,而且由于表面覆膜,其结构也具有良好的防水防尘性能。 因为通过对薄膜施加压力来进行输入,所以不仅能用裸露的手指操作,戴上手套或使用触控笔也可以进行输入。 这些屏幕也可用于输入手写文字。
 
缺点包括由于膜和两个电极层导致的低透光率(降低显示质量);相对较低的耐久性和耐冲击性;以及较大屏幕尺寸会降低检测精度。 (可以通过其他方法保持精度,例如,将屏幕划分成多个区域进行检测。)
 
 
 
电容式触控面板
电容式触控面板是继电阻膜式触控面板之后的第二大广泛使用的感测方法。 对应于用于上述模拟电阻式触控面板的名称,这些也被称为模拟电容式触控面板。 除独立的液晶显示器以外,这些通常用于与电阻式触控面板相同的设备,如智能电话和移动电话。
采用这种方法时,由传感器通过感测手指接触或静电容量(负载)变化而产生的微小电流变化来确定发生触摸的点。 由于传感器能够在手指靠近屏幕时对人体的静电容量做出反应,它们也可以对在屏幕上一个区域内移动的触点进行类似的操作。
 
有两种类型的触控面板采用这个方法: 表面电容式触控面板和投射电容式触控面板。 两种类型的内部结构有所不同。
 
 
 
表面电容式触控面板
表面电容式触控面板一般用于较大的面板上。 在这些面板内,在玻璃基板上覆有一层透明电极膜(电极层),上面再覆盖一层保护膜。 对玻璃基板四个角上的电极施加电压,在整个面板上产生均匀的低压电场。 通过测量面板四个角静电容量的变化来确定手指触摸屏幕的位置坐标。
 
虽然这种类型的电容式触控面板具有比投射电容式触控面板更简单的结构,因而其成本更低,但它在结构上无法同时检测两个或多个点(多点触摸)。
 
 
投射电容式触控面板
投射电容式触控面板通常用于尺寸比表面电容式触控面板更小的屏幕。 它们尤其受到移动设备的关注。 iPhone、iPod Touch和iPad都使用这种方法来实现高精度的多点触控功能和高响应速度。
这些触控面板的内部结构包含一块基板,基板带有一个用于处理计算的IC芯片,基板上覆有无数透明电极,组成特殊图案。 表面覆盖有绝缘玻璃或塑料膜。 当手指靠近表面时,多个电极之间的静电容量同时改变,而发生接触的位置可以通过测量这些电流之间的比率精确识别。
 
投射电容式触控面板的一个独特的特点是,大量的电极能够精确检测多个点的接触(多点触摸)。 然而,智能电话和类似设备中采用的铟锡氧化物(ITO)投射电容式触控面板不太适合用于大屏幕,因为更大的屏幕尺寸会导致电阻增加(即,电流的传输速度变慢),从而增加触摸点检测的误差和噪声。
 
更大的触控面板采用中心线投射电容式触控面板,将非常细的电线呈网格状敷设,以作为透明电极层。 较低的电阻使得中心线投射电容式触控面板具有极高的灵敏度,它们更适合于大规模生产,而非ITO蚀刻。
 
在上文中,我们总结了两种类型的电容式触控面板之间的差异。 这些面板的共同特征是,与电阻膜式触控面板不同,它们对衣服或标准触控笔的触碰没有响应。 它们具有优异的防灰尘和防水滴性能,耐用性和抗划伤性很高。 此外,其透光率也高于电阻膜式触控面板。
 
另一方面,这些触控面板需要使用手指或专用的触控笔操作。 戴手套时无法对其进行操作,而且它们很容易受到附近金属结构的影响。
 
表面声波式(SAW)触控面板
表面声波式(SAW)触控面板主要是为解决电阻膜式触控面板透光率低的缺点,即,实现具有高可视度的明亮的触控面板。 这种面板也被称为表面波或声波触控面板。 除独立的液晶显示器以外,这些产品还广泛应用于公共场所的设备,例如销售点终端、自动取款机、电子信息亭。
这些面板在表面上使用超声波弹性波的衰减来检测手指或其他物体在屏幕上的接触位置。 这些面板的内部结构为,玻璃基板的角上装有多个压电换能器,换能器发射超声波表面弹性波,在面板表面上振动,超声波被相对安装的换能器接收。 当屏幕被触摸时,超声波被手指或其他物体吸收并产生衰减。 通过检测这些变化即可确定位置。 当然,在触摸屏幕时,用户不会感觉到这种振动。 这些面板具有很高的易用性。
 
由于这种结构不需要在屏幕上覆盖膜或透明电极,因而这种类型的触控面板具有高透光率和可视度的优点。 另外,表面玻璃提供了比电容式触控面板更好的耐用性和抗划伤性。 另一个优点是,即使表面被划伤,面板也能保持对触摸的敏感性。 (在电容式触控面板上,表面划痕有时会中断信号。) 在结构上,这种类型的面板能够确保高稳定性和长使用寿命,长时间使用也不会发生变化或位置偏差。
 
其缺点包括,只能使用能够吸收超声波表面弹性波的手指和柔软物体(如手套)。 这种面板需要专用的触控笔,并可能对水滴等物质或面板上的小昆虫等作出反应。
 
然而,尽管如此,这种触控面板的缺点仍然相对较少。 最近的技术发展,例如生产技术的改进,正在不断提高其性价比。
 
 
 
光学式触控面板(红外光学成像触控面板)
光学式触控面板包括多种感测方法。 近年来,采用红外光学成像触控面板的产品数量不断增加,尤其是尺寸较大的面板。这种触控面板基于红外图像传感器,以通过三角测量感测位置。
这种触控面板在面板顶部的左右两端各装有一个红外线LED以及一个图像传感器(摄像头)。 在左、右侧的其余位置和底侧贴有反射条,沿入射轴反射入射光。 当手指或其他物体触摸屏幕时,图像传感器捕捉到因红外线被遮挡而形成的阴影。 接触位置的坐标通过三角测量获得。
 
电磁感应式触控面板
然而这种类型与上述触控面板有所不同,让我们来了解一下电磁感应式触控面板。 此方法适用于液晶绘图板、平板电脑以及大头贴照相亭等设备。
 
这种输入方法原本用于不带显示器的绘图板,通过将传感器与液晶面板相结合而实现高精度的触控面板。 当用户使用能产生磁场的专用触控笔触摸屏幕时,面板上的传感器接收到电磁能,从而感测笔的位置。
 
因为需要使用专用触控笔,无法使用手指或通用触控笔来进行输入,所以这种方法的应用较为有限。 不过,这有好有坏。 它避免了由于周围环境或无意触碰屏幕而导致的输入错误。 由于这种技术原本适用于图形输入板,所以能够提供优异的传感器精确度,举例来说,在将触控笔按压到屏幕(静电容量)上的时候,能够通过精确感测压力来平滑地改变线条宽度。 这种设计方法还使屏幕具有高透光率和耐久性。
 
 
触控面板感测方法发展趋势的总结
下表概括了我们已经看过的触控面板的特点。 需要注意的是,即使是基于相同感测方法的设备,实际产品的性能和功能也千差万别。 这些信息仅为一般产品特性的介绍。 另外,由于触控面板技术日新月异,技术不断创新,成本不断降低,所以下面的信息只是截止到到2010年9月的当前趋势。
主要触控面板感测方法的区别和特点
感测方法 电阻膜 电容 表面声波 红外光学成像 电磁感应
透光率 较差
手指触摸
手套触摸
触控笔触摸 较差(专用触控笔) 良(取决于材料) 良(取决于材料) 优(专用触控笔)
耐用性 较差
防水滴 较差
成本 适中 较高 适中 较高 较高
 
 
每一种触控面板都有自己的长处和短处。 目前没有任何一种感测方法在各个方面具有绝对优势。 所以应当根据预期用途和环境因素选择产品。


上一篇:触控技术中的PID控制

下一篇:4种方法解决机柜加工中不锈钢出现翘起

机柜触控一体机
2932886152
19801816016
标准机箱机柜