先说说电阻式触摸屏
电阻式触摸屏其实就是一种传感器,虽然已经用的不多了,但是还是有过很多的LCD模块采用电阻式触摸屏,这种屏幕可以用四线、五线、七线或八线来产生屏幕偏置电压,同时读回触摸点的电压,在这里主要以四线为例进行说明。
1、薄膜+玻璃
要点是薄、透明。前面板硬度稍弱,可以被硬物按下弯曲,后面板硬度很高,不会弯曲。
前面板和后面板在平时没有挨住,在外力按下之下,前面板发生形变,在这一点上前后面板会挨住。如下下面左图所示:
什么是ITO?
ITO是一种材料,其实是一种涂料,特点就是透明、导电、均匀涂抹。
本来玻璃和塑料都是不导电的,但是涂上ITO之后就变成导电了。
ITO不但导电而且有电阻,所以中间均匀涂抹了ITO之后就相当于在同一层的两边之间接了一个电阻。因为ITO形成的等效电阻在整个板上是均匀分布
的,所在在板子上某一点的电压值和这一点的位置值成正比。
触摸屏经过操作,按下之后要的就是按下的坐标,坐标其实就是位置信息,这个位置信息和电压成正比了,而这一点的电压可以通过AD转换得到。
这就是整个电阻式触摸屏的工作原理。
电容式触摸屏构造
电容式触摸屏是在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属导电物质,当手指触摸在金属层上时,触点的电容就会发生变化,使得与之相连的振荡器频率发生变化,通过测量频率变化可以确定触摸位置获得信息。它就是利用人体电场可以导电,从而形成电流,这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出形成四个电流,控制器通过对这四个电流比例的精确计算,得出触摸点的位置。
电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。电容式触摸屏的双玻璃不但可以保护导体以及感应器,更可以有效地防止外在环境因素对触摸屏造成影响,就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍,电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。
由上图可知,电容屏控制芯片周期性产生驱动信号,然后被接收电极接收,测量电荷大小。当电容屏被按下时,相当于为电极引入了新的电容,从而改变了接收电极测量的电荷大小。
在当我们用手指在表面触屏的时候,就会有一定数量的电荷转移到人体上面来,为了对这些电荷进行回收我们可从屏幕的四个角来进行充电,对于每个方向的充电量在和接触点的距离成正比的时候,这样我们就可以推算出接触点在哪个方向。利用人体电流感应现象,在手指和屏幕之间形成一个电容,手指触摸时吸走一个微小电流,这个电流会导致触摸板上4个电极上发生电流流动,控制器通过计算这4个电流的比例就能算出触摸点的坐标。
在表面电容涂层的下面也会有一个ITO涂层通常也是需要在屏幕的周围来使用线性化的一个金属电极,以来减少角和边效应对于磁场的一个影响。有时在ITO涂层下面也有一个ITO屏蔽以屏蔽噪音。表面电容触摸屏在使用前应至少校准一次。感应电容式触摸屏可以穿透比表面电容式触摸屏更厚的保护层,无需校正。感应电容式在两层ITO涂层上刻蚀不同的ITO模块。需要考虑各模组的总阻抗、各模组间连接线的阻抗以及两层ITO模组交点产生的寄生电容等因素。此外,为了检测手指接触,ITO模块的面积应该比手指小,当使用菱形图案时,对角线长度通常限制在4到6毫米之间。
1、单层ITO
优点:成本低,透光率高。 缺点:抗干扰能力差
2、单面双层ITO
优点:性能好,良率高 缺点:成本较高
3、双面单层ITO
优点:性能好,抗静电能力强 缺点:抗干扰能力差
电容式触摸屏技术是利用人体的电流感应进行工作的,投射式电容面板的触控技术投射电容式触摸屏是在两层ITO导电玻璃涂层上蚀刻出两个互相垂直的ITO导电线路模块,看作是X和Y方向连续变化的滑条。当电流经过驱动线中的一条导线时,如果外界有电容变化的信号,那么就会引起另一层导线上电容节点的变化。侦测电容值的变化可以通过与之相连的电子回路测量得到,再经由A/D控制器转为数字信号让计算机做运算处理取得 轴位臵,进而达到定位的目地。
电容屏分类:
A、表面电容式,简称SCT
1、SCT的面板是一片涂抹均匀的ITO层,面板的四个角落各有一个电极与SCT 控制器相连接。
2、SCT控制器必须先在SCT 面板上建立一个均匀的电场,是由IC内部的驱动电路对面板进行充电来达到。当手指触及屏时,四边电极发出的电流会流向触点;电流强弱与手指到电极的距离成正比。此时IC内感测电路会分别解析四条电极上的电流量,并依照图中的公式将触碰点的XY坐标推算出来。
3、表面电容式缺点1)、透光率不均匀,存在色彩失真的问题,还造成图像字符的模糊。2)、均匀沉积的ITO还会导致枕形失真
3)、当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能引起电容屏的误动作,在潮湿的天气,这种情况尤为严重。4)、用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为增加了更为绝缘的介质。5)、当环境温度、湿度改变时,环境电场发生改变时,都会引起电容屏的漂移,造成不准确。6)、最外这层极薄的玻璃,正常情况下防刮擦性能非常好,但是易碎。
B、投射式电容屏,简称PCT
1、需要1个或多个被蚀刻的ITO层。
2、ITO层通过蚀刻形成多个水平和垂直电极,由一个电容式感应芯片来驱动。该芯片既能将数据传送到主处理器,也能自己处理触点的XY轴位置。
3、通常,水平和垂直电极都通过单端感应方法来驱动,即一行和一列驱动电路相同,称为“单端”感应。
另外,一根轴通过一套AC信号来驱动,而穿过触摸屏的响应则通过其它轴上的电极感测出来。这种方式称为‘横穿式’感应,因为电场是以横穿的方式通过上层面板的电介层从一个电极组传递到另一个电极组。
4、投射电容的轴坐标式感应单元矩阵 :轴坐标式感应单元分立的行和列,以两个交叉的滑条实现 X轴滑条 Y轴滑条 检测每一 格感应单元的电容变化。
C、自电容式
1、在玻璃表面用ITO制作成横向、纵向电极阵列,并分别与地构成电容,此电容为通常所说的自电容,即电极对地的电容。当手指触摸到电容屏时,手指的电容将会叠加到屏体电容上,使屏体电容量增加。2、在触摸检测时,自电容屏依次分别检测横向与纵向电极阵列,根据触摸前后电容的变化,分别确定横向坐标和纵向坐标,然后组合成平面的触摸坐标。3、自电容的扫描方式,相当于把触摸屏上的触摸点分别投影到X轴和Y轴方向,然后分别在X轴和Y轴方向计算出坐标,最后组合成触摸点的坐标。
4、优点:扫描速度快,扫描完一个扫描周期只需要扫描X+Y根。
5、缺点:
1)、在使用的第一次或环境变化比较大的时候需要校准。2)、有“鬼点”效应,无法实现真正的多点触摸。3)、直接受温度、湿度、手指湿润程度、人体体重、地面干燥程度影响,受外界大面积物体的干扰也非常大,容易产生“漂移”。
D、互电容式
1、用ITO制作横向电极与纵向电极,它与自容的区别是两组电极交叉的地方将会形成电容,也即这两组电极分别构成了电容的两极。2、当手指触摸到电容屏时,影响了触摸点附近两个电极之间的耦合,从而改变了这两个电极之间的电容量。检测互电容大小时,横向的电极依次发出激励信号,纵向的所有电极同时接收信号,这样可以得到所有横向和纵向电极交汇点的电容值大小,即整个触摸屏的二维平面的电容大小。3、当人体手指接近时,会导致局部电容量减少,根据触摸屏二维电容变化量数据,可以计算出每一个触摸点的坐标。就因此,屏上即使有多个触摸点,也能计算出每个触摸点的真实坐标。
4、优点:
1)、在无需校准。2)、避免“鬼点”效应,可以实现真正的多点触摸。3)、不受温度、湿度、手指湿润程度、人体体重、地面干燥程度影响,不会产生“漂移”现象。
5、缺点:扫描时间与自容的扫描方式相比相对来讲要长一点。需要扫描检测X* Y个数据。
本文整理自
《电容触摸屏工作原理》——百度文库
《触摸屏基本原理介绍》——涛少& 博客园《电容式触摸屏工作原理是什么?》——华仔 华强电子网
《电容式触摸屏原理》——qlexcelCSDN