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ITO
触摸屏原理及基础知识
2008-08-01 22:41
目前主要有几种类型的触
摸屏,它们分别是:电阻式(双层),表面电容式和感
应电容式,表面声波式,红外式,
以及弯曲波式、有源数字转换器式和光学成像
式。它们又可以分为两类,一类需要
ITO,
比如前三种触摸屏,另一类的结构中
不需要
ITO,
比如后几种屏。
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触摸屏在我们身边已经随处可见了,
在
P
DA
等个人便携式设备领域中,
触摸屏节
省了空间便于携带,还有更好的人机交互性。
目前主要有几
种类型的触摸屏,它们分别是:电阻式(双层),表面电容式和感
应电容式,表面声波式
,红外式,以及弯曲波式、有源数字转换器式和光学成像
式。它们又可以分为两类,一类
需要
ITO,
比如前三种触摸屏,另一类的结构中
不需要
ITO,
比如后几种屏。目前市场上,使用
ITO
材料的电阻式触摸屏和电容
式触
摸屏应用最为广泛。
电阻式触摸屏
ITO
是铟锡氧化物的英文缩写,
它
是一种透明的导电体。
通过调整铟和锡的比例,
沉积方法,
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氧化程度以及晶粒的大小可以调整这种物质的性能。
薄的
ITO
材料透
明性好,但是阻抗高;厚的
ITO
材料阻抗低,但是透明性会变差。在
PE
T
聚脂薄
膜上沉积时,
反应温度要下降
到
150
度以下,
这会导致
ITO
氧化不完全,
之后的
应用中
ITO
会暴露在空气或空气隔层里,
< br>它单位面积阻抗因为自氧化而随时间变
化。这使得电阻式触摸屏需要经常校正。<
/p>
图一是电阻触摸屏的一个侧面剖视图
。
手指触摸的表面是一个硬涂层,
用以保护
下面的
PET
层。
PET
层是很薄的有弹性的
PET
薄膜,当表面被触摸
时它会向下弯
曲,
并使得下面的两层
I
TO
涂层能够相互接触并在该点连通电路。
两个
ITO
层之
间是约千分之一英寸厚的一些隔离支点使两
层分开。
最下面是一个透明的硬底层
用来支撑上面的结构,通常
是玻璃或者塑料。
电阻触摸屏的多层结构会导致很大的光损失
,
对于手持设备通常需要加大背光源
来弥补透光性不好的问题,
但这样也会增加电池的消耗。
电阻式触摸屏的优点是
它的屏和控制系统都比较便宜,反应灵敏度也很好。
电容式触摸屏
电容式触摸屏也需要使用
ITO
材料,
而且它的功耗低寿命长,
但是较高的成本使
它之前不太受关
注。
Apple
推出的
iPhone<
/p>
提供的友好人机界面,流畅操作性能
使电容式触摸屏受到了市场的
追捧,
各种电容式触摸屏产品纷纷面世。
而且随着
工艺进步和批量化,
它的成本不断下降,
开始显现逐
步取代电阻式触摸屏的趋势。
表面
电容触摸屏只采用单层的
ITO
,当手指触摸屏表面时,就会有
一定量的电荷
转移到人体。
为了恢复这些电荷损失,
电荷从屏幕的四角补充进来,
各方向补充
的电荷量
和触摸点的距离成比例,我们可以由此推算出触摸点的位置。
表面电容
ITO
涂层通常需要在屏幕的周边加上线性化的金属电极,来减小角落
/
< br>边缘效应对电场的影响。
有时
ITO
涂层下面还会有一个
ITO
屏蔽层,
用来阻隔噪
音。表面电容触摸屏至少需要校正一次才能使用。
感应电容触摸屏与表面电容触摸屏相比,
可以穿透较厚的覆盖层,
而且不需要校
正。
感应电容式在两层
ITO
涂层上蚀刻出不同的
ITO
模块,
需要考虑模块的总阻
抗,
模块之间的连接线的阻抗,
两层
ITO
模块交叉处产生的寄生电容等因素。
而
且为了检测到手指触摸,
ITO
模块的面积应该
比手指面积小,
当采用菱形图案时,
对角线长通常控制在
4
到
6
毫米。
图三、感应电容式触摸屏结构
图三中
,绿色和蓝色的
ITO
模块位于两层
I
TO
涂层上,可以把它们看作是
X
和<
/p>
Y
方向的连续变化的滑条,
需要对
X
和
Y
方向上不同的
ITO
模块分别扫描以获得触
摸点的位
置和触摸的轨迹。
两层
ITO
涂层之间
是
PET
或玻璃隔离层,
后者透光性<
/p>
更好,可以承受更大的压力,成品率更高,而且通过特殊工艺可以直接镀在
LCD
表面,不过也重些。这层隔离层越薄,透光性越好,但是两层
ITO
之间的寄生电
容也越大。
< br>
感应电容触摸屏检测到的触摸位置对应于感应到最大
电容变化值的交叉点,
对于
X
轴或
p>
Y
轴来说,则是对不同
ITO
模块的信号量取加权平均得到位置量,系统然
后在触摸屏下面的
LCD
上显示出触摸点或轨迹。
当有两个手指触摸(红色的两点)时,每个轴上会有两个最大
值,这时存在两种
可能的组合,
系统就无法准确定位判断了,<
/p>
这就是我们通常所称的镜像点
(蓝色
的两
点)。
另外,
触摸屏的下面是
LCD
显示屏,
它
的表面也是传导性的,
这样就会和靠近的
ITO
涂层的
ITO
模块产生寄生电容,
我们通常还需要在这两层之间保留一定的空
气层以降低寄生电容的影响。
电容式触摸屏解决方案
目前的电容式触摸屏解决方案中,
Cypress PSoC<
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产品以可编程,设计灵活,一
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