时间:2022-09-08 05:14:25
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇电容式触摸屏,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
触摸屏广泛应用于我们日常生活各个领域,如手机、媒体播放器、导航系统、数码相机、数码相框、PDA、游戏设备、显示器、电器控制、医疗设备等等。
通用的触摸屏包括适用于移动设备和消费电子产品的电阻式触摸屏和投射电容式(projected capacitive)触摸屏以及用于其他应用的表面电容式(surface capacitive)触摸屏、表面声波(SAW)触摸屏和红外线触摸屏。
电阻式触摸屏
应用比较多的电阻式触摸屏(图1)具有空气间隙和间隔层的两层ITO(Indium TinOxide,铟锡氧化物)。电阻式触摸屏是大量应用、经过验证、低成本的技术。其缺点是:薄弱的机械性能;堆叠厚,相对较为复杂;不能检测多个手指的动作;前面板实现方案易损坏;有限的工业设计选项;光学性能不良;需要用户校准。
投射电容式触摸屏
触摸屏的电容触摸控制采用一个用传导物质(如ITO)做涂层的表面来存储电荷。传导物质沿屏的X轴和Y轴传导电流。当传导(如手指)触摸时控制电场发生变化,而且可以确定沿水平轴和垂直轴触摸的位置。在带按键触摸位置的应用中,把分立的传感器放置在特定按键位置的下面,当传感器的电场扰时系统记录触摸和位置。投射电容式触摸屏示于图2。
投射电容式触摸屏比其他触摸屏技术的优势是:
・出色的信噪比;
・整个触摸屏表面具有高精度;
・能够支持多个触摸;
・通过“厚的”电介质材料进行感应;
・无需用户校准。
QTOUCh技术
QTouch技术是Atmel触摸技术部前身Quantum(量研科技)的专利。所开发的集成电路技术是基于电荷一传输电容式感测。QTouch IC检测用传感器芯片和简单按键电极之间单连接来检测触摸(图3)。QTouch器件对未知电容的感测电极充电到已知电位。电极通常是印刷电路板上的一块铜区域。在1个或多个电荷一传输周期后测量电荷,就可以确定感测板的电容。在触摸表面按手指,导致在该点影响电荷流的外部电容。这做为一个触摸记录。也可确定QTouch微控制器来检测手指的接近度,而不是绝对触摸。判断逻辑中的信号处理使QTouch健全和可靠。可以消除静电脉冲或瞬时无意识触摸或接近引起的假触发。
QTouch传感器可以驱动单按键或多按键。在用多按键时,可以为每个按键设置1个单独的灵敏电平。可以用不同大小和形状的按键来满足功能和审美要求。
QTouch技术可以采用两种模式:正常或“触摸”模式和高灵敏度或“接近”模式。用高灵敏电荷传输接近感测来检测末端用户接近的手指,用用户接口中断电子设备或电气装置来启动系统功能。
为了优异的电磁兼容,QTouch传感器采用扩频调制和稀疏、随机充电脉冲(脉冲之间具有长延迟)。单个脉冲可以比内部串脉冲间隔短5%以上。这种方法的优点是较低的交叉传感器干扰,降低了RF辐射和极化率,以及低功耗。
QTouch器件对于慢变化(由于老化或环境条件改变)具有自动漂移补偿。这些器件具有几十的动态范围,它们不需要线圈、振荡器、RF元件、专门缆线、RC网络或大量的分立元件。QTouch做为一个工程方案,它是简单、耐用、精巧的方案。
在几个触摸按键互相靠近时,接近的手指会导致多个按键的电容变化。Atmel专利的邻键抑制(AKS)采用迭代技术重复测量每个按键上的电容变化,比较结果和确定哪个按键是用户想要的。AKS抑制或忽略来自所有其他按键的信号,提供所选择按键的信号。这可防止对邻键的假触摸检测。
触摸屏系统设计
中图分类号:G644文献标识码:A文章编号:1003-2851(2010)10-0249-02
一、投射式电容屏背景介绍
当今社会随着经济和科技的发展,使用触摸屏这种便捷的人机交互模式已成为人们在日常生活和工作中必不可少的一部分。现有能实现触摸感应的方式主要有:电阻式、电容式、红外式和声波式[1]。投射式电容式触摸屏因其在透光率,抗干扰能力,使用寿命,以及在多点触控方面的出色表现,越来越受到市场的青睐[2]。当用户在触摸屏幕表面时自身的静电会影响感应和驱动电极的原有电容容值,通过扫描芯片能对屏幕上单个或多个触摸点的位置和运动轨迹进行精确的计算,所得数据将反馈至中央处理器,在触摸屏后的显示屏上做出与触摸相对应的反应 [3]。投射式电容触摸屏可以被应用于生活生产各个领域,它可以取代鼠标键盘和原始功能按键,使人们在快速浏览信息、缩放旋转图片或是欣赏视屏时更加的方便快捷。
二、投射式电容触摸屏的新型结构介绍
传统结构多采用在基板一面上制作各个功能膜层然后再粘合覆盖面板的结构或是在基板两侧制作各膜层然后再粘合覆盖面板的结构,其工艺相对稳定成熟,但存还存在一些有待克服的缺陷。例如:1)传统结构其厚度一般在1.3-1.5mm,如何使其厚度降是现在所有生产厂商工艺结构的研发方向。2)传统结构透光率大约在80%左右并不十分理想,从而会影响数码产品的电池续航能力。3)传统结构工艺复杂,产品容易曝露在外界环境中沾染灰尘,使得功能片与覆盖面板粘合时产生的气泡难以去除,导致合格率低下。
针对传统结构的诸多问题,我们提出直接在覆盖面板上制作功能膜层,设想如图1和图2所示,同时研发了两款新型一体化投射式电容触摸屏。
第一款结构:如图1,其直接在覆盖面板上制作所有功能膜层。
1) 首先覆盖面板1材质为钢化玻璃,在其触摸面背面(非可视区域)丝网印刷起遮蔽作用的颜色涂层2(耐热温度200℃左右)。
2) 颜色涂层2与中间可视区域存在断差,为消除断差,使ITO膜层(透明导电薄膜)在断差处保持连通,在中间可视区域通过丝网印刷平坦化涂层3,平坦化涂层3为高透过率、光致或是热致固化的高分子类材料(其透光率在87%左右,耐热温度为180℃左右)。
3) 在平坦化涂层3和颜色涂层之上制作功能膜层,依次为ITO电极膜层4、电解质绝缘膜层5、ITO电极膜层6、保护绝缘膜7。
第二款结构(如图2),考虑平坦化涂层耐热温度低和透光率不高的缺陷,去除了原先的平坦化涂层,采用低温沉积和断差连续沉积镀膜的方法解决断差问题。低温沉积镀膜是指镀膜环境温度不超过面板和颜色涂层耐热温度的沉积镀膜;断差连续沉积镀膜是指将镀膜环境温度调节到颜色印刷涂层的微观软化温度,并预先沉积一层打底绝缘膜3,对断差处行进平滑处理,然后再进行其他膜层沉积的过程,其目的是为实现表面平整,保持ITO膜层在断差处连通并有较好的付着力,同时隔绝玻璃面板中碱金属离子进入后续膜层。
1) 首先覆盖面板1材质为钢化玻璃,在其触摸面背面(非可视区域)丝网印刷起遮蔽作用的颜色涂层2。
2) 进行断差连续沉积镀膜,对断差处进行平坦化处理,然后在低温条件下进行沉积镀膜,制作后续的功能膜层。依次为打底绝缘膜3、ITO电极膜层4、电解质绝缘膜层5、ITO电极膜层6、保护绝缘膜7。
工艺特点:这两款新型工艺采用直接在覆盖面板背面制作所有的功能膜层。
1)由于去除了原先的基板层,因此新型结构的投射式触摸屏厚度可以控制在0.6-0.8mm,使触摸屏的整体厚度和重量大幅的降低。
2)由于触摸屏厚度变薄,透光率也相应提高。传统结构一般在80%左右(测试结果如图3,可见光550nm),第一款新结构可达87%(测试结果如图4),而第二款新结构因为去除了平坦化涂层,透光率更达到了90%左右(测试结果如图5)。
3)新型工艺由于省去了基板和覆盖面板的粘合工序,回避了粘合生气泡导致合格率低的问题,同时还节省了工序,提高了生产效率,并且降低了生产成本。
4)新型触摸屏的整体工艺相对复杂,因此对每个环节的要求也相应的提高。
镀膜温度要求:镀膜温度不超过印刷的颜色涂层和平坦化涂层耐热温度。ITO膜层要要求:厚度为15-20nm,方阻值为150-200欧姆,膜层在断差处连通。同时膜层具有很好的附着力。蚀刻精度要求:工艺中通过光刻和蚀刻制作电极图形的最小线宽需要控制在0.01mm±0.001mm [4-5]。
三、总结
触摸屏已成为人机交流的一种主流使用方式。在全球触摸屏市场上,虽然投射式电容触摸屏仍然只占很小的比例,但随着市场对其认识的加深和需求的推动,再加上其本身工艺的不断成熟和生产成本降低,它正以加速的方式获得人们认可和采纳。这种为人所期待的触控屏,更加的轻薄,灵敏、耐用,并带给人们一种全新的触控体验,它很有可能取代电阻式触摸屏成为下一代触摸屏的主流。
参考文献
[1]张雪峰, 触摸屏技术浅谈[J]现代物理知识,200416(3)期:43-45.
[2]谢医军.中国触控手机市场发展趋势[J].拓扑产业研究所焦点报告, 2009-5-27,大路通讯.
[3] 朱维安,郑寿云,陈莉.电容触摸屏的坐标定位分析[J]电子测量术,2009-5,32(5): 13-16.
1 引言
2007年苹果公司iPhone手机,开启了近年来智能终端的普及风潮,可以说是引爆了一场智能终端市场的革命。2011年全球移动终端销量约16亿部,超越了PC销量,而移动智能手机销量更是达到4.72亿部;近五年来全球智能手机出货量接近10亿部。2011年我国市场智能终端出货量达到11774万部,超过此前我国历年移动智能终端出货量的总和。再加上移动互联网和云计算的快速发展,智能终端正逐步影响和改变着人们的日常生活。
作为智能终端重要组成部分的显示屏,也进入了快速发展时期。从最初的单色LCD显示屏,到STN、CSTN显示屏,再到TFT显示屏及至触摸屏,显示屏的发展可谓日新月异。触摸屏技术包括电阻式触摸屏、红外线式触摸屏、表面声波式触摸屏,以及现在最火热的可以多点触摸的电容式触摸屏等。触摸屏的发展必将大大地推动智能终端的发展。
2 触摸屏的工作原理及出货量分析
根据其工作原理,触摸屏一般被分为四大类:电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线式触摸屏和表面声波式触摸屏。在智能终端上,如今应用最为广泛的是电阻式触摸屏和电容式触摸屏。下面简单介绍一下这四种触摸屏的工作原理。
2.1 电阻式触摸屏
电阻式触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常吻合的薄膜屏,这是一种多层的复合薄膜,分为表层和基层。薄膜的表层是下表面涂有透明导电层的一层玻璃或硬塑料平板,表层上表面覆盖着一层防刮的塑料层。的基层是上表面涂有透明导电层的一层玻璃或硬塑料平板。在薄膜的表层和基层的导电层之间有许多细小的透明隔离点,把两层导电层隔开绝缘。当手指触摸屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触,电阻发生变化,在X和Y两个方向上产生信号,然后送至触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出(X,Y)的位置,再根据模拟鼠标的方式运作。这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。其典型的结构如图1所示:
根据引出线数的多少,电阻式触摸屏又可以分为四线、五线、六线、八线等类型。不论是四线电阻式触摸屏还是五线电阻式触摸屏等,它们都有如下优点:分辨率高,价格便宜,易于生产,抗干扰能力强,能在恶劣环境下工作,不怕尘埃、水及污垢的影响。但是,由于复合薄膜的外层采用塑胶材料,触摸屏极易被划伤或因受力过大而损坏;电阻式触摸屏的抗刮伤能力差,很大程度地影响了其使用寿命。
2.2 电容式触摸屏
电容式触摸屏是现在最受关注的一种触摸屏类型。其构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,在触摸屏的四边均镀上狭长的电极,从而在导电体内形成一个低电压交流电场。当用户触摸玻璃屏时,触摸屏的表面与人体产生一个耦合电容,由于电容有隔直流通交流的作用,当触摸屏通上高频信号时,手指相当于直接导体,吸走一个很小的电流,而电流会流经触摸屏的四个角上的电极。触点的位置可以由控制器计算这四个电极流经的电流比例得出,因为触摸点到四个电极的距离与流经这四个电极电流的大小是成比例关系的。
电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器,更能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点位置。但由于电容随温度、湿度和接地情况的不同而变化,其稳定性较差,往往会产生漂移现象。
电容式触摸屏技术可以进一步细分为表面电容式触摸屏和投射式电容触摸屏。投射式电容触摸屏是支持多点触控功能的面板,基本上都是选择玻璃作为基板,可选择单片或双片组合并于基板上镀上ITO(铟锡氧化物)。目前常见的ITO形状有钻石结构与矩阵式结构两种(如图2),除了苹果iPhone是矩阵式结构之外,其它电容式感应组件一般都属于钻石结构。
2.3 红外线式触摸屏
红外线式触摸屏的四周都排满了红外线发射器与红外线接收器,它们一一对应从而构成红外线矩阵。其安装简单,只需要在显示屏的横向与纵向边框上分别装上红外线发射管和红外线接收管,通过电路驱动红外线发射管发出红外光,便能在屏幕表面形成一个红外线矩阵,位置相对的红外线接收管接收红外光信号。
当用户手指或其他不透明物体触摸显示屏的某一点时,接触物挡住了该点横向和纵向的红外线,红外线接收器会探测到变化的信号并转换成电压。该电压与接收到的红外线的强度成比例关系,通过对接收到的电压信号进行处理就可以确定触摸点的位置坐标。
红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰,适宜于某些恶劣的环境。其主要优点是价格低廉、安装方便,可以用在各档次的智能终端上。此外,由于没有电容充放电过程,响应速度比电容式快,但分辨率较低。
2.4 表面声波式触摸屏
iPhone4销售火爆
9月25日,苹果iPhone4手机正式在内地发售,购买渠道包括出售中国联通合约机的联通营业厅、苏宁电器卖场,以及出售iPhone4裸机的苹果公司旗下4家零售店。尽管裸机价格最低也在4999元,但仍较水货报价便宜。
9月1 7日开放预约后联通版iPhone4两日预售数约8万台,到第7日预购数已超过35万台;9月25日开售时,苹果旗下零售店以及苏宁卖场都出现苹果“粉丝”彻夜排队等候的场面。苏宁方面接受媒体采访时声称,9月17日联通版接受预订后,两天内苏宁全国300多家门店预约量超过4万台,平均每4秒就预约一台,到9月25日部分门店已销售一空。
同以往每一次消费电子热潮一样,都会有相关企业能分享到行业成长的好处。凯基证券表示,苹果系列移动产品热销会带动低耗电处理器、低成本长效电池、高密度可携式PCB板的起飞,但其中最有“钱途”的是不同于传统硬盘的固态硬碟,以及带触控功能的显示屏模组――这两样零部件占到总成本的3成左右。
触摸屏产业进入景气周期
触摸屏产业进入景气周期,增速加快。随着新型电子产品的升级和替换需求激增,触摸屏技术在过去十年里已经发生了日新月异的变化,以电容屏、中大尺寸为发展趋势的触摸屏技术将引起新一轮的产业发展。5寸以下电容式触摸屏将成为未来触摸屏市场的最大应用,5-10英寸触摸屏对平板电脑、电子阅读器的渗透,将为触摸屏市场的发展带动新一波的增长动力。
触摸屏在电子设备的渗透率还处于20-30%左右,处于“增长繁荣I期”,具备较好的投资价值。而在触摸屏产业整体走强的大格局之下,电容式触摸屏将获得主要的市场份额,年增速将超过30%。根据技术生命周期对行业指数的影响,我们判断触摸屏行业未来5年内将会有更大的增长空间,极具投资价值。
未来几年触摸屏市场的主要亮点在于小尺寸和中尺寸电容屏市场。小尺寸市场上电容屏对电阻屏的替代加快,随着触摸屏手机渗透率的提高,小尺寸电容屏将进入稳定的高速增长期;5-10英寸的中尺寸市场上,在iPad的带动下,电容式触摸屏对于电子阅读器、平板电脑的渗透正式启动,随着技术和产业链的成熟,预计这一市场将复制小尺寸电容屏的走势,但是速度将更快,更具爆发力。
一、触摸屏的发展
Samuel C. Hurst博士在1971年提出了电子触摸界面的设想,至1974开始出现最早的触摸屏。早期的相关专利几乎无一例外都着眼于检测压力的电阻式技术。渐渐地,诸如电容式、声表面波技术还有红外波束遮断等其它技术都在各自适合的应用中找到了一席之地。对于成本敏感的消费类应用,尤其是使用小型触摸屏的便携式设备,电阻式触摸屏仍占统治地位。声表面以及红外型触摸屏用于这些场合明显太过昂贵,而传统的电容式技术又备受长期稳定性不佳、易受潮湿侵蚀、不耐磨损以及由于EMC(电磁兼容)或其它外界因素导致的误动作等一系列缺点的困扰。但电阻式触摸屏也有其局限性,而且电容式技术也在不断进步,特别是那些以电荷转移感测方法为基础的技术,将会给电子及电气产品设计师实现触摸屏的方式带来巨大的变化。
二、触摸屏的分类
目前,根据触摸检测技术(即使用传感器原理)的不同,可将触摸屏分为四个基本种类:电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏。
1.电阻式触摸屏
电阻触摸屏的屏体部分是一块与显示器表面非常配合的多层复合薄膜,由一层玻璃或有机玻璃作为基层,表面涂有一层透明的导电层(OTI,氧化铟),上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料层,它的内表面也涂有一层OTI,在两层导电层之间有许多细小(小于千分之一英寸)的透明隔离点把它们隔开绝缘。当手指接触屏幕,两层OTI导电层出现一个接触点,因其中一面导电层接通Y轴方向的5V均匀电压场,使得侦测层的电压由零变为非零,控制器侦测到这个接通后,进行A/D转换,并将得到的电压值与5V相比,即可得触摸点的Y轴坐标,同理得出X轴的坐标,这就是电阻技术触摸屏共同的最基本原理。
2.电容式触摸屏
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。
电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导电体内形成一个低电压交流电场。用户触摸屏幕时,由于人体电场,手指与导体层间会形成一个耦合电容,四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器,更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。
3.红外技术触摸屏
外线触摸屏原理很简单,只是在显示器上加上光点距架框,无需在屏幕表面加上涂层或接驳控制器。光点距架框的四边排列了红外线发射管及接收管,在屏幕表面形成一个红外线网。用户以手指触摸屏幕某一点,便会挡住经过该位置的横竖两条红外线,计算机便可即时算出触摸点位置。
4.表面声波技术触摸屏
声波是一种沿介质表面传播的机械波。该种触摸屏由触摸屏、声波发生器、反射器和声波接受器组成,其中声波发生器能发送一种高频声波跨越屏幕表面,当手指触及屏幕时,触点上的声波即被阻止,由此确定坐标位置。
三、触摸屏发展的展望
在2009年9月23日的爱特梅尔公司(Atmel Corporation)maxTouch技术简报会上,爱特梅尔亚太区销售副总裁余养佳指出:“受苹果公司 手机的强力影响,灵敏度更高和使用体验更好的电容性触摸屏将压倒今天主流的电阻性触摸屏成为未来手机和其它便携式设备市场的应用大趋势,尽管今天电阻性触摸屏解决方案比较便宜,但它无法像电容性触摸屏那样提供流畅的手指滑动响应性能。预计明年90%的智能手机将采用电容性触摸屏,强调低价格的多功能手机(Feature Phone)。明年上半年预计也将有30%采用电容性触摸屏,这一市场份额有可能到明年下半年扩大到50%。”
目前,各种触摸屏技术的竞争格局是:中小尺寸领域电阻式和电容式主导,大尺寸领域各种技术并存。但从长期发展趋势来看,电阻式触摸屏由于在使用寿命和透光率上存在先天不足,未来被其他技术取代是必然的。而投射式电容性能和品质都明显好于电阻式,目前技术也较成熟,更重要的是它还有技术改进的空间,而且成本下降空间也很大,甚至有可能比电阻式更低。因此,电容式触摸屏将在未来触摸屏的发展中占主导地位。
参考文献:
[1]触摸屏技术与市场现状与未来发展方向与预测.中国传动网市场研究部整理.
中图分类号:TN752 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2014)03-0012-02
一、引言
触摸屏又称为“触控屏”、“触控面板”,是一种代替了鼠标和键盘的与计算机沟通的设备。触摸屏作为一种最新的电脑输入设备,它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。
触摸屏在全球范围内有广泛的应用领域,从工厂设备、电子查询设施,到移动电话、数码相机、
手机等都可看到触控屏幕的身影。其广泛应用也标志着计算机应用普及时代的真正到来。
二、 触控屏组成
触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成,触摸检测部件安装在显示器屏幕前面,用于检测用户触摸位置,接受后送触摸屏控制器;而触摸屏控制器接收从触摸点检测装置上穿了送来的触摸信息,并将它处理转换成触点坐标,再通过接口传送给中央处理器CP同时能接收CPU发来的命令并加以执行。触摸屏的基本组成如图1所示,包括以下几个部分:
1.前面板或外框
前面板或外框是终端产品的最表层。在某些产品中,该外框将透明的盖板围起来,以免受到外部的恶劣气候或潮湿的影响,也防止下面的传感产品受到刻划以及破坏。
2.触控控制器
通常,触控控制器是一个小型的微控制器芯片,它位于触控传感器和PC/或嵌入式系统控制器之间。该芯片可以装配到系统内部的控制器板上。该触控控制器将提取来自触控传感器的信息,并将其转换成PC或嵌入式系统控制器能够理解的信息。
3.触控传感器
触控屏“传感器”是一个带有触控响应表面的透明玻璃板。该传感器被安放到LCD上面,使得面板的触控区域能覆盖显示屏的可视区域。基本上,这些技术都是在触控时,使电流流过面板,从而产生一个电压或信号的变化。这个变化将被触控传感器感应并传输,从而确定屏幕上的触控位置。
4.液晶显示器(LCD)
绝大多数的触控屏系统用于传统的LCD上。用于触控产品的LCD选择方法与传统系统中基本相同,包括分辨率,清晰度,刷新速度,成本等。
除了包括上说所列的硬件部分以外还包含系统软件,软件应保证触控屏和系统控制电路一起工作,使得产品的操作系统能够接受并处理来自触控控制器的触控事件信息。
三、触控屏主要特性
从技术原理角度来讲,触摸屏是一套透明的绝对定位系统。
1.透明性
首先它必须保证是透明的,因此它必须通过材料科技来解决透明问题,“透明”,在触摸屏行业里,仅用透明一点来概括它的视觉效果是不够的,它应该至少包括四个特性:透明度、色彩失真度、反光性和清晰度。
2.定位绝对性
其次它是绝对坐标,手指摸哪就是哪,不需要第二个动作,不像鼠标,是相对定位的一套系统。
3.感应性
再者触摸屏的第三个特性是检测触摸并定位,各种触摸屏技术都是依靠各自的传感器来工作的,甚至有的触摸屏本身就是一套传感器。各自的定位原理和各自所用的传感器决定了触摸屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。
从目前触摸屏的应用中,人们对触摸屏的性能要求也越来越理性化,不断提高与满足光学特性、耐久性以及可靠性等指标已成为触摸屏制造者不可忽略的因素。
四、触控技术的主流类型及其应用
按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质,触摸屏主要分为四种,它们分别为红外线式、表面声波式、电阻式和电容感应式。每一类触摸屏都有其各自的优缺点,都利用ITO做为组件的核心部分,发挥着重要作用。
1.电阻式触控技术
电阻式触控技术是最常用的触控屏技术。由于是对压力起反应,可以用手指,带手套的手,触控笔,或者像信用卡这类的其它的物体进行触摸接触。图2表示了电阻触控屏的结构,图3表示一般电阻触控屏的系统示意图。
1.1电阻式触控技术工作原理
由电阻触摸屏的侧面结构剖视图看出,见图2,它是由一层玻璃作为基层,玻璃表面涂有一层ITO透明导电层,上面在覆盖一层很薄的有弹性的PET薄膜,在PET的内表面也涂有一层ITO导电层,在这两层ITO导电层之间有许多细小的透明隔离点,使得两ITO导电层绝缘。手指触摸按压的表面是一个硬涂层,用以保护下面的PET层。当我们用手指按压屏幕时,PET薄膜会向下弯曲,并使得下面的两层ITO涂层能够相互接触并在该点使上下层电路导通。
在实际工作中,在两层ITO工作面的四周边缘各加装两条导电线路,经控制器分别于两端各设定一直流电压,为两个工作面分别构建一个均匀的电场,形成均匀连续的平行电压分布。如图4a所示,当我们用手指触摸屏幕时,压力使两层导电层在接触点的位置有了电路导通,电阻发生了变化,利用电阻分压原理,产生了模拟电压信号,即触摸传感器工作将压力感应转换为电压信号,见图4b,该信号由控制器处理,进行A/D转换,测量出接触点的模拟电压值VMEAS,再根据这个电压值和VREF电压值的比例公式就能计算出触摸点的X轴和Y轴的坐标,从而确定触摸点的具置进而向主机请求输入响应,由主机负责执行完成用户操作。
1.2电阻式触控特点、种类和应用
电阻式触摸屏上下两层采用贴合密封,信号的产生是在夹层中间,所以它可以不受尘埃、水、污物的影响,精确度高,反应灵敏,工作稳定性高。
在图4a中,A或B面两个边缘的条形电极称为感应线,根据触摸屏上的感应线数量,电阻式触摸屏可再分为三大类,分别是4线、5线和8线。4线触摸屏的条形电极安装在两个不同的导电电阻层(X+、X-在同一层,Y+、Y-另一个电阻层上),即如该图所示;5线触摸屏只在底层上有圆形电极(X+、X-、Y+和Y-),顶层用于在触摸过程中测量电压,电场电压只施加在底层上。
8线触摸屏的工作原理与4线触摸屏相似。只是给每一条线增加一个参考电压线,所以最后的总线数达到8条。新增的4条线分别用于给原来的4条线提供参考电压。
因为成本低廉,触摸感应算法简单,4线触摸屏被广泛用于低端消费电子产品。 5线和8线触摸屏主要用于昂贵的高端医疗设备和重要的工业控制器。
2.电容式触控技术
电容式触摸屏与传统的电阻式触摸屏有很大区别。电阻式触控屏幕需靠施力将二块ITO接触在一起;而电容式触摸屏只要用指腹轻轻碰触书写即可,同时能进行多点触控。
2.1电容式触控技术工作原理
电容式触控屏可以简单地看成是由四层复合屏构成的屏体:最外层是玻璃保护层,接着是ITO导电层,第三层是不导电的玻璃屏,最内的第四层也是ITO导电层。其中,最内导电层是屏蔽层,屏蔽内部电气信号,中间的导电层是感应工作层,在其四个角或四条边上引出四个电极,负责触控点位置的感应。
工作时在导电层内部建立一个低电压高频交流电场,当用户触摸电容屏时,由于人体电场,用户手指和工作面形成一个耦合电容(0.1~2个pF单位微小的感应电容),对于高频电流来说,电容是直接导体,就会有一定量的电荷转移到人体,产生一定的感应电流。这个电流从工作面的四角上的电极中流出,并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比,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,完成输入请求。电容屏的工作示意图如图5所示。
2.2电容式触控特点、种类和应用
基于电容式触控屏的结构和工作原理,此类触摸屏特点鲜明。电容触摸屏的双玻璃使得透光性较高,防尘、防水、耐磨等方面较好,耐用度高。
电容触控屏技术分为两种:表面电容技术和投射电容技术。
表面电容技术,即它的架构相对简单,采用一层ITO 玻璃为主体,至少有四个电极,在玻璃四角提供电压,在玻璃表面形成一个均匀的电场,检测出触控坐标的位置。因为它采用了一个同质的感应层,而这种感应层只会将触控屏上任何位置感应到的所有信号汇聚成一个更大的信号,此类架构决定了表面电容式技术无法实现多点触控功能。
投射电容技术仍是以电容感应为主,但相较于表面电容式触摸屏,投射电容式触摸屏采用多层ITO 层,形成矩阵式分布,以X 轴、Y轴交叉分布做为电容矩阵,当手指触碰屏幕时,可通过X、Y轴的扫描,检测到触碰位置电容的变化,进而计算出手指之所在。基于此种架构,投射电容可以做到多点触控操作。
电容式触摸屏以支持多点触摸和识别迅速在消费便携式终端设备中得到广泛应用,电容式触摸屏的应用也不会仅仅是现有的手机、随身影音播放器等产品。
五、未来的触控技术
从1974开始出现世界最早的电阻式触摸屏以来,触摸屏的技术经历了从低档向高档发展的历程,应用范围也较多体现在工业控制和消费电子产品上。触摸屏技术未来的主要发展方向可以由技术和应用这两方面来介绍。
在应用层面上发展多触点触摸技术,提高使用效率;另外还提出了混合式触控技术和触觉反馈技术的概念,前者旨在在一块触控面上采用两种或者两种以上的触控识别技术,达到多种触控技术之间实现优劣互补的目的,后者在可以为人们带来便捷的操作方式和良好的视觉效果的同时, 给用户一个触觉反馈。
在技术层面,触摸屏与平板显示器FPD产业的进一步结合已经成为必然。内嵌式结构触控技术要利用多种技术将触摸传感器与显示器件融为一体,对相关器件的设计和制造都会提出更大的变革,虽然目前还没有实现商业化,但是这种结构的触控技术仍然是未来触控技术的发展方向。
六、结束语
触控技术是集光学、化学、电子学、材料学等学科技术于一体的技术,为用户提供便捷、稳定和精确的人机交互操作方式是新技术追求的动力,伴随着移动互联网技术,人们的日常生活已经接入“触”手可及的后信息化时代。
如今欧菲光股价处于高位,部分公募基金去年四季度也选择逢高减持,似乎欧菲光又走到了两难境地。
刚上市就转型
欧菲光上市之前,公司主营业务为红外截止滤光片产品,全球市场占有率在2008年就达到27%,却仍不被公众所知,另一主营业务——触摸屏——尚未成为行业领军者。
而在上市之际,欧菲光却面临更严酷的市场竞争,主营业务增长也逐步放缓。由于红外截止滤光片应用市场主要在手机上,出货量基本伴随手机出货量增长。在2008年之后,随着手机硬件技术的革新,低端红外截止滤光片市场逐渐被晶圆型红外截止滤光片替代。招商证券张良勇判断,红外截止滤光片的价格会以每年10%左右的幅度下降,未来这块业务的增长将非常有限。
从欧菲光的主营业务状况来看,公司在刚上市时,就面临着市场和技术的革新,转型迫在眉睫。欧菲光也着手推进电阻式触摸屏向电容式触摸屏转换,并挖到原胜华的技术团队,解决了用PET 膜做感应层的电容式触摸屏技术,开发类似iPhone 用的电容式触摸屏(玻璃对玻璃),并着手整机厂商的试用。
转型期业绩亏损,饱受质疑
2010年下半年,欧菲光开始进入转型的阵痛期,净利润呈现负增长。2011年年中亏损达到1812.55万元,仅欧菲光香港子公司获得1.5万元的净利润,南昌、苏州和韩国子公司全部陷入亏损。
在2011年年中报中,欧菲光给出的解释为,新产品电容式触摸屏(玻璃式电容屏和FILM式电容屏)新增产能较大,生产系统管理需进一步磨合,新项目实施进度滞后于市场订单需求,并且后续电容屏大规模标准化生产需投入大量资金。
在转型期,欧菲光付出的代价可见一斑。在调整产品结构的过程中,生产线试生产时需要投入原料,试产材料用量大,折旧费用大幅上升,产能效益尚未发挥出来。而原有电阻触摸屏产线调整降低了生产效率。由于规模扩大导致研发费投入巨增和人工费用大幅上涨,以及银行借款增加导致财务费用增加等原因,欧菲光最终交出亏损报表在所难免。
中银国际分析师胡文洲认为,欧菲光在主流业务正在从电阻屏向电容屏生产延伸进程中,南昌和苏州电容屏生产线仍然处在建设初期,处于试产阶段,进度慢于市场预期。
“变身”触摸屏龙头,业绩大增
在欧菲光前期投入较大而未对公司产生实质性的盈利贡献,低于市场预期的同时,公司终于迎来一丝曙光。2011年5月20日,欧菲光公告称取得韩国三星电子株式会社电容式触摸屏合格供应商资格。
在获得国际客户的供应商资格后,海通证券邱春城认为,公司在早期做电阻屏的时候,就与三星、中兴等建立了客户关系,在电容触摸屏业务上,有了三星的认证以后就更有可能发展其他国际一线品牌客户。且触摸屏生产主要是工艺上的控制,可以说是一个边做边学、不断改进的过程。公司有能力改进技术,在工艺、客户结构上均向一流厂商靠拢。
2011年下半年,欧菲光迎来业绩拐点,深圳、苏州和南昌子公司扩产项目、新项目均实现量产。电容触摸屏业务大幅增长,2011年度营业收入达到12.45亿元,毛利率为13.78%。
此后,欧菲光坐上电容触摸屏的诺亚方舟,顺风顺水,2012年营业收入和净利润双双大增。年报显示其营业收入为39.32亿元,同比增长215.75%;归属于上市公司股东的净利润3.21亿元,同比增长1450.41%。在分红派现方面,公司更是拟推出10转10派现2.1元的利润分配方案。
欧菲光的优势
A股上市的莱宝高科和欧菲光同为触摸屏行业龙头,欧菲光交出亮丽年报,而莱宝高科的业绩预告称2012年业绩下滑50%~70%。
触摸屏是个充分竞争的行业,分析人士认为,莱宝高科在前期发展过程中过度依赖大客户,并且由于其间接通过宸鸿科技将产品销售给三星、苹果等大客户,利润遭到一定程度的剥削,也使公司的经营面临诸多不确定因素和风险。
欧菲光2010年将主营业务逐步转向毛利率较高的电容触摸屏上,如何在行业中短时间内占领制高点,欧菲光在成本控制和垂直一体化状况更值得称道。由于触摸屏厂商的上游原料要求较高,国内厂商基本还需要依赖进口,这一限制使得国内厂商在竞争中容易处于不利地位。
长江证券陈志坚分析,欧菲光是国内厂商中较早注意到这一问题的企业,在南昌子公司的兴建过程别规划了强化玻璃、ITO 导电膜等上游原材料的产能并已成功实施量产。由于触摸屏产业链中上游的毛利率显著高于下游模组企业,行业内有余力的公司例如TPK 致力于垂直一体化以巩固自身的优势。国内企业中,由于欧菲光拥有全产业链生产能力,才取得了竞争优势。
机构逢高减持,风险不可小觑
在电子元器件的产业链条中,下游大客户的发展方向决定了公司后期的发展战略。欧菲光已经是华为、联想、酷派和摩托罗拉等的供应商。近年来,平板电脑和超极本触摸屏市场潜力巨大,智能手机和平板电脑高像素微摄像头的需求将大增。
欧菲光在去年年报中称,在中大尺寸触摸屏产品上正式量产三星13.3吋、15.1吋,联想14.1吋、15.6吋等超极本用触摸屏产品及华硕7吋平板电脑用触摸屏产品。并投资进入微摄像头产业,注册成立项目公司南昌欧菲光子公司,意在抓住市场机会。
今后欧菲光新业绩增长点可能集中到中大尺寸触摸屏和镜头模组,目前欧菲光股价处于高位,短期的股价承压不可小视,新领域的拓展也存在不确定性。
触摸屏并不是最新的高精尖科技,它的基本原理是:当物体接触触摸屏时,所触摸的位置以坐标形式由触摸屏控制器检测到,并将位置信号传输给处理器。触摸屏系统包括触摸检测装置和触摸屏控制器两个部分。触摸屏检测装置就是屏幕前便接收我们手指或物体信号的的装置。按照触摸屏检测装置的工作原理不同,我们把触摸屏分为四类:电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式。
电阻式触摸屏
电阻式触摸屏是一块4层的透明的复合薄膜屏,最下面是基层,最上面是一层光滑防刮的材料,中间是两层金属导电层,在两导电层之间有许多细小的透明隔离点把它们隔开。当手指或物体触摸屏幕时,两导电层在触摸点处接触,触点处的电阻发生变化,产生电信号,通过处理器的处理,就得到了触点的位置。电阻式触摸屏的工作界面完全封闭在屏幕内部,因此不怕灰尘、水汽等恶劣环境,可以用任何物体来触摸,定位精度也较高,用来写字画画没问题。常见的手机、PDA的触摸屏都是这种原理。
电容式触摸屏
电容式触摸屏工作原理比较奇特,它是利用生物体的电流感应进行工作的。当手指触摸在金属层上时,由于人体电场,手指和触摸屏表面形成一个耦合电容,手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触摸屏的四角上的电极中流出,并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比,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。我们常见的笔记本电脑的触控板就是采用电容式触摸屏。
红外式触摸屏
红外式触摸屏是利用横向、纵向方位上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。红外线触摸屏是在显示器上加上了光点距架框。光点距架框的四边排列了红外线发射管及接收管,在屏幕表面形成一个红外线网。用户以手指触摸屏幕某一点,便会挡住经过该位置的横竖两条红外线,电脑便可即时算出触摸点的位置。这种方式适合较大屏幕的改装。不过,某些红外触控屏会受到强烈光线的干扰,因此不适合在室外场合使用。
表面声波式触摸屏
表面声波式触摸屏是一块特殊的玻璃板,玻璃的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射装置,右上角则固定了两个相应的超声波接收装置。玻璃屏的四个周边则刻有45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。当有物体接触屏幕时,声波被手指挡住部位信号衰减出一个缺口,控制器分析接收信号的衰减来判定位置坐标。表面声波屏幕结构简单,对于屏幕的形状大小几乎没有限制,因为工作介质是一层看不见、打不坏的声波,适合应用于室外公共场所。
DOI:10.3969/j.issn.1005-5517.2013.4.002
还记得手写笔是早期PDA类型设备的常用文本输入和导航控制工具吗?在那时,电阻式触摸屏技术在大多数初始触摸屏设计中占据主导地位。随着感测层位于前面板后的光滑、闪亮的电容式触摸屏的出现,手写笔的使用减少了,但是为期不长。
现在消费者将其平板电脑和智能手机看作用于创建内容的设备,而不是仅仅用于访问或使用内容。手写笔是一个自然的选择,为输入文本、做笔记和画图等任务提供了令人熟悉的精确的笔一样的体验。
图1电阻式触摸传感器,比如在普通堆栈中的那些传感器,提供了实现笔和手写笔输入的成本较低的较简单方法。然而,它们没有其他替代技术的光学清晰度和可靠性。
屏幕之下
使用电阻式技术,机械传感器安装在显示屏和嵌入式控制器的顶部(图1),传感器包括一个柔性聚酯顶层和一个刚性玻璃底层,它们使用空气和/或绝缘点分隔开来。
两层各自的内表面涂有透明的金属氧化物涂层(铟锡氧化物或ITO),施加电压时有助于在每一层形成梯度。当手写笔压下柔性薄膜时会接触到下部的电阻层,从而激活信号。
各层之间的控制电子交替电压,经过后续的X和Y坐标到达触摸屏控制器。而后,触摸屏控制器数据传输到CPU用于处理。
在电阻式触摸系统中实施手写笔功能相对简单直接,电阻式触摸传感器经设计提供用于手写笔和手指的优化性能。而现在,电容式触摸是从蜂窝电话到电子阅读器、平板电脑以及笔记本电脑的大多数移动设备的首选技术。
电容式触摸技术提供了丰富的用户体验,由于具备出色的光学特性,以及电阻式触摸系统所不具备的坚如磐石的可靠性,因此带来了更清晰、更新颖的显示性能。不过,用于电容式触摸技术的手写笔实施方案并不简单,需要考虑诸多因素。
感应技术:良好的性能,更高的成本
评估现有的潜在手写笔技术,设计工程师有三种可能的选择:感应技术,无源电容式手写笔,以及有源电容式手写笔,多年以来,感应技术方法一直非常盛行,尤其是在图形输入板和平板电脑中。
感应技术包括一个印刷电路板(PCB)传感器,一个混合信号IC控制器、驱动器软件,以及一个手写笔。传感器位于LCD和背光装置的下部,传感器是由铜轨道构成的,在X和Y方向提供大量的重叠的天线线圈。这些线圈发射电磁信号,可以使用带有有源或无源电路的专用电磁笔检测信号。
磁场的能量维持电路运作,将能量从传感器处转移到电磁笔中,笔的自有电路接收能量,一个电感器/电容器与频率共振以确定其数值。然后,能量反射回到传感器,作为模拟信号被接收,并传输到控制器IC,从而提供位置坐标数据。
图2除了电容式触摸传感器,还需要一个附加的传感器用于感应式有源手写笔技术。这个附加的传感器增加了成本和设备的厚度,但是提供了最商胜能的触摸和手写笔解决方案。
感应方法具有良好的性能,但其实施方案往往比较昂贵(图2),感应手写笔运作所需的额外堆叠层增加了设备的厚度,需要附加的电路,并且增加了相关的成本。
无源电容式手写笔:中等性能、低成本
无源电容式手写笔基于投射电容式场电荷转移感测技术,提供了具有中等性能水平的低成本解决方案,广泛用于蜂窝电话和较新的平板电脑设备,在手指等物体接近或触摸屏幕的表面时,投射电容式触摸屏通过测量所引起的电容的微小变化来运作。
用于电荷收集的电容至数字转换(capacitive-to-digital conversion,CDC)技术和电极结构(通常是位于显示屏顶部的透明传感器薄膜)的空间排列的组合,对于整体性能产生了很大的影响。这种组合也有助于推动方案的实施。
业界有两种安排和测量电容变化的基础方法:自电容和互电容。使得电容式触摸屏能够可靠地报告和跟踪多个同时触摸点的唯一方法,是测量传输和接收电极安排为正交组合处的互电容。
采用自电容方案,测量整行或整列的电容变化,当用户触摸两个位置时会导致位置模糊。在实际中,自电容仅适用于单一触摸或非常有限的双触摸应用。
触摸屏中的传感器包括一个或多个位于透明基板材料上(通常为PET或玻璃)的图案化透明导体层,传感器位于显示屏上。为了构建一个能够通过玻璃或塑料前面板来解析一个或多个手指触摸的传感器产品,需要采用完全的正交网格电极。
图3使用maXTouch触摸控制器来同时支持触摸和电容式手写笔的各种电容式传感器堆叠之一,这项技术提供了高性能的有源手写笔解决方案,且不会增加成本或牺牲性能。
通常情况下,图案化导体(电极)是由蚀刻图案ITO制成的,这是一种高透明性材料,既具有良好的光学清晰度,同时可保持稍低的电阻系数。ITO可以用于制造真正的传感器矩阵,唯一的触摸敏感区域是行电极和列电极相互结合位置附近。
使用插补方法,在单一触摸的中心位置可以获得相当准确的分辨率。在需要唯一确定数个邻近触摸点的时候会出现困难,因为这需要高电极密度。
这意味着行和列的间距必需达到5mm左右或更小,而这是拇指和食指两指之间指尖距离所测量出,方法是两指合在一起,然后除二再分开。广泛的测试已经证实10~12 mm的分隔距离,可以在空间分辨率和增加传感器复杂性之间建立最佳的折衷权衡。
高电极密度实现了另一个重要的特性:使用无源导电的手写笔。只要使用正确的传感器设计和非常先进的触摸追踪算法,便有可能使用一个笔尖尺寸为3~5 mm的简单无源导电手写笔。
有源手写笔:出色的性能,较低的总体成本
第三种手写笔实施方案是有源手写笔,这项技术包括投射电容式场触摸屏的出色性能和特性,集成了一个能够检测场的存在并与触摸屏控制器通信的手写笔。
例如,爱特梅尔的maXStylusmXTS100有源手写笔支持其maXTouch触摸屏控制器,这些技术的组合简化了硬件,并且降低了总体解决方案的成本,因为仅仅需要与maXTouch控制器接口的单一ITO传感器,用于检测手指触摸和手写笔接近。
通过系统驱动程序和串行接口,系统主控制器与maXTouch芯片组接口,用于触摸和手写笔数据。这种同时触摸和手写笔能力称作多重感测(multiSense)功能性。
mXTS100器件采用电容式感测来检测有源maXTouch传感器的存在,并且响应其自有的信号以指示位置、压力、按钮点击定时,以及其它信息。maXTouch控制器通过传感器接收手写笔信息,同时检测手指触摸操作。
在maXTouch控制器检测到手写笔的存在之后,激活专用算法来处理手写笔数据,从而提供高线性度和高分辨率。更多的处理提供出色的手掌抑制特性,从而带来畅顺舒适的像笔一样的手写笔书写体验。
此外,使用1 mm笔尖直径和140Hz快速帧率,maXStylus有源手写笔能够提供快速、准确的手势捕获,比如在触摸屏上的轻击。
一、前言
触摸屏又称为“触控屏”,当人接触屏幕上的图形按钮时,屏幕上的触觉信号通过触摸屏控制板转化为电信号,送入CPU芯片,经CPU处理,传送到各种外设显示,从而完成人机交互。用触屏的动作取代传统的盘与鼠标输入,并借助液晶来显示画面,它在构建物联终端,实现人机交互的最流行的传感技术。
二、常用的触摸屏分类
(1)电阻式触摸屏俗称“软屏”,它依靠感知压力来定位的原理,使用指甲、手写笔等尖锐、绝缘物体可以进行操控,塑料层电阻式触摸屏不易损,不容易摔坏。多用于Windows Mobile系统的手机。(2)电容式触摸屏俗称“硬屏”,它依靠人体与电极形成的电容实现定位,通过皮肤或其他导电的物体触控才能使用,Apple的iPhone用的是电容式触摸屏。(3)压电式触摸屏是采用硬塑料平板(或有机玻璃)底材制成的多层复合膜,硬塑料平板(或有机玻璃)作为基层,表面涂有一层透明的导电层,上面再盖有一层外表面经过硬化处理、光滑防刮的塑料层,它的表面也涂有一层透明的导电层,在两层导电层之间有许多细小的透明隔离点。压电式触摸屏同时具有电容屏幕的多点触摸触感,和电阻屏的精准稳定。有别于电容屏的是,即使戴着手套或是沾水手指仍能进行操作。有别于电阻屏的是,它屏幕较硬,而电阻屏屏幕通常比较软。
三、常用的触摸屏优缺点分析
(1)电阻式触控优点是设计简单,成本最低,缺点是不支持多点触控、易老化、透光率较低、高线数的大侦测面积造成处理器负担,故常用于低端市场。(2)电容式触控优点是触控顺滑、支持多点触摸、敏感度更高、定位更准确、响应速度更快、显示更清晰、透光率较高、整体功耗更低,高硬度的接触面,无需按压,使用寿命较长。故常用于高端市场。电容式触控的缺点是精度不足,不支持手写笔操控,且有漂移存在、面板的成本相对较高、实现大尺寸应用较困难,对工作环境的温度及湿度要求也相对较高。(3)压电式触摸屏优点是透光率比电阻式触控高。它集成了电阻式的精确高电容式耗电较低的优点,且成本比电容屏低。缺点是压电式触摸屏硬度略低于电容屏,使用寿命低于电容屏高于电阻屏。压电式触摸屏介于电阻屏和电容屏之间,包括透光率、使用寿命等。目前市场上大部分都是纯电阻屏或纯电容屏,压电屏的产品将会是未来触摸屏的发展方向。
五、基于Android平台的触摸技术探讨
(1)Android平台的触摸机制。用户在触摸屏屏幕上触摸特定的区域时会触发对应的事件,基本Android平台的智能终端,接收这些事件后将被传送到事件处理器,完成事件对象的翻译和处理的工作,实现人机交互。人机交互实质上就是人与屏幕相应位置上的视图控件的交互。Android系统的触摸屏几乎全是触屏,Android考虑触摸的主要是响应效果,着重优化用户触摸响应。Android对3种硬件设备的用户事件消息响应:触摸响应(ONTouch)、按键响应(onKey)和轨迹球(Trackball)。
图(1)详细说明了各种用户操作被系统捕获的过程。系统捕获用户的响应后,由Linux驱动捕获用户的消息,经过Android框架层的AcTivity Manager传递给Activity中的系统方法,然后执行相应的系统方法更新View类,消息传递至Application Framework层,最后调用Linux驱动控制着界面的绘制和更新。在Android中,触摸相关的接口函数主要封装在Android.view.KeyEvent类中,写触摸屏操控的时候首先导入该类的包,在Activity的子类中对该方法进行说明即可。Android的事件处理机制相对简单,实现各种响应时只需具体实现各个方法即可,各个方法的具体实现在View类中进行。
触屏监听方法只有一个MotionEvent event参数,此类的实例中保存了触屏的各种动作等,通过类中event.getAction()方法获取按下、移动、多点触屏动作及相匹配的常量值。上面声音界面的触摸响应处理:event.getAction()是键控的类型,用MotionEvent类的系统方法获取当前的触摸响应。当人触摸屏幕时就响应MotionEvent.ACTION_DOWN这个动作,以屏幕的相对位置为参考点划分触摸范围,当触点触碰到给定的区间范围,就执行操作,实现操作的状态跳转。整个触摸部分的流程图如下图2所示:
图2显示的是触摸屏幕时具体的响应流程,主要涉及到Activity类和View类。在Activity类中进行触摸方法onTouchEvent()的声明,在View类中对该方法进行详细定义和说明。当触摸响应后,触发事件响应机制。event对象通过getAction()方法获取触摸响应,捕获当前的触摸点坐标event.getX()和event.getY(),与方法中的触摸范围进行判断,若在区域内触摸则执行响应。触摸响应执行完毕,MotionEvent.ACTION_DOWN需要释放当前的触摸响应。
6、最新触摸屏Android4.X平台与应用技术
(1)触摸屏上的操作系统对其性能与应用性能影响很大,Android一直是手机与平板电脑的操作平台,为适应未来社会物联网发展的要求,Google研发了Android4.X操作系统,该平台基于开源软件Linux,由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成,可以运行于不同的物联网终端上,介助于GOOGLE统一的系统平台,实现了电视、手机、平板、触摸屏平台的统一融合。开启了触摸屏与手机电脑电视的多屏互动时代
(2)Android4.X提供友好人性化界面,改变了以往版本的单调界面,继续保持开源特性,方便开发人员智能研发,借助于google的无尽的云计算,可以提供取不不尽的音频、视频Play Store资源下载。
(3)优化多核处理器,对芯片硬件支持兼容性大大提高,运行速度也得到全面提升,支持显示的高分辩率,让运行在大屏上的影视图象越发清晰,集成Google电视和Chrome OS的智能停放,在智能电视Google TV中进行融合,全新的Android 4.0也将借鉴Chrome OS系统的智能停放功能进行优化,这些功能有望帮助Android 4.0在多项设备终端进行整合