如今,在各種手持消費電子設(shè)備、醫(yī)療應(yīng)用設(shè)備、自動售貨機/售票機/ ATM機、銷售終端(POS),工業(yè)和過程控制設(shè)備中都可以看到觸摸顯示屏。觸摸屏顯示器正逐漸進入辦公自動化,汽車和船舶儀表,家電和游戲機應(yīng)用領(lǐng)域,目前電子秤也很多都采用了觸控技術(shù)。圖1
圖1 Arm POS觸控秤
影響選擇觸摸屏技術(shù)的各種因素
可以用各種方式實現(xiàn)觸摸屏。除了成本之外,技術(shù)方面的選擇取決于以下幾個因素:
性能:性能包括諸如速度、靈敏度、精確度、分辨率、拖動、Z軸、雙/多觸摸方式,視差角度和校準的穩(wěn)定性。
輸入靈活性:輸入靈活性參數(shù)影響著人機交互的方式,諸如手套、手套材料、指甲、觸筆,手寫識別和獲取簽名。
環(huán)境:環(huán)境因素為溫度、濕度、耐化學(xué)性、耐劃傷、防飛濺/液滴、高度、車內(nèi)安裝、沖擊、振動,斷裂性和防打破的安全性。
電氣和機械性能:電氣和機械性能需要涵蓋功率、浮動接地、靜電放電(ESD)、電磁干擾(EMI),尺寸大小,曲率等
光學(xué):影響技術(shù)選擇的光學(xué)特性包括透光率、清晰度,色彩純度和反射
觸摸屏技術(shù)的類型
根據(jù)上面所述的各種因素,主要觸摸屏技術(shù)可分為以下幾種類型:
電阻式:從目前的推廣應(yīng)用來看,電阻式觸摸屏是占主導(dǎo)地位的觸摸技術(shù)。它由玻璃面板,銥錫氧化物(ITO)電阻涂層組成,并帶有導(dǎo)電涂層的護板,沿著邊緣有銀色的總線條。兩個層之間用絕緣小點隔開。觸摸屏幕時,護板彎曲與玻璃上的涂膜相接觸(圖2)。
圖2:電阻式觸摸技術(shù)。
該控制器可選擇驅(qū)動玻璃層和 5 V的護板,并讀取源于護板和玻璃層產(chǎn)生的電壓,根據(jù)被測量層中的壓降來確定X和Y坐標。該技術(shù)需要四線 – 前面提到的總線條,這被稱為4線電阻式觸摸屏技術(shù)。
由于護板的不斷彎曲,造成ITO涂膜中有微小的裂縫。會使4線電阻式觸摸屏技術(shù)的線性度和精確度變差,環(huán)境變化也會造成精度的漂移。目前已經(jīng)用不斷改進的5,6,7和8線電阻式觸摸屏來消除這些影響。
聲學(xué)脈沖識別(APR)式:APR由一個玻璃顯示器涂層或其他堅硬的基板組成,背面安裝了4個壓電傳感器。該 傳感器安裝在可見區(qū)域的兩個對角上,通過一根彎曲的電纜連接到控制卡。用戶觸摸屏幕時,手指或者觸筆和玻璃之間的拖動發(fā)生了碰撞或摩擦,于是就產(chǎn)生了聲 波。波輻射離開接觸點傳向傳感器,按聲波的比例產(chǎn)生電信號。在控制卡中放大這些信號,然后轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)流。比較數(shù)據(jù)與事先存儲的聲音列表來確定觸摸的位 置。APR設(shè)計成能夠消除環(huán)境的影響和外部的聲音,因為這些因素與存儲的聲音列表不匹配。
表面聲波(SAW)式:SAW觸摸屏是由一個針對X和Y軸的有發(fā)送和接收的壓電傳感器的玻璃涂層。 該控制器發(fā)送電信號至發(fā)射傳感器,并在玻璃的表面內(nèi)將信號轉(zhuǎn)換成超聲波。通過反射器陣列,這些波覆蓋整個觸摸屏。對面的反射器收集和控制這些波至接收傳感 器,將他們轉(zhuǎn)換成電信號。對每個軸重復(fù)這個過程。用戶觸摸時吸收了傳播的波的一部分。 接收到的對應(yīng)X和Y坐標的信號與存儲的數(shù)字分布圖相比較,從而識別變化并計算出坐標。
電容式:電容式觸摸屏技術(shù)可以進一步細分為表面電容式和投射電容式。表面電容式技術(shù)是在玻璃面板上涂有相同的導(dǎo)體。圍繞面板邊緣的電極在整個導(dǎo)電層平均分配低電壓,建立一個相同的電場。觸摸時就會從各個角上得到電流。該控制器測量從各個角上獲得的電流比,從而計算出觸摸的位置。
投射電容式觸摸屏由兩個玻璃保護層之間的傳感器網(wǎng)格微細線組成。部件可以放置于用戶安裝的材料后面,包括防暴的厚達18毫米的玻璃。觸摸時,手指和傳感器之間構(gòu)成了電容。從改變的傳感器柵格的電氣特性就可計算出觸摸位置。
紅外/光學(xué)式:高分辨率紅外(IR)技術(shù)使用一個圍繞顯示器的小框,上面有表面安裝的LED,對邊有光感受器,紅外透明邊框隱藏在后面。該控制器連續(xù)發(fā)送LED,以此來構(gòu)建一個紅外光掃描網(wǎng)格。觸摸時就會阻擋每個軸上的一束或多束紅外光,這樣就可確定相應(yīng)的X,Y坐標。
上述主要的觸摸屏技術(shù)的突出優(yōu)點和典型應(yīng)用總結(jié)在表1之中。