傳感器在觸摸屏中的應用

摘要：隨著多媒體信息查詢的與日俱增,人們越來越多地談到觸摸屏。觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設備,它是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌,是極富吸引力的全新多媒體交互設備。傳感器在觸摸屏不僅適用于中國多媒體信息查詢的國情,而且觸摸屏具有堅固耐用、反應速度快、節省空間、易于交流等許多優點。利用這種技術,我們用戶只要用手指輕輕地碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現對主機操作,從而使人機交互更為直截了當,這種技術大大方便了那些不懂電腦操作的用戶。
一、觸摸屏的發展：
　　Samuel C. Hurst博士在1971年提出了電子觸摸界面的設想,至1974開始出現最早的觸摸屏。早期的相關專利幾乎無一例外都著眼于檢測壓力的電阻式技術。漸漸地,諸如電容式、聲表面波技術還有紅外波束遮斷等其它技術都在各自適合的應用中找到了一席之地。對于成本敏感的消費類應用,尤其是使用小型觸摸屏的便攜式設備,電阻式觸摸屏仍占統治地位。聲表面以及紅外型觸摸屏用于這些場合明顯太過昂貴,而傳統的電容式技術又備受長期穩定性不佳、易受潮濕侵蝕、不耐磨損以及由于EMC(電磁兼容)或其它外界因素導致的誤動作等一系列缺點的困擾。但電阻式觸摸屏也有其局限性,而且電容式技術也在不斷進步,特別是那些以電荷轉移感測方法為基礎的技術,將會給電子及電氣產品設計師實現觸摸屏的方式帶來巨大的變化。
二、觸摸屏的分類：
　　目前,根據觸摸檢測技術(即使用傳感器原理)的不同,可將觸摸屏分為四個基本種類:電阻技術觸摸屏、電容技術觸摸屏、紅外線技術觸摸屏、表面聲波技術觸摸屏。
　　1.電阻式觸摸屏
　　電阻觸摸屏的屏體部分是一塊與顯示器表面非常配合的多層復合薄膜,由一層玻璃或有機玻璃作為基層,表面涂有一層透明的導電層(OTI,氧化銦),上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層,它的內表面也涂有一層OTI,在兩層導電層之間有許多細小(小于千分之一英寸)的透明隔離點把它們隔開絕緣。當手指接觸屏幕,兩層OTI導電層出現一個接觸點,因其中一面導電層接通Y軸方向的5V均勻電壓場,使得偵測層的電壓由零變為非零,控制器偵測到這個接通后,進行A/D轉換,并將得到的電壓值與5V相比,即可得觸摸點的Y軸坐標,同理得出X軸的坐標,這就是電阻技術觸摸屏共同的最基本原理。
　　2.電容式觸摸屏：
　　電容式觸摸屏的構造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層,再在導體層外加上一塊保護玻璃,雙玻璃設計能徹底保護導體層及感應器。
電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極,在導電體內形成一個低電壓交流電場。用戶觸摸屏幕時,由于人體電場,手指與導體層間會形成一個耦合電容,四邊電極發出的電流會流向觸點,而電流強弱與手指到電極的距離成正比,位于觸摸屏幕后的控制器便會計算電流的比例及強弱,準確算出觸摸點的位置。電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護導體及感應器,更有效地防止外在環境因素對觸摸屏造成影響,就算屏幕沾有污穢、塵埃或油漬,電容式觸摸屏依然能準確算出觸摸位置。
3.紅外技術觸摸屏
　　外線觸摸屏原理很簡單,只是在顯示器上加上光點距架框,無需在屏幕表面加上涂層或接駁控制器。光點距架框的四邊排列了紅外線發射管及接收管,在屏幕表面形成一個紅外線網。用戶以手指觸摸屏幕某一點,便會擋住經過該位置的橫豎兩條紅外線,計算機便可即時算出觸摸點位置。
　　4.表面聲波技術觸摸屏
　　聲波是一種沿介質表面傳播的機械波。該種觸摸屏由觸摸屏、聲波發生器、反射器和聲波接受器組成,其中聲波發生器能發送一種高頻聲波跨越屏幕表面,當手指觸及屏幕時,觸點上的聲波即被阻止,由此確定坐標位置。
三、觸摸屏發展的展望：
　　在2009年9月23日的愛特梅爾公司(Atmel Corporation)maxTouch技術簡報會上,愛特梅爾亞太區銷售副總裁余養佳指出:“受蘋果公司手機的強力影響,靈敏度更高和使用體驗更好的電容性觸摸屏將壓倒今天主流的電阻性觸摸屏成為未來手機和其它便攜式設備市場的應用大趨勢,盡管今天電阻性觸摸屏解決方案比較便宜,但它無法像電容性觸摸屏那樣提供流暢的手指滑動響應性能。預計這幾年有90%的智能手機將采用電容性觸摸屏,強調低價格的多功能手機(Feature Phone)。明年上半年預計也將有30%采用電容性觸摸屏,這一市場份額有可能到明年下半年擴大到50%。”
　　目前,各種觸摸屏技術的競爭格局是:中小尺寸領域電阻式和電容式主導,大尺寸領域各種技術并存。但從長期發展趨勢來看,電阻式觸摸屏由于在使用壽命和透光率上存在先天不足,未來被其他技術取代是必然的。而投射式電容性能和品質都明顯好于電阻式,目前技術也較成熟,更重要的是它還有技術改進的空間,而且成本下降空間也很大,甚至有可能比電阻式更低。因此,電容式觸摸屏將在未來傳感器在觸摸屏的發展中占主導地位。

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