電容觸摸屏原理

      作者: Multitouch     時間:2013-08-14     源于:百度文庫    總點擊:
      【導(dǎo)讀】:觸摸屏的產(chǎn)品在幾年前并不是十分火熱,當(dāng)時觸屏也僅應(yīng)用于PDA、TablePC等一些產(chǎn)品。但最近幾年,隨著觸摸屏的應(yīng)用范圍逐漸加大,無論手機(jī)、相機(jī)還是隨身影音播放器,都競相推出配置觸摸屏的產(chǎn)品。而隨著人們對于觸屏產(chǎn)品的接觸越來越多,觸摸屏的產(chǎn)品在近兩年也被更多人所認(rèn)

              電容式觸摸屏原理揭秘
              觸摸屏的產(chǎn)品在幾年前并不是十分火熱,當(dāng)時觸屏也僅應(yīng)用于PDA、TablePC等一些產(chǎn)品。但最近幾年,隨著觸摸屏的應(yīng)用范圍逐漸加大,無論手機(jī)、相機(jī)還是隨身影音播放器,都競相推出配置觸摸屏的產(chǎn)品。而隨著人們對于觸屏產(chǎn)品的接觸越來越多,觸摸屏的產(chǎn)品在近兩年也被更多人所認(rèn)可,發(fā)展速度逐漸加快。
        觸摸屏迅速的成長,不僅激起了更加激烈的競爭,也間接推動了技術(shù)的發(fā)展。去年蘋果iPhone推出后,其多點觸控的操作方式更是另觸摸屏產(chǎn)品的影響力提升到了一個新的高度,而iPhone采用的電容式觸摸屏也逐漸被人們所關(guān)注起來。
        電容式觸摸屏與傳統(tǒng)的電阻式觸摸屏有很大區(qū)別。電阻式觸控屏幕在工作時每次只能判斷一個觸控點,如果觸控點在兩個以上,就不能做出正確的判斷了,所以電阻式觸摸屏僅適用于點擊、拖拽等一些簡單動作的判斷。而電容式觸摸屏的多點觸控,則可以將用戶的觸摸分解為采集多點信號及判斷信號意義兩個工作,完成對復(fù)雜動作的判斷。
        使用兩根手指的拉伸、換位即可在屏幕上完成諸如放大、旋轉(zhuǎn)這樣趣味十足的操作,這在電容式觸摸屏出現(xiàn)之前,幾乎是不可想象的。蘋果iPhone上市之后,很快造成了一股觸控風(fēng)潮;不久后,蘋果又乘勝追擊,推出了同樣支持多點觸控的iPod touch(其實也就相當(dāng)于一個簡化版的iPhone),同樣受到用戶及媒體的追捧。
        蘋果兩款產(chǎn)品的成功,刺激了其他的IT廠商。一直致力于隨身數(shù)碼影音產(chǎn)品市場的三星,也在第一時間跟進(jìn),推出了自己的首款多點觸控產(chǎn)品——YP-P2,在隨身數(shù)碼影音市場取得了很大反響。 
             電容式觸摸屏原理揭秘
        相對而言,國內(nèi)廠商在電容式觸摸屏產(chǎn)品的跟進(jìn)腳步上慢了一些,直到近期臺電T50的推出才彌補了這個空缺。但由于在制造工藝、技術(shù)等方面的差距,目前國內(nèi)的電容式觸摸屏產(chǎn)品在靈敏度及操作感等方面比起國外廠商的產(chǎn)品還略有差距。
             其實觸摸屏的實現(xiàn)原理大致相同,都是在普通液晶屏上增加透明的觸控面板。而我們所說的電阻式及電容式等類型,則是根據(jù)其工作原理的不同而劃分的。目前觸摸屏的分類主要有電阻式、電容式、紅外線式、表面聲波四種類型。在實際生活中我們接觸最多的還是電阻式觸摸屏,它已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在手機(jī)和隨身數(shù)碼產(chǎn)品當(dāng)中。 
             電阻式觸摸屏工作原理
        在分析電容式觸摸屏原理之前,我們先來了解一下電阻式觸摸屏的工作原理。
        電阻式觸摸屏主要是利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。它的構(gòu)成是顯示屏及一塊與顯示屏緊密貼合的電阻薄膜屏。這個電阻薄膜屏通常分為兩層,一層是由玻璃或有機(jī)玻璃構(gòu)成的基層,其表面涂有透明的導(dǎo)電層;基層外面壓著我們平時直接接觸的經(jīng)過硬化及防刮處理的塑料層,塑料層內(nèi)部同樣有一層導(dǎo)電層,兩個導(dǎo)電層之間是分離的。當(dāng)我們用手指或其他物體觸摸屏幕的時候,兩個導(dǎo)電層發(fā)生接觸,電阻產(chǎn)生變化,控制器則根據(jù)電阻的具體變化來判斷接觸點的坐標(biāo)并進(jìn)行相應(yīng)的操作。 
             電容式觸摸屏工作原理 
       



      三星P2電容觸摸屏組件
       

        與電阻式觸摸屏不同,電容式觸摸屏是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。電容式觸摸屏的感應(yīng)屏是一塊四層復(fù)合玻璃屏,玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層導(dǎo)電層,最外層是一薄層矽土玻璃保護(hù)層。當(dāng)我們用手指觸摸在感應(yīng)屏上的時候,人體的電場讓手指和和觸摸屏表面形成一個耦合電容,對于高頻電流來說,電容是直接導(dǎo)體,于是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出,并且流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比,控制器通過對這四個電流比例的精確計算,得出觸摸點的位置。
             相比傳統(tǒng)的電阻式觸摸屏,電容式觸摸屏的優(yōu)勢主要有以下幾個方面:
        1.操作新奇。電容式觸摸屏支持多點觸控,操作更加直觀、更具趣味性。
        2.不易誤觸。由于電容式觸摸屏需要感應(yīng)到人體的電流,只有人體才能對其進(jìn)行操作,用其他物體觸碰時并不會有所相應(yīng),所以基本避免了誤觸的可能。
        3.耐用度高。比起電阻式觸摸屏,電容式觸摸屏在防塵、防水、耐磨等方面有更好的表現(xiàn)。
        作為目前正當(dāng)紅的觸摸屏技術(shù),電容式觸摸屏雖然具有界面華麗、多點觸控、只對人體感應(yīng)等優(yōu)勢,但與此同時,它也有以下幾個缺點:
        1.精度不高。由于技術(shù)原因,電容式觸摸屏的精度比起電阻式觸摸屏還有所欠缺。而且只能使用手指進(jìn)行輸入,在小屏幕上還很難實現(xiàn)辨識比較復(fù)雜的手寫輸入。
        2.易受環(huán)境影響。溫度和濕度等環(huán)境因素發(fā)生改變時,也會引起電容式觸摸屏的不穩(wěn)定甚至漂移。例如用戶在使用的同時將身體靠近屏幕就可能引起漂移,甚至在擁擠的人群中操作也會引起漂移。這主要是由于電容式觸摸屏技術(shù)的工作原理所致,雖然用戶的手指距離屏幕更近,但屏幕附近還有很多體積遠(yuǎn)大于手指的電場同時作用,這樣就會影響到觸摸位置的判斷。
        3.成本偏高。此外,當(dāng)前電容式觸控屏在觸控板貼附到LCD面板的步驟中還存在一定的技術(shù)困難,良品率并不高,所以無形中也增加了電容式觸控屏的成本。 
             前景展望
        在以往,因成本和技術(shù)等因素,電阻式控制面板被采用的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電容式觸控技術(shù)。但在近一階段,隨著工藝進(jìn)步和批量化,電容式觸摸屏的價格正在不斷的下降,與電阻式觸摸屏的價格差距也越來越小,在價格上逐漸具備了與電阻式觸摸屏競爭的能力。
        隨著蘋果iPhone、iPod Touch等產(chǎn)品的紅火,不僅各大廠商都開始了對電容式觸摸屏產(chǎn)品的研發(fā),就連諸多3M、Synaptics這樣的觸摸屏制造商也大量跟進(jìn),紛紛投入到電容式觸摸屏的研發(fā)及生產(chǎn)當(dāng)中。相信隨著競爭的不斷升級,電容式觸摸屏在短期內(nèi)將會有很大的發(fā)展;而電容式觸摸屏的應(yīng)用也不會僅僅是現(xiàn)有的手機(jī)、隨身影音播放器等產(chǎn)品,還可能向相機(jī)、GPS導(dǎo)航器、游戲機(jī)等更多的產(chǎn)品上拓展。
        最后,我們要說的是:盡管電容式觸摸屏有其獨到的賣點,但從功能的全面性及穩(wěn)定性等方面來看,它目前還不足以取代電阻式觸摸屏根深蒂固的位置。在一定時期內(nèi),相信這兩種類型的觸摸屏將會在市場內(nèi)展開更激烈的競爭。至于鹿死誰手,現(xiàn)在判斷未免還有些太早。
             電容式觸摸屏的工作原理
             電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層,再在導(dǎo)體層外加上一塊保護(hù)玻璃,雙玻璃設(shè)計能徹底保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器.   
        電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極,在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個低電壓交流電場.在觸摸屏幕時,由于人體電場,手指與導(dǎo)體層間會形成一個耦合電容,四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點,而電流強(qiáng)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(qiáng)弱,準(zhǔn)確算出觸摸點的位置.電容式觸摸屏的雙玻璃不但能保護(hù)導(dǎo)體及感應(yīng)器,更有效地防止外在環(huán)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(zhǔn)確算出觸摸位置.由于電容隨溫度、濕度或接地情況的不同而變化,故其穩(wěn)定性較差,往往會產(chǎn)生漂移現(xiàn)象.該種觸摸屏適用于系統(tǒng)開發(fā)的調(diào)試階段.


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