4、五線式電阻觸摸屏
五線觸摸屏使用了一個阻性層和一個導電層.導電層有一個觸點,通常在其一側的邊 緣.阻性層的四個角上各有一個觸點.為了在X軸方向進行測量,將左上角和左下角偏置到 VREF,右上角和右下角接地.由於左、右角為同一電壓,其效果與連接左右側的匯流排差 不多,類似於四線觸摸屏中採用的方法. 為了沿Y軸方向進行測量,將左上角和右上角偏置為VREF,左下角和右下角偏置為0V. 由於上、下角分別為同一電壓,其效果與連接頂部和底部邊緣的匯流排大致相同,類似於 在四線觸摸屏中採用的方法.這種測量演算法的優點在於它使左上角和右下角的電壓保 持不變,但如果採用柵格座標,X軸和Y軸需要反向.對於五線觸摸屏.最佳的連接方法是將 左上角(偏置為VREF)接ADC的正參考輸入端,將左下角(偏置為0V)接ADC的負參考輸入端.
Touch Panel基本原理及應用
Touch Panel分類
主要觸控技術比較
表面聲波 清晰度 很好 電容式 字元圖像模糊 紅外式 一般 五線電阻 較好 四線電阻 字元圖像模糊
反光性
透光率
很少
92％（極限）
嚴重
85%
100%
有
75%
較少
60%左右
色彩失真
解析度 壓力軸回應 漂移 防刮擦 野蠻使用 反應速度 材料 多點觸摸 光干擾 電磁場干擾 防塵 壽命 安裝風險 市場反修率 外觀
I sensor kl
Isensor:感應電流; k:常數 l:感應點到偵測點的距離
3.電容式Touch Panel的優缺點
分辨率为4096×4096,由于表面有涂层,所以它的透光率低并且有反光,电容感应触 摸屏不受污秽、尘埃或油渍的影响,在公共场所常见的就是这种触摸屏.但因其采用电 场藕合原理，所以会不同程度的受到周围环境的影响,同时,电容感应触摸屏存在严重 的飘移现象.电容式触摸屏把人体当作电容器的一个电极使用,当有导体靠近并与夹层 ITO工作面之间耦合出足够大的电容时,流走的电流就会引起电容式触摸屏的误动作; 另外,戴着手套或手持绝缘物体触摸时会没有反应,这是因为增加了绝缘的介质.
表面聲波 Touch Panel
1、表面聲波Touch panel的結構
表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分是一塊強化玻璃板,安裝在顯示器螢幕的前面.玻璃屏 的左上角和右下角各固定了豎直和水準方向的超聲波發射換能器,右上角則固定了兩個 相應的超聲波接收換能器.玻璃屏的四個周邊則刻有45°角結構
a> Mylar或FPC引出 b> ITO Glass直接引出
c> ITO FILM直接引出
此結構成本低,工藝成熟,透明度高,引出線可隨意選擇,厚度可以調整.
3.5.薄膜對玻璃結構
Lens+FILM+FILM+PC
此結構成本高,結構層多,透過率低,光學膠合時不良率高,引出線可採用 Mylar或FPC,目前此產品因工藝複雜,仍有問題待克服.
2、電容式Touch panel的工作原理
電容式觸摸屏是利用人體的電流感應進行工作的.電容式觸摸屏是是一塊四層複合 玻璃屏,玻璃屏的內表面和夾層各塗有一層ITO,最外層是一薄層矽土玻璃保護層,夾層 ITO塗層作為工作面,四個角上引出四個電極，內層ITO為遮罩層以保證良好的工作環境. 當手指觸摸在金屬層上時,由於人體電場,用戶和觸摸屏表面形成以一個耦合電容,對於 高頻電流來說,電容是直接導體,於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,並且流經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.
4096*4096 有 非常好且不怕硬物 不怕 10ms 純玻璃 智能判斷 沒有此問題 沒有此問題 不怕 >>5千萬次 半永久性 不易碎 0 不影響
有
1024*1024 有 一般，怕硬物敲擊 一般 15-24ms 四層複合膜 中心點 沒有此問題 有 不怕 2千萬次 易碎 21% 不影響
40*32 外框易碎 50-300ms 透光外殼 左上角 不能超範圍 沒有此問題 不能擋住透光 部分 太多感測器 損壞概率大 易摔碎外殼 40% 影響外觀
Touch Panel名詞定義
□ A.A.區: Active Area動作區(TP AA ≧ LCD AA單邊0.5mm) □ V.A.區:View Area可視區(TP VA ≧ LCD VA單邊0.5mm)
□ O.D.區:Outside Dimensional外觀尺寸(TP OD≦LCD OD) □ K.A.區: Key Area保證可動作的區域(1.2mm以上) □ FPC: (Flexible Printed Circuit)軟性印刷電路板 □ 主線:與ITO向接觸之銀線(Glass主線1.2mm以上,Film主線1.5mm以上) □ 導線:爲了連接FPC而由主線延伸出來未與ITO相接觸之銀線.(Glass導線0.5mm以上,Film導 線0.7mm以上)
7、邊緣效應
當觸控筆于Film面電場的最邊緣反復劃線容易因剪力造成Film面ITO受損,稱 為邊緣效應
8.電阻式 Touch Panel的優缺點
电阻式触摸屏工作在与外界完全隔离的环境中,它不怕灰尘、水气和 油污,可以用任何物体来触摸，比较适合工业控制领域使用.缺点是由于复 合薄膜的外层采用塑料,太用力或使用锐器触摸可能划伤触摸屏.
Touch Panel的標準規範
1.電氣特性 工作電壓:5V(DC)/1mA;透過率:a>薄膜與薄膜≧75%,波長550nm,b>薄膜與玻璃≧80%,波長 550nm;絕緣阻抗:模擬式＞10MΩ,25V(DC),數字式＞10MΩ,25V,響應時間≦10ms. 2.機械特性 操作壓力:10~100g,線性小於1.5% 3.環境參數 操作溫度:-10℃~60℃;儲存溫度:-20℃~70℃;環測條件60 ℃,90%,240hour 4.使用壽命 敲擊100萬次(採用硅膠做測試頭),筆劃:10萬次.
電阻觸摸屏的兩層ITO工作面必須是完整的,在每個工作面的兩條線上各涂 一條銀膠,一端加5V電壓,一端接地,就能在工作面的一個方向上形成均勻連續 的帄行電壓分佈.在偵測到有觸摸后,立刻A/D轉換測量接觸點的模擬量電壓值, 根據比例公式就能計算出觸摸點在這個方向上的位置.
V px R 4
V R3 R4
電阻式Touch Panel驅動
以TSC2046E為driver對四線式電阻式觸摸屏進行說明.通過IC內部Logic控制,對X座 標和Y座標先後進行偵測,當偵測Y座標時,以Y+作為VCC輸入,Y-作為Ground基準,以X-作 為偵測PIN,X+為高阻抗輸出(相對Touch panel內阻可視為open),如圖a.當偵測X座標時 , 以X+作為VCC輸入,X-作為Ground基準,以Y-作為偵測PIN,Y+為高阻抗輸出(相對Touch panel內阻可視為open),如圖b.通過實際測量可近似用如下公式表示:
2、表面聲波Touch panel的原理
表面聲波是超聲波的一種,它是在介質(例如玻璃或金屬等剛性材料)表面淺層 傳播的機械能量波.通過楔形三角基座(根據表面波的波長嚴格設計),可以做到定向、 小角度的表面聲波能量發射.表面聲波性能穩定、易於分析,並且在橫波傳遞過程 中具有非常尖銳的頻率特性.該觸摸屏的顯示幕四角分別設有超聲波發射換能器 及接收換能器,能發出一種超聲波並覆蓋螢幕表面.當手指碰觸顯示幕時,由於吸收 了部分聲波能量,使接收波形發生變化,即某一時刻波形有一個衰減缺口,控制器依 據衰減的信號即可計算出觸摸點位置.
V py R 1
V R1 R 2
3.2.四線電阻觸摸屏結構
3.3.薄膜對薄膜結構
a> Mylar或FPC引出
b> ITO FILM直接引出
此結構由於採用兩層ITO FILM,厚度較薄,最薄可做到0.45mm,但價格較貴,產品 叫薄,客戶裝配時需非常小心,不能彎折產品角度過大,否則產品導電膜較易龜裂,導 致產品功能不良,在厚度允許的情況下不建議客戶先用此結構產品.
清潔外殼
不需要
不需要
電阻式Touch Panel
1、電阻觸摸屏基本結構
2、電阻觸摸屏基本原理
VR EF
1
R1
2
VO
1
R2
2
V O V REF
R2 R1 R 2
電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏,這是一種多層 的複合薄膜,由一層玻璃或有機玻璃作為基層,表面塗有一層叫ITO的透明導電層,上面再蓋 有一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層,它的內表面也塗有一層導電層(ITO或鎳金), 在兩層導電層之間有許多細小(小於千分之一英寸)的透明隔離點把它們隔開絕緣.當手指 觸摸屏幕時,兩層導電層在觸摸點位置有一接觸,控制器偵測到此接通并計算出X、Y軸位置 ,這就是所有電阻技術觸摸屏共同的基本原理.
3、四線式電阻觸摸屏 3.1.四線式TP動作原理
四線觸摸屏包含兩個阻性層.其中一層在螢幕的左右邊緣各有一條垂直匯流排,另一 層在螢幕的底部和頂部各有一條水準匯流排.為了在X軸方向進行測量,將左側匯流排偏 置為0V,右側匯流排偏置為VREF.將頂部或底部匯流排連接到ADC,當頂層和底層相接觸時 即可作一次測量. 為了在Y軸方向進行測量,將頂部匯流排偏置為VREF,底部匯流排偏置為0V.將ADC輸 入端接左側匯流排或右側匯流排,當頂層與底層相接觸時即可對電壓進行測量.顯示了四 線觸摸屏在兩層相接觸時的簡化模型.對於四線觸摸屏,最理想的連接方法是將偏置為 VREF的匯流排接ADC的正參考輸入端,並將設置為0V的匯流排接ADC的負參考輸入端.
採用紅外發射及接受原理製成,受加工工藝及本身反應原理限制,其解析度低,使用 壽命短.但因其採用外掛框架式結構,所以安裝方便,無透光限制.紅外觸摸屏也同樣不受 電流、電壓和靜電幹擾，適宜於某些惡劣的環境.其主要優點是價格低廉、安裝方便,可 以用在各檔次的電腦上.此外,由於沒有電容充放電過程,回應速度比電容式快.外界光线 变化，如阳光或室内灯等均会影响其准确度.