硬件開發(fā)技術(shù)之觸摸屏的詳細(xì)介紹
(文章來(lái)源:雷小天博客)
觸摸屏又稱觸控面板,它是一種把觸摸位置轉(zhuǎn)化成坐標(biāo)數(shù)據(jù)的輸入設(shè)備,根據(jù)觸摸屏的檢測(cè)原理,主要分為電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏。下面我們就分別來(lái)介紹下這兩種觸摸屏。
電阻式觸摸屏是一種傳感器,它將矩形區(qū)域中觸摸點(diǎn)(X,Y)的物理位置轉(zhuǎn)換為代表 X 坐標(biāo)和 Y 坐標(biāo)的電壓。很多 LCD 模塊都采用了電阻式觸摸屏,比如我們2.0/2.2/2.4/2.6/2.8/3.0/3.2/3.5 寸的 TFTLCD 模塊都是采用電阻式觸摸屏。使用時(shí)需要用一定的壓力才會(huì)能檢測(cè)到電壓,即觸摸。
電阻式觸摸屏基本上是薄膜加上玻璃的結(jié)構(gòu),薄膜和玻璃相鄰的一面上均涂有 ITO(納米銦錫金屬氧化物)涂層,ITO 具有很好的導(dǎo)電性和透明性。當(dāng)觸摸操作時(shí),薄膜下層的 ITO 會(huì)接觸到玻璃上層的 ITO,經(jīng)由感應(yīng)器傳出相應(yīng)的電信號(hào),經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路送到處理器,通過(guò)運(yùn)算轉(zhuǎn)化為屏幕上的 X、Y 值,而完成點(diǎn)選的動(dòng)作,并呈現(xiàn)在屏幕上。
電阻觸摸屏的工作原理主要是通過(guò)壓力感應(yīng)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)屏幕內(nèi)容的操作和控制的,這種觸摸屏屏體部分是一塊與顯示器表面非常配合的多層復(fù)合薄膜,其中第一層為玻璃或有機(jī)玻璃底層,第二層為隔層,第三層為多元樹脂表層,表面還涂有一層透明的導(dǎo)電層,上面再蓋有一層外表面經(jīng)硬化處理、光滑防刮的塑料層。在多元脂表層表面的傳導(dǎo)層及玻璃層感應(yīng)器是被許多微小的隔層所分隔電流通過(guò)表層,輕觸表層壓下時(shí),接觸到底層,控制器同時(shí)從四個(gè)角讀出相稱的電流及計(jì)算手指位置的距離。
這種觸摸屏利用兩層高透明的導(dǎo)電層組成觸摸屏,兩層之間距離僅為 2.5 微米。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí),平常相互絕緣的兩層導(dǎo)電層就在觸摸點(diǎn)位置有了一個(gè)接觸,因其中一面導(dǎo)電層接通 Y 軸方向的電源均勻電壓場(chǎng),使得偵測(cè)層的電壓由零變?yōu)榉橇?,控制器偵測(cè)到這個(gè)接通后,進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換,并將得到的電壓值與參考電壓相比,即可得觸摸點(diǎn)的 Y 軸坐標(biāo),同理得出 X 軸的坐標(biāo),這就是所有電阻技術(shù)觸摸屏共同的最基本原理。
從上面的簡(jiǎn)介,我們知道觸摸屏都需要一個(gè) AD 轉(zhuǎn)換器,也就是要將電壓變化讀取出來(lái),供主機(jī)求出觸摸的位置。我們的 TFTLCD 模塊使用的是四線電阻式觸摸屏,這種觸摸屏的控制芯片有很多,包括:ADS7843、 ADS7846、 TSC2046、XPT2046 和 AK4182 等。這幾款芯片的驅(qū)動(dòng)基本上是一樣的,也就是說(shuō)你只要寫出了 XPT2046 的驅(qū)動(dòng),這個(gè)驅(qū)動(dòng)對(duì)其他幾個(gè)芯片也是有效的。而且封裝也有一樣的,而且管腳也完全兼容。所以在替換起來(lái)非常方便。
現(xiàn)在幾乎所有智能手機(jī),包括平板電腦都是采用電容屏作為觸摸屏, 電容屏是利用人體感應(yīng)進(jìn)行觸點(diǎn)檢測(cè)控制,不需要直接接觸或只需要輕微接觸,通過(guò)檢測(cè)感應(yīng)電流來(lái)定位觸摸坐標(biāo)。我們有的 3.5/4.3/4.5/7 寸 TFTLCD 模塊上使用的觸摸屏是電容式觸摸屏,下面簡(jiǎn)單介紹下電容式觸摸屏的原理。
電容式觸摸屏主要分為兩種:(1)表面電容式電容觸摸屏。表面電容式觸摸屏技術(shù)是利用 ITO(銦錫氧化物,是一種透明的導(dǎo)電材料)導(dǎo)電膜,通過(guò)電場(chǎng)感應(yīng)方式感測(cè)屏幕表面的觸摸行為進(jìn)行。但是表面電容式觸摸屏有一些局限性,它只能識(shí)別一個(gè)手指或者一次觸摸。
(2)投射式電容觸摸屏。投射式電容觸摸屏卻具有多指觸控的功能。這兩種電容式觸摸屏都具有透光率高、反應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是:隨著溫度、濕度的變化,電容值會(huì)發(fā)生變化,導(dǎo)致工作穩(wěn)定性差,時(shí)常會(huì)有漂移現(xiàn)象,需要經(jīng)常校對(duì)屏幕,且不可佩戴普通手套進(jìn)行觸摸定位。投射電容式觸摸屏是傳感器利用觸摸屏電極發(fā)射出靜電場(chǎng)線。一般用于投射電容傳感技術(shù)的電容類型有兩種:自我電容和交互電容。
自我電容又稱絕對(duì)電容,是最廣為采用的一種方法,自我電容通常是指掃描電極與地構(gòu)成的電容。在玻璃表面有用 ITO 制成的橫向與縱向的掃描電極,這些電極和地之間就構(gòu)成一個(gè)電容的兩極。當(dāng)用手或觸摸筆觸摸的時(shí)候就會(huì)并聯(lián)一個(gè)電容到電路中去,從而使在該條掃描線上的總體的電容量有所改變。在掃描的時(shí)候,控制 IC 依次掃描縱向和橫向電極,并根據(jù)掃描前后的電容變化來(lái)確定觸摸點(diǎn)坐標(biāo)位置。筆記本電腦觸摸輸入板就是采用的這種方式,筆記本電腦的輸入板采用 X*Y 的傳感電極陣列形成一個(gè)傳感格子,當(dāng)手指靠近觸摸輸入板時(shí),在手指和傳感電極之間產(chǎn)生一個(gè)小量電荷。
交互電容又叫做跨越電容,它是在玻璃表面的橫向和縱向的 ITO 電極的交叉處形成電容。交互電容的掃描方式就是掃描每個(gè)交叉處的電容變化,來(lái)判定觸摸點(diǎn)的位置。當(dāng)觸摸的時(shí)候就會(huì)影響到相鄰電極的耦合,從而改變交叉處的電容量,交互電容的掃面方法可以偵測(cè)到每個(gè)交叉點(diǎn)的電容值和觸摸后電容變化,因而它需要的掃描時(shí)間與自我電容的掃描方式相比要長(zhǎng)一些,需要掃描檢測(cè) X*Y根電極。目前智能手機(jī)/平板電腦等的觸摸屏,都是采用交互電容技術(shù)。
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