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                  四大觸摸屏技術工作原理及特點分析

                  作者: Multitouch     時間:2014-03-20     源于:未知    總點擊:
                  【導讀】: 表面聲波,超聲波的一種,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。

                         紅外觸摸屏是利用X、Y方向上密布的紅外線矩陣來檢測并定位用戶的觸摸。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框,電路板在屏幕四邊排布紅外發射管和紅外接收管,一一對應形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時,手指就會擋住經過該位置的橫豎兩條紅外線,因而可以判斷出觸摸點在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸點上的紅外線而實現觸摸屏操作。 早期觀念上,紅外觸摸屏存在分辨率低、觸摸方式受限制和易受環境干擾而誤動作等技術上的局限,因而一度淡出過市場。此后第二代紅外屏部分解決了抗光干擾的問題,第三代和第四代在提升分辨率和穩定性能上亦有所改進,但都沒有在關鍵指標或綜合性能上有質的飛躍。但是,了解觸摸屏技術的人都知道,紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾,適宜惡劣的環境條件,紅外線技術是觸摸屏產品最終的發展趨勢。采用聲學和其它材料學技術的觸屏都有其難以逾越的屏障,如單一傳感器的受損、老化,觸摸界面怕受污染、破壞性使用,維護繁雜等等問題。紅外線觸摸屏只要真正實現了高穩定性能和高分辨率,必將替代其它技術產品而成為觸摸屏市場主流。 過去的紅外觸摸屏的分辨率由框架中的紅外對管數目決定,因此分辨率較低,市場上主要國內產品為32x32、40X32,另外還有說紅外屏對光照環境因素比較敏感,在光照變化較大時會誤判甚至死機。這些正是國外非紅外觸摸屏的國內代理商銷售宣傳的紅外屏的弱點。而最新的技術第五代紅外屏的分辨率取決于紅外對管數目、掃描頻率以及差值算法,分辨率已經達到了1000X720,至于說紅外屏在光照條件下不穩定,從第二代紅外觸摸屏開始,就已經較好的克服了抗光干擾這個弱點。 第五代紅外線觸摸屏是全新一代的智能技術產品,它實現了1000*720高分辨率、多層次自調節和自恢復的硬件適應能力和高度智能化的判別識別,可長時間在各種惡劣環境下任意使用。并且可針對用戶定制擴充功能,如網絡控制、聲感應、人體接近感應、用戶軟件加密保護、紅外數據傳輸等。 原來媒體宣傳的紅外觸摸屏另外一個主要缺點是抗暴性差,其實紅外屏完全可以選用任何客戶認為滿意的防暴玻璃而不會增加太多的成本和影響使用性能,這是其他的觸摸屏所無法效仿的。

                       4、表面聲波觸摸屏

                         4.1 、表面聲波

                        表面聲波,超聲波的一種,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、易于分析,并且在橫波傳遞過程中具有非常尖銳的頻率特性,近年來在無損探傷、造影和退波器方向上應用發展很快,表面聲波相關的理論研究、半導體材料、聲導材料、檢測技術等技術都已經相當成熟。 表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板,安裝在CRT、LED、LCD或是等離子顯示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平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°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。

                       4.2 、表面聲波觸摸屏工作原理

                        以右下角的X-軸發射換能器為例: 發射換能器把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉化為聲波能量向左方表面傳遞,然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面傳遞,聲波能量經過屏體表面,再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給X-軸的接收換能器,接收換能器將返回的表面聲波能量變為電信號。 當發射換能器發射一個窄脈沖后,聲波能量歷經不同途徑到達接收換能器,走最右邊的最早到達,走最左邊的最晚到達,早到達的和晚到達的這些聲波能量疊加成一個較寬的波形信號,不難看出,接收信號集合了所有在X軸方向歷經長短不同路徑回歸的聲波能量,它們在Y軸走過的路程是相同的,但在X軸上,最遠的比最近的多走了兩倍X軸最大距離。因此這個波形信號的時間軸反映各原始波形疊加前的位置,也就是X軸坐標。 發射信號與接收信號波形 在沒有觸摸的時候,接收信號的波形與參照波形完全一樣。當手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時,X軸途經手指部位向上走的聲波能量被部分吸收,反應在接收波形上即某一時刻位置上波形有一個衰減缺口。 接收波形對應手指擋住部位信號衰減了一個缺口,計算缺口位置即得觸摸坐標 控制器分析到接收信號的衰減并由缺口的位置判定X坐標。之后Y軸同樣的過程判定出觸摸點的Y坐標。除了一般觸摸屏都能響應的X、Y坐標外,表面聲波觸摸屏還響應第三軸Z軸坐標,也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。其原理是由接收信號衰減處的衰減量計算得到。三軸一旦確定,控制器就把它們傳給主機。

                       4.3、表面聲波觸摸屏特點

                       清晰度較高,透光率好。高度耐久,抗刮傷性良好(相對于電阻、電容等有表面度膜)。反應靈敏。不受溫度、濕度等環境因素影響,分辨率高,壽命長(維護良好情況下5000萬次);透光率高(92%),能保持清晰透亮的圖像質量;沒有漂移,只需安裝時一次校正;有第三軸(即壓力軸)響應,目前在公共場所使用較多。 表面聲波屏需要經常維護,因為灰塵,油污甚至飲料的液體沾污在屏的表面,都會阻塞觸摸屏表面的導波槽,使波不能正常發射,或使波形改變而控制器無法正常識別,從而影響觸摸屏的正常使用,用戶需嚴格注意環境衛生。必須經常擦抹屏的表面以保持屏面的光潔,并定期作一次全面徹底擦除。

                      表面聲波屏

                       聲波屏的三個角分別粘貼著X,Y方向的發射和接收聲波的換能器(換能器:由特殊陶瓷材料制成的,分為發射換能器和接收換能器。是把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉化為聲波能和由反射條紋匯聚成的表面聲波能變為電信號。),四個邊刻著反射表面超聲波的反射條紋。當手指或軟性物體觸摸屏幕,部分聲波能量被吸收,于是改變了接收信號,經過控制器的處理得到觸摸的X,Y坐標。

                      四線電阻屏

                       四線電阻屏在表面保護涂層和基層之間覆著兩層透明電導層ITO(ITO:氧化銦,弱導電體,特性是當厚度降到1800個埃(埃=10-10米)以下時會突然變得透明,再薄下去透光率反而下降,到300埃厚度時透光率又上升。是所有電阻屏及電容屏的主要材料。),兩層分別對應X,Y軸,它門之間用細微透明絕緣顆粒絕緣,當觸摸時產生的壓力使兩導電層接通,由于電阻值的變化而得到觸摸的X,Y坐標。

                      五線電阻屏

                       五線電阻屏的基層之上覆有把X,Y兩方向的電壓場加在同一層的透明電導層ITO,最外層金導電層(金導電層:五線電阻觸摸屏的外層導電層使用的是延展性好的金涂層材料,外導電層由于頻繁觸摸,使用延展性好的金材料目的是為了延長使用壽命。)只用來作純導體,當觸摸時,用分時檢測接觸點X軸和Y軸電壓值的方法測得觸摸點的位置。內層ITO需四條引線,外層一條,共5根引線。

                       電容屏

                       電容屏表面涂有透明電導層ITO,電壓連接到四角,微小直流電散部在屏表面,形成均勻之電場,用手觸屏時,人體作為耦合電容一極,電流從屏四角匯集形成耦合電容另一極,通過控制器計算電流傳到碰觸位置的相對距離得到觸摸的坐標 。

                      紅外屏

                       紅外觸摸屏是利用X、Y方向上密布的紅外線矩陣來檢測并定位用戶的觸摸。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框,電路板在屏幕四邊排布紅外發射管和紅外接收管,一一對應形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時,手指就會擋住經過該位置的橫豎兩條紅外線,因而可以判斷出觸摸點在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸點上的紅外線而實現觸摸屏操作。


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