深入了解觸摸屏技術(shù)與觸控設計技巧

實(shí)際上，如果產(chǎn)品上有一個(gè)LCD或鍵盤(pán)，設計師可能就需要考慮如何才能設計出一個(gè)利用觸控技術(shù)的產(chǎn)品。但對于設計師不幸的是，當設計觸控屏時(shí)，有許多種不同的解決方式，有各式各樣的性能，當然也需要各種不同的設計考慮。故現在是需要深入理解該技術(shù)，并對你的產(chǎn)品系列進(jìn)行*估的時(shí)候了。只有這樣，才能成為市場(chǎng)上的領(lǐng)先者，而良好的外觀(guān)設計是設計的出發(fā)點(diǎn)。

從電話(huà)機，辦公設備，揚聲器，數碼相框，電視機控制鍵，遙控器，GPS系統，汽車(chē)無(wú)鑰控制，到醫療監控設備，到處都是觸控設備!每一個(gè)行業(yè)，每個(gè)產(chǎn)品類(lèi)型，各種尺寸，每一種應用，甚至是每個(gè)價(jià)格點(diǎn)上，都離不開(kāi)觸控技術(shù)?？梢哉f(shuō)，觸控技術(shù)無(wú)處不在。

觸控技術(shù)的深入剖析

搞清設計所需是觸控產(chǎn)品設計最重要的第一步。觸控屏供應鏈上的許多提供商通常提供許多令人迷惑的不同組件，而更多的時(shí)候是一些提供商聯(lián)合起來(lái)為終端客戶(hù)提供一個(gè)價(jià)值鏈。圖1中給出了觸控屏生態(tài)系統的構成圖。有趣的是，無(wú)論是在最新的筆記本電腦，或者最新的觸控屏手機中，該生態(tài)系統都是一樣的。

圖1：觸控屏控制器解析

1、前面板或外框

前面板或外框是終端產(chǎn)品的最表層。在某些產(chǎn)品中，該外框將透明的蓋板圍起來(lái)，以免受到外部的惡劣氣候或潮濕的影響，也防止下面的傳感產(chǎn)品受到刻劃以及破壞(見(jiàn)#3)。也有些時(shí)候，最外面的框只是簡(jiǎn)單地覆蓋在觸控傳感器的上邊，這種情況下僅僅是一個(gè)裝飾。

2、觸控控制器

通常，觸控控制器是一個(gè)小型的微控制器芯片，它位于觸控傳感器和PC/或嵌入式系統控制器之間。該芯片可以裝配到系統內部的控制器板上，也可以放到粘貼到玻璃觸控傳感器上的柔性印刷電路(FPC)上。該觸控控制器將提取來(lái)自觸控傳感器的信息，并將其轉換成PC或嵌入式系統控制器能夠理解的信息。

3、觸控傳感

觸控屏“傳感器”是一個(gè)帶有觸控響應表面的透明玻璃板。該傳感器被安放到LCD上面，使得面板的觸控區域能覆蓋顯示屏的可視區域。如今市場(chǎng)上有許多種不同的觸控傳感技術(shù)，各自都采用彼此不同的方法來(lái)檢測觸控輸入?；旧?，這些技術(shù)都是在觸控時(shí)，使電流流過(guò)面板，從而產(chǎn)生一個(gè)電壓或信號的變化。這個(gè)電壓變化將被觸控控制器傳感，從而確定屏幕上的觸控位置。

4、液晶顯示器(LCD)

絕大多數的觸控屏系統用于傳統的LCD上。用于觸控產(chǎn)品的LCD選擇方法與傳統系統中基本相同，包括分辨率，清晰度，刷新速度，成本等。但在觸控屏中的另一個(gè)主要的考慮是輻射電平。由于觸控傳感器中的技術(shù)基于面板被觸控所產(chǎn)生的微小的電變化，能夠輻射許多電氣噪聲的LCD是設計中的難點(diǎn)。在選擇用于觸控系統中的LCD之前，應該與觸控傳感器提供商進(jìn)行協(xié)商。

5、系統軟件

觸控屏驅動(dòng)器軟件可以來(lái)自原廠(chǎng)商(如手機中的嵌入式OS)，也可以是后來(lái)加裝的軟件(像在傳統PC上加一個(gè)觸控屏)。該軟件應能使觸控屏和系統控制器一道工作。它將告訴產(chǎn)品的操作系統如何解析來(lái)自觸控控制器的觸控事件信息。在PC型應用中，絕大多數觸控屏驅動(dòng)器的工作像一個(gè)鼠標。這就使得觸控屏幕與在屏幕上的同一位置上連續的按鼠標非常相似。在嵌入式系統中，嵌入式控制驅動(dòng)器必須將出現在屏幕上的信息與接收到觸控的位置進(jìn)行比對。

三大觸控技術(shù)

電阻式觸控技術(shù)：電阻式觸控技術(shù)是最常用的觸控屏技術(shù)。用于高業(yè)務(wù)流應用，并對屏幕上的水珠和其他殘留物具有免疫能力。電阻式觸控屏通常是成本最低的解決方案。由于是對壓力起反應，可以用手指，帶手套的手，觸控筆，或者像*這類(lèi)的其它的物體進(jìn)行觸控。

表面電容式觸控技術(shù)：表面電容式觸控技術(shù)提供的顯示清晰度比電阻式觸控中通常所用的塑料膜要清晰得多。在表面電容式顯示中，位于顯示器四個(gè)角落的傳感器檢測由于觸控引起的電容變化。這類(lèi)觸控屏可以用手指或其他電容式物體實(shí)現觸控激勵。

保護性電容式觸控：保護性電容式觸控是最近才進(jìn)入市場(chǎng)的一種技術(shù)。該技術(shù)也能提供優(yōu)異的透光性，但它還具有一些比表面電容式觸控好得多的優(yōu)點(diǎn)。投影型電容式觸控不需要位置校準，并能提供高得多的位置精度。投影型電容式觸控還有另外令人激動(dòng)的地方，那就是它同時(shí)能夠支持多點(diǎn)觸控。

觸控屏工作原理

我們將深入了解一下兩個(gè)最常用的觸控屏技術(shù)。使用最廣泛的技術(shù)是電阻式觸控。絕大多數人可能以前都在銀行的ATM機上、許多商場(chǎng)里的*檢查機、甚至是在餐館里輸入一個(gè)訂餐單時(shí)用過(guò)這類(lèi)電阻式觸控技術(shù)。而投影型電容式觸控屏，使用的范圍還沒(méi)有這么廣，但具有快速發(fā)展動(dòng)力。許多采用投影型電容式界面的手機和便攜式音樂(lè )播放器都在投放市場(chǎng)。無(wú)論是電阻式或電容式技術(shù)都有一個(gè)堅固的電組件，都利用ITO(氧化銦錫，透明導體)，這兩種技術(shù)都會(huì )長(cháng)期使用。

電阻式觸控屏包括有一個(gè)柔性頂層，然后是一層ITO，一個(gè)空氣隙，然后是另一層ITO。面板有4根線(xiàn)附到ITO層上：“X”層的左右側各一根，“Y”層的頂端和底端各一根。

當柔性頂層受壓接觸到下面一層時(shí)檢測到觸控。觸控的位置按如下兩步來(lái)測量：首先，“X右”被驅動(dòng)到一個(gè)已知電壓上，而把“X左”驅動(dòng)到地，讀取來(lái)自Y傳感器的電壓。這樣就提供了X坐標。對于另一個(gè)坐標軸重復這一過(guò)程，即可確定精確的手指位置。

電阻式觸控屏還有5線(xiàn)和8線(xiàn)型。5線(xiàn)型用更耐用的低阻“導體層”來(lái)代替最上面的ITO層。而8線(xiàn)面板則通過(guò)對面板特性的更好校準來(lái)實(shí)現更高的分辨率。

對于電阻式技術(shù)來(lái)說(shuō)有幾個(gè)缺點(diǎn)。柔性頂層只有75%-80%的透光度，而且電阻式觸控屏測量過(guò)程中也有較多的誤差源。如果ITO層不一致，電阻在傳感范圍將不會(huì )線(xiàn)性變化。需要10-12位的測量電壓精度，這在很多環(huán)境中都是困難的。為了將觸控點(diǎn)與下層的LCD圖像對準，許多現有的電阻式觸控屏都需要周期性的校準。

反之，投影型電容式觸控屏沒(méi)有活動(dòng)部件。在LCD和用戶(hù)之間只有ITO和透光度幾乎為100%的玻璃板。投影型電容式傳感硬件包括一個(gè)玻璃頂層(見(jiàn)圖2)，下面是一個(gè)X傳感器陣，一層絕緣玻璃，再下面是位于玻璃基片上的Y傳感器陣。面板連接到每一個(gè)X和Y傳感器，故5 x 6的面板共有11根連線(xiàn)(如下面的圖3所示)，而10 x 14面板則有24條傳感器連線(xiàn)。