接触屏品种与原理、结构 + A+ F/ @& ?( c7 i9 ? 接触屏的几个概念: @5 ^7 d; _( G- A7 C7 P 所谓接触屏，从商场概念来讲，便是一种人人都会运用的核算机输入设备，或许说是人 人都会运用的与核算机交流的设备。不必学习，人人都会运用，是接触屏最大的法力，这一 点无论是键盘仍是鼠标，都无法与其比较。人人都会运用，也就标志着核算机运用遍及年代 的真实到来。这也是咱们开展接触屏，开展 KIOSK，开展 KIOSK 网络，尽力构成我国接触产 业的原因。 , [ % i x% ~0 M/ u0 ?8 x 从技能原理视点来讲，接触屏是一套通明的肯定定位体系，首要它有必要确保是通明的， 因而它有必要通过资料科技来处理通明问题，像数字化仪、写字板、电梯开关，它们都不是触 摸屏；其次它是肯定坐标，手指摸哪便是哪，不需求第二个动作，不像鼠标，是相对定位的 一套体系，咱们能够留意到，接触屏软件都不需求光标，有光标反倒影响用户的留意力，因 为光标是给相对定位的设备用的，相对定位的设备要移动到一个当地首要要知道现在在何 处，往哪个方向去，每时每刻还需求不断的给用户反响当时的方位才不至于呈现误差。这些 对采纳肯定坐标定位的接触屏来说都不需求； 再其次便是能检测手指的接触动作而且判别手 指方位，各类接触屏技能便是环绕“检测手指接触”而八仙过海各显神通的。 % M# B) j# 2 h! K# K 9 a; t5 e. b& l# D) h, ] 接触屏的第一个特性： 通明，它直接影响到接触屏的视觉作用。通明有通明的程度问题，红外线技能接触屏和 外表声波接触屏只隔了一层纯玻璃，通明可算佼佼者，其它接触屏这点就要好好琢磨一番， “通明”，在接触屏职业里，仅仅个十分泛泛的概念，咱们知道，许多接触屏是多层的复合 薄膜，仅用通明一点来归纳它的视觉作用是不行的，它应该至少包含四个特性：通明度、色 彩失真度、反光性和清晰度，还能再分，比方反光程度包含镜面反光程度和衍射反光程度， 只不过咱们的接触屏外表衍射反光还没抵达 CD 盘的程度，对用户而言，这四个衡量现已基 本够了。今日我尽量不结合详细的接触屏去“排队”，技能是在行进的，今日或许是声波屏 最抱负，明日或许又是另一种，咱们通过接触屏的技能实质引申出一些接触屏的概念，意图 是让用户自己学会考虑、学会判别，选购适用的接触屏。 9 w# u1 p s % o4 U ; X X ; v . E: M# w4 & , s, i1 p6 k 先说通明度和颜色失真度， 首要提示咱们， 咱们看到的五颜六色国际包含了可见光波段中的 各种波长色， 在没有彻底处理通明资料科技之前， 或许说还没有低成本的很好处理通明资料 科技之前， 多层复合薄膜的接触屏在各波长下的透光性还不能到达抱负的共同状况， 下面是 一个示意图： 因为透光性与波长曲线图的存在， 通过接触屏看到的图象不可防止的与原图象发生了色 彩失真，静态的图象感觉还仅仅颜色的失真，动态的多媒体图象感觉就不是很舒服了，颜色 失真度也便是图中的最大颜色失真度自然是越小越好。 往常所说的通明度也只能是图中的平 均通明度，当然是越高越好。 8 l. t8 T# a: u% D 反光性，主要是指因为镜面反射构成图像上堆叠死后的光影，如人影、窗户、灯火等。 反光是接触屏带来的负面作用，越小越好，它影响用户的阅读速度，严峻时甚至无法辨认图 像字符，反光性强的接触屏运用环境受到限制，现场的灯火安置也被逼需求调整。大大都存 在反光问题的接触屏都供给别的一种通过外表处理的类型：磨砂面接触屏，也叫防眩型，价 格略高一些，防眩型反光性显着下降，适用于采光十分足够的大厅或展览场所，不过，防眩 型的透光性和清晰度也随之有较大起伏的下降。清晰度，有些接触屏加装之后，笔迹含糊， 图像细节含糊，整个屏幕显得模含糊糊，看不太清楚，这便是清晰度太差。清晰度的问题主 要是多层薄膜结构的接触屏， 因为薄膜层之间光重复反射折射而构成的， 此外防眩型接触屏 因为外表磨砂也构成清晰度下降。清晰度欠好，眼睛简略疲惫，对眼睛也有必定损伤，选购 接触屏时要留意判别。 . n: _* m: / p6 M; U 4 j7 ]1 G/ X! u5 D4 ]0 }; a 接触屏的第二个特性： 接触屏是肯定坐标体系， 要选哪就直接点那， 与鼠标这类相对定位体系的实质区别是一 次到位的直观性。 肯定坐标系的特点是每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系， 接触屏 在物理上是一套独立的坐标定位体系， 每次接触的数据通过校准数据转为屏幕上的坐标， 这 样，就要求接触屏这套坐标不论在什么情况下，同一点的输出数据是安稳的，假设不安稳， 那么这接触屏就不能确保肯定坐标定位，点禁绝，这便是接触屏最怕的问题：漂移。技能原 理上但凡不能确保同一点接触每一次采样数据相同的接触屏都免不了漂移这个问题， 现在有 漂移现象的只需电容接触屏。 $ e% p o. Y0 i, Q T/ I* Q& H5 A6 m$ ^$ r 接触屏的第三个特性： + U8 U+ U n: i% U& A 检测接触并定位，各种接触屏技能都是依托各自的传感器来作业的，甚至有的接触屏本 身便是一套传感器。 各自的定位原理和各自所用的传感器决议了接触屏的反响速度、 可靠性、 安稳性和寿数。 接触屏的传感器方法还决议了该接触屏怎么辨认多点接触的问题， 也便是超 过一点的 一起接触怎么办？有人接触时接着周围又有人接触怎么办？这是接触屏运用进程 中经常呈现的问题，我以为最抱负的方法是：超越一点的一起接触谁也不判别，一向比及多 点接触移走，有人接触接着又有人接触应该是分先后都判别，当然是技能上或许的线 v# [$ ~ H 8 k2 ] & - G / o( J+ W* a3 }) O D& P 接触屏品种： 2 f# v9 q) g6 } G# L 接触屏原理 2 s( D% n* ]9 p& ?( X7 z4 ?/ S( ` o 2 q5 ~5 h6 W 8 g9 V : c# W & J3 n % j- j 接触屏结构 9 O3 d }! + Q! p 跟着个人核算机之日渐遍及.新款输入机器也连续的被开发应市了.我将针对时下颇受注重 的新式输入方法.即 touch panel 的原理和结构进行解说. 所谓的 touch panel 是指在显现 面板(display)上用手指头或特别笔尖悄悄的接触就完结点位.也就所谓 pointing 的一种 新式输入设备.从分类上看前者是归于手指接触型.然后者则是用笔尖接触型。touch panel 的长处在于它能看显现面板(display)的一起就能直接进行接点位(pointing).这点确实是 本方法在便利上胜过其它,如:键盘.鼠标??..等之地点。 ; ~/ Q* B8 K# R$ o 笔触型(Pen touch)八成在精度要求较高的图像或手写文字时运用.而手指接触型则是笔划 精度无须太准确时运用。 手指接触型不像笔触型(Pen touch)需要备有特别笔.它只需用手指 头直接接触显现面板(display)便能到达输入，这样的结构无形中愈加拉近了人和核算机之 间的间隔。笔触型(Pen touch)的 touch panel 包含有:电磁感应型和静电感应型.手指接触 型 touch panel 则包含容量式.光学式。音响式.压力检出型以及 MEMBRANE 型(通明导电胶 片)等.这些都是依据各种不同原理通过开发然后逐步遍及下来的。 8 g) g# l, E+ ?. U+ s 本文将针对运用通明,且具导电性的 MEMBRANE 式手指接触型 touch panel 作如下重点式说 明. 手指接触型 touch panel 一. 光学式 光学式 touch panel 有如图 1 所示:在显现面板(display)周边装备着会发光的二极管 (diode)和受光的单体.因为 diode 所辐射出来的光束是呈矩阵形的.所以假设用手指头号 把光束遮断了.是可测出被遮断的光束方位至手指接触的地点方位. 为了防止外界光源的干 预本方法选用了比可视光的波长还要长的近红外光之光束.光学式接触型 touch panel 经 配装在液晶 panel 或 CRTdisplay 显现面板(display)上当作输入设备,为了维护运用者的 眼力,有些光学式的 touch panel 会在 CRT 上加涂一层过滤膜。 图 1 光学式 touch panel : m5 b) B K 1 L ~ 9 B9 d 图 2 容量式 touch panel 二. 容量式 把导电性玻璃的通明导电胶片如图 2 予以模式化(pattern),然后装备大都独立的电极.当 手指接触到电极时.人体的容量会加在回路上.本设备瞬即检测到点位(pointing)方位。 / A- H& y! C m+ q 容量式 touch panel 对铅笔芯或带着手套的手指头接触是不会起反响的.以 CRT 显现面板 (display)为例,八成都如图示般直接就把电极装备在面板(faceplate)上.到了最近更是把 它当作口袋型核算机或手表核算机的输入设备来运用, 兹将音响式 touch panel 的原理说 明如下.沿着玻璃板的 X 和 Y 轴之各边埋设压电素子.每逢压电素子振荡辐射出来的外表波. 以反射波形状弹回时.就以其通过时刻作为核算玻璃板的障碍物(图 3).就这样,压电素子把 4MHz 高频交互在 XY 轴(1*10-3sec 为周期)作 6*10-6sec 振荡玻璃面板的污渍或伤痕往往 会构成误动作的原因.所以除了要作定时性(1-2 回/日)玻璃面打扫外,更要留意玻璃面板不 得有金属等目标触碰！ 4 G w& a% ?+ C) @: p3 P 图 3 音响式 touch panel 方块图 三. 压力检出式 . O% ?; _ q. h8 D) b 2 c( H- J+ W ) _) d 8 @4 } - G; ` 在玻璃面板之 4 端装备压力感应器使得加在玻璃面板的外力印加点坐标经由装备在 4 端的 压力感应器予以检测及核算.压力检出式 touch panel 便是依据这样的原理制作完结的.原 理和结构当然简略,但若要求取高精度的 touch panel 的话,有必要备有高精度的压力感应器, 感应器的温度确保网络,以及因手指接触不行准确,以及因受振荡影响而作之对策,等等都要 作得十分稳重。现在 16mminch 画面已能作到±5mm 的精度了。 # K. X3 C, B( h6 p& R 图 4 压力检出式 touch panel 方块图 * L4 ~9 _2 t$ m: t 四. MEMBRANE 式 把外表现已加工处理过的二片通明电极(厚 0.1-0.2mm 的塑料片)中心以隔片对向区开就完 成通明开关了.图 5 塑料片(plastic)具柔软性,所以当手指一按压就当即凹下去和对向的电 极构成接触.因为下方电极是固定的有时也会选用导电性玻璃作为资料brane 式 touch panel 可分红二种款式.其一是把通明电极加工成短册形状,而完结纵横彼此交差的矩阵图 (matrix).请三照图 6.其二.运用通明电极比较均匀的外表电阻组合成如图 7 的电路.就在 接触方位大将流入电路的电流值( analogue 值)用 A/D 变换器转换成数字化(digital),如 此便成为计出方位的 analogue type 了.前者的 matrix 数以 10*10~20*20 者较多.一般都 会在输入 menu 时运用之.最近比较常见的口袋型电动玩具.科学博物馆会场之信息索引证 输入机器,以及银行/大饭店等之终端用手指接触型(touchpanel)多半都是这种矩阵图 (matrix type)所构成的. + M4 x; z9 e* {6 p3 X2 M 8 ~$ O A* \ 7 a5 v( j7 H Analogue type 的点位(pointing)准确度须视 A/D 变换器之分化才能及通明导电膜片之表 面电阻均匀值怎么而定.前者只需用 12bit 就能够取得 4.096*4.096 的精度.但若是后者的 精度不行时就无法到达高精度了.笔者等正倾全力开发 Analogue type 用通明导电膜.坚信 将来必定呈现高精度 Analogue type 接触型 touch panel. 图 5 通明断面图 图 6 矩阵图(matrix)式之 pen touch 用手指按压前方的 film,它就会和后方 film 导通. 图 7 Analogue type(通明电极. 通明电阻 film)所构成的 pen touch 9 }, J2 W3 q/ J ^$ I1 P9 R F/ X 五. Pen touch 型 touch panel ) b# Q3 l, L$ v; `% P U+ k+ M# T) n; _2 `# C: p% d. L0 } 把通明电极和玻璃所构成的通明性 digitizer 设置在显现面板(display)上就成为笔触型 (pen touch)的面板了,这和 digitizer 原理分类相同,可分红电磁感应型和静电感应型两种. 电磁感应型已有手写文字主动处理(word processor).以及和平面显现板(display)组合而 成的手写文字/图形输入用高分化能(10 条/mm 以上)接触型(touch panel)等之式作例.请 参照图 8.而图 9 所示的便是(SONY 通明结构)静电感应型.具有 10 条/mm 的分化才能,甚至 精度到达±200μ m 之高分化能 touch panel. 2 f5 Z& o6 U# J, ~4 r5 b+ R % L. v& f5 L* B ) n Pen touch 型 touch panel 尽管都要依托特别笔.所以比较费事.可是,这类机种可经由高精 度点位”(pointing)而能合适于描绘图形. 8 w! ^4 ~* c6 h% Q, j( ] % D0 G* T) C; ? P; q$ p6 i6 H 7 c$ a9 \+ G) y4 7 g 图 8 Pentouch 方式之 touch panel(电磁感应型)电路原理 % z% s n o& I! ] 图 9 Pentouch 方式之 touch panel(静电感应型)之原理(a)和构成(b)图 怎么分类运用 touch panel? 表 1 是各种 pointing 机件的特性比较,这儿便可看出 touch panel 在操作时有杰出的指示 性，笔触型(Pentouchtype)的 touch panel 精度也十分优异。 ; l2 t. _9 U A ! z: Y* }& e: y0 P9 V 接着把 touch panel 的输入功用和用处例记叙如表 2。由”点位”(pointing)的精度而言, 手指模触型 touchpanel 尽管只限于其间的指示输入(显现挑选).可是笔触型(Pen touch)的 touch panel 则用手直接描绘也能够到达输入.好像前面的原理分类时曾作过解说相同,不 但品种多.甚至连同种制品经由不同厂商制作都会在功能和价格上发生大差异,有时会因手 指接触构成 touch panel 上残留指纹或在呈弯曲面 CRT(cathode-ray tube 一阴极线管)上 面装设平面的 touch panel,如此一来显现面板的端部或许因视差而构成点位(pointing)时 之方位误差.指纹的对策是运用某种加工使手指接触到的 touch panel 不简略残留指纹痕迹. 此外,也有许多方位误差之对策是沿着 CRT 曲面构成 touch panel 来到达意图.兹将详细内 容陈说如下:光学式 touch panel 的基本原理是 运用光束(beam)和受光素子装备成曲线状者.而音响式则是运用三次曲面(曲率半径为 25 英寸)的玻璃板。 此外便是 membrane 式的把 2 次曲面( 图 10) 或加工成 3 次曲面者. 怎么 从很多 touch panel(CRT. 液晶 display.plasmadisplay.Eldisplay)以及点位(pointing) 精度(包含指示输入.手指输入),甚至从价格的观念上作纵合性挑选契合意图之配件.以价格 而言, 价格低廉的塑料 plastic 材和合适大量生产之网帘(screen)印刷比较有利。现在, membrane 式以矩阵图(matrix type)作为其干流.但是只需运用日子周边现有的原子笔或铅 笔就能够到达高精度点位(pointing)之模仿(analogue type)式输入也必定会连续开发,并 遍及下去的.笔者等期盼这一天的降临.所以现在正尽力开发愈加杰出的资料傍边。 图 10 加工成曲面的 membrane 式手指 touch panel