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《電容式觸控技術(shù)百家爭鳴》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、感測電路結(jié)構(gòu)各展所長 電容式觸控技術(shù)百家爭鳴觸控面板(TouchPanel)與觸控按鍵(TouchPad)一直都廣泛應用在售票機、銀行自動提款機(ATM)、筆記型電腦與各種攜帶式電子裝置上。其實，觸控感測器相當於傳統(tǒng)的機械式切換器(Switch)，然因控制器單元的製作成本過高，難以普及，因此以往觸控按鍵大多使用具備接點的傳統(tǒng)機械式切換器較為可行。不過，近年賽普拉斯半導體(CypressSemiconductor)推出可編程系統(tǒng)單晶片(ProgrammableSystemonChip,PSoC)技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，透過類比電路與單晶片微處理器的一體化，製作低價電容式觸控感測器更加可行，適合應
2、用於MP3播放器等各種攜帶型電子裝置的操作面板，因此觸控面板的應用潛力再度受到全球高度重視。值得一提的是，包含觸控按鍵在內(nèi)的觸控面板技術(shù)，由於國外大廠已經(jīng)搶先申請專利，且這些專利多集中於觸控方式與觸控控制技術(shù)，要迴避這些既有的專利並不容易，尤其是設(shè)計觸控面板應用產(chǎn)品時，更須廣泛深入調(diào)查專利的內(nèi)容，才不致於被專利費用壓垮。?正因如此，本文將介紹觸控面板的各種觸控位置感測方法，以及最近成為注目焦點的電容式觸控感測器感測方法。?感測方式有差異觸控面板技術(shù)應用多元?首先介紹貼在陰極射線管(CRT)與液晶顯示器(LCD)上，可以直接操控畫面上顯示按鍵的觸控面板技術(shù)，其主要方式與特徵如表1。表1 觸控
3、面板的結(jié)構(gòu)比較特性技術(shù)種類阻抗膜(4線式)阻抗膜(5線式)紅外線掃描超音波表面彈性波聲學脈衝波辨識(APR)紅外線感測器投射容量式表面容量式穿透率ΔΔ◎◎◎◎○○觸控持久性Δ○◎◎◎◎◎○反應性手套◎◎◎○◎◎ΔΔ耐環(huán)境水○○ΔΔ◎Δ○◎粉塵○○○○◎○◎◎面板尺寸大型化ΔΔΔ○◎◎ΔΔ小型化◎○ΔΔΔΔ◎○最佳◎ 佳○ 普通Δ 差×基本上，觸控面板以X-Y座標感測觸控位置，再利用畫面上數(shù)個感測器，取得距離觸控位置的距離與距離的差分、角度資料，以計算觸控座標，這種方法與在平面上進行量測的方式非常類似。?感測的方式分為兩種，一為在X與Y軸鋪設(shè)網(wǎng)孔狀感測裝置，觸控時只要知道交點部位，也就是網(wǎng)
4、孔的位置即可判定。一般而言，這種方式的感測器數(shù)量與結(jié)構(gòu)較多，且結(jié)構(gòu)複雜，不過計算過程較為簡單。?第二種方式，則是利用與三角量測方式來判定位置，具有感測器數(shù)量較少，觸控面積容易大型化等優(yōu)點，但缺點是演算容量大，且在要求反應時間須同步時，更須使用複雜的演算處理技術(shù)。實現(xiàn)觸控面板的方式頗多，詳述如下：?阻抗膜?阻抗膜的感測方式可分為四線式與五線式。四線式觸控面板長期以來一直廣泛被使用，並可被稱為類比阻抗膜方式。如圖1，它是在上下玻璃基板表面內(nèi)側(cè)，鋪設(shè)條紋狀方向呈90°的交錯電極膜片。圖1下方的基板為玻璃基板，上方基板為樹脂膜片，可以直接黏貼在顯示器表面。而膜片之間設(shè)有隔板(Separator)，
5、未觸控時膜片之間維持一定間隙，並保持絕緣狀態(tài)，一旦手指觸壓膜片時，該部位會變形，導致電極相互接觸、電流導通，此時只要感測已導通的對線(Pair)，就可以獲得交點的座標。圖1 四線式阻抗膜觸控面板基本結(jié)構(gòu)從圖1的導線可以看見，實際上它是在玻璃基板與透明膜片表面間形成透明電極，電極材料為可視光穿透率超過90%以上，材料使用液晶面板常用的氧化銦錫(IndiumTinOxide,ITO)。四線式觸控面板的結(jié)構(gòu)單純，但缺點是穿透率不利於廠商，且膜片端的電極一旦受損，面板容易發(fā)生故障，導致使用壽命過短。至於五線式則是四線式的改良版。如圖2所示，它是全面製作透明電極，再從玻璃端的四個角落與膜片端處拉出電
6、線，合計5條線因而稱為五線式。其運作方式是在觸控時，電壓會施加至左右方向的電極之間，膜片的電壓隨著觸控位置改變，如右側(cè)施加+5伏特，左側(cè)施加-5伏特時，一旦觸控中央部位，膜片的電壓就變成2.5伏特，隨著手指移動至右側(cè)就接近5伏特、移動至左側(cè)就接近0伏特。圖2 五線式阻抗膜觸控面板基本結(jié)構(gòu)在左右方向關(guān)閉，再將電壓施加於上下方向時，即可以隨著上下方向的位置獲得電壓變化量。由於五線式觸控面板整面都是透明電極，因此抗損性很高，使用壽命也較長。?紅外線掃描?由於紅外線掃描屬於縱橫鋪設(shè)紅外線，再感測手指的遮光，因此又被稱為CarrolTouch。如圖3所示，發(fā)光二極體(LED)透過鏡片收斂光軸，再將光
7、電晶體對向設(shè)置，LED點燈時，對向的光電晶體即為開啟；而一旦光線被遮斷，就無法到達，光電晶體變成關(guān)閉。類似這樣將對線在X與Y方向呈現(xiàn)網(wǎng)格設(shè)置，其中光電晶體一旦關(guān)閉，X、Y座標都可以清楚掌握。圖3 紅外線掃描觸控面板基本結(jié)構(gòu)理論上紅外線掃描方式可以改用可視光，不過為避免受到外部光源影響，紅外線仍較為常見。且紅外線掃描方式的優(yōu)點不少，如即使顯示器表面沒有任何物件，面板的可視性也不會受到影響，而且紅外線掃描方式?jīng)]有時間變化，不
