触摸屏原理及基础知识

触摸屏在我们身边已经随处可见了，在PDA等个人便携式设备领域中，触摸屏节省了空间便于携带，还有更好的人机交互性。

　　目前主要有几种类型的触摸屏，它们分别是：电阻式（双层），表面电容式和感应电容式，表面声波式，红外式，以及弯曲波式、有源数字转换器式和光学成像式。它们又可以分为两类，一类需要ITO，比如前三种触摸屏，另一类的结构中不需要ITO，比如后几种屏。目前市场上，使用ITO材料的电阻式触摸屏和电容式触摸屏应用最为广泛。

　　电阻式触摸屏

　　ITO是铟锡氧化物的英文缩写，它是一种透明的导电体。通过调整铟和锡的比例，沉积方法，氧化程度以及晶粒的大小可以调整这种物质的性能。薄的ITO材料透明性好，但是阻抗高；厚的ITO材料阻抗低，但是透明性会变差。在PET聚脂薄膜上沉积时，反应温度要下降到150度以下，这会导致ITO氧化不完全，之后的应用中ITO会暴露在空气或空气隔层里，它单位面积阻抗因为自氧化而随时间变化。这使得电阻式触摸屏需要经常校正。

　　图一是电阻触摸屏的一个侧面剖视图。手指触摸的表面是一个硬涂层，用以保护下面的PET层。PET层是很薄的有弹性的PET薄膜，当表面被触摸时它会向下弯曲，并使得下面的两层ITO涂层能够相互接触并在该点连通电路。两个ITO层之间是约千分之一英寸厚的一些隔离支点使两层分开。最下面是一个透明的硬底层用来支撑上面的结构，通常是玻璃或者塑料。

　　电阻触摸屏的多层结构会导致很大的光损失，对于手持设备通常需要加大背光源来弥补透光性不好的问题，但这样也会增加电池的消耗。电阻式触摸屏的优点是它的屏和控制系统都比较便宜，反应灵敏度也很好。

　　电容式触摸屏

　　电容式触摸屏也需要使用ITO材料，而且它的功耗低寿命长，但是较高的成本使它之前不太受关注。Apple推出的iPhone提供的友好人机界面，流畅操作性能使电容式触摸屏受到了市场的追捧，各种电容式触摸屏产品纷纷面世。而且随着工艺进步和批量化，它的成本不断下降，开始显现逐步取代电阻式触摸屏的趋势。

　　表面电容触摸屏只采用单层的ITO，当手指触摸屏表面时，就会有一定量的电荷转移到人体。为了恢复这些电荷损失，电荷从屏幕的四角补充进来，各方向补充的电荷量和触摸点的距离成比例，我们可以由此推算出触摸点的位置。

　　表面电容ITO涂层通常需要在屏幕的周边加上线性化的金属电极，来减小角落/边缘效应对电场的影响。有时ITO涂层下面还会有一个ITO屏蔽层，用来阻隔噪音。表面电容触摸屏至少需要校正一次才能使用。

　　感应电容触摸屏与表面电容触摸屏相比，可以穿透较厚的覆盖层，而且不需要校正。感应电容式在两层ITO涂层上蚀刻出不同的ITO模块，需要考虑模块的总阻抗，模块之间的连接线的阻抗，两层ITO模块交叉处产生的寄生电容等因素。而且为了检测到手指触摸，ITO模块的面积应该比手指面积小，当采用菱形图案时，对角线长通常控制在4到6毫米。