触摸屏原理及基础知识全解析

发布日期:
2021-12-08

、前言

触摸屏(Touchpanel)又称为触控面板,是个可接收手指、手写笔等输入讯号的感应式液晶显示装置。当接触了屏幕上的图形按钮时,屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置,可用以取代机械式的按钮面板,并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。简单讲就是输入和输出合二为一,不再需要机械的按键或滑条,显示屏就是人机接口

 触摸屏技术具有操作简单,使用灵活的特点。触摸屏的本质是传感技术。一般根据传感器的类型,将触摸屏分为五类:电阻式触摸屏、电容式触摸、红外线式触摸屏、表面声波触摸屏和矢量压力传感技术触摸屏。目前我司主要生产电阻式触摸屏(含四线、五线、八线)和电容式触摸屏。

、电容式触摸屏工作原理

1.工作原理

触摸屏的工作原理概括来说就是上报坐标值,X轴、Y轴的值。与电阻式触摸屏不同,电容式触摸屏不是依靠手指按压屏幕表面、改变电压值来检测坐标的。当用户手指触摸在电容屏表面上时,由于人体电场,用户手指会和电容屏表面形成一个寄生电容或者耦合电容,电容屏IC通过检测电路来检测这个电容量的变化来感触手指的位置。

2.电容式触摸屏的分类及其原理






















1)自容式电容屏

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基本原理:自电容检测的是每个感应单元的电容(也就是寄生电容Cp)的变化,当有手指触摸时寄生     电容会增加,IC会检测寄生电容的变化量从而判断是否有触摸存在,从而确定手指触摸的位置

优点:结构简单,成本低。

缺点:非真实多点,易受干扰,速度慢。




2)互容式电容屏

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基本原理:互电容是检测行列走线交叉处的耦合电容Cm的变化,当有手指触摸时耦合电容会减小,IC会检测到耦合电容的变化量,从而判断是否有触摸存在,从而确定手指触摸的位置

优点:真实多点,速度快。

缺点:复杂,成本高。

 

、电容式触摸屏结构与特性

1.产品结构

1)G+G结构(互容方案)

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① 这种结构有两层玻璃,最上面一层是强化处理的玻璃盖板,厚度有0.55,0.7,1.1,1.5,2,3,4,5,6。目前工控类的IC最厚只能支持到6mm的玻璃盖板了。

② 下面一层就是SENSOR了,厚度有0.4,0.55,0.7,1.1可供选择

③ 两层之间的贴合有OCA,LOCA,COFSCA三种。良率控制最好的是COFSCA

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2)P+G结构(互容方案)

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① P现指的是PET基材的面版。如有客户要PC或PMMA的话,我们是不建议客户用的。因为这两种材料在做可靠性测试(环测)时OCA会出现气泡现象。

② PET的厚度是0.25mm的为准。0.188mm的不建议客户使用,因为面版太薄,产品的表面平整度会越差。具体表现为反光看面版有些地方会凹凸不产,特别是布线的位置。

③ G指的就是SENSOR,厚度有0.55,0.7,1.1。但这种结构SENSOR都会选择1.1的玻璃厚度,0.55和0.7的不建议客户用,因为是PET结构,PET没有抗冲击能力。如有客户坚持要用0.7的,则需强化玻璃。

④ 这种结构P和G两者之间只能用OCA贴合,OCA厚度只能选择0.125mm以上。

⑤ 这种结构的优势是价格。 

 

 

3)G+F结构(自容方案)

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① 这种结构有两层物料组成,最上面一层是强化处理的玻璃盖板,厚度有0.55,0.7,1.1,1.5,2。目前此类采用三角形ITO图案的IC最厚只能支持到2mm的玻璃盖板了。

② ITO FILM单层就组成了SENSOR层,材料厚度有0.05,0.125。电容屏的ITO FILM与电阻屏的是不一样的,不能混用。

③ 这种结构G和F两者之间只能用OCA贴合,OCA厚度要选择0.125mm以上。

④ 这种结构的优势是价格、产品薄。但这种三角形ITO图案只能做单点加手势触控,不能做多点触控。另我司有些客户也会把Sensor层要用导电玻璃来做的。G+F结构也可以做多点触控的,只是ITO图案会有所不同。

 

 

4)G+F+F结构(互容方案)


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① 这种结构有三层之多,最上面的一层最上面一层是强化处理的玻璃盖板,厚度有0.55,0.7,1.1,1.5,2,3,4,5,6。目前工控类的IC最厚只能支持到6mm的玻璃盖板了。

F+F这两层就组成了SENSOR层,是由两层电容屏的ITO FILM组成的,材料厚度有0.05,0.125。电容屏的ITO FILM与电阻屏的是不一样的,不能混用。目前我们以0.125mm的为主。

③ 这种结构三层之间只能用OCA贴合,盖板玻璃面用0.1mm以上的OCA才可以,F+F之间的最薄可以0.05mm的OCA

④ 这种结构的优点是可以做到较薄的厚度,且为互容的多点触控。缺点就是结构层数多,生产不良率会高点。


四、电阻式触摸屏工作原理

  1.工作原理

触摸屏的工作原理概括来说就是上报坐标值,X轴、Y轴的值。与电容式触摸屏不同,电阻式触摸屏是要依靠手指按压屏幕表面、改变电压值来检测坐标的。当有外力使上下两层在某一点接触摸,则在未加电压的底层电极层可以测得接触点的电压,再通过主控端的A/D转换后就可以获得该点的X坐标。然后,将电压切换到底层电极(Y+,Y-)上,并在顶层电极层测得接触点的电压,再通过主控端的A/D转换后就可以获得该点的Y坐标。简单的来说就是通过电压的瞬间转换来获点该接触点的X,Y坐标。

2.电阻式触摸屏的分类及其原理

(1)模拟式电阻屏

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如下面图片,我们提供四线、五线、八线的电阻式触摸屏,每一种设计都有其各自的优点。


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四线式电阻屏

四线式电阻屏适用于中、小尺寸的产品。应用范围如医疗设备,工业控制等等。四线式的设计原理是上下两层分别是X轴和Y轴的线路,经过触摸IC转换后为坐标值显示在LCD上。

五线式电阻屏

易屏电子五线式电阻屏的尺寸可以做到3'-21'。五线式电阻屏可以应用在不同的系统和环境中,其设计原理是下层就是X、Y轴的线路,上层则是感应层,所以其使用寿命比四线电阻屏要长很多。

八线式电阻屏

易屏电子五线式电阻屏的尺寸可以做到6'-21'。其设计原理是上下两层分别是X轴和Y轴的线路外,在每一个轴上多加了一条辅助线路,协助触摸IC可以校正偏差并做双重的防护设计,八线式最大优点是可以长期维持准确的线性度,尤其在工业上使用。

 

(2)矩阵式电阻屏

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如果您的触摸屏只需要确定区域的触摸区域,那么矩阵式电阻屏将会是您最佳的选择。我们可以针对您的需求替您设计好一切。

、电阻式触摸屏结构与特性

1.产品结构

1)F+G结构

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*这是一种广泛被采用的结构设计,它可以有较好的透光率,上层是ITO Film,下层是ITO Glass。将两层组合在一起就是一个触摸屏。

*目前最大可量产尺寸为:2'-21'。

*下层导电玻璃厚度:0.55/0.7/1.1/1.8mm/2.8mm,客户可选择使用普通玻璃和强化玻璃。

*ITO Film目前厚度只有一种:0.188mm,表面处理有亮面防刮、亮面防牛、雾面防牛可供客户选择。

 

 

(2)F+F+承托板结构

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*这种结构的设计底层是采用PC或强化玻璃,其上面两层均为ITO Film。这种结构是针对特殊的产品而设计的。

*目前最大可量产尺寸为:2'-12'。

*底层强化玻璃厚度:0.55/0.7/1.1/1.8mm/2.8mm,PC厚度也有各种厚度供客户选择。

*ITO Film目前厚度只有一种:0.188mm,表面处理有亮面防刮、亮面防牛、雾面防牛可供客户选择。

 

 

(3)P+F+G结构

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*这种结构设计是在F+G的基础上加贴一层PET面版,这样就可以把F+G的结构设计成全平面式了。面版可以印刷客户的LOGO和各种彩色的图案。

*目前最大可量产尺寸为:2'-21'

*下层导电玻璃厚度:0.55/0.7/1.1/1.8mm/2.8mm,客户可选择使用普通玻璃和强化玻璃。

*ITO Film目前厚度只有一种:0.188mm,表面处理有亮面防刮、亮面防牛、雾面防牛可供客户选择。

*PET面版厚度有0.188/0.25mm两种,表面处理有亮面防刮、雾面防眩、抗UV可供客户选择。

 

 

(4)P+F+F+承托板结构


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*这种结构是在F+F+承托板的基础上加贴一层PET面版,这样也可以设计成全平面式的结构。这种结构透光率是最差的一种,也是成本最贵的一种结构。

*目前最大可量产尺寸为:2'-12'

*底层强化玻璃厚度:0.55/0.7/1.1/1.8mm/2.8mm,PC厚度也有各种厚度供客户选择。

*ITO Film目前厚度只有一种:0.188mm,表面处理有亮面防刮、亮面防牛、雾面防牛可供客户选择。

*PET面版厚度有0.188/0.25mm两种,表面处理有亮面防刮、雾面防眩、抗UV可供客户选择。

 




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