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1、第13卷 第2期 甘肃教育学院学报(自然科学版) Vol.13 No.11999年4月 JOURNALOFGANSUEDUCATIONCOLLEGE(NaturalSciences) Apr.1999Ξ触摸屏技术的结构原理及应用王军亮(兰州大学计算中心,兰州,730000)摘 要 综述了触摸屏的技术原理及其应用价值.关键词 触摸屏技术 原理 应用中图法分类号 TP302电脑操作只用屏幕点触方式简便快捷达到操作目的,这是世界上电脑能广泛普及运用的总趋势之一.只要有
2、点菜单操作概念,就可即学即用.现对这一技术的几种原理及其应用作以综述.触摸屏技术主要就是快速准确地处理随机触摸点坐标的技术,一旦立即解决这一首要问题,剩下的问题就与鼠标作用过程相同.目前成熟的触摸屏技术有4种,即红外线式、五线电阻式、表面声波式、电容式,其原理分述如下.1 红外线式触摸屏在屏幕前框架的左边(y轴)和下边(x轴)分别装有红外线发射管,各自的对边又装有对应的接收管(如图1),管的排列密度与其分辨率有关.工作时在屏幕前形成纵横交叉的红外线矩阵,用户的手指触摸点将阻挡经过该点的横竖两方向的红外线,通
3、过接收管,计算机便由此参数计算出触摸点的位置,再执行对计算机的操作目的.红外触摸屏的矩阵电路及微处理器控制电路都装在屏前的框架内,并通过键盘接口直接与主机通讯,不需独立电源.其价格低,安装简易,但由于发射、接收管排列有限,分辨率不高,且怕外界红外光的干扰及不防水防尘、框架易碎等缺点,主要应用于室内站台等简单操作的地方.2 五线电阻触摸屏它是在四线电阻触摸屏的基础上创造出来的新的专利技术,克服了四线式寿命短、清晰度不高的缺点.四线电阻技术是一块与显示屏紧贴的玻璃为基层,图1 红外线触摸屏技术其外表面涂有一薄
4、层透明氧化铟InO,作为电阻层,其水平方向加有5V到0V的直流工作电压,形成均匀连续的电压分布.在该导电层上再盖有一层外表面经防刮硬化处理而内表面也涂有相同氧化金属层的保护层,其垂直方向也加有5V到0V的直流连续分布电压.两电阻层之Ξ收稿日期:1999-01-21王军亮,48岁,男,工程师.©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第2期 王军亮:触摸屏技术的结构原理及应用 19
5、 间用约千分之一英寸的许多透明绝缘隔离点隔开(如图2).按摸屏幕时,两电阻层在触点位置就有一个接通,经过模拟量电压模数(AÞD)转换,控制器就能计算出触点的x,y坐标值.由于四线电阻触摸屏的外电阻涂层频繁受压,易造成裂损而改变涂层电压分布不均致使触点位置计算不准而报废的缺点,又创造了五线电阻技术[1].五线电阻触摸屏的新特点是把外层电阻层只用作导体层,作为五线中其中一线,即使有裂损,只要不断裂开,对侦测计算不受影响,这无疑大大增强了使用寿命.而在内层电阻涂层中则把四线电阻技术中纵横电压分布场技术创造性巧妙
6、的应用在同一涂层中,其结构分布如图3.在由金属氧化物构成的细密条的x轴上形成正向电压差,经过中值点又形成反向电压差,构成同面四线模式.内外涂层仍用绝缘透明隔离点隔开.当按压时内外涂层间有一触点接通,致使左侧向下电压的上端某处有不同阻值的分压产生,据此控制器计算出该触点的水平坐标值.内涂层上每一触点都有不同对应的x轴坐标值.触点y轴方向的坐标则是由控制器测定从内涂层经触点流入外涂层图2 四线电阻触摸屏技术图3 五线电阻技术的内涂层四线结构(五线之一)的电流值确定出的.五线电阻触摸屏除使用寿命大大超过四线式3
7、5倍,达3500万次外,其透光率和清晰度也很高,由于工作在与外界封闭隔离状态,不怕污染,环境适应性好.它的另一个突出特点是分辨率很高,能分辨很尖细触针的触动,但怕锐器的硬戳.3 表面声波技术触摸屏该技术为美国技术,它是利用机械超声波矩阵波面的动态传播在显示屏上进行触点定位的.在显示屏左上角和右下角分别固定有垂直向下发射和水平向左发射的超声波换能发射器(如图4).其各自同方向的屏边及对边都刻有45°用于反射波导向的由疏到密间隔非常精密的反射条纹(其参数与波长有关).沿着对边传导波的末端———即显示屏图4 表
8、面声波技术触摸屏的右上角又分别对应安装着超声波x轴y轴接收换能器.工作时,由表面声波屏的控制器产生5.53MHz的高频电信号送经换能发射器分别发出相互垂直的超声波,形成动态超声波矩阵波面,当这一工作面上有触点时将吸收通过该点的声能,换能器接收到这一改变后通知控制器确定出该触点的坐标值2.目前,表面声波触摸屏独一无二的突出特点是,它能感知第三轴(z轴)坐标.由于其分辨率、精度和稳定性非常高,能对手指触点的压力大小产
