詳解智能手機觸屏技術(shù)及關(guān)聯(lián)系統(tǒng)

　　引言

　　近年來，觸控手機的數(shù)量成幾何倍數(shù)增長，用戶可以用手指直接與手機系統(tǒng)進行交互。觸摸屏觸控大體上有兩種方式：觸筆觸控和手指觸控。

　　觸筆觸控是使用特制的觸摸筆點擊界面上的圖形目標來完成交互，這種交互方式要求用戶一只手固定手機設(shè)備，另一只手操作觸筆點擊觸摸屏，交互過程需兩只手共同參與才能完成。由于手機用戶常處于移動狀態(tài)，很難滿足上述操作要求，控制效率低下。手指觸控可以單手持握手機，用拇指點擊或滑動來完成觸控，已是當(dāng)今觸摸屏發(fā)展的主流。

　　1 觸摸屏構(gòu)成及原理

　　適用于移動設(shè)備和消費電子產(chǎn)品的觸摸屏技術(shù)包括電阻式觸摸屏和投射電容式（projectedcapaciTIve）觸摸屏。觸摸屏附著在顯示器的表面，與顯示器配合使用，能測量出觸摸點在屏幕上的坐標位置，就可根據(jù)顯示屏上對應(yīng)坐標點的顯示內(nèi)容或圖符獲知觸摸者的意圖。

　　1.1 電阻式觸摸屏

　　電阻觸摸屏是一塊四層透明的復(fù)合薄膜屏，最下面是玻璃或有機玻璃構(gòu)成的基層，最上面是一層外表面經(jīng)過硬化處理從而光滑防刮的塑料層，中間是兩層金屬導(dǎo)電層ITO（Indium TIn Oxide ，銦錫氧化物，一種透明的導(dǎo)電材料），分別在基層和塑料層之內(nèi)，兩導(dǎo)電層之間有許多細小的透明隔離點把它們隔開。電阻式觸摸屏結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

　　當(dāng)手指觸摸屏幕時，兩導(dǎo)電層在觸摸點處接觸。觸摸屏的兩個金屬導(dǎo)電層是觸摸屏的兩個工作面，在每個工作面的兩端各涂有一條銀膠，稱為該工作面的一對電極。若在一個工作面的電極對上施加電壓，則在該工作面上就會形成均勻連續(xù)的平行電壓分布。當(dāng)在X方向的電極對上施加一確定的電壓，而Y方向電極對上不加電壓時，在X平行電壓場中，觸點處的電壓值可以在Y+（或Y-）電極上反映出來，通過測量Y+ 電極對地的電壓大小，便可得知觸點的X坐標值。同理，當(dāng)在Y電極對上加電壓，而X電極對上不加電壓時，通過測量X+ 電極的電壓，便可得知觸點的Y坐標，如圖2 所示。根據(jù)X坐標和Y坐標可知觸摸點在屏幕上的位置。

　　圖2 電阻觸摸屏線路圖

　　電阻式觸摸屏是大批量應(yīng)用、低成本的技術(shù)，其缺點是：堆疊厚，相對較為復(fù)雜；光學(xué)性能不良，需要較大功率的背光；不能檢測多個手指的動作；必須有壓力才能動作；需要用戶校準。

　　1.2 投射電容式觸摸屏

　　投射電容式觸控技術(shù)主要有兩種：一種是自電容型，另一種是互電容型。

　　互電容屏也是在玻璃表面用ITO 制作橫向電極與縱向電極，兩組電極交叉的地方會形成電容，也即這兩組電極分別構(gòu)成了電容的兩極，形成電容矩陣。

　　如圖3 所示，當(dāng)手指觸摸到電容屏?xí)r，由于人體是導(dǎo)電的，所以在ITO 電極與手指之間形成了新的電容，從而改變了原來兩個ITO 電極之間的電容量。檢測兩電極間互電容大小時，橫向的電極依次發(fā)出激勵信號，縱向的所有電極同時接收信號，這樣可以得到所有橫向和縱向電極交匯點的電容值大小，即整個觸摸屏二維平面的電容大小。

　　圖3 投射電容式觸摸屏

　　根據(jù)觸摸屏二維電容變化量數(shù)據(jù)，行列傳感器信號最強的交叉點即為觸摸點，如圖4 所示，通過內(nèi)插法數(shù)值逼近能非常精確地確定手指位置的坐標值。設(shè)計一個投射電容傳感器陣列的目的是，在同一時間使手指能夠與多于一個的X傳感器和一個以上的Y傳感器發(fā)生作用，結(jié)合其它技術(shù)能實現(xiàn)多點觸摸。

　　圖4 行和列傳感器的信號強度確定了觸摸的位置

　　當(dāng)幾個觸摸按鍵互相靠近時，接近的手指會導(dǎo)致多個按鍵電容的變化。Atmel 專利的鄰鍵抑制（AKS）技術(shù)采用迭代法重復(fù)測量每個按鍵上的電容變化，比較結(jié)果來確定哪個按鍵是用戶想要的。AKS抑制或忽略來自所有其它按鍵的信號，提供所選擇按鍵的信號，這可防止鄰鍵的假觸摸。

　　投射電容式觸摸屏相比其它觸摸屏技術(shù)的優(yōu)勢是：信噪比高；觸摸屏表面的清晰度和亮度比電阻屏高；能夠支持多點觸摸；無需用戶校準。其缺點之一是當(dāng)戴手套或者用絕緣體觸摸時無反應(yīng)，此外，還存在漂移現(xiàn)象，當(dāng)溫度或濕度較高時會不敏感，當(dāng)人體或另一只手靠近時會誤動作。