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压电陶瓷应用之触摸屏
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压电陶瓷应用之触摸屏 触摸屏（touch screen）又称为“触控屏”、“触控面板”，是一种可接收触头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。 触摸屏赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。主要应用于公共信息的查询、领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。 主要类型： 从技术原理来区别触摸屏，可分为五个基本种类：矢量压力传感技术触摸屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏。 其中矢量压力传感技术触摸屏已退出历史舞台； 电阻技术触摸屏的定位准确，但其价格颇高，且怕刮易损； 电容技术触摸屏设计构思合理，但其图像失真问题很难得到根本解决； 红外线技术触摸屏价格低廉，但其外框易碎，容易产生光干扰，曲面情况下失真； 表面声波触摸屏解决了以往触摸屏的各种缺陷，清晰不容易被损坏，适于各种场合，缺点是屏幕表面如果有水滴和尘土会使触摸屏变的迟钝，甚至不工作。 下面对上述的各种类型的触摸屏进行简要介绍一下： 电阻式触摸屏 这种触摸屏利用压力感应进行控制 。电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（透明的导电电阻）导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在他们之间有许多细小的（小于1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。电阻类触摸屏的关键在于材料科技，常用的透明导电涂层材料有：ITO，氧化铟，透光率为80%，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度时又上升到80%。 电阻屏的局限 电阻触摸屏共同的缺点是因为复合薄膜的外层采用塑胶材料，不知道的人太用力或使用锐器触摸可能划伤整个触摸屏而导致报废。不过,在限度之内，划伤只会伤及外导电层，外导电层的划伤对于五线电阻触摸屏来说没有关系，而对四线电阻触摸屏来说是致命的。 电容式触摸屏 是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO，最外层是一薄层矽土玻璃保护层,夹层ITO涂层作为工作面，四个角上引出四个电极，内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。 电容触摸屏的缺陷 电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏， 当然还不能和表面声波屏和五线电阻屏相比。电容屏反光严重，而且，电容技术的四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀，存在色彩失真的问题，由于光线在各层间的反射，还造成图像字符的模糊。 红外线式触摸屏 早期观念上，红外触摸屏存在分辨率低、触摸方式受限制和易受环境干扰而误动作等技术上的局限，因而一度淡出过市场。此后第二代红外屏部分解决了抗光干扰的问题，第三代和第四代在提升分辨率和稳定性能上亦有所改进，但都没有在关键指标或综合性能上有质的飞跃。但是，了解触摸屏技术的人都知道，红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰，适宜恶劣的环境条件，红外线技术是触摸屏产品最终的发展趋势。采用声学和其它材料学技术的触屏都有其难以逾越的屏障，如单一传感器的受损、老化，触摸界面怕受污染、破坏性使用，维护繁杂等等问题。红外线触摸屏只要真正实现了高稳定性能和高分辨率，必将替代其它技术产品而成为触摸屏市场主流。 表面声波触摸屏 1、表面声波 表面声波，超声波的一种， 在介质(例如玻璃或金属等刚性材料)表面浅层传播的机械能量波。通过楔形三角基座（根据表面波的波长严格设计），可以做到定向、小角度的表面声波能量发射。表面声波性能稳定、易于分析，并且在横波传递过程中具有非常尖锐的频率特性，2013年间在无损探伤、造影和退波器方向上应用发展很快，表面声波相关的理论研究、半导体材料、声导材料、检测技术等技术都已经相当成熟。表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。这里的超声波发射和接收换能器均由压电陶瓷制成。玻璃屏的四个周边则刻有45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。 2、表面声波触摸屏工作原理 触摸屏的四角或者四边放置的压电陶瓷片，作为触摸屏的支撑点和传感点。在外力触及触摸屏时，在接触点产生作用力，接触点的位置不同，导致四个陶瓷片产生的电压比例不同。陶瓷片表面电荷或电压产生的原理是基于压电陶瓷材料所具有的压电效应决定的。测量四个陶瓷片产生的电压，可以计算出接触点的具体位置，同时可以得知该作用力的大小。通过陶瓷上所形成电压波形的上升沿和下降沿的变化，可以获得作用力变化的速度或者力的加速度。通过确定接触点的位置及接触强度，最终达到触控的目的，而且这种新型触控产生的效果不同于传统的触控，不仅能精确感知触点位置，也可以感知力的大小和加速度，触感维度增加。 3、表面声波触摸屏特点 清晰度较高，透光率好。高度耐久， 抗刮伤性良好(相对于电阻、电容等有表面度膜)。反应灵敏。不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率高，寿命长（维护良好情况下5000万次）；透光率高（92%），能保持清晰透亮的图像质量；没有漂移，只需安装时一次校正；有第三轴（即压力轴）响应，在公共场所使用较多。表面声波屏需要经常维护，因为灰尘，油污甚至饮料的液体沾污在屏的表面，都会阻塞触摸屏表面的导波槽，使波不能正常发射，或使波形改变而控制器无法正常识别，从而影响触摸屏的正常使用，用户需严格注意环境卫生。 优缺对比 四线电阻屏 声波屏 五线电阻屏 红外屏 电容屏 价格（元）/片 低 中 较 高 高 较 高 寿命 3年 5年 3年 3年 2年 维护 免 2次/年 免 1次/年 免 防暴性 一般 好 一般 好 好 稳定性 高 较 高 高 高 一般 透明度 一般 好 好 好 一般 安装形式 内置或外挂 内置或外挂 内置或外挂 外挂 内置 触摸物 任何物体 手指、软胶 任何物体 截 面 尖锐物不可 输出分辨率 4096×4096 4096×4096 4096×4096 977×737 4096×4096 抗强光干扰性 好 好 好 差 差 响应速度 <10ms <10ms <15ms <20ms <15ms 跟踪速度 好 第二点速度慢 好 好 好 误抬笔动作 好 一 般 好 好 好 传感器损伤影响 较 小 很 大 较 小 较 小 较 小 污物影响 没 有 较 大 没 有 较 大 较 大 漂移 没 有 较 小 较 大 较 大 较 大 适用显示器 纯 平 纯 平 均 可 纯平最好 均 可 防水性 好 一般 好 一般 好 防电磁干扰 好 一般 好 好 一般 适用范围 室内或室外 室内 室内或室外 室内 室内或室外 |
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