智能机触摸屏的原理

日期:2020-01-07 15:05  来源:北京华美讯通科技有限公司   作者:华美讯通   人气:
       目前绝大部分智能手机屏幕都是电容屏,早期有电阻屏,原理不同。本来二者几乎同时起步,但此后电容屏的技术进化比电阻屏快很多,优胜劣汰,电阻屏基本灭绝。所以华美讯通小编在这里主要讲主流的电容屏原理。

       在理解电容屏的触屏原理之前,你需要了解了解一下电流感应是怎么回事——放在变化磁通量中的导体会产生感应电动势,如果将该导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子电子流动,形成感应电流。法拉第还记得吗?不是超级跑车哈,是发现电磁感应现象的第一人,物理学家。利用这个电磁感应原理,人类搞出许多改变世界的技术,这里不再赘述。

       另外,题主需要回顾一些物理(电学)基础知识,比如电容是什么东西,电荷,电极,充电电流,放电电流都怎么回事,如果你课本都还给老师了,就去复习一下,然后我们接着讲正题。手机电容屏究竟是个什么东西?简言之,电容触摸屏是一块四层复合玻璃屏,它的工作原理,就利用了刚才我提到的电流感应,只不过利用的是人体的电流感应,也就是让人体作为一种导体。

       手机触摸屏上有一层ITO(氧化铟锡),它是一种透明的半导体材料,但手指触摸屏幕某处,人体会与ITO材料构成耦合电容,改变触点处的电容大小,并引发感应交流电,从屏幕四角的导线生发、通过电容器奔向手指触摸位置,此时产生的4个角的电流,其大小是和四角到触碰点的距离有关的,触碰位置不同,电流数据不同,通过手机芯片分析这4组电流值的大小,再经过计算,即可还原触点在屏幕上的具体位置。

       目前还有一种电容屏,叫做透射式电容屏,屏幕上的ITO改为阵列形式,每个部分的ITO都有水平、垂直电极,并带有传感功能,这样当手持触摸某个位置,ITO阵列电容耦合后改变了屏幕电场,最后通过传感器和芯片完成位置的计算。这种方式可以实现多点触控,因此成为更主流的电容屏类型。

 
       为什么戴手套就无法触摸电容屏?因为普通手套绝缘,且较厚。作为导体的手指、人体不能近距离接触屏幕,无法形成电流感应,自然无法控制手机。

       为什么手机贴膜了也能触碰?这就跟刚才让题主去复习的电容知识有关了。手指本不需要完全接触到屏幕,只需贴近屏幕的ITO薄膜层,让人体/手指与屏幕间形成电容,产生感应电流、让手机传感器感受到这种变化,就可以了!贴膜、乃至钢化膜的厚度都没问题,手套太厚,无法形成电容和电磁感应,也就无法操控手机屏幕。

       说到这里,戴上触屏手套为啥能操作屏幕也就很容易解释了,触屏手套的指尖部分做出导电处理,让手与手套这部分连为一个导体,再去触碰屏幕,自然可以跟没戴手套一样,当然由于手套粗笨,操作灵活度、灵敏度都不如“裸手”。

       就电阻式触摸屏来说,它是由一层玻璃作为基层,表面涂有一层ITO透明导电层,上面在覆盖一层光滑防刮的塑料层作为保护层,在保护层的内表面在涂有一层导电层。换句话说,电阻式触摸屏就是一种多层的复合薄膜。在这两层导电层之间是有许多细小的透明隔离点绝缘,并在两层ITO工作面的边线上形成均匀连续的平行电压分布。当我们用手指触摸屏幕时,压力使两层导电层在接触点的位置有了一个接触,控制器检测到这个接触,立刻进行A/D转换,测量接触点的模拟电压值,根据这个电压值和5V电压值的比例公式就能计算出触摸点的X轴和Y轴的坐标。当然,在电阻式触摸屏上,我们是可以使用防刮屏的触摸笔的。

       对于电容式触摸屏而言,我们需要知道,电容式触摸屏是由一个模拟感应器和一个双向智能控制器组成的。模拟感应器是一块四层复合玻璃屏,它的内表面和夹层各涂有一种ITO透明导电层。另外,在它的最外层用0.0015mm厚的矽土玻璃作为保护层。夹层ITO作为工作层,在它的各角上各引出一个电极,内层ITO作为屏蔽层,用来保护良好的工作环境。在触摸屏工作时,感应器边缘的电极产生分布的电压场,由于人体电场的缘故,当用手指触摸屏幕时,手指和触摸屏幕的工作面之间形成耦合电容,因为工作面上接有高频信号,因此手指会吸走一个很小的电流,分别从四个角上的电极中流出。

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