触摸屏的核心工作原理是:通过某种方式检测到您在屏幕上的触摸点,并将这个物理位置转换为屏幕上的坐标(X, Y),然后传送给计算机或手机的系统进行处理。
目前绝大多数智能手机、平板电脑和公共信息亭使用的都是电容式触摸屏,这也是重点讲解的类型。除此之外,还有其他几种技术。
1. 电容式触摸屏 当今的绝对主流
这是目前智能手机、平板电脑等消费电子设备最普遍使用的技术。它利用了一个有趣的物理原理——人体的电流感应。
核心原理:
您的身体是导体,带有微弱的电荷。电容式触摸屏的表面有一层透明的导电材料(如氧化铟锡,ITO),形成一个个静态电场。
工作过程:
1. 建立电场:屏幕表面布满了无数细小的、不可见的电极,它们共同形成一个稳定的电容电场。
2. 改变电场:当您用手指(导体)触摸屏幕时,手指会“吸走”触摸点处微小的电流,导致该点的电场发生变化(电容改变)。
3. 检测变化:触摸屏控制器芯片会持续监测整个屏幕电场的变化。它能极其精确地检测到哪个(或哪些)点的电场发生了改变。
4. 计算坐标:控制器通过测量电流强度的差异,计算出触摸点的精确坐标(X和Y值)。
5. 传送指令:这个坐标信息被传送给设备的操作系统(如iOS或Android),系统再根据这个坐标来执行相应的操作,比如打开App、打字等。
为什么手套和普通触控笔没用?
因为它们不导电,无法引起屏幕电场的改变。电容笔的笔尖是专门用导电材料(如橡胶、金属)制成的,可以模拟手指的效果。
优点:
支持多点触控(MultiTouch),可以同时识别多个手指的操作(如缩放、旋转)。
显示清晰,因为屏幕层数少,透光率高。
触摸灵敏,无需用力,体验好。
耐久性强,表面为玻璃,抗刮擦。
缺点:
只能用导电物体(手指、电容笔)操作。
成本相对较高。
表面破裂后维修成本高。
2. 电阻式触摸屏 过去的主流
在电容屏普及之前,早期的手机、POS机、工业设备等大量使用这种屏幕。它通过“压力”来工作。
核心原理: 物理上的压力导致两层导电薄膜接触,从而确定位置。
结构:
它由好几层组成,最关键的是两层:
上层: 柔性的塑料层,内表面涂有导电涂层。
下层: 硬质的玻璃层,内表面也涂有导电涂层。
这两层之间用微小的间隔点分开,使它们平时不接触。
工作过程:
1. 施加压力:当您用任何物体(手指、指甲、触控笔)按压屏幕时,柔性塑料层会向下弯曲。
2. 接触通电:在按压点,上下两层导电涂层会接触,电路接通。
3. 测量电压:控制器会测量在两层之间产生的电压变化。
4. 计算坐标:通过测量X轴和Y轴方向的电压差,控制器可以精确计算出按压点的坐标。
优点:
成本低廉。
可以用任何物体操作(戴厚手套也行)。
不易受灰尘、水汽等影响。
缺点:
不支持真正的多点触控。
需要一定的按压力度。
显示效果较差,因为多层结构导致透光性不佳。
表面塑料层容易刮花。
其他类型(补充了解)
红外线式触摸屏:
在屏幕边框布置有红外线发射管和接收管,形成纵横交错的红外线网格。
当手指触摸屏幕时,会挡住该点的横竖两条红外线,控制器通过判断哪些光束被阻挡来确定触摸位置。
优点:可用于超大尺寸屏幕,如教学一体机、户外广告机。
缺点:容易受强光和灰尘干扰,分辨率相对较低。
表面声波式触摸屏:
屏幕边缘有超声波发射器和接收器。
屏幕表面传递着均匀的超声波。当手指触摸屏幕时,会吸收掉一部分声波能量。
接收器通过分析声波能量的衰减来确定触摸位置。
优点:透光性极好,非常清晰耐用。
缺点:怕油污、水渍,表面沾有异物会影响工作。
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