時(shí)間:2022-09-08 05:14:25
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觸摸屏廣泛應(yīng)用于我們?nèi)粘I罡鱾€(gè)領(lǐng)域,如手機(jī)、媒體播放器、導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼相框、PDA、游戲設(shè)備、顯示器、電器控制、醫(yī)療設(shè)備等等。
通用的觸摸屏包括適用于移動(dòng)設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)品的電阻式觸摸屏和投射電容式(projected capacitive)觸摸屏以及用于其他應(yīng)用的表面電容式(surface capacitive)觸摸屏、表面聲波(SAW)觸摸屏和紅外線觸摸屏。
電阻式觸摸屏
應(yīng)用比較多的電阻式觸摸屏(圖1)具有空氣間隙和間隔層的兩層ITO(Indium TinOxide,銦錫氧化物)。電阻式觸摸屏是大量應(yīng)用、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證、低成本的技術(shù)。其缺點(diǎn)是:薄弱的機(jī)械性能;堆疊厚,相對(duì)較為復(fù)雜;不能檢測(cè)多個(gè)手指的動(dòng)作;前面板實(shí)現(xiàn)方案易損壞;有限的工業(yè)設(shè)計(jì)選項(xiàng);光學(xué)性能不良;需要用戶校準(zhǔn)。
投射電容式觸摸屏
觸摸屏的電容觸摸控制采用一個(gè)用傳導(dǎo)物質(zhì)(如ITO)做涂層的表面來(lái)存儲(chǔ)電荷。傳導(dǎo)物質(zhì)沿屏的X軸和Y軸傳導(dǎo)電流。當(dāng)傳導(dǎo)(如手指)觸摸時(shí)控制電場(chǎng)發(fā)生變化,而且可以確定沿水平軸和垂直軸觸摸的位置。在帶按鍵觸摸位置的應(yīng)用中,把分立的傳感器放置在特定按鍵位置的下面,當(dāng)傳感器的電場(chǎng)擾時(shí)系統(tǒng)記錄觸摸和位置。投射電容式觸摸屏示于圖2。
投射電容式觸摸屏比其他觸摸屏技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是:
?出色的信噪比;
?整個(gè)觸摸屏表面具有高精度;
?能夠支持多個(gè)觸摸;
?通過(guò)“厚的”電介質(zhì)材料進(jìn)行感應(yīng);
?無(wú)需用戶校準(zhǔn)。
QTOUCh技術(shù)
QTouch技術(shù)是Atmel觸摸技術(shù)部前身Quantum(量研科技)的專利。所開(kāi)發(fā)的集成電路技術(shù)是基于電荷一傳輸電容式感測(cè)。QTouch IC檢測(cè)用傳感器芯片和簡(jiǎn)單按鍵電極之間單連接來(lái)檢測(cè)觸摸(圖3)。QTouch器件對(duì)未知電容的感測(cè)電極充電到已知電位。電極通常是印刷電路板上的一塊銅區(qū)域。在1個(gè)或多個(gè)電荷一傳輸周期后測(cè)量電荷,就可以確定感測(cè)板的電容。在觸摸表面按手指,導(dǎo)致在該點(diǎn)影響電荷流的外部電容。這做為一個(gè)觸摸記錄。也可確定QTouch微控制器來(lái)檢測(cè)手指的接近度,而不是絕對(duì)觸摸。判斷邏輯中的信號(hào)處理使QTouch健全和可靠??梢韵o電脈沖或瞬時(shí)無(wú)意識(shí)觸摸或接近引起的假觸發(fā)。
QTouch傳感器可以驅(qū)動(dòng)單按鍵或多按鍵。在用多按鍵時(shí),可以為每個(gè)按鍵設(shè)置1個(gè)單獨(dú)的靈敏電平??梢杂貌煌笮『托螤畹陌存I來(lái)滿足功能和審美要求。
QTouch技術(shù)可以采用兩種模式:正?;颉坝|摸”模式和高靈敏度或“接近”模式。用高靈敏電荷傳輸接近感測(cè)來(lái)檢測(cè)末端用戶接近的手指,用用戶接口中斷電子設(shè)備或電氣裝置來(lái)啟動(dòng)系統(tǒng)功能。
為了優(yōu)異的電磁兼容,QTouch傳感器采用擴(kuò)頻調(diào)制和稀疏、隨機(jī)充電脈沖(脈沖之間具有長(zhǎng)延遲)。單個(gè)脈沖可以比內(nèi)部串脈沖間隔短5%以上。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是較低的交叉?zhèn)鞲衅鞲蓴_,降低了RF輻射和極化率,以及低功耗。
QTouch器件對(duì)于慢變化(由于老化或環(huán)境條件改變)具有自動(dòng)漂移補(bǔ)償。這些器件具有幾十的動(dòng)態(tài)范圍,它們不需要線圈、振蕩器、RF元件、專門纜線、RC網(wǎng)絡(luò)或大量的分立元件。QTouch做為一個(gè)工程方案,它是簡(jiǎn)單、耐用、精巧的方案。
在幾個(gè)觸摸按鍵互相靠近時(shí),接近的手指會(huì)導(dǎo)致多個(gè)按鍵的電容變化。Atmel專利的鄰鍵抑制(AKS)采用迭代技術(shù)重復(fù)測(cè)量每個(gè)按鍵上的電容變化,比較結(jié)果和確定哪個(gè)按鍵是用戶想要的。AKS抑制或忽略來(lái)自所有其他按鍵的信號(hào),提供所選擇按鍵的信號(hào)。這可防止對(duì)鄰鍵的假觸摸檢測(cè)。
觸摸屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):G644文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-2851(2010)10-0249-02
一、投射式電容屏背景介紹
當(dāng)今社會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展,使用觸摸屏這種便捷的人機(jī)交互模式已成為人們?cè)谌粘I詈凸ぷ髦斜夭豢缮俚囊徊糠帧,F(xiàn)有能實(shí)現(xiàn)觸摸感應(yīng)的方式主要有:電阻式、電容式、紅外式和聲波式[1]。投射式電容式觸摸屏因其在透光率,抗干擾能力,使用壽命,以及在多點(diǎn)觸控方面的出色表現(xiàn),越來(lái)越受到市場(chǎng)的青睞[2]。當(dāng)用戶在觸摸屏幕表面時(shí)自身的靜電會(huì)影響感應(yīng)和驅(qū)動(dòng)電極的原有電容容值,通過(guò)掃描芯片能對(duì)屏幕上單個(gè)或多個(gè)觸摸點(diǎn)的位置和運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行精確的計(jì)算,所得數(shù)據(jù)將反饋至中央處理器,在觸摸屏后的顯示屏上做出與觸摸相對(duì)應(yīng)的反應(yīng) [3]。投射式電容觸摸屏可以被應(yīng)用于生活生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域,它可以取代鼠標(biāo)鍵盤和原始功能按鍵,使人們?cè)诳焖贋g覽信息、縮放旋轉(zhuǎn)圖片或是欣賞視屏?xí)r更加的方便快捷。
二、投射式電容觸摸屏的新型結(jié)構(gòu)介紹
傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)多采用在基板一面上制作各個(gè)功能膜層然后再粘合覆蓋面板的結(jié)構(gòu)或是在基板兩側(cè)制作各膜層然后再粘合覆蓋面板的結(jié)構(gòu),其工藝相對(duì)穩(wěn)定成熟,但存還存在一些有待克服的缺陷。例如:1)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)其厚度一般在1.3-1.5mm,如何使其厚度降是現(xiàn)在所有生產(chǎn)廠商工藝結(jié)構(gòu)的研發(fā)方向。2)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)透光率大約在80%左右并不十分理想,從而會(huì)影響數(shù)碼產(chǎn)品的電池續(xù)航能力。3)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜,產(chǎn)品容易曝露在外界環(huán)境中沾染灰塵,使得功能片與覆蓋面板粘合時(shí)產(chǎn)生的氣泡難以去除,導(dǎo)致合格率低下。
針對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的諸多問(wèn)題,我們提出直接在覆蓋面板上制作功能膜層,設(shè)想如圖1和圖2所示,同時(shí)研發(fā)了兩款新型一體化投射式電容觸摸屏。
第一款結(jié)構(gòu):如圖1,其直接在覆蓋面板上制作所有功能膜層。
1) 首先覆蓋面板1材質(zhì)為鋼化玻璃,在其觸摸面背面(非可視區(qū)域)絲網(wǎng)印刷起遮蔽作用的顏色涂層2(耐熱溫度200℃左右)。
2) 顏色涂層2與中間可視區(qū)域存在斷差,為消除斷差,使ITO膜層(透明導(dǎo)電薄膜)在斷差處保持連通,在中間可視區(qū)域通過(guò)絲網(wǎng)印刷平坦化涂層3,平坦化涂層3為高透過(guò)率、光致或是熱致固化的高分子類材料(其透光率在87%左右,耐熱溫度為180℃左右)。
3) 在平坦化涂層3和顏色涂層之上制作功能膜層,依次為ITO電極膜層4、電解質(zhì)絕緣膜層5、ITO電極膜層6、保護(hù)絕緣膜7。
第二款結(jié)構(gòu)(如圖2),考慮平坦化涂層耐熱溫度低和透光率不高的缺陷,去除了原先的平坦化涂層,采用低溫沉積和斷差連續(xù)沉積鍍膜的方法解決斷差問(wèn)題。低溫沉積鍍膜是指鍍膜環(huán)境溫度不超過(guò)面板和顏色涂層耐熱溫度的沉積鍍膜;斷差連續(xù)沉積鍍膜是指將鍍膜環(huán)境溫度調(diào)節(jié)到顏色印刷涂層的微觀軟化溫度,并預(yù)先沉積一層打底絕緣膜3,對(duì)斷差處行進(jìn)平滑處理,然后再進(jìn)行其他膜層沉積的過(guò)程,其目的是為實(shí)現(xiàn)表面平整,保持ITO膜層在斷差處連通并有較好的付著力,同時(shí)隔絕玻璃面板中堿金屬離子進(jìn)入后續(xù)膜層。
1) 首先覆蓋面板1材質(zhì)為鋼化玻璃,在其觸摸面背面(非可視區(qū)域)絲網(wǎng)印刷起遮蔽作用的顏色涂層2。
2) 進(jìn)行斷差連續(xù)沉積鍍膜,對(duì)斷差處進(jìn)行平坦化處理,然后在低溫條件下進(jìn)行沉積鍍膜,制作后續(xù)的功能膜層。依次為打底絕緣膜3、ITO電極膜層4、電解質(zhì)絕緣膜層5、ITO電極膜層6、保護(hù)絕緣膜7。
工藝特點(diǎn):這兩款新型工藝采用直接在覆蓋面板背面制作所有的功能膜層。
1)由于去除了原先的基板層,因此新型結(jié)構(gòu)的投射式觸摸屏厚度可以控制在0.6-0.8mm,使觸摸屏的整體厚度和重量大幅的降低。
2)由于觸摸屏厚度變薄,透光率也相應(yīng)提高。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般在80%左右(測(cè)試結(jié)果如圖3,可見(jiàn)光550nm),第一款新結(jié)構(gòu)可達(dá)87%(測(cè)試結(jié)果如圖4),而第二款新結(jié)構(gòu)因?yàn)槿コ似教够繉?透光率更達(dá)到了90%左右(測(cè)試結(jié)果如圖5)。
3)新型工藝由于省去了基板和覆蓋面板的粘合工序,回避了粘合生氣泡導(dǎo)致合格率低的問(wèn)題,同時(shí)還節(jié)省了工序,提高了生產(chǎn)效率,并且降低了生產(chǎn)成本。
4)新型觸摸屏的整體工藝相對(duì)復(fù)雜,因此對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的要求也相應(yīng)的提高。
鍍膜溫度要求:鍍膜溫度不超過(guò)印刷的顏色涂層和平坦化涂層耐熱溫度。ITO膜層要要求:厚度為15-20nm,方阻值為150-200歐姆,膜層在斷差處連通。同時(shí)膜層具有很好的附著力。蝕刻精度要求:工藝中通過(guò)光刻和蝕刻制作電極圖形的最小線寬需要控制在0.01mm±0.001mm [4-5]。
三、總結(jié)
觸摸屏已成為人機(jī)交流的一種主流使用方式。在全球觸摸屏市場(chǎng)上,雖然投射式電容觸摸屏仍然只占很小的比例,但隨著市場(chǎng)對(duì)其認(rèn)識(shí)的加深和需求的推動(dòng),再加上其本身工藝的不斷成熟和生產(chǎn)成本降低,它正以加速的方式獲得人們認(rèn)可和采納。這種為人所期待的觸控屏,更加的輕薄,靈敏、耐用,并帶給人們一種全新的觸控體驗(yàn),它很有可能取代電阻式觸摸屏成為下一代觸摸屏的主流。
參考文獻(xiàn)
[1]張雪峰, 觸摸屏技術(shù)淺談[J]現(xiàn)代物理知識(shí),200416(3)期:43-45.
[2]謝醫(yī)軍.中國(guó)觸控手機(jī)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)[J].拓?fù)洚a(chǎn)業(yè)研究所焦點(diǎn)報(bào)告, 2009-5-27,大路通訊.
[3] 朱維安,鄭壽云,陳莉.電容觸摸屏的坐標(biāo)定位分析[J]電子測(cè)量術(shù),2009-5,32(5): 13-16.
1 引言
2007年蘋果公司iPhone手機(jī),開(kāi)啟了近年來(lái)智能終端的普及風(fēng)潮,可以說(shuō)是引爆了一場(chǎng)智能終端市場(chǎng)的革命。2011年全球移動(dòng)終端銷量約16億部,超越了PC銷量,而移動(dòng)智能手機(jī)銷量更是達(dá)到4.72億部;近五年來(lái)全球智能手機(jī)出貨量接近10億部。2011年我國(guó)市場(chǎng)智能終端出貨量達(dá)到11774萬(wàn)部,超過(guò)此前我國(guó)歷年移動(dòng)智能終端出貨量的總和。再加上移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的快速發(fā)展,智能終端正逐步影響和改變著人們的日常生活。
作為智能終端重要組成部分的顯示屏,也進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。從最初的單色LCD顯示屏,到STN、CSTN顯示屏,再到TFT顯示屏及至觸摸屏,顯示屏的發(fā)展可謂日新月異。觸摸屏技術(shù)包括電阻式觸摸屏、紅外線式觸摸屏、表面聲波式觸摸屏,以及現(xiàn)在最火熱的可以多點(diǎn)觸摸的電容式觸摸屏等。觸摸屏的發(fā)展必將大大地推動(dòng)智能終端的發(fā)展。
2 觸摸屏的工作原理及出貨量分析
根據(jù)其工作原理,觸摸屏一般被分為四大類:電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外線式觸摸屏和表面聲波式觸摸屏。在智能終端上,如今應(yīng)用最為廣泛的是電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏。下面簡(jiǎn)單介紹一下這四種觸摸屏的工作原理。
2.1 電阻式觸摸屏
電阻式觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常吻合的薄膜屏,這是一種多層的復(fù)合薄膜,分為表層和基層。薄膜的表層是下表面涂有透明導(dǎo)電層的一層玻璃或硬塑料平板,表層上表面覆蓋著一層防刮的塑料層。的基層是上表面涂有透明導(dǎo)電層的一層玻璃或硬塑料平板。在薄膜的表層和基層的導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小的透明隔離點(diǎn),把兩層導(dǎo)電層隔開(kāi)絕緣。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí),兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置就有了接觸,電阻發(fā)生變化,在X和Y兩個(gè)方向上產(chǎn)生信號(hào),然后送至觸摸屏控制器??刂破鱾蓽y(cè)到這一接觸并計(jì)算出(X,Y)的位置,再根據(jù)模擬鼠標(biāo)的方式運(yùn)作。這就是電阻技術(shù)觸摸屏的最基本的原理。其典型的結(jié)構(gòu)如圖1所示:
根據(jù)引出線數(shù)的多少,電阻式觸摸屏又可以分為四線、五線、六線、八線等類型。不論是四線電阻式觸摸屏還是五線電阻式觸摸屏等,它們都有如下優(yōu)點(diǎn):分辨率高,價(jià)格便宜,易于生產(chǎn),抗干擾能力強(qiáng),能在惡劣環(huán)境下工作,不怕塵埃、水及污垢的影響。但是,由于復(fù)合薄膜的外層采用塑膠材料,觸摸屏極易被劃傷或因受力過(guò)大而損壞;電阻式觸摸屏的抗刮傷能力差,很大程度地影響了其使用壽命。
2.2 電容式觸摸屏
電容式觸摸屏是現(xiàn)在最受關(guān)注的一種觸摸屏類型。其構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導(dǎo)體層,再在導(dǎo)體層外加上一塊保護(hù)玻璃,在觸摸屏的四邊均鍍上狹長(zhǎng)的電極,從而在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)。當(dāng)用戶觸摸玻璃屏?xí)r,觸摸屏的表面與人體產(chǎn)生一個(gè)耦合電容,由于電容有隔直流通交流的作用,當(dāng)觸摸屏通上高頻信號(hào)時(shí),手指相當(dāng)于直接導(dǎo)體,吸走一個(gè)很小的電流,而電流會(huì)流經(jīng)觸摸屏的四個(gè)角上的電極。觸點(diǎn)的位置可以由控制器計(jì)算這四個(gè)電極流經(jīng)的電流比例得出,因?yàn)橛|摸點(diǎn)到四個(gè)電極的距離與流經(jīng)這四個(gè)電極電流的大小是成比例關(guān)系的。
電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護(hù)導(dǎo)體及感應(yīng)器,更能有效地防止外在環(huán)境因素對(duì)觸摸屏造成影響;就算屏幕沾有污穢、塵埃或油漬,電容式觸摸屏依然能準(zhǔn)確算出觸點(diǎn)位置。但由于電容隨溫度、濕度和接地情況的不同而變化,其穩(wěn)定性較差,往往會(huì)產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。
電容式觸摸屏技術(shù)可以進(jìn)一步細(xì)分為表面電容式觸摸屏和投射式電容觸摸屏。投射式電容觸摸屏是支持多點(diǎn)觸控功能的面板,基本上都是選擇玻璃作為基板,可選擇單片或雙片組合并于基板上鍍上ITO(銦錫氧化物)。目前常見(jiàn)的ITO形狀有鉆石結(jié)構(gòu)與矩陣式結(jié)構(gòu)兩種(如圖2),除了蘋果iPhone是矩陣式結(jié)構(gòu)之外,其它電容式感應(yīng)組件一般都屬于鉆石結(jié)構(gòu)。
2.3 紅外線式觸摸屏
紅外線式觸摸屏的四周都排滿了紅外線發(fā)射器與紅外線接收器,它們一一對(duì)應(yīng)從而構(gòu)成紅外線矩陣。其安裝簡(jiǎn)單,只需要在顯示屏的橫向與縱向邊框上分別裝上紅外線發(fā)射管和紅外線接收管,通過(guò)電路驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射管發(fā)出紅外光,便能在屏幕表面形成一個(gè)紅外線矩陣,位置相對(duì)的紅外線接收管接收紅外光信號(hào)。
當(dāng)用戶手指或其他不透明物體觸摸顯示屏的某一點(diǎn)時(shí),接觸物擋住了該點(diǎn)橫向和縱向的紅外線,紅外線接收器會(huì)探測(cè)到變化的信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電壓。該電壓與接收到的紅外線的強(qiáng)度成比例關(guān)系,通過(guò)對(duì)接收到的電壓信號(hào)進(jìn)行處理就可以確定觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾,適宜于某些惡劣的環(huán)境。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉、安裝方便,可以用在各檔次的智能終端上。此外,由于沒(méi)有電容充放電過(guò)程,響應(yīng)速度比電容式快,但分辨率較低。
2.4 表面聲波式觸摸屏
iPhone4銷售火爆
9月25日,蘋果iPhone4手機(jī)正式在內(nèi)地發(fā)售,購(gòu)買渠道包括出售中國(guó)聯(lián)通合約機(jī)的聯(lián)通營(yíng)業(yè)廳、蘇寧電器賣場(chǎng),以及出售iPhone4裸機(jī)的蘋果公司旗下4家零售店。盡管裸機(jī)價(jià)格最低也在4999元,但仍較水貨報(bào)價(jià)便宜。
9月1 7日開(kāi)放預(yù)約后聯(lián)通版iPhone4兩日預(yù)售數(shù)約8萬(wàn)臺(tái),到第7日預(yù)購(gòu)數(shù)已超過(guò)35萬(wàn)臺(tái);9月25日開(kāi)售時(shí),蘋果旗下零售店以及蘇寧賣場(chǎng)都出現(xiàn)蘋果“粉絲”徹夜排隊(duì)等候的場(chǎng)面。蘇寧方面接受媒體采訪時(shí)聲稱,9月17日聯(lián)通版接受預(yù)訂后,兩天內(nèi)蘇寧全國(guó)300多家門店預(yù)約量超過(guò)4萬(wàn)臺(tái),平均每4秒就預(yù)約一臺(tái),到9月25日部分門店已銷售一空。
同以往每一次消費(fèi)電子熱潮一樣,都會(huì)有相關(guān)企業(yè)能分享到行業(yè)成長(zhǎng)的好處。凱基證券表示,蘋果系列移動(dòng)產(chǎn)品熱銷會(huì)帶動(dòng)低耗電處理器、低成本長(zhǎng)效電池、高密度可攜式PCB板的起飛,但其中最有“錢途”的是不同于傳統(tǒng)硬盤的固態(tài)硬碟,以及帶觸控功能的顯示屏模組――這兩樣零部件占到總成本的3成左右。
觸摸屏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入景氣周期
觸摸屏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入景氣周期,增速加快。隨著新型電子產(chǎn)品的升級(jí)和替換需求激增,觸摸屏技術(shù)在過(guò)去十年里已經(jīng)發(fā)生了日新月異的變化,以電容屏、中大尺寸為發(fā)展趨勢(shì)的觸摸屏技術(shù)將引起新一輪的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。5寸以下電容式觸摸屏將成為未來(lái)觸摸屏市場(chǎng)的最大應(yīng)用,5-10英寸觸摸屏對(duì)平板電腦、電子閱讀器的滲透,將為觸摸屏市場(chǎng)的發(fā)展帶動(dòng)新一波的增長(zhǎng)動(dòng)力。
觸摸屏在電子設(shè)備的滲透率還處于20-30%左右,處于“增長(zhǎng)繁榮I期”,具備較好的投資價(jià)值。而在觸摸屏產(chǎn)業(yè)整體走強(qiáng)的大格局之下,電容式觸摸屏將獲得主要的市場(chǎng)份額,年增速將超過(guò)30%。根據(jù)技術(shù)生命周期對(duì)行業(yè)指數(shù)的影響,我們判斷觸摸屏行業(yè)未來(lái)5年內(nèi)將會(huì)有更大的增長(zhǎng)空間,極具投資價(jià)值。
未來(lái)幾年觸摸屏市場(chǎng)的主要亮點(diǎn)在于小尺寸和中尺寸電容屏市場(chǎng)。小尺寸市場(chǎng)上電容屏對(duì)電阻屏的替代加快,隨著觸摸屏手機(jī)滲透率的提高,小尺寸電容屏將進(jìn)入穩(wěn)定的高速增長(zhǎng)期;5-10英寸的中尺寸市場(chǎng)上,在iPad的帶動(dòng)下,電容式觸摸屏對(duì)于電子閱讀器、平板電腦的滲透正式啟動(dòng),隨著技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的成熟,預(yù)計(jì)這一市場(chǎng)將復(fù)制小尺寸電容屏的走勢(shì),但是速度將更快,更具爆發(fā)力。
一、觸摸屏的發(fā)展
Samuel C. Hurst博士在1971年提出了電子觸摸界面的設(shè)想,至1974開(kāi)始出現(xiàn)最早的觸摸屏。早期的相關(guān)專利幾乎無(wú)一例外都著眼于檢測(cè)壓力的電阻式技術(shù)。漸漸地,諸如電容式、聲表面波技術(shù)還有紅外波束遮斷等其它技術(shù)都在各自適合的應(yīng)用中找到了一席之地。對(duì)于成本敏感的消費(fèi)類應(yīng)用,尤其是使用小型觸摸屏的便攜式設(shè)備,電阻式觸摸屏仍占統(tǒng)治地位。聲表面以及紅外型觸摸屏用于這些場(chǎng)合明顯太過(guò)昂貴,而傳統(tǒng)的電容式技術(shù)又備受長(zhǎng)期穩(wěn)定性不佳、易受潮濕侵蝕、不耐磨損以及由于EMC(電磁兼容)或其它外界因素導(dǎo)致的誤動(dòng)作等一系列缺點(diǎn)的困擾。但電阻式觸摸屏也有其局限性,而且電容式技術(shù)也在不斷進(jìn)步,特別是那些以電荷轉(zhuǎn)移感測(cè)方法為基礎(chǔ)的技術(shù),將會(huì)給電子及電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)觸摸屏的方式帶來(lái)巨大的變化。
二、觸摸屏的分類
目前,根據(jù)觸摸檢測(cè)技術(shù)(即使用傳感器原理)的不同,可將觸摸屏分為四個(gè)基本種類:電阻技術(shù)觸摸屏、電容技術(shù)觸摸屏、紅外線技術(shù)觸摸屏、表面聲波技術(shù)觸摸屏。
1.電阻式觸摸屏
電阻觸摸屏的屏體部分是一塊與顯示器表面非常配合的多層復(fù)合薄膜,由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層,表面涂有一層透明的導(dǎo)電層(OTI,氧化銦),上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層,它的內(nèi)表面也涂有一層OTI,在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小(小于千分之一英寸)的透明隔離點(diǎn)把它們隔開(kāi)絕緣。當(dāng)手指接觸屏幕,兩層OTI導(dǎo)電層出現(xiàn)一個(gè)接觸點(diǎn),因其中一面導(dǎo)電層接通Y軸方向的5V均勻電壓場(chǎng),使得偵測(cè)層的電壓由零變?yōu)榉橇?控制器偵測(cè)到這個(gè)接通后,進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,并將得到的電壓值與5V相比,即可得觸摸點(diǎn)的Y軸坐標(biāo),同理得出X軸的坐標(biāo),這就是電阻技術(shù)觸摸屏共同的最基本原理。
2.電容式觸摸屏
電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層,再在導(dǎo)體層外加上一塊保護(hù)玻璃,雙玻璃設(shè)計(jì)能徹底保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器。
電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長(zhǎng)的電極,在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)。用戶觸摸屏幕時(shí),由于人體電場(chǎng),手指與導(dǎo)體層間會(huì)形成一個(gè)耦合電容,四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn),而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比,位于觸摸屏幕后的控制器便會(huì)計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱,準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置。電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護(hù)導(dǎo)體及感應(yīng)器,更有效地防止外在環(huán)境因素對(duì)觸摸屏造成影響,就算屏幕沾有污穢、塵埃或油漬,電容式觸摸屏依然能準(zhǔn)確算出觸摸位置。
3.紅外技術(shù)觸摸屏
外線觸摸屏原理很簡(jiǎn)單,只是在顯示器上加上光點(diǎn)距架框,無(wú)需在屏幕表面加上涂層或接駁控制器。光點(diǎn)距架框的四邊排列了紅外線發(fā)射管及接收管,在屏幕表面形成一個(gè)紅外線網(wǎng)。用戶以手指觸摸屏幕某一點(diǎn),便會(huì)擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎兩條紅外線,計(jì)算機(jī)便可即時(shí)算出觸摸點(diǎn)位置。
4.表面聲波技術(shù)觸摸屏
聲波是一種沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ臋C(jī)械波。該種觸摸屏由觸摸屏、聲波發(fā)生器、反射器和聲波接受器組成,其中聲波發(fā)生器能發(fā)送一種高頻聲波跨越屏幕表面,當(dāng)手指觸及屏幕時(shí),觸點(diǎn)上的聲波即被阻止,由此確定坐標(biāo)位置。
三、觸摸屏發(fā)展的展望
在2009年9月23日的愛(ài)特梅爾公司(Atmel Corporation)maxTouch技術(shù)簡(jiǎn)報(bào)會(huì)上,愛(ài)特梅爾亞太區(qū)銷售副總裁余養(yǎng)佳指出:“受蘋果公司 手機(jī)的強(qiáng)力影響,靈敏度更高和使用體驗(yàn)更好的電容性觸摸屏將壓倒今天主流的電阻性觸摸屏成為未來(lái)手機(jī)和其它便攜式設(shè)備市場(chǎng)的應(yīng)用大趨勢(shì),盡管今天電阻性觸摸屏解決方案比較便宜,但它無(wú)法像電容性觸摸屏那樣提供流暢的手指滑動(dòng)響應(yīng)性能。預(yù)計(jì)明年90%的智能手機(jī)將采用電容性觸摸屏,強(qiáng)調(diào)低價(jià)格的多功能手機(jī)(Feature Phone)。明年上半年預(yù)計(jì)也將有30%采用電容性觸摸屏,這一市場(chǎng)份額有可能到明年下半年擴(kuò)大到50%?!?/p>
目前,各種觸摸屏技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)格局是:中小尺寸領(lǐng)域電阻式和電容式主導(dǎo),大尺寸領(lǐng)域各種技術(shù)并存。但從長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,電阻式觸摸屏由于在使用壽命和透光率上存在先天不足,未來(lái)被其他技術(shù)取代是必然的。而投射式電容性能和品質(zhì)都明顯好于電阻式,目前技術(shù)也較成熟,更重要的是它還有技術(shù)改進(jìn)的空間,而且成本下降空間也很大,甚至有可能比電阻式更低。因此,電容式觸摸屏將在未來(lái)觸摸屏的發(fā)展中占主導(dǎo)地位。
參考文獻(xiàn):
[1]觸摸屏技術(shù)與市場(chǎng)現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展方向與預(yù)測(cè).中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)市場(chǎng)研究部整理.
中圖分類號(hào):TN752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-9082(2014)03-0012-02
一、引言
觸摸屏又稱為“觸控屏”、“觸控面板”,是一種代替了鼠標(biāo)和鍵盤的與計(jì)算機(jī)溝通的設(shè)備。觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備,它是目前最簡(jiǎn)單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。
觸摸屏在全球范圍內(nèi)有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,從工廠設(shè)備、電子查詢?cè)O(shè)施,到移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、
手機(jī)等都可看到觸控屏幕的身影。其廣泛應(yīng)用也標(biāo)志著計(jì)算機(jī)應(yīng)用普及時(shí)代的真正到來(lái)。
二、 觸控屏組成
觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成,觸摸檢測(cè)部件安裝在顯示器屏幕前面,用于檢測(cè)用戶觸摸位置,接受后送觸摸屏控制器;而觸摸屏控制器接收從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上穿了送來(lái)的觸摸信息,并將它處理轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo),再通過(guò)接口傳送給中央處理器CP同時(shí)能接收CPU發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行。觸摸屏的基本組成如圖1所示,包括以下幾個(gè)部分:
1.前面板或外框
前面板或外框是終端產(chǎn)品的最表層。在某些產(chǎn)品中,該外框?qū)⑼该鞯纳w板圍起來(lái),以免受到外部的惡劣氣候或潮濕的影響,也防止下面的傳感產(chǎn)品受到刻劃以及破壞。
2.觸控控制器
通常,觸控控制器是一個(gè)小型的微控制器芯片,它位于觸控傳感器和PC/或嵌入式系統(tǒng)控制器之間。該芯片可以裝配到系統(tǒng)內(nèi)部的控制器板上。該觸控控制器將提取來(lái)自觸控傳感器的信息,并將其轉(zhuǎn)換成PC或嵌入式系統(tǒng)控制器能夠理解的信息。
3.觸控傳感器
觸控屏“傳感器”是一個(gè)帶有觸控響應(yīng)表面的透明玻璃板。該傳感器被安放到LCD上面,使得面板的觸控區(qū)域能覆蓋顯示屏的可視區(qū)域?;旧希@些技術(shù)都是在觸控時(shí),使電流流過(guò)面板,從而產(chǎn)生一個(gè)電壓或信號(hào)的變化。這個(gè)變化將被觸控傳感器感應(yīng)并傳輸,從而確定屏幕上的觸控位置。
4.液晶顯示器(LCD)
絕大多數(shù)的觸控屏系統(tǒng)用于傳統(tǒng)的LCD上。用于觸控產(chǎn)品的LCD選擇方法與傳統(tǒng)系統(tǒng)中基本相同,包括分辨率,清晰度,刷新速度,成本等。
除了包括上說(shuō)所列的硬件部分以外還包含系統(tǒng)軟件,軟件應(yīng)保證觸控屏和系統(tǒng)控制電路一起工作,使得產(chǎn)品的操作系統(tǒng)能夠接受并處理來(lái)自觸控控制器的觸控事件信息。
三、觸控屏主要特性
從技術(shù)原理角度來(lái)講,觸摸屏是一套透明的絕對(duì)定位系統(tǒng)。
1.透明性
首先它必須保證是透明的,因此它必須通過(guò)材料科技來(lái)解決透明問(wèn)題,“透明”,在觸摸屏行業(yè)里,僅用透明一點(diǎn)來(lái)概括它的視覺(jué)效果是不夠的,它應(yīng)該至少包括四個(gè)特性:透明度、色彩失真度、反光性和清晰度。
2.定位絕對(duì)性
其次它是絕對(duì)坐標(biāo),手指摸哪就是哪,不需要第二個(gè)動(dòng)作,不像鼠標(biāo),是相對(duì)定位的一套系統(tǒng)。
3.感應(yīng)性
再者觸摸屏的第三個(gè)特性是檢測(cè)觸摸并定位,各種觸摸屏技術(shù)都是依靠各自的傳感器來(lái)工作的,甚至有的觸摸屏本身就是一套傳感器。各自的定位原理和各自所用的傳感器決定了觸摸屏的反應(yīng)速度、可靠性、穩(wěn)定性和壽命。
從目前觸摸屏的應(yīng)用中,人們對(duì)觸摸屏的性能要求也越來(lái)越理性化,不斷提高與滿足光學(xué)特性、耐久性以及可靠性等指標(biāo)已成為觸摸屏制造者不可忽略的因素。
四、觸控技術(shù)的主流類型及其應(yīng)用
按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì),觸摸屏主要分為四種,它們分別為紅外線式、表面聲波式、電阻式和電容感應(yīng)式。每一類觸摸屏都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn),都利用ITO做為組件的核心部分,發(fā)揮著重要作用。
1.電阻式觸控技術(shù)
電阻式觸控技術(shù)是最常用的觸控屏技術(shù)。由于是對(duì)壓力起反應(yīng),可以用手指,帶手套的手,觸控筆,或者像信用卡這類的其它的物體進(jìn)行觸摸接觸。圖2表示了電阻觸控屏的結(jié)構(gòu),圖3表示一般電阻觸控屏的系統(tǒng)示意圖。
1.1電阻式觸控技術(shù)工作原理
由電阻觸摸屏的側(cè)面結(jié)構(gòu)剖視圖看出,見(jiàn)圖2,它是由一層玻璃作為基層,玻璃表面涂有一層ITO透明導(dǎo)電層,上面在覆蓋一層很薄的有彈性的PET薄膜,在PET的內(nèi)表面也涂有一層ITO導(dǎo)電層,在這兩層ITO導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小的透明隔離點(diǎn),使得兩ITO導(dǎo)電層絕緣。手指觸摸按壓的表面是一個(gè)硬涂層,用以保護(hù)下面的PET層。當(dāng)我們用手指按壓屏幕時(shí),PET薄膜會(huì)向下彎曲,并使得下面的兩層ITO涂層能夠相互接觸并在該點(diǎn)使上下層電路導(dǎo)通。
在實(shí)際工作中,在兩層ITO工作面的四周邊緣各加裝兩條導(dǎo)電線路,經(jīng)控制器分別于兩端各設(shè)定一直流電壓,為兩個(gè)工作面分別構(gòu)建一個(gè)均勻的電場(chǎng),形成均勻連續(xù)的平行電壓分布。如圖4a所示,當(dāng)我們用手指觸摸屏幕時(shí),壓力使兩層導(dǎo)電層在接觸點(diǎn)的位置有了電路導(dǎo)通,電阻發(fā)生了變化,利用電阻分壓原理,產(chǎn)生了模擬電壓信號(hào),即觸摸傳感器工作將壓力感應(yīng)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),見(jiàn)圖4b,該信號(hào)由控制器處理,進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,測(cè)量出接觸點(diǎn)的模擬電壓值VMEAS,再根據(jù)這個(gè)電壓值和VREF電壓值的比例公式就能計(jì)算出觸摸點(diǎn)的X軸和Y軸的坐標(biāo),從而確定觸摸點(diǎn)的具置進(jìn)而向主機(jī)請(qǐng)求輸入響應(yīng),由主機(jī)負(fù)責(zé)執(zhí)行完成用戶操作。
1.2電阻式觸控特點(diǎn)、種類和應(yīng)用
電阻式觸摸屏上下兩層采用貼合密封,信號(hào)的產(chǎn)生是在夾層中間,所以它可以不受塵埃、水、污物的影響,精確度高,反應(yīng)靈敏,工作穩(wěn)定性高。
在圖4a中,A或B面兩個(gè)邊緣的條形電極稱為感應(yīng)線,根據(jù)觸摸屏上的感應(yīng)線數(shù)量,電阻式觸摸屏可再分為三大類,分別是4線、5線和8線。4線觸摸屏的條形電極安裝在兩個(gè)不同的導(dǎo)電電阻層(X+、X-在同一層,Y+、Y-另一個(gè)電阻層上),即如該圖所示;5線觸摸屏只在底層上有圓形電極(X+、X-、Y+和Y-),頂層用于在觸摸過(guò)程中測(cè)量電壓,電場(chǎng)電壓只施加在底層上。
8線觸摸屏的工作原理與4線觸摸屏相似。只是給每一條線增加一個(gè)參考電壓線,所以最后的總線數(shù)達(dá)到8條。新增的4條線分別用于給原來(lái)的4條線提供參考電壓。
因?yàn)槌杀镜土?,觸摸感應(yīng)算法簡(jiǎn)單,4線觸摸屏被廣泛用于低端消費(fèi)電子產(chǎn)品。 5線和8線觸摸屏主要用于昂貴的高端醫(yī)療設(shè)備和重要的工業(yè)控制器。
2.電容式觸控技術(shù)
電容式觸摸屏與傳統(tǒng)的電阻式觸摸屏有很大區(qū)別。電阻式觸控屏幕需靠施力將二塊ITO接觸在一起;而電容式觸摸屏只要用指腹輕輕碰觸書寫即可,同時(shí)能進(jìn)行多點(diǎn)觸控。
2.1電容式觸控技術(shù)工作原理
電容式觸控屏可以簡(jiǎn)單地看成是由四層復(fù)合屏構(gòu)成的屏體:最外層是玻璃保護(hù)層,接著是ITO導(dǎo)電層,第三層是不導(dǎo)電的玻璃屏,最內(nèi)的第四層也是ITO導(dǎo)電層。其中,最內(nèi)導(dǎo)電層是屏蔽層,屏蔽內(nèi)部電氣信號(hào),中間的導(dǎo)電層是感應(yīng)工作層,在其四個(gè)角或四條邊上引出四個(gè)電極,負(fù)責(zé)觸控點(diǎn)位置的感應(yīng)。
工作時(shí)在導(dǎo)電層內(nèi)部建立一個(gè)低電壓高頻交流電場(chǎng),當(dāng)用戶觸摸電容屏?xí)r,由于人體電場(chǎng),用戶手指和工作面形成一個(gè)耦合電容(0.1~2個(gè)pF單位微小的感應(yīng)電容),對(duì)于高頻電流來(lái)說(shuō),電容是直接導(dǎo)體,就會(huì)有一定量的電荷轉(zhuǎn)移到人體,產(chǎn)生一定的感應(yīng)電流。這個(gè)電流從工作面的四角上的電極中流出,并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比,控制器通過(guò)對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算,得出觸摸點(diǎn)的位置,完成輸入請(qǐng)求。電容屏的工作示意圖如圖5所示。
2.2電容式觸控特點(diǎn)、種類和應(yīng)用
基于電容式觸控屏的結(jié)構(gòu)和工作原理,此類觸摸屏特點(diǎn)鮮明。電容觸摸屏的雙玻璃使得透光性較高,防塵、防水、耐磨等方面較好,耐用度高。
電容觸控屏技術(shù)分為兩種:表面電容技術(shù)和投射電容技術(shù)。
表面電容技術(shù),即它的架構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,采用一層ITO 玻璃為主體,至少有四個(gè)電極,在玻璃四角提供電壓,在玻璃表面形成一個(gè)均勻的電場(chǎng),檢測(cè)出觸控坐標(biāo)的位置。因?yàn)樗捎昧艘粋€(gè)同質(zhì)的感應(yīng)層,而這種感應(yīng)層只會(huì)將觸控屏上任何位置感應(yīng)到的所有信號(hào)匯聚成一個(gè)更大的信號(hào),此類架構(gòu)決定了表面電容式技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控功能。
投射電容技術(shù)仍是以電容感應(yīng)為主,但相較于表面電容式觸摸屏,投射電容式觸摸屏采用多層ITO 層,形成矩陣式分布,以X 軸、Y軸交叉分布做為電容矩陣,當(dāng)手指觸碰屏幕時(shí),可通過(guò)X、Y軸的掃描,檢測(cè)到觸碰位置電容的變化,進(jìn)而計(jì)算出手指之所在。基于此種架構(gòu),投射電容可以做到多點(diǎn)觸控操作。
電容式觸摸屏以支持多點(diǎn)觸摸和識(shí)別迅速在消費(fèi)便攜式終端設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用,電容式觸摸屏的應(yīng)用也不會(huì)僅僅是現(xiàn)有的手機(jī)、隨身影音播放器等產(chǎn)品。
五、未來(lái)的觸控技術(shù)
從1974開(kāi)始出現(xiàn)世界最早的電阻式觸摸屏以來(lái),觸摸屏的技術(shù)經(jīng)歷了從低檔向高檔發(fā)展的歷程,應(yīng)用范圍也較多體現(xiàn)在工業(yè)控制和消費(fèi)電子產(chǎn)品上。觸摸屏技術(shù)未來(lái)的主要發(fā)展方向可以由技術(shù)和應(yīng)用這兩方面來(lái)介紹。
在應(yīng)用層面上發(fā)展多觸點(diǎn)觸摸技術(shù),提高使用效率;另外還提出了混合式觸控技術(shù)和觸覺(jué)反饋技術(shù)的概念,前者旨在在一塊觸控面上采用兩種或者兩種以上的觸控識(shí)別技術(shù),達(dá)到多種觸控技術(shù)之間實(shí)現(xiàn)優(yōu)劣互補(bǔ)的目的,后者在可以為人們帶來(lái)便捷的操作方式和良好的視覺(jué)效果的同時(shí), 給用戶一個(gè)觸覺(jué)反饋。
在技術(shù)層面,觸摸屏與平板顯示器FPD產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步結(jié)合已經(jīng)成為必然。內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)觸控技術(shù)要利用多種技術(shù)將觸摸傳感器與顯示器件融為一體,對(duì)相關(guān)器件的設(shè)計(jì)和制造都會(huì)提出更大的變革,雖然目前還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,但是這種結(jié)構(gòu)的觸控技術(shù)仍然是未來(lái)觸控技術(shù)的發(fā)展方向。
六、結(jié)束語(yǔ)
觸控技術(shù)是集光學(xué)、化學(xué)、電子學(xué)、材料學(xué)等學(xué)科技術(shù)于一體的技術(shù),為用戶提供便捷、穩(wěn)定和精確的人機(jī)交互操作方式是新技術(shù)追求的動(dòng)力,伴隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),人們的日常生活已經(jīng)接入“觸”手可及的后信息化時(shí)代。
如今歐菲光股價(jià)處于高位,部分公募基金去年四季度也選擇逢高減持,似乎歐菲光又走到了兩難境地。
剛上市就轉(zhuǎn)型
歐菲光上市之前,公司主營(yíng)業(yè)務(wù)為紅外截止濾光片產(chǎn)品,全球市場(chǎng)占有率在2008年就達(dá)到27%,卻仍不被公眾所知,另一主營(yíng)業(yè)務(wù)——觸摸屏——尚未成為行業(yè)領(lǐng)軍者。
而在上市之際,歐菲光卻面臨更嚴(yán)酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),主營(yíng)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)也逐步放緩。由于紅外截止濾光片應(yīng)用市場(chǎng)主要在手機(jī)上,出貨量基本伴隨手機(jī)出貨量增長(zhǎng)。在2008年之后,隨著手機(jī)硬件技術(shù)的革新,低端紅外截止濾光片市場(chǎng)逐漸被晶圓型紅外截止濾光片替代。招商證券張良勇判斷,紅外截止濾光片的價(jià)格會(huì)以每年10%左右的幅度下降,未來(lái)這塊業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)將非常有限。
從歐菲光的主營(yíng)業(yè)務(wù)狀況來(lái)看,公司在剛上市時(shí),就面臨著市場(chǎng)和技術(shù)的革新,轉(zhuǎn)型迫在眉睫。歐菲光也著手推進(jìn)電阻式觸摸屏向電容式觸摸屏轉(zhuǎn)換,并挖到原勝華的技術(shù)團(tuán)隊(duì),解決了用PET 膜做感應(yīng)層的電容式觸摸屏技術(shù),開(kāi)發(fā)類似iPhone 用的電容式觸摸屏(玻璃對(duì)玻璃),并著手整機(jī)廠商的試用。
轉(zhuǎn)型期業(yè)績(jī)虧損,飽受質(zhì)疑
2010年下半年,歐菲光開(kāi)始進(jìn)入轉(zhuǎn)型的陣痛期,凈利潤(rùn)呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。2011年年中虧損達(dá)到1812.55萬(wàn)元,僅歐菲光香港子公司獲得1.5萬(wàn)元的凈利潤(rùn),南昌、蘇州和韓國(guó)子公司全部陷入虧損。
在2011年年中報(bào)中,歐菲光給出的解釋為,新產(chǎn)品電容式觸摸屏(玻璃式電容屏和FILM式電容屏)新增產(chǎn)能較大,生產(chǎn)系統(tǒng)管理需進(jìn)一步磨合,新項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度滯后于市場(chǎng)訂單需求,并且后續(xù)電容屏大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)需投入大量資金。
在轉(zhuǎn)型期,歐菲光付出的代價(jià)可見(jiàn)一斑。在調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的過(guò)程中,生產(chǎn)線試生產(chǎn)時(shí)需要投入原料,試產(chǎn)材料用量大,折舊費(fèi)用大幅上升,產(chǎn)能效益尚未發(fā)揮出來(lái)。而原有電阻觸摸屏產(chǎn)線調(diào)整降低了生產(chǎn)效率。由于規(guī)模擴(kuò)大導(dǎo)致研發(fā)費(fèi)投入巨增和人工費(fèi)用大幅上漲,以及銀行借款增加導(dǎo)致財(cái)務(wù)費(fèi)用增加等原因,歐菲光最終交出虧損報(bào)表在所難免。
中銀國(guó)際分析師胡文洲認(rèn)為,歐菲光在主流業(yè)務(wù)正在從電阻屏向電容屏生產(chǎn)延伸進(jìn)程中,南昌和蘇州電容屏生產(chǎn)線仍然處在建設(shè)初期,處于試產(chǎn)階段,進(jìn)度慢于市場(chǎng)預(yù)期。
“變身”觸摸屏龍頭,業(yè)績(jī)大增
在歐菲光前期投入較大而未對(duì)公司產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的盈利貢獻(xiàn),低于市場(chǎng)預(yù)期的同時(shí),公司終于迎來(lái)一絲曙光。2011年5月20日,歐菲光公告稱取得韓國(guó)三星電子株式會(huì)社電容式觸摸屏合格供應(yīng)商資格。
在獲得國(guó)際客戶的供應(yīng)商資格后,海通證券邱春城認(rèn)為,公司在早期做電阻屏的時(shí)候,就與三星、中興等建立了客戶關(guān)系,在電容觸摸屏業(yè)務(wù)上,有了三星的認(rèn)證以后就更有可能發(fā)展其他國(guó)際一線品牌客戶。且觸摸屏生產(chǎn)主要是工藝上的控制,可以說(shuō)是一個(gè)邊做邊學(xué)、不斷改進(jìn)的過(guò)程。公司有能力改進(jìn)技術(shù),在工藝、客戶結(jié)構(gòu)上均向一流廠商靠攏。
2011年下半年,歐菲光迎來(lái)業(yè)績(jī)拐點(diǎn),深圳、蘇州和南昌子公司擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目、新項(xiàng)目均實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。電容觸摸屏業(yè)務(wù)大幅增長(zhǎng),2011年度營(yíng)業(yè)收入達(dá)到12.45億元,毛利率為13.78%。
此后,歐菲光坐上電容觸摸屏的諾亞方舟,順風(fēng)順?biāo)?012年?duì)I業(yè)收入和凈利潤(rùn)雙雙大增。年報(bào)顯示其營(yíng)業(yè)收入為39.32億元,同比增長(zhǎng)215.75%;歸屬于上市公司股東的凈利潤(rùn)3.21億元,同比增長(zhǎng)1450.41%。在分紅派現(xiàn)方面,公司更是擬推出10轉(zhuǎn)10派現(xiàn)2.1元的利潤(rùn)分配方案。
歐菲光的優(yōu)勢(shì)
A股上市的萊寶高科和歐菲光同為觸摸屏行業(yè)龍頭,歐菲光交出亮麗年報(bào),而萊寶高科的業(yè)績(jī)預(yù)告稱2012年業(yè)績(jī)下滑50%~70%。
觸摸屏是個(gè)充分競(jìng)爭(zhēng)的行業(yè),分析人士認(rèn)為,萊寶高科在前期發(fā)展過(guò)程中過(guò)度依賴大客戶,并且由于其間接通過(guò)宸鴻科技將產(chǎn)品銷售給三星、蘋果等大客戶,利潤(rùn)遭到一定程度的剝削,也使公司的經(jīng)營(yíng)面臨諸多不確定因素和風(fēng)險(xiǎn)。
歐菲光2010年將主營(yíng)業(yè)務(wù)逐步轉(zhuǎn)向毛利率較高的電容觸摸屏上,如何在行業(yè)中短時(shí)間內(nèi)占領(lǐng)制高點(diǎn),歐菲光在成本控制和垂直一體化狀況更值得稱道。由于觸摸屏廠商的上游原料要求較高,國(guó)內(nèi)廠商基本還需要依賴進(jìn)口,這一限制使得國(guó)內(nèi)廠商在競(jìng)爭(zhēng)中容易處于不利地位。
長(zhǎng)江證券陳志堅(jiān)分析,歐菲光是國(guó)內(nèi)廠商中較早注意到這一問(wèn)題的企業(yè),在南昌子公司的興建過(guò)程別規(guī)劃了強(qiáng)化玻璃、ITO 導(dǎo)電膜等上游原材料的產(chǎn)能并已成功實(shí)施量產(chǎn)。由于觸摸屏產(chǎn)業(yè)鏈中上游的毛利率顯著高于下游模組企業(yè),行業(yè)內(nèi)有余力的公司例如TPK 致力于垂直一體化以鞏固自身的優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)企業(yè)中,由于歐菲光擁有全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)能力,才取得了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
機(jī)構(gòu)逢高減持,風(fēng)險(xiǎn)不可小覷
在電子元器件的產(chǎn)業(yè)鏈條中,下游大客戶的發(fā)展方向決定了公司后期的發(fā)展戰(zhàn)略。歐菲光已經(jīng)是華為、聯(lián)想、酷派和摩托羅拉等的供應(yīng)商。近年來(lái),平板電腦和超極本觸摸屏市場(chǎng)潛力巨大,智能手機(jī)和平板電腦高像素微攝像頭的需求將大增。
歐菲光在去年年報(bào)中稱,在中大尺寸觸摸屏產(chǎn)品上正式量產(chǎn)三星13.3吋、15.1吋,聯(lián)想14.1吋、15.6吋等超極本用觸摸屏產(chǎn)品及華碩7吋平板電腦用觸摸屏產(chǎn)品。并投資進(jìn)入微攝像頭產(chǎn)業(yè),注冊(cè)成立項(xiàng)目公司南昌歐菲光子公司,意在抓住市場(chǎng)機(jī)會(huì)。
今后歐菲光新業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)點(diǎn)可能集中到中大尺寸觸摸屏和鏡頭模組,目前歐菲光股價(jià)處于高位,短期的股價(jià)承壓不可小視,新領(lǐng)域的拓展也存在不確定性。
觸摸屏并不是最新的高精尖科技,它的基本原理是:當(dāng)物體接觸觸摸屏?xí)r,所觸摸的位置以坐標(biāo)形式由觸摸屏控制器檢測(cè)到,并將位置信號(hào)傳輸給處理器。觸摸屏系統(tǒng)包括觸摸檢測(cè)裝置和觸摸屏控制器兩個(gè)部分。觸摸屏檢測(cè)裝置就是屏幕前便接收我們手指或物體信號(hào)的的裝置。按照觸摸屏檢測(cè)裝置的工作原理不同,我們把觸摸屏分為四類:電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式。
電阻式觸摸屏
電阻式觸摸屏是一塊4層的透明的復(fù)合薄膜屏,最下面是基層,最上面是一層光滑防刮的材料,中間是兩層金屬導(dǎo)電層,在兩導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小的透明隔離點(diǎn)把它們隔開(kāi)。當(dāng)手指或物體觸摸屏幕時(shí),兩導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)處接觸,觸點(diǎn)處的電阻發(fā)生變化,產(chǎn)生電信號(hào),通過(guò)處理器的處理,就得到了觸點(diǎn)的位置。電阻式觸摸屏的工作界面完全封閉在屏幕內(nèi)部,因此不怕灰塵、水汽等惡劣環(huán)境,可以用任何物體來(lái)觸摸,定位精度也較高,用來(lái)寫字畫畫沒(méi)問(wèn)題。常見(jiàn)的手機(jī)、PDA的觸摸屏都是這種原理。
電容式觸摸屏
電容式觸摸屏工作原理比較奇特,它是利用生物體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí),由于人體電場(chǎng),手指和觸摸屏表面形成一個(gè)耦合電容,手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。這個(gè)電流分別從觸摸屏的四角上的電極中流出,并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比,控制器通過(guò)對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算,得出觸摸點(diǎn)的位置。我們常見(jiàn)的筆記本電腦的觸控板就是采用電容式觸摸屏。
紅外式觸摸屏
紅外式觸摸屏是利用橫向、縱向方位上密布的紅外線矩陣來(lái)檢測(cè)并定位用戶的觸摸。紅外線觸摸屏是在顯示器上加上了光點(diǎn)距架框。光點(diǎn)距架框的四邊排列了紅外線發(fā)射管及接收管,在屏幕表面形成一個(gè)紅外線網(wǎng)。用戶以手指觸摸屏幕某一點(diǎn),便會(huì)擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎兩條紅外線,電腦便可即時(shí)算出觸摸點(diǎn)的位置。這種方式適合較大屏幕的改裝。不過(guò),某些紅外觸控屏?xí)艿綇?qiáng)烈光線的干擾,因此不適合在室外場(chǎng)合使用。
表面聲波式觸摸屏
表面聲波式觸摸屏是一塊特殊的玻璃板,玻璃的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發(fā)射裝置,右上角則固定了兩個(gè)相應(yīng)的超聲波接收裝置。玻璃屏的四個(gè)周邊則刻有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。當(dāng)有物體接觸屏幕時(shí),聲波被手指擋住部位信號(hào)衰減出一個(gè)缺口,控制器分析接收信號(hào)的衰減來(lái)判定位置坐標(biāo)。表面聲波屏幕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,對(duì)于屏幕的形狀大小幾乎沒(méi)有限制,因?yàn)楣ぷ鹘橘|(zhì)是一層看不見(jiàn)、打不壞的聲波,適合應(yīng)用于室外公共場(chǎng)所。
DOI:10.3969/j.issn.1005-5517.2013.4.002
還記得手寫筆是早期PDA類型設(shè)備的常用文本輸入和導(dǎo)航控制工具嗎?在那時(shí),電阻式觸摸屏技術(shù)在大多數(shù)初始觸摸屏設(shè)計(jì)中占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著感測(cè)層位于前面板后的光滑、閃亮的電容式觸摸屏的出現(xiàn),手寫筆的使用減少了,但是為期不長(zhǎng)。
現(xiàn)在消費(fèi)者將其平板電腦和智能手機(jī)看作用于創(chuàng)建內(nèi)容的設(shè)備,而不是僅僅用于訪問(wèn)或使用內(nèi)容。手寫筆是一個(gè)自然的選擇,為輸入文本、做筆記和畫圖等任務(wù)提供了令人熟悉的精確的筆一樣的體驗(yàn)。
圖1電阻式觸摸傳感器,比如在普通堆棧中的那些傳感器,提供了實(shí)現(xiàn)筆和手寫筆輸入的成本較低的較簡(jiǎn)單方法。然而,它們沒(méi)有其他替代技術(shù)的光學(xué)清晰度和可靠性。
屏幕之下
使用電阻式技術(shù),機(jī)械傳感器安裝在顯示屏和嵌入式控制器的頂部(圖1),傳感器包括一個(gè)柔性聚酯頂層和一個(gè)剛性玻璃底層,它們使用空氣和/或絕緣點(diǎn)分隔開(kāi)來(lái)。
兩層各自的內(nèi)表面涂有透明的金屬氧化物涂層(銦錫氧化物或ITO),施加電壓時(shí)有助于在每一層形成梯度。當(dāng)手寫筆壓下柔性薄膜時(shí)會(huì)接觸到下部的電阻層,從而激活信號(hào)。
各層之間的控制電子交替電壓,經(jīng)過(guò)后續(xù)的X和Y坐標(biāo)到達(dá)觸摸屏控制器。而后,觸摸屏控制器數(shù)據(jù)傳輸?shù)紺PU用于處理。
在電阻式觸摸系統(tǒng)中實(shí)施手寫筆功能相對(duì)簡(jiǎn)單直接,電阻式觸摸傳感器經(jīng)設(shè)計(jì)提供用于手寫筆和手指的優(yōu)化性能。而現(xiàn)在,電容式觸摸是從蜂窩電話到電子閱讀器、平板電腦以及筆記本電腦的大多數(shù)移動(dòng)設(shè)備的首選技術(shù)。
電容式觸摸技術(shù)提供了豐富的用戶體驗(yàn),由于具備出色的光學(xué)特性,以及電阻式觸摸系統(tǒng)所不具備的堅(jiān)如磐石的可靠性,因此帶來(lái)了更清晰、更新穎的顯示性能。不過(guò),用于電容式觸摸技術(shù)的手寫筆實(shí)施方案并不簡(jiǎn)單,需要考慮諸多因素。
感應(yīng)技術(shù):良好的性能,更高的成本
評(píng)估現(xiàn)有的潛在手寫筆技術(shù),設(shè)計(jì)工程師有三種可能的選擇:感應(yīng)技術(shù),無(wú)源電容式手寫筆,以及有源電容式手寫筆,多年以來(lái),感應(yīng)技術(shù)方法一直非常盛行,尤其是在圖形輸入板和平板電腦中。
感應(yīng)技術(shù)包括一個(gè)印刷電路板(PCB)傳感器,一個(gè)混合信號(hào)IC控制器、驅(qū)動(dòng)器軟件,以及一個(gè)手寫筆。傳感器位于LCD和背光裝置的下部,傳感器是由銅軌道構(gòu)成的,在X和Y方向提供大量的重疊的天線線圈。這些線圈發(fā)射電磁信號(hào),可以使用帶有有源或無(wú)源電路的專用電磁筆檢測(cè)信號(hào)。
磁場(chǎng)的能量維持電路運(yùn)作,將能量從傳感器處轉(zhuǎn)移到電磁筆中,筆的自有電路接收能量,一個(gè)電感器/電容器與頻率共振以確定其數(shù)值。然后,能量反射回到傳感器,作為模擬信號(hào)被接收,并傳輸?shù)娇刂破鱅C,從而提供位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
圖2除了電容式觸摸傳感器,還需要一個(gè)附加的傳感器用于感應(yīng)式有源手寫筆技術(shù)。這個(gè)附加的傳感器增加了成本和設(shè)備的厚度,但是提供了最商勝能的觸摸和手寫筆解決方案。
感應(yīng)方法具有良好的性能,但其實(shí)施方案往往比較昂貴(圖2),感應(yīng)手寫筆運(yùn)作所需的額外堆疊層增加了設(shè)備的厚度,需要附加的電路,并且增加了相關(guān)的成本。
無(wú)源電容式手寫筆:中等性能、低成本
無(wú)源電容式手寫筆基于投射電容式場(chǎng)電荷轉(zhuǎn)移感測(cè)技術(shù),提供了具有中等性能水平的低成本解決方案,廣泛用于蜂窩電話和較新的平板電腦設(shè)備,在手指等物體接近或觸摸屏幕的表面時(shí),投射電容式觸摸屏通過(guò)測(cè)量所引起的電容的微小變化來(lái)運(yùn)作。
用于電荷收集的電容至數(shù)字轉(zhuǎn)換(capacitive-to-digital conversion,CDC)技術(shù)和電極結(jié)構(gòu)(通常是位于顯示屏頂部的透明傳感器薄膜)的空間排列的組合,對(duì)于整體性能產(chǎn)生了很大的影響。這種組合也有助于推動(dòng)方案的實(shí)施。
業(yè)界有兩種安排和測(cè)量電容變化的基礎(chǔ)方法:自電容和互電容。使得電容式觸摸屏能夠可靠地報(bào)告和跟蹤多個(gè)同時(shí)觸摸點(diǎn)的唯一方法,是測(cè)量傳輸和接收電極安排為正交組合處的互電容。
采用自電容方案,測(cè)量整行或整列的電容變化,當(dāng)用戶觸摸兩個(gè)位置時(shí)會(huì)導(dǎo)致位置模糊。在實(shí)際中,自電容僅適用于單一觸摸或非常有限的雙觸摸應(yīng)用。
觸摸屏中的傳感器包括一個(gè)或多個(gè)位于透明基板材料上(通常為PET或玻璃)的圖案化透明導(dǎo)體層,傳感器位于顯示屏上。為了構(gòu)建一個(gè)能夠通過(guò)玻璃或塑料前面板來(lái)解析一個(gè)或多個(gè)手指觸摸的傳感器產(chǎn)品,需要采用完全的正交網(wǎng)格電極。
圖3使用maXTouch觸摸控制器來(lái)同時(shí)支持觸摸和電容式手寫筆的各種電容式傳感器堆疊之一,這項(xiàng)技術(shù)提供了高性能的有源手寫筆解決方案,且不會(huì)增加成本或犧牲性能。
通常情況下,圖案化導(dǎo)體(電極)是由蝕刻圖案ITO制成的,這是一種高透明性材料,既具有良好的光學(xué)清晰度,同時(shí)可保持稍低的電阻系數(shù)。ITO可以用于制造真正的傳感器矩陣,唯一的觸摸敏感區(qū)域是行電極和列電極相互結(jié)合位置附近。
使用插補(bǔ)方法,在單一觸摸的中心位置可以獲得相當(dāng)準(zhǔn)確的分辨率。在需要唯一確定數(shù)個(gè)鄰近觸摸點(diǎn)的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)困難,因?yàn)檫@需要高電極密度。
這意味著行和列的間距必需達(dá)到5mm左右或更小,而這是拇指和食指兩指之間指尖距離所測(cè)量出,方法是兩指合在一起,然后除二再分開(kāi)。廣泛的測(cè)試已經(jīng)證實(shí)10~12 mm的分隔距離,可以在空間分辨率和增加傳感器復(fù)雜性之間建立最佳的折衷權(quán)衡。
高電極密度實(shí)現(xiàn)了另一個(gè)重要的特性:使用無(wú)源導(dǎo)電的手寫筆。只要使用正確的傳感器設(shè)計(jì)和非常先進(jìn)的觸摸追蹤算法,便有可能使用一個(gè)筆尖尺寸為3~5 mm的簡(jiǎn)單無(wú)源導(dǎo)電手寫筆。
有源手寫筆:出色的性能,較低的總體成本
第三種手寫筆實(shí)施方案是有源手寫筆,這項(xiàng)技術(shù)包括投射電容式場(chǎng)觸摸屏的出色性能和特性,集成了一個(gè)能夠檢測(cè)場(chǎng)的存在并與觸摸屏控制器通信的手寫筆。
例如,愛(ài)特梅爾的maXStylusmXTS100有源手寫筆支持其maXTouch觸摸屏控制器,這些技術(shù)的組合簡(jiǎn)化了硬件,并且降低了總體解決方案的成本,因?yàn)閮H僅需要與maXTouch控制器接口的單一ITO傳感器,用于檢測(cè)手指觸摸和手寫筆接近。
通過(guò)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序和串行接口,系統(tǒng)主控制器與maXTouch芯片組接口,用于觸摸和手寫筆數(shù)據(jù)。這種同時(shí)觸摸和手寫筆能力稱作多重感測(cè)(multiSense)功能性。
mXTS100器件采用電容式感測(cè)來(lái)檢測(cè)有源maXTouch傳感器的存在,并且響應(yīng)其自有的信號(hào)以指示位置、壓力、按鈕點(diǎn)擊定時(shí),以及其它信息。maXTouch控制器通過(guò)傳感器接收手寫筆信息,同時(shí)檢測(cè)手指觸摸操作。
在maXTouch控制器檢測(cè)到手寫筆的存在之后,激活專用算法來(lái)處理手寫筆數(shù)據(jù),從而提供高線性度和高分辨率。更多的處理提供出色的手掌抑制特性,從而帶來(lái)暢順舒適的像筆一樣的手寫筆書寫體驗(yàn)。
此外,使用1 mm筆尖直徑和140Hz快速幀率,maXStylus有源手寫筆能夠提供快速、準(zhǔn)確的手勢(shì)捕獲,比如在觸摸屏上的輕擊。
一、前言
觸摸屏又稱為“觸控屏”,當(dāng)人接觸屏幕上的圖形按鈕時(shí),屏幕上的觸覺(jué)信號(hào)通過(guò)觸摸屏控制板轉(zhuǎn)化為電信號(hào),送入CPU芯片,經(jīng)CPU處理,傳送到各種外設(shè)顯示,從而完成人機(jī)交互。用觸屏的動(dòng)作取代傳統(tǒng)的盤與鼠標(biāo)輸入,并借助液晶來(lái)顯示畫面,它在構(gòu)建物聯(lián)終端,實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的最流行的傳感技術(shù)。
二、常用的觸摸屏分類
(1)電阻式觸摸屏俗稱“軟屏”,它依靠感知壓力來(lái)定位的原理,使用指甲、手寫筆等尖銳、絕緣物體可以進(jìn)行操控,塑料層電阻式觸摸屏不易損,不容易摔壞。多用于Windows Mobile系統(tǒng)的手機(jī)。(2)電容式觸摸屏俗稱“硬屏”,它依靠人體與電極形成的電容實(shí)現(xiàn)定位,通過(guò)皮膚或其他導(dǎo)電的物體觸控才能使用,Apple的iPhone用的是電容式觸摸屏。(3)壓電式觸摸屏是采用硬塑料平板(或有機(jī)玻璃)底材制成的多層復(fù)合膜,硬塑料平板(或有機(jī)玻璃)作為基層,表面涂有一層透明的導(dǎo)電層,上面再蓋有一層外表面經(jīng)過(guò)硬化處理、光滑防刮的塑料層,它的表面也涂有一層透明的導(dǎo)電層,在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小的透明隔離點(diǎn)。壓電式觸摸屏同時(shí)具有電容屏幕的多點(diǎn)觸摸觸感,和電阻屏的精準(zhǔn)穩(wěn)定。有別于電容屏的是,即使戴著手套或是沾水手指仍能進(jìn)行操作。有別于電阻屏的是,它屏幕較硬,而電阻屏屏幕通常比較軟。
三、常用的觸摸屏優(yōu)缺點(diǎn)分析
(1)電阻式觸控優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,成本最低,缺點(diǎn)是不支持多點(diǎn)觸控、易老化、透光率較低、高線數(shù)的大偵測(cè)面積造成處理器負(fù)擔(dān),故常用于低端市場(chǎng)。(2)電容式觸控優(yōu)點(diǎn)是觸控順滑、支持多點(diǎn)觸摸、敏感度更高、定位更準(zhǔn)確、響應(yīng)速度更快、顯示更清晰、透光率較高、整體功耗更低,高硬度的接觸面,無(wú)需按壓,使用壽命較長(zhǎng)。故常用于高端市場(chǎng)。電容式觸控的缺點(diǎn)是精度不足,不支持手寫筆操控,且有漂移存在、面板的成本相對(duì)較高、實(shí)現(xiàn)大尺寸應(yīng)用較困難,對(duì)工作環(huán)境的溫度及濕度要求也相對(duì)較高。(3)壓電式觸摸屏優(yōu)點(diǎn)是透光率比電阻式觸控高。它集成了電阻式的精確高電容式耗電較低的優(yōu)點(diǎn),且成本比電容屏低。缺點(diǎn)是壓電式觸摸屏硬度略低于電容屏,使用壽命低于電容屏高于電阻屏。壓電式觸摸屏介于電阻屏和電容屏之間,包括透光率、使用壽命等。目前市場(chǎng)上大部分都是純電阻屏或純電容屏,壓電屏的產(chǎn)品將會(huì)是未來(lái)觸摸屏的發(fā)展方向。
五、基于Android平臺(tái)的觸摸技術(shù)探討
(1)Android平臺(tái)的觸摸機(jī)制。用戶在觸摸屏屏幕上觸摸特定的區(qū)域時(shí)會(huì)觸發(fā)對(duì)應(yīng)的事件,基本Android平臺(tái)的智能終端,接收這些事件后將被傳送到事件處理器,完成事件對(duì)象的翻譯和處理的工作,實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。人機(jī)交互實(shí)質(zhì)上就是人與屏幕相應(yīng)位置上的視圖控件的交互。Android系統(tǒng)的觸摸屏幾乎全是觸屏,Android考慮觸摸的主要是響應(yīng)效果,著重優(yōu)化用戶觸摸響應(yīng)。Android對(duì)3種硬件設(shè)備的用戶事件消息響應(yīng):觸摸響應(yīng)(ONTouch)、按鍵響應(yīng)(onKey)和軌跡球(Trackball)。
圖(1)詳細(xì)說(shuō)明了各種用戶操作被系統(tǒng)捕獲的過(guò)程。系統(tǒng)捕獲用戶的響應(yīng)后,由Linux驅(qū)動(dòng)捕獲用戶的消息,經(jīng)過(guò)Android框架層的AcTivity Manager傳遞給Activity中的系統(tǒng)方法,然后執(zhí)行相應(yīng)的系統(tǒng)方法更新View類,消息傳遞至Application Framework層,最后調(diào)用Linux驅(qū)動(dòng)控制著界面的繪制和更新。在Android中,觸摸相關(guān)的接口函數(shù)主要封裝在Android.view.KeyEvent類中,寫觸摸屏操控的時(shí)候首先導(dǎo)入該類的包,在Activity的子類中對(duì)該方法進(jìn)行說(shuō)明即可。Android的事件處理機(jī)制相對(duì)簡(jiǎn)單,實(shí)現(xiàn)各種響應(yīng)時(shí)只需具體實(shí)現(xiàn)各個(gè)方法即可,各個(gè)方法的具體實(shí)現(xiàn)在View類中進(jìn)行。
觸屏監(jiān)聽(tīng)方法只有一個(gè)MotionEvent event參數(shù),此類的實(shí)例中保存了觸屏的各種動(dòng)作等,通過(guò)類中event.getAction()方法獲取按下、移動(dòng)、多點(diǎn)觸屏動(dòng)作及相匹配的常量值。上面聲音界面的觸摸響應(yīng)處理:event.getAction()是鍵控的類型,用MotionEvent類的系統(tǒng)方法獲取當(dāng)前的觸摸響應(yīng)。當(dāng)人觸摸屏幕時(shí)就響應(yīng)MotionEvent.ACTION_DOWN這個(gè)動(dòng)作,以屏幕的相對(duì)位置為參考點(diǎn)劃分觸摸范圍,當(dāng)觸點(diǎn)觸碰到給定的區(qū)間范圍,就執(zhí)行操作,實(shí)現(xiàn)操作的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)。整個(gè)觸摸部分的流程圖如下圖2所示:
圖2顯示的是觸摸屏幕時(shí)具體的響應(yīng)流程,主要涉及到Activity類和View類。在Activity類中進(jìn)行觸摸方法onTouchEvent()的聲明,在View類中對(duì)該方法進(jìn)行詳細(xì)定義和說(shuō)明。當(dāng)觸摸響應(yīng)后,觸發(fā)事件響應(yīng)機(jī)制。event對(duì)象通過(guò)getAction()方法獲取觸摸響應(yīng),捕獲當(dāng)前的觸摸點(diǎn)坐標(biāo)event.getX()和event.getY(),與方法中的觸摸范圍進(jìn)行判斷,若在區(qū)域內(nèi)觸摸則執(zhí)行響應(yīng)。觸摸響應(yīng)執(zhí)行完畢,MotionEvent.ACTION_DOWN需要釋放當(dāng)前的觸摸響應(yīng)。
6、最新觸摸屏Android4.X平臺(tái)與應(yīng)用技術(shù)
(1)觸摸屏上的操作系統(tǒng)對(duì)其性能與應(yīng)用性能影響很大,Android一直是手機(jī)與平板電腦的操作平臺(tái),為適應(yīng)未來(lái)社會(huì)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的要求,Google研發(fā)了Android4.X操作系統(tǒng),該平臺(tái)基于開(kāi)源軟件Linux,由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成,可以運(yùn)行于不同的物聯(lián)網(wǎng)終端上,介助于GOOGLE統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了電視、手機(jī)、平板、觸摸屏平臺(tái)的統(tǒng)一融合。開(kāi)啟了觸摸屏與手機(jī)電腦電視的多屏互動(dòng)時(shí)代
(2)Android4.X提供友好人性化界面,改變了以往版本的單調(diào)界面,繼續(xù)保持開(kāi)源特性,方便開(kāi)發(fā)人員智能研發(fā),借助于google的無(wú)盡的云計(jì)算,可以提供取不不盡的音頻、視頻Play Store資源下載。
(3)優(yōu)化多核處理器,對(duì)芯片硬件支持兼容性大大提高,運(yùn)行速度也得到全面提升,支持顯示的高分辯率,讓運(yùn)行在大屏上的影視圖象越發(fā)清晰,集成Google電視和Chrome OS的智能停放,在智能電視Google TV中進(jìn)行融合,全新的Android 4.0也將借鑒Chrome OS系統(tǒng)的智能停放功能進(jìn)行優(yōu)化,這些功能有望幫助Android 4.0在多項(xiàng)設(shè)備終端進(jìn)行整合