為什麼手機屏幕要用皮膚接觸才能滑動?

Ein斯坦

問這個問題是不是有碰上過大冬天想玩手機,但隔著手套無法使用智能觸屏手機,拿出手來又太冷的尷尬呢。為什麼現在的智能手機必須要用人體皮膚接觸才能打開使用呢?那是因為現在的智能手機普遍使用了電容屏幕。

這種電容觸摸屏幕一般是由一塊四層複合玻璃屏組成,玻璃屏的內表面和夾層各塗有一層ITO,最外層是一薄層矽土玻璃保護層,夾層ITO塗層作為工作面,四個角上引出四個電極,內層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環境。當我們人體皮膚接觸到屏幕以後,由於人體的電場,我們和屏幕之間就會形成一個耦合電容,這能使屏幕周圍的線路檢測到電位的變化,然後計算出精確地座標,從而得出我們皮膚與屏幕接觸的具體位置,達到我們日常使用手機的觸屏效果。

其實並不是我們的皮膚和這樣電容屏的手機接觸手機才會有反應,只要和電容屏幕接觸能產生耦合反應,就能達到觸屏的效果。現在很多商家賣的可觸屏手套,觸屏筆等,都是表面塗層了一種可導電的軟橡膠,這種導電軟橡膠跟電容屏幕接觸以後也會產生耦合反應,進而達到可使用觸屏手機的效果。

電阻屏手機

其實之前也流行過一種電阻屏的觸屏手機,那是通過壓力變化來改變屏幕上的電阻值,再通過計算得到座標。也就是我們用過的必須得有手寫筆來點擊觸碰的手機。


後浪後浪

常見的觸摸屏有兩大類,分為電阻技術觸摸屏和電容技術觸摸屏。也就是大家常說的電阻屏和電容屏。每一類觸摸屏都有其各自的優缺點,沒有絕地的優劣之分。

電阻屏在5年前的功能手機上比較常見,電阻觸摸屏的主要部分就是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏。本質上,這是一種多層的複合薄膜,它以一層玻璃的或硬的塑料平板作為基層,表面塗有一層透明的氧化的金屬 (ITO氧化銦,透明的導電電阻) 導電層,它上面在蓋有一層外表面硬化處理的塑料層 、而其內表面也塗有一層ITO塗層 、在他們之間有許多透明的隔離點把兩層導電層隔開絕緣。

最基礎的原理方面,當我們的手指觸摸屏幕時,這兩層導電層就在觸摸點位置就有了接觸,從而使得控制器偵測到這一接觸點,並計算出點觸在屏幕中的位置,再根據模擬鼠標的方式運作。

很多手機都配備一個觸控筆,那個筆的頭可以是任何堅硬的材質,最常見的是塑料,它需要用力在屏幕上按,通過施加壓力改變電阻來實現定位。

而現在幾乎所有的智能手機都使用的是電容屏,這種屏幕利用人體的電流感應進行工作。

當用戶觸摸屏幕時,由於人體電場,用戶和觸摸屏表面形成以一個耦合電容,原理方面,對於這種高頻電流來說,電容就是直接導體,於是手指從接觸點吸走一個很小的電荷。

根據電荷電壓原理,這個電流分從屏幕的四角上的電極中流出,並且流經這四個電極的電流與手指到四個角的距離成正比, 屏幕控制器就通過對這四個電流比例的精確計算,從而得出觸摸點的位置。

也正因為此,當我們的手指表面有水時,就容易使得屏幕表面大面積出現電流現象,控制器就無法計算出準確的手指的接觸點,因為,在它看來,水喝人的手指沒有任何差別,都能形成電流。這事就會出現觸控漂移的現象,屏幕也就不靈敏了。


快科技問答

這就要探究一下手機屏幕的原理了。用指甲划動,和用皮膚接觸,有什麼差別呢?差別就在於是否導電。現在的手機頻幕,都是所謂的「電容屏」,利用高頻電流可以電容的原理,實現對觸摸的感知。

具體來說,手機屏幕的表面,是玻璃屏;而在液晶面板和玻璃之間,有一層通了高頻電壓的透明層,其可以感知微小的電流變化。當手接觸某一點的時候,這裡的電流強度就增加了,手機也就知道,這裡被觸摸了。然而,如果用其他地方,例如指甲觸碰,電流就不會有什麼變化,手機當然也就沒有反應了。

那麼,為什麼手碰到屏幕之後,就會有電流了呢?這是因為,手機屏幕下的導體,被加了高頻電壓。也就是所謂的交流電。而交流電是可以通過電容的。手指 - 玻璃 - 導體,這三者恰好也構成了一個電容器。這時,高頻電流就可以通過這個電容器,從而產生電流。

這時其實有幾個小問題。首先是為什麼高頻電流可以通過電容;其次是電流的迴路是如何構成的。第一個問題,高頻電流為什麼可以通過電容。這是因為電容的另一個極板上可以感應出與另一個極板相反的電荷,這時,在另一個極板上,就可以進一步感生出交變電流;第二個問題,如何構成迴路,特別是,如果人在飛機上,其實也可以使用電容屏,但這時迴路在何處呢?這是因為,即便是一個孤立的人,都可以與「無窮遠處」一起構成一個電容器。


章彥博

其實,用蘋果皮,西瓜皮,葡萄皮之類,是都能觸動手機屏幕的。

也就是說,只要和屏幕創造電容就可以,因為現在手機基本採用的都是電容屏。


首先看一下電容式觸摸屏的作用原理:

手機與平板電腦的觸摸屏,目前主力是電容屏,電容屏原理是在顯示屏外,敷設上一張透明的蜘蛛網—靜電場網,手指觸碰上去會吸取大量電荷,觸摸屏四角的傳感器就如同趴在角落的四隻蜘蛛,通過電荷的流失量與流失速度,獲得手指到四個點的大致距離,從而獲得觸摸的具體位置。


這個過程詳細來說就是靜電感應作用。

在屏幕玻璃下面有一層導電材料,任何導電材料碰觸到玻璃上面就會和下層導電材料形成電容,在導電材料四周有電極,形成電容的地方會因為通的是高頻電流產生通路,也就是該位置電流會被吸走。之後可以通過四周電極的瞬間電流大小關係進行計算和比較,得出形成電容的位置。



那麼為什麼是手指之類的物質才能感應到呢?

因為觸動手機屏幕,是透過手指觸碰上電荷,其實只要能導電的材質就能替代手指動作。再者,液體能導電,而絕緣體不可以。當收觸控到屏幕時,因為人體 70% 為水分,導電性良好,所以會造成表面電場被人體吸收的現象。

我的發言完畢,謝謝大家。


分享到:


相關文章: