为什么手机屏幕要用皮肤接触才能滑动?

Ein斯坦

问这个问题是不是有碰上过大冬天想玩手机,但隔着手套无法使用智能触屏手机,拿出手来又太冷的尴尬呢。为什么现在的智能手机必须要用人体皮肤接触才能打开使用呢?那是因为现在的智能手机普遍使用了电容屏幕。

这种电容触摸屏幕一般是由一块四层复合玻璃屏组成,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。当我们人体皮肤接触到屏幕以后,由于人体的电场,我们和屏幕之间就会形成一个耦合电容,这能使屏幕周围的线路检测到电位的变化,然后计算出精确地坐标,从而得出我们皮肤与屏幕接触的具体位置,达到我们日常使用手机的触屏效果。

其实并不是我们的皮肤和这样电容屏的手机接触手机才会有反应,只要和电容屏幕接触能产生耦合反应,就能达到触屏的效果。现在很多商家卖的可触屏手套,触屏笔等,都是表面涂层了一种可导电的软橡胶,这种导电软橡胶跟电容屏幕接触以后也会产生耦合反应,进而达到可使用触屏手机的效果。

电阻屏手机

其实之前也流行过一种电阻屏的触屏手机,那是通过压力变化来改变屏幕上的电阻值,再通过计算得到坐标。也就是我们用过的必须得有手写笔来点击触碰的手机。


后浪后浪

常见的触摸屏有两大类,分为电阻技术触摸屏和电容技术触摸屏。也就是大家常说的电阻屏和电容屏。每一类触摸屏都有其各自的优缺点,没有绝地的优劣之分。

电阻屏在5年前的功能手机上比较常见,电阻触摸屏的主要部分就是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏。本质上,这是一种多层的复合薄膜,它以一层玻璃的或硬的塑料平板作为基层,表面涂有一层透明的氧化的金属 (ITO氧化铟,透明的导电电阻) 导电层,它上面在盖有一层外表面硬化处理的塑料层 、而其内表面也涂有一层ITO涂层 、在他们之间有许多透明的隔离点把两层导电层隔开绝缘。

最基础的原理方面,当我们的手指触摸屏幕时,这两层导电层就在触摸点位置就有了接触,从而使得控制器侦测到这一接触点,并计算出点触在屏幕中的位置,再根据模拟鼠标的方式运作。

很多手机都配备一个触控笔,那个笔的头可以是任何坚硬的材质,最常见的是塑料,它需要用力在屏幕上按,通过施加压力改变电阻来实现定位。

而现在几乎所有的智能手机都使用的是电容屏,这种屏幕利用人体的电流感应进行工作。

当用户触摸屏幕时,由于人体电场,用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容,原理方面,对于这种高频电流来说,电容就是直接导体,于是手指从接触点吸走一个很小的电荷。

根据电荷电压原理,这个电流分从屏幕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个角的距离成正比, 屏幕控制器就通过对这四个电流比例的精确计算,从而得出触摸点的位置。

也正因为此,当我们的手指表面有水时,就容易使得屏幕表面大面积出现电流现象,控制器就无法计算出准确的手指的接触点,因为,在它看来,水喝人的手指没有任何差别,都能形成电流。这事就会出现触控漂移的现象,屏幕也就不灵敏了。


快科技问答

这就要探究一下手机屏幕的原理了。用指甲划动,和用皮肤接触,有什么差别呢?差别就在于是否导电。现在的手机频幕,都是所谓的「电容屏」,利用高频电流可以电容的原理,实现对触摸的感知。

具体来说,手机屏幕的表面,是玻璃屏;而在液晶面板和玻璃之间,有一层通了高频电压的透明层,其可以感知微小的电流变化。当手接触某一点的时候,这里的电流强度就增加了,手机也就知道,这里被触摸了。然而,如果用其他地方,例如指甲触碰,电流就不会有什么变化,手机当然也就没有反应了。

那么,为什么手碰到屏幕之后,就会有电流了呢?这是因为,手机屏幕下的导体,被加了高频电压。也就是所谓的交流电。而交流电是可以通过电容的。手指 - 玻璃 - 导体,这三者恰好也构成了一个电容器。这时,高频电流就可以通过这个电容器,从而产生电流。

这时其实有几个小问题。首先是为什么高频电流可以通过电容;其次是电流的回路是如何构成的。第一个问题,高频电流为什么可以通过电容。这是因为电容的另一个极板上可以感应出与另一个极板相反的电荷,这时,在另一个极板上,就可以进一步感生出交变电流;第二个问题,如何构成回路,特别是,如果人在飞机上,其实也可以使用电容屏,但这时回路在何处呢?这是因为,即便是一个孤立的人,都可以与「无穷远处」一起构成一个电容器。


章彦博

其实,用苹果皮,西瓜皮,葡萄皮之类,是都能触动手机屏幕的。

也就是说,只要和屏幕创造电容就可以,因为现在手机基本采用的都是电容屏。


首先看一下电容式触摸屏的作用原理:

手机与平板电脑的触摸屏,目前主力是电容屏,电容屏原理是在显示屏外,敷设上一张透明的蜘蛛网—静电场网,手指触碰上去会吸取大量电荷,触摸屏四角的传感器就如同趴在角落的四只蜘蛛,通过电荷的流失量与流失速度,获得手指到四个点的大致距离,从而获得触摸的具体位置。


这个过程详细来说就是静电感应作用。

在屏幕玻璃下面有一层导电材料,任何导电材料碰触到玻璃上面就会和下层导电材料形成电容,在导电材料四周有电极,形成电容的地方会因为通的是高频电流产生通路,也就是该位置电流会被吸走。之后可以通过四周电极的瞬间电流大小关系进行计算和比较,得出形成电容的位置。



那么为什么是手指之类的物质才能感应到呢?

因为触动手机屏幕,是透过手指触碰上电荷,其实只要能导电的材质就能替代手指动作。再者,液体能导电,而绝缘体不可以。当收触控到屏幕时,因为人体 70% 为水分,导电性良好,所以会造成表面电场被人体吸收的现象。

我的发言完毕,谢谢大家。


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