觸摸屏技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介

觸摸屏的應用隨著(zhù)信息社會(huì )的發(fā)展越來(lái)越普遍，目前觸摸屏產(chǎn)品在中國已開(kāi)始形成了產(chǎn)業(yè)，本文專(zhuān)題介紹有關(guān)觸摸屏的相關(guān)基礎技術(shù)知識，供廣大用戶(hù)和業(yè)者參考。

　　隨著(zhù)多媒體信息查詢(xún)的與日俱增，人們越來(lái)越多地談到觸摸屏，因為觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設備，它是目前最簡(jiǎn)單、方便、自然的而且又適用于中國多媒體信息查詢(xún)國情的輸入設備，觸摸屏具有堅固耐用、反應速度快、節省空間、易于交流等許多優(yōu)點(diǎn)。利用這種技術(shù)，我們用戶(hù)只要用手指輕輕地指碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現對主機操作，從而使人機交互更為直截了當，這種技術(shù)極大方便了那些不懂電腦操作的用戶(hù)。這種人機交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設備。觸摸屏在我國的應用范圍非常廣闊，主要有公共信息的查詢(xún)，如電信局、稅務(wù)局、銀行、電力等部門(mén)的業(yè)務(wù)查詢(xún)；城市街頭的信息查詢(xún)；此外還可廣泛應用于領(lǐng)導辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點(diǎn)歌點(diǎn)菜、多媒體教學(xué)、房地產(chǎn)預售等，將來(lái)，觸摸屏還要走入家庭。隨著(zhù)城市向信息化方向發(fā)展和電腦網(wǎng)絡(luò )在日常生活中的滲透，信息查詢(xún)都會(huì )以觸摸屏――顯示內容可觸摸的形式出現。本文提供一些有關(guān)觸摸屏的相關(guān)基礎技術(shù)知識，希望這些內容能對廣大用戶(hù)有所用處。

　　基本技術(shù)

　　一、觸摸屏的工作原理

　　為了操作上的方便，人們用觸摸屏來(lái)代替鼠標或鍵盤(pán)。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統根據手指觸摸的圖標或菜單位置來(lái)定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶(hù)觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點(diǎn)坐標，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來(lái)的命令并加以執行。

　　二、觸摸屏的主要類(lèi)型

　　從技術(shù)原理來(lái)區別觸摸屏，可分為五個(gè)基本種類(lèi)：矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏、電阻技術(shù)觸摸屏、電容技術(shù)觸摸屏、紅外線(xiàn)技術(shù)觸摸屏、表面聲波技術(shù)觸摸屏。其中矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏已退出歷史舞臺。觸摸屏紅外屏價(jià)格低廉，但其外框易碎，容易產(chǎn)生光干擾，曲面情況下失真；電容屏設計理論好，但其圖象失真問(wèn)題很難得到根本解決；電阻屏的定位準確，但其價(jià)格頗高，且怕刮易損。表面聲波觸摸屏解決了以往觸摸屏的各種缺陷，清晰抗暴，適于各種場(chǎng)合，缺憾是屏表面的水滴、塵土會(huì )使觸摸屏變的遲鈍，甚至不工作。按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，我們把觸摸屏分為四種，它們分別為電阻式、紅外線(xiàn)式、電容感應式以及表面聲波式，下面筆者就對上述的各種類(lèi)型的觸摸屏進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹：

　　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合薄膜，由一層玻璃或有機玻璃作為基層，表面涂有一層透明的導電層（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，它的內表面也涂有一層OTI，在兩層導電層之間有許多細小(小于千分之一英寸)的透明隔離點(diǎn)把它們隔開(kāi)絕緣。當手指接觸屏幕，兩層OTI導電層出現一個(gè)接觸點(diǎn)，因其中一面導電層接通Y軸方向的5V均勻電壓場(chǎng)，使得偵測層的電壓由零變?yōu)榉橇?，控制器偵測到這個(gè)接通后，進(jìn)行A/D轉換，并將得到的電壓值與5V相比，即可得觸摸點(diǎn)的Y軸坐標，同理得出X軸的坐標，這就是電阻技術(shù)觸摸屏共同的最基本原理。電阻屏根據引出線(xiàn)數多少，分為四線(xiàn)、五線(xiàn)等多線(xiàn)電阻觸摸屏。五線(xiàn)電阻觸摸屏的A面是導電玻璃而不是導電涂覆層，導電玻璃的工藝使其的壽命得到極大的提高，并且可以提高透光率。

　　電阻式觸摸屏的OTI涂層比較薄且容易脆斷，涂得太厚又會(huì )降低透光且形成內反射降低清晰度，OTI外雖多加了一層薄塑料保護層，但依然容易被銳利物件所破壞；且由于經(jīng)常被觸動(dòng)，表層OTI使用一定時(shí)間后會(huì )出現細小裂紋，甚至變型，如其中一點(diǎn)的外層OTI受破壞而斷裂，便失去作為導電體的作用，觸摸屏的壽命并不長(cháng)久。但電阻式觸摸屏不受塵埃、水、污物影響。

　　這種觸摸屏利用壓力感應進(jìn)行控制。它用兩層高透明的導電層組成觸摸屏，兩層之間距離僅為2.5微米。當手指按在觸摸屏上時(shí)，該處兩層導電層接觸，電阻發(fā)生變化，在X和Y兩個(gè)方向上產(chǎn)生信號，然后送觸摸屏控制器。這種觸摸屏能在惡劣環(huán)境下工作，但手感和透光性較差，適合配帶手套和不能用手直接觸控的場(chǎng)合。電阻類(lèi)觸摸屏的關(guān)鍵在于材料科技，常用的透明導電涂層材料有：

　　A、ITO，氧化銦，弱導電體，特性是當厚度降到1800個(gè)埃（埃＝10-10米）以下時(shí)會(huì )突然變得透明，透光率為80％，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度時(shí)又上升到80％。ITO是所有電阻技術(shù)觸摸屏及電容技術(shù)觸摸屏都用到的主要材料，實(shí)際上電阻和電容技術(shù)觸摸屏的工作面就是ITO涂層。

　　B、鎳金涂層，五線(xiàn)電阻觸摸屏的外層導電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料，外導電層由于頻繁觸摸，使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長(cháng)使用壽命，但是工藝成本較為高昂。鎳金導電層雖然延展性好，但是只能作透明導體，不適合作為電阻觸摸屏的工作面，因為它導電率高，而且金屬不易做到厚度非常均勻，不宜作電壓分布層，只能作為探層。

　　2、電容式觸摸屏

　　電容式觸摸屏的構造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，再在導體層外加上一塊保護玻璃，雙玻璃設計能徹底保護導體層及感應器。

　　電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長(cháng)的電極，在導電體內形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)。用戶(hù)觸摸屏幕時(shí)，由于人體電場(chǎng)，手指與導體層間會(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 )計算電流的比例及強弱，準確算出觸摸點(diǎn)的位置。電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護導體及感應器，更有效地防止外在環(huán)境因素對觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵?；蛴蜐n，電容式觸摸屏依然能準確算出觸摸位置。

電容式觸摸屏是在玻璃表面貼上一層透明的特殊金屬導電物質(zhì)。當手指觸摸在金屬層上時(shí)，觸點(diǎn)的電容就會(huì )發(fā)生變化，使得與之相連的振蕩器頻率發(fā)生變化，通過(guò)測量頻率變化可以確定觸摸位置獲得信息。由于電容隨溫度、濕度或接地情況的不同而變化，故其穩定性較差，往往會(huì )產(chǎn)生漂移現象。該種觸摸屏適用于系統開(kāi)發(fā)的調試階段。

　　3、紅外線(xiàn)式觸摸屏

　　該觸摸屏由裝在觸摸屏外框上的紅外線(xiàn)發(fā)射與接收感測元件構成，在屏幕表面上，形成紅外線(xiàn)探測網(wǎng)，任何觸摸物體可改變觸點(diǎn)上的紅外線(xiàn)而實(shí)現觸摸屏操作。紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，適宜某些惡劣的環(huán)境條件。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉、安裝方便、不需要卡或其它任何控制器，可以用在各檔次的計算機上。此外，由于沒(méi)有電容充放電過(guò)程，響應速度比電容式快，但分辨率較低。

紅外線(xiàn)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(xiàn)發(fā)射管及接收管，在屏幕表面形成一個(gè)紅外線(xiàn)網(wǎng)。用戶(hù)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(xiàn)，計算機便可即時(shí)算出觸摸點(diǎn)位置。因為紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，所以適宜某些惡劣的環(huán)境條件。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉、安裝方便、不需要卡或其它任何控制器，可以用在各檔次的計算機上。不過(guò)，由于只是在普通屏幕增加了框架，在使用過(guò)程中架框四周的紅外線(xiàn)發(fā)射管及接收管很容易損壞。

　　4、表面聲波觸摸屏

　　表面聲波是一種沿介質(zhì)表面傳播的機械波。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，由此確定坐標位置。表面聲波觸摸屏不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，分辨率極高，有極好的防刮性，壽命長(cháng)（5000萬(wàn)次無(wú)故障）；透光率高（92%），能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量；沒(méi)有漂移，只需安裝時(shí)一次校正；有第三軸（即壓力軸）響應，最適合公共場(chǎng)所使用。表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在CRT、LED、LCD或是等離子顯示器屏幕的前面。這塊玻璃平板只是一塊純粹的強化玻璃，區別于其它觸摸屏技術(shù)是沒(méi)有任何貼膜和覆蓋層。玻璃屏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)射換能器，右上角則固定了兩個(gè)相應的超聲波接收換能器。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。