触摸屏的技术分类及应用

《多媒体技术基础》目录简介触摸屏原理触摸屏技术分类几种触摸屏的技术比较各种触摸屏的应用触摸屏发展方向触摸屏（touchscreen）又称为“触控屏”、“触控面板”，是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。主要应用于公共信息的查询、领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。简介原理：触摸屏的基本原理是用手指或其他物体触摸时，所触摸的位置(以坐标形式)由触摸屏控制器检测，并通过接口送到CPU，从而确定输入的信息。按照工作原理的不同，触摸屏可以分为电阻式、表面电容式、投射电容式、红外式、表面声波式、光学式和声学脉冲式7大类。一.触摸屏的原理电阻触摸屏以有机玻璃（硬塑料）作为基层，表面涂有透明的导电层ITO（氧化铟锡），上面再盖有PET保护层，PET是一层弹性薄膜，当表面被触摸时它会向下弯曲，并使得下面的两层ITO涂层能够相互接触并连通该点的电路，使电阻发生变化（两层中间用小于千分之一英寸的透明隔离点把它们隔开绝缘），控制器则根据电阻的具体变化来判断接触点的坐标并进行相应的操作。电阻屏根据引线分为四线、五线等多种。二.触摸屏的技术分类表面电容触摸屏采用单层的ITO，在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。当手指触摸屏表面时，手指与导体层间会形成一个耦合电容，就会有一定量的电荷转移到人体。为了恢复这些电荷损失，电荷从屏幕的四角补充进来，各方向补充的电荷量和触摸点的距离成比例，由此可以推算出触摸点的位置。二.触摸屏的技术分类投射电容触摸屏在两层ITO涂层上蚀刻出不同的ITO模块，两层ITO模块交叉处可产生寄生电容。触摸时手指和传感器之间构成了电容，从改变的传感器栅格的电气特性就可计算出触摸位置。与表面电容屏相比，投射式可以穿透较厚的覆盖层，而且不需要校正。二.触摸屏的技术分类红外线触摸屏在显示器上加上光点距框架，光点距框架的四边排列了红外线发射管及接收管，在屏幕表面形成一个红外线网。用户以手指触摸屏幕某一点，便会挡住经过该位置的横竖两条红外线，CPU以此可算出触摸点位置。它主要由装在触摸屏外框上的红外线发射与接收感测元件构成。二.触摸屏的技术分类表面声波触摸屏在显示器表面加装声波发生器、反射器和声波接受器（表面声波是一种沿介质表面传播的机械波），声波发生器发送一种高频声波跨越屏幕表面，当手指触及屏幕时，触点上的声波即被阻止，CPU由此确定坐标点位置。二.触摸屏的技术分类光学式（CCD）触摸屏由设置在显示器边角的光源平行发射红外光线，红外光线经画面周围四周安装的反射材料反射，摄像头接收这些反射光线，画面上有手指触摸时，红外光线的前进方向会因手指造成的散射发生变化，利用这一变化可检测出手指的位置。它主要由红外线光源、摄像头以及反射材料构成。二.触摸屏的技术分类声学脉冲（APR）式触摸屏是由一个玻璃显示器涂层或其他坚硬的基板组成，背面安装了4个压电传感器。该传感器安装在可见区域的两个对角上，通过一根弯曲的电缆连接到控制卡。用户触摸屏幕时，手指或者触笔和玻璃之间的拖动发生了碰撞或摩擦，于是就产生了声波，波辐射离开接触点传向传感器，按声波的比例产生电信号。在控制卡中放大这些信号，然后转换为数字数据流。比较数据与事先存储的声音列表，可确定触摸的位置。二.触摸屏的技术分类技术方面的选择主要取决于以下几个因素：性能：性能包括诸如速度、灵敏度、精确度、分辨率、拖动、Z轴、双/多触摸方式，视差角度和校准的稳定性。输入灵活性：输入灵活性参数影响着人机交互的方式，诸如手套、手套材料、指甲、触笔，手写识别和获取签名。环境：环境因素为温度、湿度、耐化学性、耐划伤、防飞溅/液滴、高度、车内安装、冲击、振动，断裂性和防打破的安全性。电气和机械性能：电气和机械性能需要涵盖功率、浮动接地、静电放电（ESD）、电磁干扰（EMI），尺寸大小，曲率等。光学：影响技术选择的光学特性包括透光率、清晰度，色彩纯度和反射。三.几种触摸屏的技术比较三.几种触摸屏的技术比较特性种类电阻式表面电容式投射电容式声波式红外式光学式（CCD）声学脉冲式（APR）清晰度较好差好很好一般较好较好透光率72%~85%≥85%≥85%≥92%93%~100%93%~100%≥92%分辨率（定位精度）4096×4096（0.03mm）1024×10241024×10244096×4096（0.03mm）40×32（1.5mm）40×32（1.5mm）4096×4096（0.03mm）响应速度≤10ms15~24ms≤15ms≤10ms50~300ms50~300ms≤10触摸方式手指或笔施加压力手指不施加的压力手指不施加的压力手指等不施加的压力任何方式不施加的压力任何方式不施加的压力手指或者触笔需施压多点触摸不可不可可可/有限制可/有限制可/有限制不可漂移无有有无无无无防刮擦3H硬度，局部刮擦损害仍能使用怕敲击怕敲击不怕刮擦不怕刮擦不怕刮擦不怕刮擦触摸寿命≥3500万次≥5000万次≥5000万次≥5000万次红外管寿命光源寿命≥5000万次工作环境不受任何影响不受任何影响受水汽干扰受灰尘、油污和水干扰受灰尘干扰受灰尘、油污和水干扰不受任何影响适合尺寸1-198.4-211-4215‘-29’10.4-15023-651-42投射电容式占优势三.几种触摸屏的技术比较在几种技术的产品市占比中，电阻、电容累计达66.4%。Source:DisplaySearchMay2009中小尺寸手持终端，如手机、平板电脑主要为电阻及电容式技术四.各种触摸屏的应用特性种类电阻式表面电容式投射电容式声波式红外式光学式（CCD）声学脉冲式（APR）适合尺寸1-198.4-211-4215-2910.4-15023-651-42应用领域工控。公众查询。POS机终端、手机、PAD等公众查询，POS机终端轻工业。便携产品、手机、PAD等公众查询、不适合工控PAD、GPS、工业控制系统(IPC)、查询系统(kiosks)、医疗服务系统、互动式教学等POS终端、ATM机、个人电脑和数字标牌等大画面上公众查询、医疗自动化、博彩业等触摸屏不同技术、尺寸的应用领域四.各种触摸屏的应用目前触摸屏市场的主流是电阻式和电容式，红外式、表面声波式、光学式等相对采用的较少。虽电阻式触摸屏使用寿命不太长、透射率不佳，但它的低价格和对手指及探笔的良好反应性能使之成为过去5年销售量最高的触摸屏产品。五.触摸屏发展方向Frost&Sullivan公司咨询公司统计：2008年市场生产的触摸屏数量为4亿片，到了2009年为4.9亿片，2010年超过9亿片（触摸屏在手机的应用约3亿片，电阻式数量1.98亿片，电容式数量0.96亿片）。五.触摸屏发展方向2011年触摸屏的应用市场，除了手机、个人娱乐产品等，车载多媒体系统、笔记本电脑、电子书和智能家电等将成为新一轮推动电容触摸屏发展的动力。随着苹果公司陆续推出iPhone、iPad等产品，各品牌相继效仿，也都推出电容式触摸屏的高端手机、TabletPC。电容式触摸屏具有寿命长、反应灵敏、清晰度高、易于实现多点触控等特点，逐渐成为触摸屏市场的技术首选及行业标准。五.触摸屏发展方向触摸屏技术未来发展方向主要为：多点触摸、接近感应以及支持电容笔的技术，可以多点、多人同时应用，多人在同一块屏幕上共同完成一些协同工作，如游戏、绘图、工程设计、影像处理等。利用电容笔还可以进行签名、画图、标记等。六.结论电容式触摸技术具有稳定、高精度、低功耗、快速响应、多点触控操作及方便携带的特性，智能设备如智能手机正快速采用这项技术，未来各种多媒体的应用将以多点触摸的电容技术为趋势，电容式触摸技术是未来发展的方向。触摸屏市场需求增长迅速，电容式触摸屏逐渐成为市场上主流产品。