触摸屏技术原理及介绍

触摸屏技术原理及介绍一、关于触摸技术长期以来键盘和鼠标都是最成熟的计算机终端操作设备。但键盘和鼠标的某些功能需要学习后才能使用，比如打字功能。市场迫切需要一种人人会使用的电脑输入设备或输入技术，触摸技术就是在这种背景下催生出来的。具备触摸功能的显示屏，就是我们通常所说的触摸屏。近年来，触摸屏技术已经在TV行业、手机行业、公共显示行业、消费电子设备、医疗应用设备、自动售货机/售票机/ATM机、销售终端（POS），工业和过程控制设备中得到了大量广泛的应用，技术已经日趋成熟，成本大幅下降。相关的市场部门预测，未来的终端显示领域，将是触摸技术的天下。二、触摸技术的特点1）、透明性触摸技术是通过手触碰屏幕外面的相关触摸膜或触摸玻璃，来实现操作的，因此触摸屏一般都装在产品自身显示屏的外面。因此触摸屏必须是高度透明的，否则就会影响到产品自身的亮度、对比度、色彩和图像。目前在触摸屏上的透明性，主要要考虑如下4种参数：透明度、色彩失真度、反光性和清晰度。触摸屏的透明度：要求越高越好，目前的技术虽然一直都在发展，但透明度还是成为制约触摸屏发展的技术门槛之一；触摸屏的反光性：反光性是导致图像重叠的光影。反光度越小越好。反光度大，会影响触摸屏的使用效果；触摸屏的色彩失真度：色彩失真度要求越低越好，否则会导致图像失真大，影响视觉效果；触摸屏的清晰度：触摸屏的清晰度如果差，则会导致图像模糊不清楚。2）、绝对坐标性触摸屏，想点哪里就点哪里，是一种绝对坐标。相邻两次的点击，可以没有任何关系。是一套独立的物理坐标定位系统。3）、检测触摸及定位触摸屏总是不断地通过自己的传感器，去检测、去扫描、去感知相关的触摸，去获得定位；然后在触摸处理电路、触摸单片机的分析下，获得触摸的操作意图，最后输出并完成相关操作。4）、未来的发展方向1、未来触摸屏将朝更大的显示面积、更直观的操作界面、更薄的屏体方向发展；2、触摸技术，将完整地取代键盘和鼠标；3、旋转触摸技术，也就是重力感应技术，也是未来发展的重点。4、红外线触摸技术，未来触摸技术主流。三、触摸屏的技术种类1、电阻式多点触摸技术特点：可以做到很薄和很轻；操作力度足够轻，至2011年底最大屏幕20寸。电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（透明的导电电阻）导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在他们之间有许多细小的（小于1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出（X，Y）的位置，再根据模拟鼠标的方式运作，这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。三、触摸屏的技术种类1、电阻式多点触摸技术特点：可以做到很薄和很轻；操作力度足够轻，至2011年底最大屏幕20寸。电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属（透明的导电电阻）导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在他们之间有许多细小的（小于1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在X和Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出（X，Y）的位置，再根据模拟鼠标的方式运作，这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。2、光学式多点触摸技术特点：操作力量小，反应快，成本不会随屏尺寸的大小而增加。尺寸无限制。工作机理：利用安装在屏上的多个微型摄像头，拍摄手指触摸产生的影像，从而推出手指的相应位置，计算出操控指令，再把指令传给CPU，实现整机动作。

图2：光学式多点触摸屏实物3、投射电容式多点触摸技术在12寸~32寸上应用。特点：薄，操作力量小，反应快，无触摸死区。电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏，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。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏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角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。图3：投射电容式多点触摸屏实物4、光笔式触摸技术特点：无污染，穿透率高，尺寸无限制。无干扰，不会误动作。工作原理：在屏上内嵌有识别不同颜色光电笔的电路，当不同颜色的光电笔照到时，就启动不同的操控功能。5、表面声波式触摸技术声波屏的三个角分别粘贴着X,Y方向的发射和接收声波的换能器（换能器：由特殊陶瓷材料制成的，分为发射换能器和接收换能器。是把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能和由反射条纹汇聚成的表面声波能变为电信号。），四个边刻着反射表面超声波的反射条纹。当手指或软性物体触摸屏幕，部分声波能量被吸收，于是改变了接收信号，经过控制器的处理得到触摸的X，Y坐标。表面声波触摸技术的第一大特点就是抗暴，因为表面声波触摸屏的工作面是一层看不见、打不坏的声波能量，触摸屏的基层玻璃没有任何夹层和结构应力，因此非常抗暴力使用，适合公共场所。表面声波触摸技术的第二大特点就是清晰美观，因为结构少，只有一层普通玻璃，透光率和清晰度都比电容电阻触摸屏好得多。表面声波触摸技术的第三大特点是反应速度快，是所有触摸屏中反应速度最快的，使用时感觉很顺畅。表面声波第四大特点是性能稳定，因为表面声波技术原理稳定，而表面声波触摸屏的控制器靠测量衰减时刻在时间轴上的位置来计算触摸位置，所以表面声波触摸屏非常稳定，精度也非常高。表面声波触摸屏的缺点是触摸屏表面的灰尘和水滴也阻挡表面声波的传递，尘土积累到一定程度，信号也就衰减得非常厉害，此时表面声波触摸屏变得迟钝甚至不工作。因此，表面声波触摸屏需要每年定期清洁触摸屏。6、红外线触摸技术红外线触摸技术是在屏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，不需要在屏幕表面加上涂层或接驳控制器。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，电脑便可即时算出触摸点的位置，任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰，适宜恶劣的环境条件，红外线技术是触摸屏产品最终的发展趋势。

小结：各类触摸技术都存在难以逾越的技术屏障，如传感器的受损、老化，触摸面脏污、触摸面板损坏、维护麻烦复杂等等问题。而红外线触摸技术以后只要真正实现了高稳定性能和高分辨率，必将替代其它技术产品而成为触摸屏市场主流。四、触摸