触摸屏技术发展简介
触摸屏技术发展简介
触摸屏技术发展简介
摘要：触摸屏的应用随着信息社会的发展越来越普遍，目前触摸屏产品在中国已开始形成了产业，本文专题介绍有关触摸屏的相关基础技术知识，供广大用户和业者参考。
随着多媒体信息查询的与日俱增，人们越来越多地谈到触摸屏，因为触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的而且又适用于中国多媒体信息查询国情的输入设备，触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种技术，我们用户只要用手指轻轻地指碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当，这种技术极大方便了那些不懂电脑操作的用户。这种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。触摸屏在我国的应用范围非常广阔，主要有公共信息的查询，如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询；城市街头的信息查询；此外还可广泛应用于领导办公、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，将来，触摸屏还要走入家庭。随着城市向信息化方向发展和电脑网络在日常生活中的渗透，信息查询都会以触摸屏——显示内容可触摸的形式出现。本文提供一些有关触摸屏的相关基础技术知识，希望这些内容能对广大用户有所用处。
触摸屏的发展历程和前景
摘要：触控屏又称为触控面板，是个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。本文介绍了触摸屏的发展历程，种类和发展前景。
关键字：触摸屏 多点触摸技术 发展历程 趋势
Development Process And Prospect Of Touch-screen
Abstract: Touch-screen, also known as touch panel,is a contact can receive
input signals such as induction type liquid crystal display device. When
exposed to the graphic buttons on the screen, the screen on the tactile
feedback system can be driven under a variety of programs pre-programmed
links device can be used to replace the mechanical button panel, and
through the LCD screen to create a vivid audio-visual effects. This
article describes the development process of the touch screen, types and
development prospects.
Key words:Touch-screen Multi-touch technology Development
Process Prospect
1.引言
触摸屏系统一般包括两个部分：触摸检测装置和触摸屏控制器。触摸检测装置安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接收后传送到触摸屏控制器；触摸屏控制器的主要作用，是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将其转换成触点坐标，再送给CPU，同时能接收CPU 发来的命令并加以执行。
今天的电气和电子设备采用了以下五种类型的触摸屏技术：电阻式、表面电容式、投射电容式、表面声波式和红外线式。其中前三种适合用于移动设备和消费电子产品, 后两种技术做出的触摸屏不是太昂贵就是体积太大, 因此不适合上述应用。采用以上任何一种触摸屏技术的系统都由感应装置、与电子控制电路的互连装置和控制电路构成。
2.触摸屏技术
2.1电阻式触摸屏
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。电阻类触摸屏的关键在于材料科技，常用的透明导电涂层材料有：
A、ITO，氧化铟，弱导电体，特性是当厚度降到1800个埃（埃＝10-10米）以下时会突然变得透明，透光率为80％，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度时又上升到80％。ITO是所有电阻技术触摸屏及电容技术触摸屏都用到的主要材料。
B、镍金涂层，五线电阻触摸屏的外层导电层使用的是延展性好的镍金涂层材料，外导电层由于频繁触摸，使用延展性好的镍金材料目的是为了延长使用寿命，但是工艺成本较为高昂。
2.2电容式触摸屏
（1）表面电容触摸屏：
表面电容式触摸屏由一个模拟感应器和一个双向智能控制器组成。模拟感应器是一块4 层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO 导电涂层，最外层是只有0.001 5 mm 厚的矽土玻璃，形成坚实耐用的保护层。夹层ITO 涂层作为工作面，其各角上各引出一个电极，内层ITO 作为屏蔽层，用以保证良好的工作环境。触摸屏工作时，感应器边缘的电极产生分布的电压场，由于人体电场的存在，触摸屏幕时，手指和触摸屏的工作面之间就会形成一耦合电容，因为工作面上接有高频信号，于是手指吸走一个很小的电流，分别从触摸屏4 个角上的电极中流出。从理论上讲，流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成比例，控制器通过对这4 个电流比例的精密计算，从而可以得出触摸点的位置。
（2）投射电容式触摸屏
投射电容式触摸屏需要一个或多个精心设计的、被蚀刻的ITO层，但可比其它触摸技术提供更多技术优势。这些ITO层通过蚀刻形成多个水平和垂直电极所有这些电极都由一个电容式感应芯片来驱动。表面电容式触摸屏在同一时间无法感应到多指触摸，因为它采用了一个同质的感应层。而投射电容式触摸屏可以识别两指的触摸且不需要用户进行校准，这是其一大优势。
2.3红外线式触摸屏
红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。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。
早期观念上，红外触摸屏存在分辨率低、触摸方式受限制和易受环境干扰而误动作等技术上的局限，因而一度淡出过市场。此后第二代红外屏部分解决了抗光干扰的问题，第三代和第四代在提升分辨率和稳定性能上亦有所改进，但都没有在关键指标或综合性能上有质的飞跃。但是，了解触摸屏技术的人都知道，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。采用声学和其它材料学技术的触屏都有其难以逾越的屏障，如单一传感器的受损、老化，触摸界面怕受污染、破坏性使用，维护繁杂等等问题。
红外线触摸屏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。过去的红外触摸屏的分辨率由框架中的红外对管数目决定，因此分辨率较低，市场上主要国内产品为32x32、40X32，另外还有说红外屏对光照环境因素比较敏感，在光照变化较大时会误判甚至死机。这些正是国外非红外触摸屏的国内代理商销售宣传的红外屏的弱点。而最新的技术第五代红外屏的分辨率取决于红外对管数目、扫描频率以及差值算法，分辨率已经达到了1000X720，至于说红外屏在光照条件下不稳定，从第二代红外触摸屏开始，就已经较好的克服了抗光干扰这个弱点。 第五代红外线触摸屏是全新一代的智能技术产品，它实现了1000*720高分辨率、多层次自调节和自恢复的硬件适应能力和高度智能化的判别识别，可长时间在各种恶劣环境下任意使用。并且可针对用户定制扩充功能，如网络控制、声感应、人体接近感应、用户软件加密保护、红外数据传输等。原来媒体宣传的红外触摸屏另外一个主要缺点是抗暴性差，其实红外屏完全可以选用任何客户认为满意的防暴玻璃而不会增加太多的成本和影响使用性能，这是其他的触摸屏所无法效仿的。
2.4表面声波触摸屏
表面声波，超声波的一种，在介质(例如玻璃或金属等刚性材料)表面浅层传播的机械能量波。通过楔形三角基座（根据表面波的波长严格设计），可以做到定向、小角度的表面声波能量发射。表面声波性能稳定、易于分析，并且在横波传递过程中具有非常尖锐的频率特性，近年来在无损探伤、造影和退波器方向上应用发展很快，表面声波相关的理论研究、半导体材料、声导材料、检测技术等技术都已经相当成熟。表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。玻璃屏的四个周边则刻有45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。
3．多点触控技术
多点触摸技术目前有两种：Multi-Touch Gesture 和Multi-Touch All-Point。通俗地讲，就是多点触摸识别手势方向和多点触摸识别手指位置。多点触摸顾名思义就是识别到两个或以上手指的触摸。多点触摸系统目的就是对软件系统进行操作简化,并按模块化进行集成后，运用群组计算机技术、自适应视频矩阵技术、智能多点触摸总控屏技术，通过网络和服务器，将所终端的信息综合联动应用，完全面向使用者的设计，让技术去适应人的习惯。
1. 多点触摸技术之识别手势方向：市场上多数是Multi-Touch Gesture，即两个手指触摸时，可以识别这两个手指的运动方向，但还不能判断出具体位置，可进行缩放、平移、旋转等操作。这种多点触摸的实现方式比较简单，轴坐标方式即可实现。
2. 多点触摸技术之识别手指位置:多点触摸识别手指位置Multi-Touch All-Point 可以识别到触摸点的具体位置，多点触摸识别位置可以应用于任何触摸手势的检测，可以检测到双手十个手指的同时触摸，也允许其他非手指触摸形式，比如手掌、脸、拳头等，甚至戴手套也可以，它是最人性化的人机接口方式，很适合多手同时操作的应用。Multi-Touch All-Point 基于互电容的检测方式，而不是自电容，自电容检测的是每个感应单元的电容的变化，有手指存在时寄生电容会增加，从而判断有触摸存在，而互电容是检测行列交叉处的互电容的变化，有手指存在时互电容会减小，就可以判断触摸存在，并且准确判断每一个触摸点位置。
4．发展趋势
触摸屏技术方便了人们对计算机的操作使用，是一种极有发展前途的交互式输入技术，因而受到各国的普遍重视，并投入大量的人力、物力对其进行研发，新型触摸屏不断涌现。
（1）触摸笔：利用触摸笔进行操作的触摸屏类似白板，除显示界面、窗口、图标外，触摸笔还具有签名、标记的功能。这种触摸笔比早期只提供选择菜单用的光笔功能大大增强。
（2）触摸板：触摸板采用了压感电容式触摸技术，屏幕面积最大。它由三部分组成：最底层是中心传感器，用于监视触摸板是否被触摸，然后对信息进行处理；中间层提供了交互用的图形、文字等；最外层是触摸表层，由强度很高的塑料材料构成。当手指点触外层表面时，在1 / 1000s内就可以将此信息送到传感器，并进行登录处理。除与PC 兼容外，还具有亮度高、图像清晰、易于交互等特点，因而被应用于指点式信息查询系统（如电子公告板），收到了非常好的效果。
（3）触摸屏：可用于在演播室使用触摸屏点评系统，简单讲就是输入和输出合二为一，不再需要机械的按键或滑条，显示屏就是人机接口。整个触摸屏系统由LCD、触摸屏、触摸屏控制器、主CPU、LCD控制器构成。多点触摸屏控制器是触摸屏模组的核心，触摸屏控制器是采用PSoC（可编程系统芯片）技术，PSoC 是集成了可编程模拟和数字外围以及MCU 核的混合信号阵列，所以PSoC 的灵活性、可编程性、高集成度等特性被广泛应用于触摸屏控制器。现在搭建的触摸屏幕有32、46 和70 英寸，支持1080p FullHD 分辨率，无需任何额外设置就可以支持多点触摸控制，可以纵向或横向拜访。更为方便的是，它采用标准的HDMI、FireWire 和USB 接口，插上电源并连接Mac、Linux 或Windows PC 即可开始使用。
触摸屏技术的发展趋势，具有专业化、多媒体化、立体化和大屏幕化等特点。随着信息社会的发展，人们需要获得各种各样公共信息，以触摸屏技术为交互窗口的公共信息传输系统，通过采用先进的计算机技术，运用文字、图像、音乐、解说、动画、录像等多种形式，直观、形象地把各种信息介绍给人们，给人们带来极大的方便。我们相信，随着技术的迅速发展，触摸屏对于计算机技术的普及利用将发挥重要的作用。
手机触摸屏玻璃 手机触摸屏玻璃主要用于手机触摸屏面板，这是一种化学强化玻璃，其玻璃的原材料为特殊的钠硅酸盐玻璃材料，通过钠钾离子交换来提升自身强度，达到玻璃强化的目的， 耐冲击性、他们的DOL可以达到50mm，CS可达到500mpa表面硬度得到显著提升。