觸摸屏技術(shù)及其性能研究

崔勇

摘要：觸摸屏的誕生取代了傳統(tǒng)的機(jī)械化按鍵，并且能夠與顯示屏相連從而帶來(lái)更好的影像效果，是如今最為便捷的輸入設(shè)備技術(shù)，能夠大大提升人機(jī)交互效果，在手機(jī)、平板電腦、教育系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用。目前市場(chǎng)上已經(jīng)成功商用的觸摸屏技術(shù)眾多，文章則主要針對(duì)觸摸屏技術(shù)展開(kāi)研究，且對(duì)現(xiàn)階段的市場(chǎng)進(jìn)展進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：觸摸屏;技術(shù)研究;市場(chǎng)進(jìn)展

隨著計(jì)算機(jī)和多媒體應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，觸摸屏作為一種附加在顯示器表面的透明介質(zhì)，以其易于使用、堅(jiān)固耐用、反應(yīng)迅速、節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電腦、手機(jī)等媒體工具。通過(guò)觸摸屏技術(shù)的利用，運(yùn)用手指觸碰顯示屏中的界面就能實(shí)現(xiàn)對(duì)電腦或者手機(jī)等媒介的操作，大大簡(jiǎn)化了輸入和運(yùn)用程序，真正實(shí)現(xiàn)“零距離”互動(dòng)操作。未來(lái)，觸摸屏技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步得到調(diào)整和改進(jìn)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)和多媒體系統(tǒng)，賦予更豐富的職能。

1 基本技術(shù)特性

1.1 透明性能

觸摸屏是由多層的復(fù)合薄膜構(gòu)成，透明性能的好壞，直接影響到觸摸屏的視覺(jué)效果。衡量觸摸屏透明性能，不僅要從其視覺(jué)效果來(lái)衡量，還應(yīng)該包括透明度、色彩失真度、反光性和清晰度等 4 個(gè)特性。

1.2 絕對(duì)坐標(biāo)定位系統(tǒng)

觸摸屏是一種絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)，其特點(diǎn)就是當(dāng)前定位坐標(biāo)與上一次定位坐標(biāo)沒(méi)有關(guān)系，觸摸屏在物理上是一套獨(dú)立的坐標(biāo)定位系統(tǒng)，每次觸摸的數(shù)據(jù)通過(guò)校準(zhǔn)，直接轉(zhuǎn)化為屏幕上的坐標(biāo)。不管在什么情況下，觸摸屏這套坐標(biāo)體系對(duì)同一點(diǎn)的輸出數(shù)據(jù)都是穩(wěn)定的。不過(guò)，它并不能保證每一次對(duì)同一點(diǎn)觸摸的采樣都相同，即不能保證絕對(duì)坐標(biāo)定位，這就是所謂的漂移問(wèn)題。

1.3 檢測(cè)觸摸并定位

各種形式的觸摸屏，都是依靠各自的傳感器來(lái)檢測(cè)觸摸并定位的，也有的觸摸屏本身就是一套傳感器。不同的定位原理及不同的傳感器，決定了觸摸屏不同的反應(yīng)速度、可靠性、穩(wěn)定性和壽命。

2 性能及特點(diǎn)分析

2.1 電阻式觸摸屏

電阻式觸摸屏技術(shù)將其區(qū)域物理位置轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)電壓，具有完全的隔絕性能，能夠阻擋外界的污漬、粉塵、水汽，而且任何介質(zhì)都可以觸摸操控。但需要注意的是，電阻式觸摸屏復(fù)合薄膜外層使用材料為塑料，如果用力過(guò)猛或者利器，容易造成觸摸屏損傷。電阻式觸摸屏主要包括四線、五線甚至還有七線和八線電阻式觸摸屏，四線解析度高、反應(yīng)速度快、穩(wěn)定性強(qiáng)，主要適用于室內(nèi)公共場(chǎng)所和用戶家庭;五線是四線的升級(jí)版，在四線的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升了同位置的觸摸次數(shù)，適用于各大公共場(chǎng)所LCD模塊。

2.2 電容式觸摸屏

電容式觸摸屏技術(shù)是一塊四層復(fù)合玻璃屏，其內(nèi)表面和夾層均涂有一層ITO，最外層是一薄層汐土玻璃保護(hù)層，將夾層ITO涂層作為工作面、內(nèi)層ITO作為屏蔽層，從4個(gè)角上引出4個(gè)電極，利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作，在日常工作和生活中十分常見(jiàn)。電容式觸摸屏具有分辨率高、透光性好的特點(diǎn)，增加了更為絕緣的介質(zhì)，可以有效滿足廣場(chǎng)、道路、體育館等公共場(chǎng)所的需求。電容式觸摸屏的操作以人體作為電極，如果有導(dǎo)體接近與界面產(chǎn)生足夠大的電容時(shí)會(huì)引起電容式觸摸屏自動(dòng)操作的錯(cuò)誤反應(yīng)。如果外界的溫度、濕度、電磁出現(xiàn)改變時(shí)，會(huì)影響電容式觸摸屏的操作穩(wěn)定性，造成數(shù)據(jù)顯示的不準(zhǔn)確，適用于電磁干擾少和要求不高的環(huán)境使用，并注意定期進(jìn)行調(diào)整和校準(zhǔn)。

2.3 紅外線式觸摸屏

紅外線式觸摸屏是由裝在觸摸屏外框上的紅外線發(fā)射和接收感測(cè)元件構(gòu)成，在觸摸屏表面上形成紅外線探測(cè)網(wǎng)，任何觸摸物體可改變觸摸點(diǎn)上的紅外線而實(shí)現(xiàn)觸摸屏操作，與表面聲波觸控式具有相似性。紅外線式觸摸屏和觸摸屏使用的透明擋板材料沒(méi)有關(guān)聯(lián)性，在實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)良好透光性能的擋板進(jìn)行抗反光處理，能夠呈現(xiàn)完美的視覺(jué)效果，并且不受電流、電壓和靜電等因素的限制。當(dāng)然，紅外線式觸摸屏由于受到紅外線發(fā)射管體積的影響，無(wú)法發(fā)射高密度的紅外線，因而其分辨率不高，影響觸摸屏的清晰度。而且，受外界環(huán)境特別是光線的影響，紅外線式觸摸屏的準(zhǔn)確性會(huì)降低，適用于較為惡劣的外部環(huán)境和無(wú)強(qiáng)光線干擾的公共場(chǎng)所。

2.4 表面聲波觸摸屏

表面聲波是一種沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ臋C(jī)械波，表面生波觸摸屏通過(guò)利用表面生波技術(shù)，以聲波發(fā)射器作為一種高頻發(fā)射波跨越屏幕表面，如果手指觸及屏幕則觸點(diǎn)聲波被阻止，進(jìn)而確定坐標(biāo)位置。表面聲波觸摸屏具有非常高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，由于其采取的是三維坐標(biāo)操控，相較于傳統(tǒng)的觸摸屏技術(shù)增加了壓力軸響應(yīng)，通過(guò)對(duì)接收信號(hào)的強(qiáng)弱度進(jìn)行計(jì)算反應(yīng)。將壓力軸響應(yīng)用于表面聲波觸摸屏技術(shù)中，觸摸屏中每一個(gè)觸摸位置不僅包括有觸摸和無(wú)觸摸兩種觸摸狀態(tài)，而且從整體上形成觸摸感應(yīng)。表面聲波不受溫度、濕度、光線等因素干擾，具有極高的分辨率和穩(wěn)定性，透光性能強(qiáng)、反應(yīng)敏捷性好，持久耐用，適用于公共平臺(tái)、單位機(jī)構(gòu)等辦公場(chǎng)所。

3 觸摸屏技術(shù)的發(fā)展方向分析

3.1 中大尺寸多點(diǎn)觸摸技術(shù)的應(yīng)用

多點(diǎn)觸控能夠?qū)崿F(xiàn)多人同時(shí)使用，該種技術(shù)特別適合應(yīng)用在繪圖、工程設(shè)計(jì)、影像處理領(lǐng)域中，利用手中的電容筆，即可進(jìn)行簽名、標(biāo)記與繪圖，這就有效拓展了觸摸屏的使用領(lǐng)域。實(shí)際上，該種技術(shù)在10年前就已經(jīng)投入研發(fā)，在2007年，蘋果公司展示了透射式電容技術(shù)的多點(diǎn)觸控功能，帶來(lái)了觸摸屏技術(shù)的發(fā)展新風(fēng)尚。目前，多點(diǎn)觸控技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)展成熟，在多個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，在下一階段，這項(xiàng)技術(shù)將會(huì)朝著自由化的方向發(fā)展。

3.2 混合式觸控技術(shù)

在社會(huì)的發(fā)展下，人們對(duì)于觸控技術(shù)的操作也提出了更高的要求，單一傳統(tǒng)的觸控技術(shù)很難滿足人們的操作要求，在這一背景下，混合式觸控技術(shù)誕生，該種技術(shù)就是在一塊觸控面上，采用兩種以上的觸控方式，補(bǔ)充傳統(tǒng)觸控技術(shù)的不足。這種技術(shù)可以對(duì)不同的壓力度產(chǎn)生感應(yīng)，在檢測(cè)到閾值之后，就可以激活敏感部分，得到相應(yīng)的結(jié)果。

綜上所述，當(dāng)前市面上的觸摸屏存在電容式、電阻式、紅外式等多種技術(shù)類型，其中電容式觸摸屏的技術(shù)應(yīng)用已成為主流。同時(shí)，通過(guò)分析現(xiàn)階段觸摸屏技術(shù)的市場(chǎng)進(jìn)展，目前內(nèi)嵌式方式依舊是主流，不過(guò)隨著柔性O(shè)LED屏幕的興起，外掛式觸摸屏技術(shù)方案或?qū)⒌玫胶艽蟮陌l(fā)展前景。

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