原理和分類

觸摸屏系統(tǒng)一般包括兩個(gè)部分：觸摸檢測(cè)裝置和觸摸屏控制器。觸摸檢測(cè)裝置安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測(cè)用戶觸摸位置，接收后送觸摸屏控制器；觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。

隨著科技的進(jìn)步，觸摸屏技術(shù)也經(jīng)歷了從低檔向高檔逐步升級(jí)和發(fā)展的過程。根據(jù)其工作原理，其目前一般被分為四大類：電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外線式觸摸屏和表面聲波觸摸屏。

電阻式觸摸屏

電阻觸摸屏的屏體部分是一塊多層復(fù)合薄膜，由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層，表面涂有一層透明的導(dǎo)電層(ITO膜)，上面再蓋有一層外表面經(jīng)過硬化處理、光滑防刮的塑料層。它的內(nèi)表面也涂有一層ITO，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小(小于千分之一英寸)的透明隔離點(diǎn)把它們隔開。當(dāng)手指接觸屏幕時(shí)，兩層ITO發(fā)生接觸，電阻發(fā)生變化，控制器根據(jù)檢測(cè)到的電阻變化來計(jì)算接觸點(diǎn)的坐標(biāo)，再依照這個(gè)坐標(biāo)來進(jìn)行相應(yīng)的操作。電阻屏根據(jù)引出線數(shù)多少，分為四線、五線等類型。五線電阻觸摸屏的外表面是導(dǎo)電玻璃而不是導(dǎo)電涂覆層，這種導(dǎo)電玻璃的壽命較長(zhǎng)，透光率也較高。

電阻式觸摸屏的ITO涂層若太薄則容易脆斷，涂層太厚又會(huì)降低透光且形成內(nèi)反射降低清晰度。由于經(jīng)常被觸動(dòng)，表層ITO使用一定時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)細(xì)小裂紋，甚至變型，因此其壽命并不長(zhǎng)久。

電阻式觸摸屏價(jià)格便宜且易于生產(chǎn)，因而仍是人們較為普遍的選擇。四線式、五線式以及七線、八線式觸摸屏的出現(xiàn)使其性能更加可靠,同時(shí)也改善了它的光學(xué)特性。

電容式觸摸屏

電容式觸摸屏的四邊均鍍上了狹長(zhǎng)的電極，其內(nèi)部形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)。觸摸屏上貼有一層透明的薄膜層，它是一種特殊的金屬導(dǎo)電物質(zhì)。當(dāng)用戶觸摸電容屏?xí)r，用戶手指和工作面形成一個(gè)耦合電容，因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號(hào)，于是手指會(huì)吸走一個(gè)很小的電流，這個(gè)電流分別從屏的四個(gè)角上的電極中流出；且理論上流經(jīng)四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過對(duì)四個(gè)電流比例的精密計(jì)算，即可得出接觸點(diǎn)位置。

電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護(hù)導(dǎo)體及感應(yīng)器，更能有效地防止外在環(huán)境因素對(duì)觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵埃或油漬，電容式觸摸屏依然能準(zhǔn)確算出觸摸位置。但由于電容隨溫度、濕度或接地情況的不同而變化，其穩(wěn)定性較差，往往會(huì)產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。

盡管不像電阻式應(yīng)用那么廣,電容式觸摸屏也是受歡迎的供選類型。這類設(shè)備精確、反應(yīng)快，尺寸稍大時(shí)也有較高分辨率,更耐用(抗刮擦),因而適合用作游戲機(jī)的觸摸屏。而且，新出現(xiàn)的近場(chǎng)成像技術(shù)改良了電容式觸摸屏的性能,減弱了在它和電阻式觸摸屏中可能出現(xiàn)的漂移現(xiàn)象。

紅外線式觸摸屏

紅外觸摸屏的四邊排布了紅外發(fā)射管和紅外接收管，它們一一對(duì)應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時(shí)，手指會(huì)擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線，控制器通過計(jì)算即可判斷出觸摸點(diǎn)的位置。

紅外觸摸屏也同樣不受電流、電壓和靜電干擾，適宜于某些惡劣的環(huán)境。其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉、安裝方便，可以用在各檔次的計(jì)算機(jī)上。此外，由于沒有電容充放電過程，響應(yīng)速度比電容式快，但分辨率較低。

表面聲波觸摸屏

表面聲波是超聲波的一種，它是在介質(zhì)(例如玻璃或金屬等剛性材料)表面淺層傳播的機(jī)械能量波。通過楔形三角基座（根據(jù)表面波的波長(zhǎng)嚴(yán)格設(shè)計(jì)），可以做到定向、小角度的表面聲波能量發(fā)射。表面聲波性能穩(wěn)定、易于分析，并且在橫波傳遞過程中具有非常尖銳的頻率特性，近年來在無損探傷、造影和退波器等應(yīng)用中發(fā)展很快。

這種觸摸屏的顯示屏四角分別設(shè)有超聲波發(fā)射換能器及接收換能器，能發(fā)出一種超聲波并覆蓋屏幕表面。當(dāng)手指碰觸顯示屏?xí)r，由于吸收了部分聲波能量，使接收波形發(fā)生變化，即某一時(shí)刻波形有一個(gè)衰減缺口，控制器依據(jù)衰減的信號(hào)即可計(jì)算出觸摸點(diǎn)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(zhǎng)(5000萬次無故障)，透光率高(92％)，能保持清晰透亮的圖像；沒有漂移，只需安裝時(shí)一次校正；有第三軸(即壓力軸)響應(yīng)，最適合公共場(chǎng)所使用。

表面聲波觸摸屏易受水滴、灰塵的影響，改進(jìn)的方法是加防塵條，或者增加對(duì)污物的監(jiān)控，準(zhǔn)確識(shí)別出有效的操作和污物之間的區(qū)別。另外，由于聲波屏能感受壓力，無形中增加了控制手段，對(duì)屏功能的擴(kuò)展十分有利，其應(yīng)用范圍因此而大大拓展。

觸摸屏的基本技術(shù)

絕對(duì)坐標(biāo)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)沒有關(guān)系，每次觸摸的數(shù)據(jù)通過校準(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，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題。

定位

各種觸摸屏都是依靠傳感器來工作的，甚至有的觸摸屏本身就是一套傳感器。它們各自的定位原理和各自所用的傳感器決定了觸摸屏的反應(yīng)速度、可靠性、穩(wěn)定性和壽命。各類觸摸屏的技術(shù)特性如表1所示。
表1 各種觸摸屏基本技術(shù)對(duì)照表

觸摸屏的性能比較

電阻式觸摸屏工作在與外界完全隔離的環(huán)境中，它不怕灰塵、水氣和油污，可以用任何物體來觸摸，比較適合工業(yè)控制領(lǐng)域使用。缺點(diǎn)是由于復(fù)合薄膜的外層采用塑料，太用力或使用銳器觸摸可能劃傷觸摸屏。

電容式觸摸屏的分辨率很高，透光率也不錯(cuò)，可以很好地滿足各方面的要求，在公共場(chǎng)所常見的就是這種觸摸屏。不過，電容式觸摸屏把人體當(dāng)作電容器的一個(gè)電極使用，當(dāng)有導(dǎo)體靠近并與夾層ITO工作面之間耦合出足夠大的電容時(shí)，流走的電流就會(huì)引起電容式觸摸屏的誤動(dòng)作；另外，戴著手套或手持絕緣物體觸摸時(shí)會(huì)沒有反應(yīng)，這是因?yàn)樵黾恿私^緣的介質(zhì)。

紅外線觸摸屏是靠測(cè)定紅外線的通斷來確定觸摸位置的，與觸摸屏所選用的透明擋板的材料無關(guān)(有一些根本就沒有使用任何擋板)。因此，選用透光性能好的擋板,并加以抗反光處理，可以得到很好的視覺效果。但是，受到紅外線發(fā)射管體積的限制，不可能發(fā)射高密度的紅外線，所以這種觸摸屏的分辨率不高。另外，由于紅外線觸摸屏依靠紅外感應(yīng)來工作，外界光線變化，如陽光或室內(nèi)燈等均會(huì)影響其準(zhǔn)確度。