智能仪器设计：5-6 触摸屏简介

1、5.6 触摸屏简介序 触摸屏产品的研究和开发始于60年代的美国，而该技术的成熟和壮大主要应归功于日本的业者，尤其在70年代倍受关注的人机对话系统即是对触摸屏技术的极佳运用，随着运用的不断普及，日本业者开发出适合量产化的触摸屏生产工艺，并逐步控制了全球80%以上的触摸屏生产能力。为了控制触摸屏的生产技术，日本业者一直坚持触摸屏技术不转移的策略。直到90年代，韩国和台湾的厂商才先后在触摸屏的工艺攻关上有所突破，开始在触摸屏市场上有了一席之地，但他们的量产能力和技术水准都还和日本业者有着较大的差距。 在改革开放的大潮中，特别是进入21世纪以来，随着信息技术和平面显示技术在中国的迅速发展，国内许多企业

2、也开始对触摸屏技术产生了兴趣，有的引进出国留学人才开发触摸屏技术；有的和境外企业合作生产，逐步掌握这项技术。目前已改变了过去触摸屏只能依赖进口的局面。 在国内市场上，一开始触摸屏主要是应用于公共场所的信息查询系统上。当初只是显示菜单选择的画面，让顾客逐个点按的简单系统，其软件处理速度和触摸屏耐久性等方面都存在的水平较低的问题。近几年，随着国内触摸屏制造、开发能力的增强，计算机应用能力的提高和显示技术的进步，业界专家开发出了各种适合个性化用途且具备耐久性和可靠性的触摸屏。现在，在不少公共场所中（如车站的售票机、图书馆的检索终端等）都应用了触摸屏。另外，触摸屏也被应用在现代工厂所使用的机器设备，作

3、为一种操控面板。除此之外，以POS系统为中心的销售处理系统、便携式信息终端和自动记录仪等方面通过采用触摸屏，其工作的便利性得到了大大增强。 触摸屏的几种类型介绍 从目前触摸屏的应用中，人们对触摸屏的性能要求也越来越理性化，不断提高与顾客要求相符的光学特性、耐久性以及可靠性已成为触摸屏制造者不可忽略的因素。在此，先简单介绍一下几种不同类型的触摸屏。 触摸屏可分为电阻式、电容式、红外线式、表面声波式、矢量压力传感式和电磁诱导式等。目前前四种的应用居多，而在前四种里电阻式触摸屏又占了大半江山。 前四种类型的触摸屏各有优缺点，主要是要根据其具体的用途而定。但各类触摸屏一般都必须具备以下四种条件，即：透

4、光率好，具备可视性；使用周期长，耐久性好；与用户整体设计的尺寸相符（包含连接器件），能与用户所要求的成本相吻合。 关于，应该说，在玻璃基板上方没有薄膜覆盖的情况下，其可视性是最为优异的。表面声波式触摸屏只使用一块玻璃基板，所以其光透过率可以做到90%以上，加之其可以采用较厚的玻璃材料，具有较强的抗击性能，一般在户外应用的信息查询系统和服务系统（以大尺寸为主）等会选择这种类型的触摸屏。关于，耐久性的判定很难，在不特定人数的公众进行输入的KIOSK等公共系统中，考虑被烟头碰到、被金属划伤等的不良情况，还有就是在容易沾到灰尘和油脂的环境下，可以说最好是使用电容式。关于、两点，则是电阻式触摸屏的优势，

5、因为它最能满足个性化设计要求，在产品的整体厚度和显示区域尺寸上易于任意定制，加之和其它触摸屏相比，电阻式触摸屏的成本较低，所以它必然能够独占触摸屏市场的大半江山。触控输入的手机、掌上电脑、电子词典等便携式信息终端是其受到青睐的典型范例。 电阻式、电容式、红外线式、表面声波式的工作机理各不相同，所以其结构设计和对材料的选择也都大相径庭，下面就这四种触摸屏的结构和工作机理分别作一些简单介绍。 电阻式触摸屏 其结构由两层高透明的导电层组成，通常下层是ITO玻璃（通常称ITO Glass），上层是ITO薄膜材料（通常称ITO Film），中间有细微绝缘点隔开。目前市面上也有两面均采用ITO玻璃或其他透

6、明的ITO材料的产品。 当触摸屏表面无压力时，上下层成绝缘状态；一旦有压力施加到触摸屏上，上下层电路导通。这时，控制器通过分别在X坐标方向和Y坐标方向上施加驱动电压，探测出触点的X-Y坐标，从而明确触点的位置。电阻式触摸屏上下两层采用贴合密封，信号的产生是在夹层中间，所以它可以不受尘埃、水、污物的影响，使用性能佳。目前，电阻式触摸屏的生产制造技术也有了长足的进步，大生产的工艺流程已被普遍采用，产品的批次一致性在各类触摸屏中已经具备明显优势，这也是电阻式触摸屏能够满足大批量产品配套的重要原因。电容式触摸屏 这种触摸屏是把透明的金属层涂在玻璃板上作为导电体，在触摸屏四边有狭长的电极，在导电体内形成

7、一个低电压交流电场。当手指触摸在金属层上时或导电物体触碰时，电容发生变化，使得与之相连的振荡器频率发生变化，通过测量频率变化可以确定触摸位置信息。由于电容随温度、湿度或接地情况的不同而变化，故其稳定性较差，往往会产生漂移现象。该种触摸屏的优势就在于不受油污等影响。 红外线式触摸屏 红外线式触摸屏是利用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

8、线而实现触摸屏操作。由于没有电容充放电过程，响应速度比电容式快，但分辨率较低。 表面声波式触摸屏 这种触摸屏的四角分别安装竖直或水平向超声波发射换能器及接收换能器，四边亦刻有反射条纹，发出如参照波形般的超声波信号。当手指接触屏幕，便会吸收一部分声波能量，控制器依据减弱的信号计算出触摸点的位置。这种触摸屏的优点是表面声波自身的感应速度很快，屏上每一处能接受多次的触碰，非常耐用。其缺点是表面感应系统的感应转换器在长时间运作下，会因声能所产生的压力而受到损坏。一般羊毛或皮革手套都会接收部分声波，对感应的准确度也受一定的影响。屏幕表面如被刮伤，便会影响声波活动，导致不平均声波，对感应的准确度有一定的影响，并且屏幕表面或接触屏幕的手指如沾有水渍、油渍、污物或尘埃，也会影响其性能，甚至令系统停止运作。 由上可见，从市场应用的角度看，电阻式触摸屏在上述四种触摸屏中具有明显的优势，比较容易被产品设计者所采用。 综观目前国内