红外式和表面声波式触摸屏

3红外式触摸屏红外检测技术红外线波长为0.76〜400um的不可见光,红外线检测技术是利用同一波长的红外发射管,接收管（简称红外对管）的检测方法，只要有物体挡住红外对管间的连线，接收信号就急剧下降，因此红外线可用于检测物体的阻挡。红外式触摸屏结构及工作原理红外式触摸屏以光束阻断技术为基本原理，结构简单，在屏幕的左边（Y轴）和下边（X轴）分别装有红外发射管，各自的对边又装有对应的红外接收管，进而形成横竖交错的红外线网。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。当有触摸时，手指或其它物就会挡住经过该位置的横竖红外线，触摸屏扫描时发现并确信有一条红外线受阻后，红灯亮，表示有红外线受阻，可能有触摸，同时立刻换到另一坐标再扫描，如果再发现另外一轴也有一条红外线受阻，黄灯亮，表示发现触摸，并将两个发现阻隔的红外对管位置报告给主机，经过计算判断出触摸点在屏幕的位置nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn发替匚匚匚匚匚匚匚匚匚匸匚匸匚Unnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn发替匚匚匚匚匚匚匚匚匚匸匚匸匚U匚匚匚匚匚匚nmri厂innnririmriririririnrinri口厂innririri口3.3触摸点的计算为了得到准确的触摸点位置，在计算触摸位置时必须排除周围环境光的干扰。这需通过每对管的阈值来作为判断是否有手指触摸的依据。该阈值的确定可通过对每对管的“0”态和“1”态时的数据采样来实现。“0”态，即所有的发射管进行一次；“1”态，即所有发射管逐个点亮，此时的发射管在某一时刻只有一只被点亮，采样得到的是接收管接收对应发射管和环境光的光通量。触摸位置的计算主要是通过遮挡时与未遮挡时的光强比来得到的。在判断触摸位置时可以先确定被遮挡的管子，计算得到触摸点的大致位置。如被遮挡的是第N根管子，大致位置是Ld,则有：Ld=（N-l）X管子的宽度。由于手指遮挡时有一定的区域，所有遮挡有两种可能：其一是在被确定的管子的前面其二是在被确定的管子处。其示意图如图所示。心)在被确定的管子的前面 Cb＞在淡确.圭的管子处为了精确计算，需要计算这两种情况下位置的偏移量人乙和乩?，则有L=Ld-AL1+AL2AL1=[1-(XN-1-X(N-1)mm)/(X(N-1)max-X(N-1)mm)]X管子的宽度

AL2=[1-(XN%mM(XNmax-XNmin〃X管子的宽度L是第N根管子被遮挡时的位置；£为手指在被确定的管子前面时的偏移量；比2为手指在被确定的管子处时的偏移量；XN为扫描时第N根管子接收到的数据；XNmax为“1”态时采样第N根管子接收到的数据；XN.为“0”态时采样第N根管子接收到的数据。Nmin红外式触摸屏的优缺点红外式触摸屏有如下优点1)不受电流、电压、静电干扰，因此适用于某些恶劣的环境；可用手指、笔或各种可阻挡光线的物体触摸；高透光性无中间介质，光学透光率最高可达100%；使用寿命长，高度耐久，不拍刮伤，触摸寿命长，可根据需要加装强化玻璃；使用特性好触摸无需力度；没有电容充放电过程，响应速度比电容屏快。红外式触摸屏有如下缺点：由于是普通屏幕上外加框架，在使用过程中，框架四周的红外发射管和接收管很容易损坏；分辨率较低，通常外挂于显示器上，在搬运过程中易损坏；靠感应红外线工作，外界光线变化会影响其精度；在防水防尘性能上弱于电容式和电阻式触摸屏；红外式触摸屏在球面显示器上使用时感觉不好，因为红外光栅矩阵要求保证在同一平面红外式触摸屏应用领域常规尺寸应用领域：10.4〜27英寸，适用于ATM、KTV、VOD、酒吧、游戏机、工控、医疗设备、自助零售、多媒体查询、POS机、自动售票、公共接待、政府应用、证券、教育、军事等。大尺寸应用领域：30〜150英寸，适用于PDP、LCD、背投等大型显示器、应用于视频会议系统、展览宣传、电子地图等。4表面声波触摸屏4.1表面声波表面声波是超声波的一种，他是在介质（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计算），可以做到定向、小角度的表面声波能量发射，如图。园川我可厲导粘胶4.1表面声波表面声波是超声波的一种，他是在介质（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计算），可以做到定向、小角度的表面声波能量发射，如图。园川我可厲导粘胶彫P得泼对円"电粒电声换能舄表面声波式触摸屏的结构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。这块玻璃只是一块纯粹的强化玻璃，区别在于触屏技术，没有任何贴膜和覆盖层。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。表面声波式触摸屏由发射换能器、接收换能器、反射板及控制器组成。不采用膜结构，采用廉价的压电陶瓷换能器。触摸屏的三个角分别粘贴着X、Y方向的发射和吸收声波的换能器。1） 发射换能器压电陶瓷换能器将控制器送来的5.53MHz电信号变换成波长约为500um的表面声波，表面声波在屏幕上沿直线传播，能发送一种高频声波跨越屏幕表面；2） 反射条纹表面声波式触摸屏四周刻着反射表面声波的反射条纹，位于触摸屏四周的反射阵列对表面声波进行空间取样，再向多路平行路径反射。经反射后继续在屏幕上来回传播。屏幕边缘的反射阵列将表面声波保持在合适的强度以内。位于各发射换能器对面的反射声波检测阵列合成每束反射声波，变成连续的反射声波交替的对水平和竖直方向进行扫描；3） 接收换能器两个接收换能器负责接收X和Y方向的声波信号，并将接收到的声波信号输出给控制器。4） 控制器控制器输出的5.33MHz的电信号变换成波长约500um的表面声波给发射换能器,同时控制器对收到的接收换能器的信号的速度与波长在玻璃中的已知传播速度进行比较，计算触摸点的位置。表面声波式触摸屏的工作原理表面声波式触摸屏是利用声波可以在刚体表面传播的特性设计而成的。以右下角的X-轴发射换能器为例：发射换能器把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能量向左方表面传递，然后由玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能量反射成向上的均匀面传递，声波能量经过屏体表面，再由上边的反射条纹聚成向右的线传播给X-轴的接收换能器，接收换能器将返回的表面声波能量变为电信号。

当发射换能器发射一个窄脉冲后，声波能量历经不同途径到达接收换能器，走最右边的最早到达，走最左边的最晚到达，早到达的和晚到达的这些声波能量叠加成一个较宽的波形信号。接收信号集合了所有在X轴方向上历经长短不同路径回归的声波能量，他们在Y轴走过的路程是相同的，但在X轴上，最远的比最近的多走了两倍X轴的最大距离。因此，信号的时间轴反应了各原始波形叠加前的位置，即X的坐标。/I匕超声波发蚩反射务统手扌旨鮒摸屛吸牧部分芦豉屏幕表面布淋超声液袁聽声遁式触樸技术发射信号与接收信号波形在没有触摸的时候，接收信号的波形与参照波形完全一样。当手指或其它能够吸收或阻挡声波能量的物体触摸屏幕时，X轴途经手指部位向上走的声波能量被部分吸收，反应在接收波形上即某一时刻位置上波形有一个衰减缺口。控制器分析到接收信号的衰减并由缺口的位置判定X坐标。之后Y轴同样的过程判定出触摸点的Y坐标。/I匕超声波发蚩反射务统手扌旨鮒摸屛吸牧部分芦豉屏幕表面布淋超声液袁聽声遁式触樸技术表声波式触摸屏的优缺点表面声波触摸屏的优点：1） 抗爆性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加夹层和应力结构（表面声波触摸屏可以发展到直接做到CRT表面，从而没有任何屏幕），同时玻璃自身硬度高且有一定的厚度，非常适合公共场所。2）成本低每个方向只需一对换能器，尤其是10英寸以上的触摸屏，表面声波式触摸屏具有显著的成本优势，而且尺寸越大优势越大；3） 反应速度快在所有的触摸屏中反应速度最快，使用时感觉很流畅；4） 能分辨出是灰尘、水滴还是手指手指的触摸不可能是纹丝不动的，而水滴或尘土就能保持一直不动，控制器发现一个“触摸”超过3s保持不变后即自动识别为干扰物；5） 拥有第三轴压力轴，即Z轴，也就是压力响应。接触力量的不同造成的波形缺口不同，进而多出一个数值，可用于定义其他功能；6） 不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率高，寿命长（维护良好情况下5000万次）；7） 光学性能好透光率（92%）和清晰度高，能保持清晰透亮的图像质量；8） 不怕电磁干扰，无漂移声波是机械波，不受电磁信号干扰。表面声波式触摸屏的缺点：1） 表面声波式触摸屏的条纹区只要受潮，就容易黏着空气中的灰尘，因为污垢导致定位错误，因此需要定期清洁；2） 表面声波式触摸屏的换能器在长时间工作下，会因声能产生的压力而受到损坏；3） 一旦玻璃屏幕破碎，触摸屏就报废了，无法修复；4） 表面声波式触摸屏表面的灰尘和水滴会阻挡表面声波的传递，虽然控制器能分辨出，但当尘土积累到一定程度后，会阻塞触摸屏表面的导波槽，使信号衰减厉害，导致触摸屏变得迟钝甚至不工作，因此要注意使用环境的清洁。表面声波式触摸屏的应用领域表面声波式触摸屏没有漂移，常应用于公共场所和笔式输入。目前主要应用于金融、电信、电力、邮政、银行、教育部门等的信息查询系统，城市街头信息查询系统、商场导购系统，银行自助系统，工业控制系统，医疗控制系统，娱乐控制系统等。触摸屏的发展趋势触摸屏经历了从低档向高档的发展历程，从红外式触摸屏、四线电阻式触摸屏到电容式触摸屏，现在又发展到五线式电阻触摸屏、表面声波式触摸屏，性能越来越可靠，技术越来越成熟。而且随着各行业应用特点的不同，LCD平板显示技术的发展，使得红外式触摸屏的优势凸显出来，金融、证券等行业的用户对此青睐有加。经过多年的发展，触摸屏的功能已从原先简单的查询导览发展成为集业务查询、上网触摸查询的一体机，应用领域也从最初的邮电、商场到遍布各个行业的众多领域。综观IT行业的发展，离不开两个基本要素：市场容量和价格。价格降低会产生一定量的提升，但如果没有实实在在的市场基础，产品的普及、技术和行业的发展都无从谈起。相对于其他成熟的IT产业，目前国内的触摸屏市场总体还处于起步阶段，市场巨大的商机还没有完全显现，技术的发展也不是十分的完善，目前主要存在以下问题。（1） 软件开发问题国内的厂商注意力都集中于触摸屏的硬件市场，而没有看到相关软件的商机和由此产生的问题。由于触摸屏技术具有广泛的适用性，各行各业对他的需求大大增强，但是适用于每个行业的软件开发明显滞后。（2） 硬件技术问题虽然国内厂家一直主攻触摸屏硬件市场，然而并没有获得多少成绩。国内目前的技术多为国外专利到期的技术，在新技术方面还是空白，整体技术实力还很薄弱。触摸屏技术让设备界面更加友好，人机交互更加的简单，快捷而富有乐趣，只需轻轻一点，就能实现各种操作。未来的触摸屏应用领域必将越来越广，其发展趋势将主要体现在以下几个方面：首先，小尺寸电容屏将成主导。目前触摸屏行业电阻式触摸屏仍占有较大的市场份额，根据DisplaySearch统计显示，2009年电阻式触摸屏约占据整个触摸屏市场的50%，投射式电容触摸屏约占31%，但电阻屏逐步被电容屏替代，一般应用于中低端电子产品。与电阻屏相比，电容屏在响应速度和准确性方面的具有技术优势。电容式触摸屏替换电阻式触摸屏已成为趋势。电容式触摸屏可分为表面式与投射式。表面式电容触摸屏是变种的五线式电阻触摸屏，性能无明显提升，而投射式电容触摸屏则有效克服了电阻式触摸屏使用寿命短、透光率低、能耗高等缺点，性能提升显著。因此投射式电容触摸屏技术成为电容式触摸屏技术中的主流，并加速了电容式触摸屏对电阻式触摸屏的替换。在全球手机技术升级和消费需求升级的双重背景下，智能手机功能多元化趋势明显，大尺寸触膜屏（3英寸W尺寸W5英寸）、高像素摄像头、高主频CPU等已成为必备之选。根据瑞银统计数据显示，2007年全球智能手机销售量占手机销量的比例接近10%，预计2012年这一比例将提升到20%，整体市场规模将近1000亿美元。随着IPhone、HTC、三星为代表的智能手机、多媒体手持终端快速普及，5英寸以下的小尺寸电容屏将成为市场的主导。全球主要市场智能手机电容触摸屏的需求持续扩大，预计未来几年小尺寸电容屏市场将进入高速发展期，成为电容触摸屏市场的最大细分市场。其次，中尺寸市场更具爆发力。2010年苹果公司发布iPad，开启了电容式触摸屏在5-10英寸领域的拓展，中大尺寸电容屏市场正式启动。iPad的销量屡次打破市场预期，2010年首年销量破1000万台。触摸屏技术与显示领域里面的许多技术创新一样，由小屏向大屏扩散，正在向5-10英寸的平板电脑规模化扩散，进一步大规模应用到10寸以上笔记本电脑的趋势十分明显。目前平板电脑以iPad9.7寸显示屏大小为主，并伴有SamsungGalaxyTab的7寸显示屏，主流尺寸为7-10英寸，该尺寸的电容屏价格已下降明显，已逐步具备规模发展的条件。再次，大尺寸将以红外线式、表面声波式和电阻式触摸屏为主。红外线式触