摘要： 觸摸屏技術(shù)(Touch Screen Technology) 是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為了滿足非專業(yè)計(jì)算機(jī)用戶操作計(jì)算機(jī)的需要而逐漸成熟與發(fā)展起來(lái)的。經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，將為觸摸屏市場(chǎng)帶來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間。
觸摸屏技術(shù)(Touch Screen Technology) 是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為了滿足非專業(yè)計(jì)算機(jī)用戶操作計(jì)算機(jī)的需要而逐漸成熟與發(fā)展起來(lái)的。從計(jì)算機(jī)與人組成的人機(jī)系統(tǒng)來(lái)講,觸摸屏是一種交互輸入設(shè)備，用戶只需用手指或光筆點(diǎn)觸摸屏的內(nèi)容即可控制計(jì)算機(jī)的運(yùn)行。因此具有操作簡(jiǎn)單，使用靈活的特點(diǎn)，從而提高了用戶的積極性。
今天，精心設(shè)計(jì)的觸摸屏使用起來(lái)是一種享受。該技術(shù)帶來(lái)了新穎的、富有吸引力的簡(jiǎn)單易用的人機(jī)接口，該接口易于進(jìn)行改進(jìn)和更新以實(shí)現(xiàn)新的特性或系統(tǒng)功能。只需對(duì)軟件做出修改即可滿足不斷改變的消費(fèi)需求。最重要的是, 最新的觸摸屏產(chǎn)品即便在有射頻干擾的環(huán)境下也能穩(wěn)定可靠地工作。
圖1 觸摸屏的應(yīng)用領(lǐng)域（工控占8%）
由于各行業(yè)信息化水平的不斷提高，中大尺寸觸摸屏應(yīng)用最廣泛的是金融、電信自助服務(wù)終端領(lǐng)域；其次是公共信息查詢領(lǐng)域、公共交通自助售票系統(tǒng)、教育、娛樂(lè)KTV和工控設(shè)備領(lǐng)域。而金融電信自助服務(wù)終端領(lǐng)域、公共交通自助售票系統(tǒng)、教育和工控設(shè)備領(lǐng)域等是未來(lái)最具潛力行業(yè)。其中對(duì)于金融電信自助服務(wù)效率要求越來(lái)越高，提高工作效率最有效的方法就是提高信息化建設(shè)水平。根據(jù)估算，截至2009 年底，中國(guó)金融電信自助服務(wù)終端實(shí)際保有量20萬(wàn)臺(tái)左右，而整個(gè)市場(chǎng)需求較大，持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。2010年國(guó)內(nèi)新增金融自助服務(wù)終端數(shù)量接近6萬(wàn)套。未來(lái)5 年內(nèi)，中國(guó)自助服務(wù)終端的年需求量不低于8 萬(wàn)套。而公共信息查詢作為信息化建設(shè)的重要標(biāo)志，越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用，各窗口行業(yè)需要借助觸摸屏查詢終端提升自身形象，更方便的服務(wù)于廣大市民�！皵�(shù)字城市”的發(fā)展，更好的帶動(dòng)了觸摸屏行業(yè)的發(fā)展。公共交通自助售票系統(tǒng)是近年來(lái)大規(guī)模使用觸摸屏技術(shù)的新興行業(yè)。通過(guò)為機(jī)場(chǎng)、地鐵、高鐵等公共交通場(chǎng)所量身設(shè)計(jì)的自助售票終端，解決了售票處排隊(duì)擁擠的狀態(tài)，結(jié)合觸摸屏技術(shù)方便快捷的優(yōu)勢(shì)，從查詢交通信息到完成整個(gè)出票過(guò)程高效、可靠、安全。隨著國(guó)內(nèi)各城市軌道交通建設(shè)迅速，觸摸屏在公共交通領(lǐng)域使用率加速提升。教育行業(yè)，國(guó)家對(duì)教育一直高度重視，對(duì)教育信息化改革也不斷深入，觸摸屏以交互式電子白板的形式進(jìn)入這個(gè)行業(yè)已經(jīng)趨于成形，初具規(guī)模。經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，將為觸摸屏市場(chǎng)帶來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間。
就目前國(guó)內(nèi)中大尺寸觸摸屏市場(chǎng)來(lái)看，處于快速發(fā)展階段。隨著新技術(shù)、新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)品功能不斷完善，產(chǎn)品檔次也逐漸區(qū)分。但是國(guó)內(nèi)觸摸廠商眾多，競(jìng)爭(zhēng)比較激烈。整個(gè)中大尺寸觸摸屏市場(chǎng)比較混亂，缺乏規(guī)范化管理和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制度。導(dǎo)致一些小企業(yè)逃避專利問(wèn)題，低價(jià)低品質(zhì)沖擊國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，惡意挑起價(jià)格戰(zhàn)，值得引起國(guó)內(nèi)各大廠商注意。因此一些知名品牌企業(yè)紛紛將市場(chǎng)重心放在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)。
國(guó)內(nèi)觸摸屏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，給國(guó)內(nèi)觸摸屏生產(chǎn)廠商帶來(lái)了巨大的商機(jī)，諸多應(yīng)用領(lǐng)域未得到開(kāi)發(fā)。另外，整個(gè)中大尺寸觸摸屏市場(chǎng)發(fā)展迅速，從產(chǎn)品的外觀、功能到易用性和有效性，還需要企業(yè)不斷的投入研發(fā)力量，借助本土優(yōu)勢(shì)，鞏固市場(chǎng)地位，提升產(chǎn)品質(zhì)量。未來(lái)幾年，隨著國(guó)內(nèi)人力成本不斷上升和信息設(shè)備的人性化設(shè)計(jì)，中大尺寸觸摸屏出貨量將會(huì)保持15%至20%逐年增長(zhǎng)的強(qiáng)勁勢(shì)頭。
一、觸摸屏技術(shù)：
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，接收后傳送到觸摸屏控制器；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，并將其轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，同時(shí)能接收CPU 發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行。
今天的電氣和電子設(shè)備采用了以下五種類型的觸摸屏技術(shù)：電阻式、表面電容式、投射電容式、表面聲波式和紅外線式。其中前三種適合用于移動(dòng)設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)品, 后兩種技術(shù)做出的觸摸屏不是太昂貴就是體積太大, 因此不適合上述應(yīng)用。采用以上任何一種觸摸屏技術(shù)的系統(tǒng)都由感應(yīng)裝置、與電子控制電路的互連裝置和控制電路構(gòu)成。
1. 電阻式觸摸屏
電阻式觸摸屏是一種多層的復(fù)合薄膜，由一層玻璃作為基層，表面涂有一層ITO 透明導(dǎo)電層，上面蓋有一層光滑防刮的塑料層作為保護(hù)層，在保護(hù)層的內(nèi)表面涂有一層導(dǎo)電層（ITO或鎳金）。在兩導(dǎo)電層之間，有許多細(xì)小的透明隔離點(diǎn)絕緣，并在兩層ITO 工作面的邊線上各涂有一條銀膠，一端加5V 電壓，另一端接地，從而在工作面的一個(gè)方向上形成均勻連續(xù)的平行電壓分布。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，壓力使兩層導(dǎo)電層在接觸點(diǎn)位置有了一個(gè)接觸，控制器偵測(cè)到這個(gè)接觸，立刻進(jìn)行A / D 轉(zhuǎn)換，測(cè)量接觸點(diǎn)的模擬量電壓值，根據(jù)它和5V 電壓的比例公式，就能計(jì)算出觸摸點(diǎn)的X 軸和Y 軸的坐標(biāo)，這就是電阻式觸摸屏的基本原理。
圖2 電阻式觸摸屏成本很低，但有很多設(shè)計(jì)局限性
2. 表面電容式觸摸屏
表面電容式觸摸屏由一個(gè)模擬感應(yīng)器和一個(gè)雙向智能控制器組成。模擬感應(yīng)器是一塊4 層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層ITO 導(dǎo)電涂層，最外層是只有0.001 5 mm 厚的矽土玻璃，形成堅(jiān)實(shí)耐用的保護(hù)層。夾層ITO 涂層作為工作面，其各角上各引出一個(gè)電極，內(nèi)層ITO 作為屏蔽層，用以保證良好的工作環(huán)境。觸摸屏工作時(shí)，感應(yīng)器邊緣的電極產(chǎn)生分布的電壓場(chǎng)，由于人體電場(chǎng)的存在，觸摸屏幕時(shí)，手指和觸摸屏的工作面之間就會(huì)形成一耦合電容，因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號(hào)，于是手指吸走一個(gè)很小的電流，分別從觸摸屏4 個(gè)角上的電極中流出。從理論上講，流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過(guò)對(duì)這4 個(gè)電流比例的精密計(jì)算，從而可以得出觸摸點(diǎn)的位置。
圖3 表面電容式觸摸屏
3. 投射電容式觸摸屏
投射電容式觸摸屏需要一個(gè)或多個(gè)精心設(shè)計(jì)的、被蝕刻的ITO層，但可比其它觸摸技術(shù)提供更多技術(shù)優(yōu)勢(shì)。這些ITO層通過(guò)蝕刻形成多個(gè)水平和垂直電極所有這些電極都由一個(gè)電容式感應(yīng)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)。表面電容式觸摸屏在同一時(shí)間無(wú)法感應(yīng)到多指觸摸，因?yàn)樗捎昧艘粋�(gè)同質(zhì)的感應(yīng)層。而投射電容式觸摸屏可以識(shí)別兩指的觸摸且不需要用戶進(jìn)行校準(zhǔn)，這是其一大優(yōu)勢(shì)。
圖4 投射式觸摸屏技術(shù)包括通過(guò)清晰的蝕刻的ITO圖案沿著X軸和Y軸進(jìn)行感應(yīng)
4. 不同觸摸屏的比較
表1 不同觸摸屏的比較
表2 2009至2010年度全球主要觸摸屏廠家收入
二、多點(diǎn)觸摸技術(shù)：
多點(diǎn)觸摸技術(shù)目前有兩種：Multi-Touch Gesture 和Multi-Touch All-Point。通俗地講，就是多點(diǎn)觸摸識(shí)別手勢(shì)方向和多點(diǎn)觸摸識(shí)別手指位置。多點(diǎn)觸摸顧名思義就是識(shí)別到兩個(gè)或以上手指的觸摸。多點(diǎn)觸摸系統(tǒng)目的就是對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行操作簡(jiǎn)化,并按模塊化進(jìn)行集成后，運(yùn)用群組計(jì)算機(jī)技術(shù)、自適應(yīng)視頻矩陣技術(shù)、智能多點(diǎn)觸摸總控屏技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器，將所終端的信息綜合聯(lián)動(dòng)應(yīng)用，完全面向使用者的設(shè)計(jì)，讓技術(shù)去適應(yīng)人的習(xí)慣。
1. 多點(diǎn)觸摸技術(shù)之識(shí)別手勢(shì)方向：
市場(chǎng)上多數(shù)是Multi-Touch Gesture，即兩個(gè)手指觸摸時(shí)，可以識(shí)別這兩個(gè)手指的運(yùn)動(dòng)方向，但還不能判斷出具體位置，可進(jìn)行縮放、平移、旋轉(zhuǎn)等操作。這種多點(diǎn)觸摸的實(shí)現(xiàn)方式比較簡(jiǎn)單，軸坐標(biāo)方式即可實(shí)現(xiàn)。
2. 多點(diǎn)觸摸技術(shù)之識(shí)別手指位置:
多點(diǎn)觸摸識(shí)別手指位置Multi-Touch All-Point 可以識(shí)別到觸摸點(diǎn)的具體位置，多點(diǎn)觸摸識(shí)別位置可以應(yīng)用于任何觸摸手勢(shì)的檢測(cè)，可以檢測(cè)到雙手十個(gè)手指的同時(shí)觸摸，也允許其他非手指觸摸形式，比如手掌、臉、拳頭等，甚至戴手套也可以，它是最人性化的人機(jī)接口方式，很適合多手同時(shí)操作的應(yīng)用。Multi-Touch All-Point 基于互電容的檢測(cè)方式，而不是自電容，自電容檢測(cè)的是每個(gè)感應(yīng)單元的電容的變化，有手指存在時(shí)寄生電容會(huì)增加，從而判斷有觸摸存在，而互電容是檢測(cè)行列交叉處的互電容的變化，有手指存在時(shí)互電容會(huì)減小，就可以判斷觸摸存在，并且準(zhǔn)確判斷每一個(gè)觸摸點(diǎn)位置。
三、觸摸屏技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：
觸摸屏技術(shù)方便了人們對(duì)計(jì)算機(jī)的操作使用，是一種極有發(fā)展前途的交互式輸入技術(shù)，因而受到各國(guó)的普遍重視，并投入大量的人力、物力對(duì)其進(jìn)行研發(fā)，新型觸摸屏不斷涌現(xiàn)。
（1）觸摸筆
利用觸摸筆進(jìn)行操作的觸摸屏類似白板，除顯示界面、窗口、圖標(biāo)外，觸摸筆還具有簽名、標(biāo)記的功能。這種觸摸筆比早期只提供選擇菜單用的光筆功能大大增強(qiáng)。
（2）觸摸板
觸摸板采用了壓感電容式觸摸技術(shù)，屏幕面積最大。它由三部分組成：最底層是中心傳感器，用于監(jiān)視觸摸板是否被觸摸，然后對(duì)信息進(jìn)行處理；中間層提供了交互用的圖形、文字等；最外層是觸摸表層，由強(qiáng)度很高的塑料材料構(gòu)成。當(dāng)手指點(diǎn)觸外層表面時(shí)，在1 / 1000s內(nèi)就可以將此信息送到傳感器，并進(jìn)行登錄處理。除與PC 兼容外，還具有亮度高、圖像清晰、易于交互等特點(diǎn)，因而被應(yīng)用于指點(diǎn)式信息查詢系統(tǒng)（如電子公告板），收到了非常好的效果。
（3）觸摸屏
可用于在演播室使用觸摸屏點(diǎn)評(píng)系統(tǒng)，簡(jiǎn)單講就是輸入和輸出合二為一，不再需要機(jī)械的按鍵或滑條，顯示屏就是人機(jī)接口。整個(gè)觸摸屏系統(tǒng)由LCD、觸摸屏、觸摸屏控制器、主CPU、LCD控制器構(gòu)成。多點(diǎn)觸摸屏控制器是觸摸屏模組的核心，觸摸屏控制器是采用PSoC（可編程系統(tǒng)芯片）技術(shù)，PSoC 是集成了可編程模擬和數(shù)字外圍以及MCU 核的混合信號(hào)陣列，所以PSoC 的靈活性、可編程性、高集成度等特性被廣泛應(yīng)用于觸摸屏控制器�，F(xiàn)在搭建的觸摸屏幕有32、46 和70 英寸，支持1080p FullHD 分辨率，無(wú)需任何額外設(shè)置就可以支持多點(diǎn)觸摸控制，可以縱向或橫向拜訪。更為方便的是，它采用標(biāo)準(zhǔn)的HDMI、FireWire 和USB 接口，插上電源并連接Mac、Linux 或Windows PC 即可開(kāi)始使用
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