觸摸屏

觸摸屏

來自 呢圖網 的圖片

中文名；觸摸屏 外文名；touch screen 又稱為；「觸控屏」、「觸控面板」 所屬領域；IT 技術原理；是一套透明的絕對定位系統 用途；廣泛

觸摸屏（Touch Panel）又稱為「觸控屏」、「觸控面板」，是一種可接收觸頭等輸入訊號的感應式液晶顯示裝置，當接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統可根據預先編程的程式驅動各種連結裝置，可用以取代機械式的按鈕面板，並藉由液晶顯示畫面製造出生動的影音效果。   從1974開始出現世界上最早的電阻式觸摸屏以來，隨着科技的發展和應用需 求的增長，各種觸摸技術相繼誕生以適應各種行業和層次的應用。如今，已經形成了商業化的觸摸屏技術包括：電阻技術觸摸屏、電容技術觸摸屏、紅外線技術觸 摸屏、表面聲波（SAW）技術觸摸屏等，並已廣泛應用到了手機、平板電腦、零售業、公共信息查詢、多媒體信息系統、醫療儀器、工業自動控制、娛樂與餐 飲業、自動售票系統、 教育系統等許多領域。

目錄

發展

隨着計算機技術的發展，計算機的輸入方式由原來的紙帶輸入到鍵盤輸入、到鼠標輸入、再到觸摸輸入，共經歷了四個階段。這個過程是一個從專業到普及的過程，觸摸屏技術讓更多的人使用上了計算機。觸摸屏是一種交互輸入設備，用戶只需用手指或光筆觸摸屏的某位置即可控制計算機的運行。因此，觸摸屏技術具有操作簡單，使用靈活的特點。   自1960年美國最早開啟了研究觸摸屏技術的大門，最先應用於美國的軍事。1972年美國 PLATO（Programmed Logic for Automated Teaching Operations）項 目首先推出一款觸摸屏，用於計算機輔助教學，隨着觸摸屏的技術 越來越進步，其應用也越來越廣泛，銀行、車站、學校處處可見其身影，中國已經成為觸摸屏最為廣泛的使用者。   隨着電子技術、網絡技術的發展和互聯網應用的普及，新一代觸摸屏技術和產品相繼出現，其堅固耐用、反應速度快、節省空間、易於交流等許多優點得到大眾的認同。   漸漸地，這種最為輕鬆的人機交互技術已經被推向眾多領域，除了應用於個人便攜式信息產品之外，還廣泛應用於家電、公共信息（如電子政務、銀行、醫院、電力等部門的業務查詢等）、電子遊戲、通訊設備、辦公室自動化設備、信息收集設備及工業設備等等。觸摸屏技術在我國的應用雖然只有十多年的時間，但是它已經成了繼鍵盤、鼠標、手寫板、語音輸入後最為普通百姓所易接受的計算機輸入方式。利用這種技術，用戶只要用手指輕輕地觸碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現對主機操作，從而使人機交互更為直截了當。這種技術極大方便了用戶，成為極富吸引力的全新多媒體交互設備。  

基本原理

觸摸屏技術是繼鍵盤、鼠標、手寫板、語音輸入後最為普通百姓所易接受的計算機輸入方式。利用這種技術，用戶只要用手指輕輕地觸碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現對主機操作，從而使人機交互更為直截了當。這種技術極大方便了用戶，是極富吸引力的全新多媒體交互設備。   觸摸屏的本質是傳感器，它由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成。觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用於檢測用戶觸摸位置，接受後送觸摸屏控制器；觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置接收觸摸信息，並將它轉換成觸點坐標送給CPU，同時能接收CPU發來的命令並加以執行。   觸摸屏系統一般包括兩個部分：觸摸檢測裝置和觸摸屏 控制器。觸摸檢測裝置安裝在顯示器屏幕前面，用於檢測用戶觸摸位置，再將該處的信息傳送給觸摸屏控制器；觸摸屏控制 器的主要作用是接收來自觸摸點檢測裝置的觸摸信息，並將它轉換成觸點坐標，判斷出觸摸的意義後送給 PLC，它同時能 接收 PLC發來的命令並加以執行，例如動態地顯示開關量和模擬量。  

分類

根據傳感器的類型，觸摸屏大致被分為紅外線式、電阻式、表面聲波式和電容式觸摸屏四種。   紅外線技術觸摸屏價格低廉，但其外框易碎，容易產生光干擾，曲面情況下失真；電容技術觸摸屏設計構思合理，但其圖像失真問題很難得到根本解決；電阻技術觸摸屏的定位準確，但其價格頗高，且怕刮易損；表面聲波觸摸屏解決了以往觸摸屏的各種缺陷，清晰不容易被損壞，適於各種場合，缺點是屏幕表面如果有水滴和塵土會使觸摸屏變得遲鈍，甚至不工作。   紅外線式觸摸屏 紅外線式觸摸屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外發射管和紅外接收管，一一對應形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時，手指就會擋住經過該位置的橫豎兩條紅外線，因而可以判斷出觸摸點在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸點上的紅外線而實現觸摸屏操作。   紅外線式觸摸屏特點 紅外式觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，適合某些惡劣的環境條件。其主要優點是價格低廉，安裝方便，不要卡或任何其他控制器，可以用在各種檔次上的計算機。此外，由於沒有電容充放電過程，響應速度比電容式快，但分辨率較低。   電阻式觸摸屏 電阻屏最外層一般使用的是軟屏，通過按壓使內觸點上下相連。內層裝有物理材料氧化金屬，即N型氧化物半導體——氧化銦錫（IndiumTinOxides，ITO），也叫氧化銦，透光率為80%，上下各一層，中間隔開。ITO是電阻觸摸屏及電容觸摸屏都用到的主要材料，它們的工作面就是ITO塗層，用指尖或任何物體按壓外層，使表面膜內凹變形，讓內兩層ITO相碰導電從而定位到按壓點的坐標來實現操控。根據屏的引出線數，又分有4線、5線及多線。一般是不能多點觸控，即只能支持單點，若同時按壓兩個或兩個以上的觸點，是不能被識別和找到精確坐標的。在電阻屏上要將一幅圖片放大，就只能多次點擊「+」，使圖片逐步進階式放大，這就是電阻屏的基本技術原理。   電阻式觸摸屏特點 電阻式觸摸屏不怕塵埃、水及污垢影響，能在惡劣環境下工作。但並且由於經常被觸動，表層 ITO使用一段時間後會出現細小的裂紋，甚至變形，因此其壽命並不長久。   門檻低，成本相對價廉，優點是不受灰塵、溫度、濕度的影響。缺點也很明顯，外層屏膜很容易刮花，不能使用尖銳的物體點觸屏面。電阻式觸摸屏利用壓力感應進行控制，它的表層是一層塑膠，底層是一層玻璃，能承受惡劣環境因素的干擾，但手感和透光性較差，適合佩帶手套和不能用手直接觸摸的場合。   表面聲波式觸摸屏 表面聲波是超聲波的一種，它是在介質（例如玻璃）表面 進行淺層傳播的機械能量波。表面聲波性能穩定、易於分析， 並且在橫波傳遞過程中具有非常尖銳的頻率特性。表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或柱面的玻璃平 板, 安裝在 CRT、LED、LCD或是等離子顯示器屏幕的前面。這塊玻璃平板只是一塊純粹的強化玻璃，沒有任何貼膜和覆蓋層。 玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波 發射換能器, 右上角則固定了兩個相應的超聲波接收換能器， 玻璃屏的四邊刻有由疏到密間隔非常精密的 45 度角反射條紋。在沒有觸摸的時候，接收信號的波形與參照波形完全一樣。當手指觸摸屏幕時，手指吸收了一部分聲波能量，控制器 偵測到接收信號在某一時刻的衰減，由此可以計算出觸摸點 的位置。除了一般觸摸屏都能響應的 x、y 坐標外,表面聲波觸摸屏的突出特點是它能感知第三軸（z 軸）坐標, 也就是能感知用戶觸摸壓力的大小值,其原理是由接收信號衰減處的衰減 量計算得到。三軸一旦確定,控制器就把它們傳給主機。   表面聲波式觸摸屏特點 表面聲波觸摸屏不受溫度、濕度等環境因素影響，分辨率高，具有防刮性，壽命長( 維護良好情況下達 5000 萬次) ，透光率和清晰度高,沒有色彩失真和漂移, 安裝後無需再進行校準，有極好的防刮性，能承受各種粗暴的觸摸，最適合公共場所使用。   但塵埃、水及污垢會嚴重影響其性能，需要經常維護，保持屏面的光潔。   電容式觸摸屏 這種觸摸屏是利用人體的電流感應進行工作的，在玻璃表面貼上一層透明的特殊金屬導電物質，當有導電物體觸碰時，就會改變觸點的電容，從而可以探測出觸摸的位置。但用戴手套的手或手持不導電的物體觸摸時沒有反應，這是因為增加了更為絕緣的介質。   電容觸摸屏能很好地感應輕微及快速觸摸、防刮擦、不怕塵埃、水及污垢影響，適合惡劣環境下使用。   電容屏主要的缺點是漂移: 當環境溫度、濕度改變, 環境電場發生改變時, 會引起電容式觸摸屏的漂移, 造成不準確。  

技術特性

從技術原理角度來講，觸摸屏是一套透明的絕對坐標定位系統，首先它必須保證是透明的，因此它必須通過材料科技來解決透明問題，像數字化儀、寫字板、電梯開關，它們都不是觸摸屏；其次它是絕對坐標，手指摸哪就是哪，不需要第二個動作，不像鼠標，是相對定位的一套系統，我們可以注意到，觸摸屏軟件都不需要光標，有光標反倒影響用戶的注意力，因為光標是給相對定位的設備用的，相對定位的設備要移動到一個地方首先要知道身在何處，往哪個方向去，每時每刻還需要不停的給用戶反饋當前的位置才不至於出現偏差。這些對採取絕對坐標定位的觸摸屏來說都不需要；再其次就是能檢測手指的觸摸動作並且判斷手指位置。   透明特性 透明，它直接影響到觸摸屏的視覺效果。透明有透明的程度問題，紅外線技術觸摸屏和表面聲波觸摸屏只隔了一層純玻璃，透明可算佼佼者，其它觸摸屏這點就要好好推敲一番，「透明」，在觸摸屏行業里，只是個非常泛泛的概念，很多觸摸屏是多層的複合薄膜，僅用透明一點來概括它的視覺效果是不夠的，它應該至少包括四個特性：透明度、色彩失真度、反光性和清晰度，還能再分，比如反光程度包括鏡面反光程度和衍射反光程度，只不過觸摸屏表面衍射反光還沒到達CD 盤的程度，對用戶而言，這四個度量已經基本夠了。   由於透光性與波長曲線圖的存在，通過觸摸屏看到的圖象不可避免的與原圖象產生了色彩失真，靜態的圖象感覺還只是色彩的失真，動態的多媒體圖象感覺就不是很舒服了，色彩失真度也就是圖的最大色彩失真度自然是越小越好。平常所說的透明度也只能是圖的平均透明度，當然是越高越好。   反光特性 反光性，主要是指由於鏡面反射造成圖像重疊身後的光影，如人影、窗戶、燈光等。反光是觸摸屏帶來的負面效果，越小越好，它影響用戶的瀏覽速度，嚴重時甚至無法辨認圖像字符，反光性強的觸摸屏使用環境受到限制，現場的燈光布置也被迫需要調整。大多數存在反光問題的觸摸屏都提供另外一種經過表面處理的型號：磨砂面觸摸屏，也叫防眩型，價格略高一些，防眩型反光性明顯下降，適用於採光非常充足的大廳或展覽場所，不過，防眩型的透光性和清晰度也隨之有較大幅度的下降。清晰度，有些觸摸屏加裝之後，字跡模糊，圖像細節模糊，整個屏幕顯得模模糊糊，看不太清楚，這就是清晰度太差。清晰度的問題主要是多層薄膜結構的觸摸屏，由於薄膜層之間光反覆與反射折射而造成的，此外防眩型觸摸屏由於表面磨砂也造成清晰度下降。清晰度不好，眼睛容易疲勞，對眼睛也有一定傷害，選購觸摸屏時要注意判別。   絕對坐標 觸摸屏是絕對坐標系統，要選哪就直接點那，與鼠標這類相對定位系統的本質區別是一次到位的直觀性。絕對坐標系的特點是每一次定位坐標與上一次定位坐標沒有關係，觸摸屏在物理上是一套獨立的坐標定位系統，每次觸摸的數據通過校準數據轉為屏幕上的坐標，這樣，就要求觸摸屏這套坐標不管在什麼情況下，同一點的輸出數據是穩定的，如果不穩定，那麼這觸摸屏就不能保證絕對坐標定位，點不准，這就是觸摸屏最怕的問題：漂移。技術原理上凡是不能保證同一點觸摸每一次採樣數據相同的觸摸屏，都有漂移這個問題，目前有漂移現象的只有電容觸摸屏。   檢測定位 檢測觸摸並定位，各種觸摸屏技術都是依靠各自的傳感器來工作的，甚至有的觸摸屏本身就是一套傳感器。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速度、可靠性、穩定性和壽命。  

參考來源

筆記本不是觸摸屏怎麼辦？Airbar能讓你的筆記本秒變觸摸屏