【文章內(nèi)容簡介】 屏幕時，兩層導(dǎo)電層在觸摸點位置就有了接觸，電阻發(fā)生變化，在 X 和 Y 兩個方向上產(chǎn)生信號，然后送觸摸屏控制器?？刂破鱾蓽y到這一接觸并計算出（ X， Y）的位置，再根據(jù)模擬鼠標的方式運作。這就是電阻技術(shù)觸摸屏的最基本的原理。 電阻類觸摸屏的關(guān)鍵在于材料科技，常用的透 明導(dǎo)電涂層材料有： A、 ITO，氧化銦，弱導(dǎo)電體，特性是當厚度降到 1800 個埃（埃＝ 1010 米）以下時會突然變得透明，透光率為 80％，再薄下去透光率反而下降，到 300 埃 40 厚度時又上升到 80％。 ITO 是所有電阻技術(shù)觸摸屏及電容技術(shù)觸摸屏都用到的主要材料，實際上電阻和電容技術(shù)觸摸屏的工作面就是 ITO 涂層。 B、鎳金涂層，五線電阻觸摸屏的外層導(dǎo)電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料，外導(dǎo)電層由于頻繁觸摸，使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長使用壽命，但是工藝成本較為高昂。鎳金導(dǎo)電層雖然延展 性好，但是只能作透明導(dǎo) 體，不適合作為電阻觸摸屏的工作面，因為它導(dǎo)電率高，而且金屬不易做到厚度非常均勻，不宜作電壓分布層，只能作為探層。 1． 1 四線電阻屏 四線電阻模擬量技術(shù)的兩層透明金屬層工作時每層均增加 5V 恒定電壓：一個豎直方向，一個水平方向?？偣残杷母娎|。 特點：高解析度，高速傳輸反應(yīng)。 表面硬度處理，減少擦傷、刮傷及防化學(xué)處理。 具有光面及霧面處理。 一次校正，穩(wěn)定性高，永不漂移。 本控制系統(tǒng)所使用的觸摸屏即為四線電阻屏。 1． 2 五線電阻屏 五線電阻技術(shù)觸摸屏的基層把兩個方向的電壓場通過精密電阻網(wǎng)絡(luò)都加在玻璃的導(dǎo) 電工作面上，我們可以簡單的理解為兩個方向的電壓場分時工作加在同一工作面上，而外層鎳金導(dǎo)電層只僅僅用來當作純導(dǎo)體，有觸摸后分時檢測內(nèi)層 ITO 接觸點 X 軸和 Y 軸電壓值的方法測得觸摸點的位置。五線電阻觸摸屏內(nèi)層 ITO 需四條引線，外層只作導(dǎo)體僅僅一條，觸摸屏得引出線共有 5 條。 特點：解析度高，高速傳輸反應(yīng)。 表面硬度高，減少擦傷、刮傷及防化學(xué)處理。 同點接觸 3000 萬次尚可使用。 導(dǎo)電玻璃為基材的介質(zhì)。 一次校正，穩(wěn)定性高，永不漂移。 五線電阻觸摸屏有高價位和對環(huán)境要求高的缺點 。 1. 3 電阻屏的局限 41 不管是四線電 阻觸摸屏還是五線電阻觸摸屏 ,它們都是一種對外界完全隔離的工作環(huán)境，不怕灰塵和水汽，它可以用任何物體來觸摸 ,可以用來寫字畫畫，比較適合工業(yè)控制領(lǐng)域及辦公室內(nèi)有限人的使用。 電阻觸摸屏共同的缺點是因為復(fù)合薄膜的外層采用塑膠材料 ,不知道的人太用力或使用銳器觸摸可能劃傷整個觸摸屏而導(dǎo)致報廢。 不過 ,在限度之內(nèi)，劃傷只會傷及外導(dǎo)電層，外導(dǎo)電層的劃傷對于五線電阻觸摸屏來說沒有關(guān)系 ,而對四線電阻觸摸屏來說是致命的。 電容式觸摸屏 2． 1 電容技術(shù)觸摸屏 是利用人體的電流感應(yīng)進行工作的。電容式觸摸屏是是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層 ITO，最外層是一薄層矽土玻璃保護層 ,夾層 ITO 涂層作為工作面 ,四個角上引出四個電極，內(nèi)層 ITO 為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境。 當手指觸摸在金屬層上時，由于人體電場，用戶和觸摸屏表面形成以一個耦合電容，對于高頻電流來說，電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對這四個電流比例的精確計算，得出觸摸點的位置。 2． 2 電容觸摸屏的缺陷 電容觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于 四線電阻屏，當然還不能和表面聲波屏和五線電阻屏相比。電容屏反光嚴重，而且，電容技術(shù)的四層復(fù)合觸摸屏對各波長光的透光率不均勻，存在色彩失真的問題，由于光線在各層間的反射，還造成圖像字符的模糊。 電容屏在原理上把人體當作一個電容器元件的一個電極使用，當有導(dǎo)體靠近與夾層 ITO 工作面之間耦合出足夠量容值的電容時，流走的電流就足夠引起電容屏的誤動作。我們知道，電容值雖然與極間距離成反比， 42 卻與相對面積成正比，并且還與介質(zhì)的的絕緣系數(shù)有關(guān)。因此，當較大面積的手掌或手持的導(dǎo)體物靠近電容屏而不是觸摸時就能引起電容屏的誤動作， 在潮濕的天氣，這種情況尤為嚴重，手扶住顯示器、手掌靠近顯示器 7 厘米以內(nèi)或身體靠近顯示器 15 厘米以內(nèi)就能引起電容屏的誤動作。 電容屏的另一個缺點用戴手套的手或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時沒有反應(yīng)，這是因為增加了更為絕緣的介質(zhì)。 電容屏更主要的缺點是漂移：當環(huán)境溫度、濕度改變時，環(huán)境電場發(fā)生改變時，都會引起電容屏的漂移，造成不準確。例如：開機后顯示器溫度上升會造成漂移：用戶觸摸屏幕的同時另一只手或身體一側(cè)靠近顯示器會漂移；電容觸摸屏附近較大的物體搬移后回漂移，你觸摸時如果有人圍過來觀看也會引起漂移；電容屏的漂移原因?qū)儆诩夹g(shù)上的先天不足，環(huán)境電勢面（包括用戶的身體）雖然與電容觸摸屏離得較遠，卻比手指頭面積大的多，他們直接影響了觸摸位置的測定。此外，理論上許多應(yīng)該線性的關(guān)系實際上卻是非線性，如：體重不同或者手指濕潤程度不同的人 吸走的總電流量是不同的，而總電流量的變化和四個分電流量的變化是非線性的關(guān)系，電容觸摸屏采用的這種四個角的自定義極坐標系還沒有坐標上的原點，漂移后控制器不能察覺和恢復(fù)，而且， 4個 A/D 完成后，由四個分流量的值到觸摸點在直角坐標系上的 X、 Y 坐標值的計算過程復(fù)雜。由于沒有原點，電容屏的漂移是累積的，在工作現(xiàn)場也經(jīng)常需要校準。 電容觸摸屏最外面的矽土保護玻璃防刮擦性很好，但是怕指甲或硬物的敲擊，敲出一個小洞就會傷及夾層 ITO，不管是傷及夾層 ITO 還是安裝運輸過程中傷及內(nèi)表面 ITO 層，電容屏就不能正常工作了。 紅外線式觸摸屏 紅外觸摸屏是利用 X、 Y 方向上密布的紅外線矩陣來檢測并定位用戶的觸摸。紅外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(fā)射管和紅外接收管，一一對應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸 43 屏幕時，手指就會擋住經(jīng)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(xiàn)觸摸屏操作。 早期觀念上，紅外觸摸屏存在分辨率低、觸摸方式受限制和易受環(huán)境干擾而誤動作等技術(shù)上的局限，因而一度淡出過市場。此后第二代紅外屏部分解決了抗光干擾的問題，第 三代和第四代在提升分辨率和穩(wěn)定性能上亦有所改進，但都沒有在關(guān)鍵指標或綜合性能上有質(zhì)的飛躍。但是，了解觸摸屏技術(shù)的人都知道，紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，適宜惡劣的環(huán)境條件，紅外線技術(shù)是觸摸屏產(chǎn)品最終的發(fā)展趨勢。采用聲學(xué)和其它材料學(xué)技術(shù)的觸屏都有其難以逾越的屏障，如單一傳感器的受損、老化，觸摸界面怕受污染、破壞性使用，維護繁雜等等問題。紅外線觸摸屏只要真正實現(xiàn)了高穩(wěn)定性能和高分辨率，必將替代其它技術(shù)產(chǎn)品而成為觸摸屏市場主流。 過去的紅外觸摸屏的分辨率由框架中的紅外對管數(shù)目決定，因此分辨率較低，市場上主要 國內(nèi)產(chǎn)品為 32x3 40X32，另外還有說紅外屏對光照環(huán)境因素比較敏感，在光照變化較大時會誤判甚至死機。這些正是國外非紅外觸摸屏的國內(nèi)代理商銷售宣傳的紅外屏的弱點。而最新的技術(shù)第五代紅外屏的分辨率取決于紅外對管數(shù)目、掃描頻率以及差值算法，分辨率已經(jīng)達到了 1000X720，至于說紅外屏在光照條件下不穩(wěn)定，從第二代紅外觸摸屏開始，就已經(jīng)較好的克服了抗光干擾這個弱點。 第五代紅外線觸摸屏是全新一代的智能技術(shù)產(chǎn)品，它實現(xiàn)了 1000*720 高分辨率、多層次自調(diào)節(jié)和自恢復(fù)的硬件適應(yīng)能力和高度智能化的判別識別，可長時間 在各種惡劣環(huán)境下任意使用。并且可針對用戶定制擴充功能，如網(wǎng)絡(luò)控制、聲感應(yīng)、人體接近感應(yīng)、用戶軟件加密保護、紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)取? 原來媒體宣傳的紅外觸摸屏另外一個主要缺點是抗暴性差，其實紅外屏完全可以選用任何客戶認為滿意的防暴玻璃而不會增加太多的成本和影響使用性能，這是其他的觸摸屏所無法效仿的。 表面聲波觸摸屏 表面聲波 44 表面聲波，超聲波的一種，在介質(zhì) (例如玻璃或金屬等剛性材料 )表面淺層傳播的機械能量波。通過楔形三角基座（根據(jù)表面波的波長嚴格設(shè)計），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、造影和退波器方向上應(yīng)用發(fā)展很快，表面聲波相關(guān)的理論研究、半導(dǎo)體材料、聲導(dǎo)材料、檢測技術(shù)等技術(shù)都已經(jīng)相當成熟。 表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在 CRT、 LED、 LCD 或是等離子顯示器屏幕的前面。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(fā)射換能器，右上角則固定了兩個相應(yīng)的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個周邊則刻有 45176。角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。 表面聲波觸摸屏工作 原理 以右下角的 X軸發(fā)射換能器為例： 發(fā)射換能器把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉(zhuǎn)化為聲波能量向左方表面?zhèn)鬟f，然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面?zhèn)鬟f，聲波能量經(jīng)過屏體表面，再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給 X軸的接收換能器，接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘枴? 當發(fā)射換能器發(fā)射一個窄脈沖后，聲波能量歷經(jīng)不同途徑到達接收換能器，走最右邊的最早到達，走最左邊的最晚到達，早到達的和晚到達的這些聲波能量疊加成一個較寬的波形信號，不難看出，接收信號集合了所有在 X 軸方向歷經(jīng)長 短不同路徑回歸的聲波能量，它們在 Y 軸走過的路程是相同的，但在 X 軸上，最遠的比最近的多走了兩倍 X 軸最大距離。因此這個波形信號的時間軸反映各原始波形疊加前的位置，也就是 X 軸坐標。 發(fā)射信號與接收信號波形 在沒有觸摸的時候，接收信號的波形與參照波形完全一樣。當手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時， X 軸途經(jīng)手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應(yīng)在接收波形上即某一時刻位置上波形有一個衰減缺口。 接收波形對應(yīng)手指擋住部位信號衰減了一個缺口，計算缺口位置即得觸摸坐標 控制器分析到接收信號的衰減并由缺口的位置 判定 X 坐標。之后 Y軸同樣的過程判定出觸摸點的 Y 坐標。除了一般觸摸屏都能響應(yīng)的 X、 Y 坐標 45 外，表面聲波觸摸屏還響應(yīng)第三軸 Z 軸坐標，也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。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。 表面聲波觸摸屏特點 清晰度較高，透光率好。高度耐久，抗刮傷性良好 (相對于電阻、電容等有表面度膜 )。反應(yīng)靈敏。不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，分辨率高，壽命長（維護良好情況下 5000 萬次）；透光率高（ 92%），能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量；沒有漂移，只需安裝時一次校正； 有第三軸（即壓力軸）響應(yīng)，目前在公共場所使用較多。 表面聲波屏需要經(jīng)常維護，因為灰塵，油污甚至飲料的液體沾污在屏的表面，都會阻塞觸摸屏表面的導(dǎo)波槽，使波不能正常發(fā)射，或使波形改變而控制器無法正常識別，從而影響觸摸屏的正常使用，用戶需嚴格注意環(huán)境衛(wèi)生。必須經(jīng)常擦抹屏的表面以保持屏面的光潔，并定期作一次全面徹底擦除。 二、 各式觸摸屏工作原理 為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鼠標或鍵盤。工作時，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標或菜單位置來定位選擇信息輸 入。觸摸屏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，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標，再送給 CPU，它同時能接收 CPU 發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。 46 表面聲波屏 聲波屏的三個角分別粘貼著 X， Y 方向的發(fā)射和接收聲波的換能器（換能器：由特殊陶瓷材料制成的，分為發(fā)射換能器和接收換能器。是把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉(zhuǎn)化為聲波能和由反射條紋匯聚成的表面聲波能變?yōu)殡娦盘枴＃?，四個邊刻著反射表面超聲波 的反射條紋。當手指或軟性物體觸摸屏幕，部分聲波能量被吸收，于是改變了接收信號，經(jīng)過控制器的處理得到觸摸的 X，Y 坐標。 四線電阻屏 四線電阻屏在表面保護涂層和基層之間覆著兩層透明電導(dǎo)層 ITO（ ITO：氧化銦，弱導(dǎo)電體，特性是當厚度降到 1800 個埃（埃＝ 1010 米）以下時會突然變得透明，再薄下去透光率反而下降，到 300 埃厚度時透光率又上升。是所有電阻屏及電容屏的主要材料。），兩層分別對應(yīng) X， Y 軸，它門之間用細微透明絕緣顆粒絕緣，當觸摸時產(chǎn)生的壓力使兩導(dǎo)電層接通，由于電阻值的變化而得到觸摸的 X， Y 坐標。 五線電阻屏 五線電阻屏的基層之上覆有把 X， Y 兩方向的電壓場加在同一層的透明電導(dǎo)層 ITO，最外層鎳金導(dǎo)電層（鎳金導(dǎo)電層：五線電阻觸摸屏的外層導(dǎo)電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料，外導(dǎo)電層由于頻繁觸摸，使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長使用壽命。）只用來作純導(dǎo)體，當觸摸時，用分時檢測接觸點 X 軸和 Y 軸電壓值的方法測得觸摸點的位置。內(nèi)層 ITO 需四條引線，外層一條，共 5 根引線。 電容屏 電容屏表面涂有透明電導(dǎo)層 ITO，電壓連接到四角，微小直流電散部