摘要： 觸摸屏技術(Touch Screen Technology) 是隨著計算機技術的發(fā)展，為了滿足非專業(yè)計算機用戶操作計算機的需要而逐漸成熟與發(fā)展起來的。經濟的不斷發(fā)展，將為觸摸屏市場帶來更加廣闊的發(fā)展空間。
觸摸屏技術(Touch Screen Technology) 是隨著計算機技術的發(fā)展，為了滿足非專業(yè)計算機用戶操作計算機的需要而逐漸成熟與發(fā)展起來的。從計算機與人組成的人機系統(tǒng)來講,觸摸屏是一種交互輸入設備，用戶只需用手指或光筆點觸摸屏的內容即可控制計算機的運行。因此具有操作簡單，使用靈活的特點，從而提高了用戶的積極性。
今天，精心設計的觸摸屏使用起來是一種享受。該技術帶來了新穎的、富有吸引力的簡單易用的人機接口，該接口易于進行改進和更新以實現新的特性或系統(tǒng)功能。只需對軟件做出修改即可滿足不斷改變的消費需求。最重要的是, 最新的觸摸屏產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 觸摸屏的應用領域（工控占8%）
由于各行業(yè)信息化水平的不斷提高，中大尺寸觸摸屏應用最廣泛的是金融、電信自助服務終端領域；其次是公共信息查詢領域、公共交通自助售票系統(tǒng)、教育、娛樂KTV和工控設備領域。而金融電信自助服務終端領域、公共交通自助售票系統(tǒng)、教育和工控設備領域等是未來最具潛力行業(yè)。其中對于金融電信自助服務效率要求越來越高，提高工作效率最有效的方法就是提高信息化建設水平。根據估算，截至2009 年底，中國金融電信自助服務終端實際保有量20萬臺左右，而整個市場需求較大，持續(xù)穩(wěn)定增長。2010年國內新增金融自助服務終端數量接近6萬套。未來5 年內，中國自助服務終端的年需求量不低于8 萬套。而公共信息查詢作為信息化建設的重要標志，越來越得到廣泛應用，各窗口行業(yè)需要借助觸摸屏查詢終端提升自身形象，更方便的服務于廣大市民�！皵底殖鞘小钡陌l(fā)展，更好的帶動了觸摸屏行業(yè)的發(fā)展。公共交通自助售票系統(tǒng)是近年來大規(guī)模使用觸摸屏技術的新興行業(yè)。通過為機場、地鐵、高鐵等公共交通場所量身設計的自助售票終端，解決了售票處排隊擁擠的狀態(tài)，結合觸摸屏技術方便快捷的優(yōu)勢，從查詢交通信息到完成整個出票過程高效、可靠、安全。隨著國內各城市軌道交通建設迅速，觸摸屏在公共交通領域使用率加速提升。教育行業(yè)，國家對教育一直高度重視，對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入這個行業(yè)已經趨于成形，初具規(guī)模。經濟的不斷發(fā)展，將為觸摸屏市場帶來更加廣闊的發(fā)展空間。
就目前國內中大尺寸觸摸屏市場來看，處于快速發(fā)展階段。隨著新技術、新產品的不斷涌現，產品功能不斷完善，產品檔次也逐漸區(qū)分。但是國內觸摸廠商眾多，競爭比較激烈。整個中大尺寸觸摸屏市場比較混亂，缺乏規(guī)范化管理和技術標準的制度。導致一些小企業(yè)逃避專利問題，低價低品質沖擊國內市場，惡意挑起價格戰(zhàn)，值得引起國內各大廠商注意。因此一些知名品牌企業(yè)紛紛將市場重心放在歐美等發(fā)達國家和地區(qū)。
國內觸摸屏產業(yè)的發(fā)展，應用領域越來越廣泛，給國內觸摸屏生產廠商帶來了巨大的商機，諸多應用領域未得到開發(fā)。另外，整個中大尺寸觸摸屏市場發(fā)展迅速，從產品的外觀、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，鞏固市場地位，提升產品質量。未來幾年，隨著國內人力成本不斷上升和信息設備的人性化設計，中大尺寸觸摸屏出貨量將會保持15%至20%逐年增長的強勁勢頭。
一、觸摸屏技術：
觸摸屏系統(tǒng)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，用于檢測用戶觸摸位置，接收后傳送到觸摸屏控制器；觸摸屏控制器的主要作用，是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將其轉換成觸點坐標，再送給CPU，同時能接收CPU 發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。
今天的電氣和電子設備采用了以下五種類型的觸摸屏技術：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設備和消費電子產品, 后兩種技術做出的觸摸屏不是太昂貴就是體積太大, 因此不適合上述應用。采用以上任何一種觸摸屏技術的系統(tǒng)都由感應裝置、與電子控制電路的互連裝置和控制電路構成。
1. 電阻式觸摸屏
電阻式觸摸屏是一種多層的復合薄膜，由一層玻璃作為基層，表面涂有一層ITO 透明導電層，上面蓋有一層光滑防刮的塑料層作為保護層，在保護層的內表面涂有一層導電層（ITO或鎳金）。在兩導電層之間，有許多細小的透明隔離點絕緣，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方向上形成均勻連續(xù)的平行電壓分布。當手指觸摸屏幕時，壓力使兩層導電層在接觸點位置有了一個接觸，控制器偵測到這個接觸，立刻進行A / D 轉換，測量接觸點的模擬量電壓值，根據它和5V 電壓的比例公式，就能計算出觸摸點的X 軸和Y 軸的坐標，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，但有很多設計局限性
2. 表面電容式觸摸屏
表面電容式觸摸屏由一個模擬感應器和一個雙向智能控制器組成。模擬感應器是一塊4 層復合玻璃屏，玻璃屏的內表面和夾層各涂有一層ITO 導電涂層，最外層是只有0.001 5 mm 厚的矽土玻璃，形成堅實耐用的保護層。夾層ITO 涂層作為工作面，其各角上各引出一個電極，內層ITO 作為屏蔽層，用以保證良好的工作環(huán)境。觸摸屏工作時，感應器邊緣的電極產生分布的電壓場，由于人體電場的存在，觸摸屏幕時，手指和觸摸屏的工作面之間就會形成一耦合電容，因為工作面上接有高頻信號，于是手指吸走一個很小的電流，分別從觸摸屏4 個角上的電極中流出。從理論上講，流經這四個電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器通過對這4 個電流比例的精密計算，從而可以得出觸摸點的位置。
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或多個精心設計的、被蝕刻的ITO層，但可比其它觸摸技術提供更多技術優(yōu)勢。這些ITO層通過蝕刻形成多個水平和垂直電極所有這些電極都由一個電容式感應芯片來驅動。表面電容式觸摸屏在同一時間無法感應到多指觸摸，因為它采用了一個同質的感應層。而投射電容式觸摸屏可以識別兩指的觸摸且不需要用戶進行校準，這是其一大優(yōu)勢。
圖4 投射式觸摸屏技術包括通過清晰的蝕刻的ITO圖案沿著X軸和Y軸進行感應
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、多點觸摸技術：
多點觸摸技術目前有兩種：Multi-Touch Gesture 和Multi-Touch All-Point。通俗地講，就是多點觸摸識別手勢方向和多點觸摸識別手指位置。多點觸摸顧名思義就是識別到兩個或以上手指的觸摸。多點觸摸系統(tǒng)目的就是對軟件系統(tǒng)進行操作簡化,并按模塊化進行集成后，運用群組計算機技術、自適應視頻矩陣技術、智能多點觸摸總控屏技術，通過網絡和服務器，將所終端的信息綜合聯(lián)動應用，完全面向使用者的設計，讓技術去適應人的習慣。
1. 多點觸摸技術之識別手勢方向：
市場上多數是Multi-Touch Gesture，即兩個手指觸摸時，可以識別這兩個手指的運動方向，但還不能判斷出具體位置，可進行縮放、平移、旋轉等操作。這種多點觸摸的實現方式比較簡單，軸坐標方式即可實現。
2. 多點觸摸技術之識別手指位置:
多點觸摸識別手指位置Multi-Touch All-Point 可以識別到觸摸點的具體位置，多點觸摸識別位置可以應用于任何觸摸手勢的檢測，可以檢測到雙手十個手指的同時觸摸，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接口方式，很適合多手同時操作的應用。Multi-Touch All-Point 基于互電容的檢測方式，而不是自電容，自電容檢測的是每個感應單元的電容的變化，有手指存在時寄生電容會增加，從而判斷有觸摸存在，而互電容是檢測行列交叉處的互電容的變化，有手指存在時互電容會減小，就可以判斷觸摸存在，并且準確判斷每一個觸摸點位置。
三、觸摸屏技術發(fā)展趨勢：
觸摸屏技術方便了人們對計算機的操作使用，是一種極有發(fā)展前途的交互式輸入技術，因而受到各國的普遍重視，并投入大量的人力、物力對其進行研發(fā)，新型觸摸屏不斷涌現。
（1）觸摸筆
利用觸摸筆進行操作的觸摸屏類似白板，除顯示界面、窗口、圖標外，觸摸筆還具有簽名、標記的功能。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。
（2）觸摸板
觸摸板采用了壓感電容式觸摸技術，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，然后對信息進行處理；中間層提供了交互用的圖形、文字等；最外層是觸摸表層，由強度很高的塑料材料構成。當手指點觸外層表面時，在1 / 1000s內就可以將此信息送到傳感器，并進行登錄處理。除與PC 兼容外，還具有亮度高、圖像清晰、易于交互等特點，因而被應用于指點式信息查詢系統(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評系統(tǒng)，簡單講就是輸入和輸出合二為一，不再需要機械的按鍵或滑條，顯示屏就是人機接口。整個觸摸屏系統(tǒng)由LCD、觸摸屏、觸摸屏控制器、主CPU、LCD控制器構成。多點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，PSoC 是集成了可編程模擬和數字外圍以及MCU 核的混合信號陣列，所以PSoC 的靈活性、可編程性、高集成度等特性被廣泛應用于觸摸屏控制器。現在搭建的觸摸屏幕有32、46 和70 英寸，支持1080p FullHD 分辨率，無需任何額外設置就可以支持多點觸摸控制，可以縱向或橫向拜訪。更為方便的是，它采用標準的HDMI、FireWire 和USB 接口，插上電源并連接Mac、Linux 或Windows PC 即可開始使用
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