本篇文章是由《計算機(jī)教育》發(fā)表的一篇電子期刊，雜志由教育部主管，清華大學(xué)主辦，權(quán)威的、中高端計算機(jī)教育類的學(xué)術(shù)雜志。其辦刊宗旨是 “為我國計算機(jī)教育事業(yè)和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù);為培養(yǎng)培訓(xùn)各層次優(yōu)秀的IT專業(yè)和應(yīng)用人才服務(wù)”。

　　[摘要]隨著多媒體信息查詢的與日俱增,人們越來越多地談到觸摸屏。觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備,它是目前最簡單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌,是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。觸摸屏不僅適用于中國多媒體信息查詢的國情,而且觸摸屏具有堅固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點。利用這種技術(shù),我們用戶只要用手指輕輕地碰計算機(jī)顯示屏上的圖符或文字就能實現(xiàn)對主機(jī)操作,從而使人機(jī)交互更為直截了當(dāng),這種技術(shù)大大方便了那些不懂電腦操作的用戶。

　　[關(guān)鍵詞]觸摸屏 傳感器

　　一、觸摸屏的發(fā)展

　　Samuel C. Hurst博士在1971年提出了電子觸摸界面的設(shè)想,至1974開始出現(xiàn)最早的觸摸屏。早期的相關(guān)專利幾乎無一例外都著眼于檢測壓力的電阻式技術(shù)。漸漸地,諸如電容式、聲表面波技術(shù)還有紅外波束遮斷等其它技術(shù)都在各自適合的應(yīng)用中找到了一席之地。對于成本敏感的消費類應(yīng)用,尤其是使用小型觸摸屏的便攜式設(shè)備,電阻式觸摸屏仍占統(tǒng)治地位。聲表面以及紅外型觸摸屏用于這些場合明顯太過昂貴,而傳統(tǒng)的電容式技術(shù)又備受長期穩(wěn)定性不佳、易受潮濕侵蝕、不耐磨損以及由于EMC(電磁兼容)或其它外界因素導(dǎo)致的誤動作等一系列缺點的困擾。但電阻式觸摸屏也有其局限性,而且電容式技術(shù)也在不斷進(jìn)步,特別是那些以電荷轉(zhuǎn)移感測方法為基礎(chǔ)的技術(shù),將會給電子及電氣產(chǎn)品設(shè)計師實現(xiàn)觸摸屏的方式帶來巨大的變化。

　　二、觸摸屏的分類

　　目前,根據(jù)觸摸檢測技術(shù)(即使用傳感器原理)的不同,可將觸摸屏分為四個基本種類:電阻技術(shù)觸摸屏、電容技術(shù)觸摸屏、紅外線技術(shù)觸摸屏、表面聲波技術(shù)觸摸屏。

　　1.電阻式觸摸屏

　　電阻觸摸屏的屏體部分是一塊與顯示器表面非常配合的多層復(fù)合薄膜,由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層,表面涂有一層透明的導(dǎo)電層(OTI,氧化銦),上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層,它的內(nèi)表面也涂有一層OTI,在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小(小于千分之一英寸)的透明隔離點把它們隔開絕緣。當(dāng)手指接觸屏幕,兩層OTI導(dǎo)電層出現(xiàn)一個接觸點,因其中一面導(dǎo)電層接通Y軸方向的5V均勻電壓場,使得偵測層的電壓由零變?yōu)榉橇?控制器偵測到這個接通后,進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,并將得到的電壓值與5V相比,即可得觸摸點的Y軸坐標(biāo),同理得出X軸的坐標(biāo),這就是電阻技術(shù)觸摸屏共同的最基本原理。

　　2.電容式觸摸屏

　　電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層,再在導(dǎo)體層外加上一塊保護(hù)玻璃,雙玻璃設(shè)計能徹底保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器。

　　電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極,在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個低電壓交流電場。用戶觸摸屏幕時,由于人體電場,手指與導(dǎo)體層間會形成一個耦合電容,四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點,而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比,位于觸摸屏幕后的控制器便會計算電流的比例及強(qiáng)弱,準(zhǔn)確算出觸摸點的位置。電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護(hù)導(dǎo)體及感應(yīng)器,更有效地防止外在環(huán)境因素對觸摸屏造成影響,就算屏幕沾有污穢、塵埃或油漬,電容式觸摸屏依然能準(zhǔn)確算出觸摸位置。

　　3.紅外技術(shù)觸摸屏

　　外線觸摸屏原理很簡單,只是在顯示器上加上光點距架框,無需在屏幕表面加上涂層或接駁控制器。光點距架框的四邊排列了紅外線發(fā)射管及接收管,在屏幕表面形成一個紅外線網(wǎng)。用戶以手指觸摸屏幕某一點,便會擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線,計算機(jī)便可即時算出觸摸點位置。

　　4.表面聲波技術(shù)觸摸屏

　　聲波是一種沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ臋C(jī)械波。該種觸摸屏由觸摸屏、聲波發(fā)生器、反射器和聲波接受器組成,其中聲波發(fā)生器能發(fā)送一種高頻聲波跨越屏幕表面,當(dāng)手指觸及屏幕時,觸點上的聲波即被阻止,由此確定坐標(biāo)位置。

　　三、觸摸屏發(fā)展的展望

　　在2009年9月23日的愛特梅爾公司(Atmel Corporation)maxTouch技術(shù)簡報會上,愛特梅爾亞太區(qū)銷售副總裁余養(yǎng)佳指出:“受蘋果公司 手機(jī)的強(qiáng)力影響,靈敏度更高和使用體驗更好的電容性觸摸屏將壓倒今天主流的電阻性觸摸屏成為未來手機(jī)和其它便攜式設(shè)備市場的應(yīng)用大趨勢,盡管今天電阻性觸摸屏解決方案比較便宜,但它無法像電容性觸摸屏那樣提供流暢的手指滑動響應(yīng)性能。預(yù)計明年90%的智能手機(jī)將采用電容性觸摸屏,強(qiáng)調(diào)低價格的多功能手機(jī)(Feature Phone)。明年上半年預(yù)計也將有30%采用電容性觸摸屏,這一市場份額有可能到明年下半年擴(kuò)大到50%。”

　　目前,各種觸摸屏技術(shù)的競爭格局是:中小尺寸領(lǐng)域電阻式和電容式主導(dǎo),大尺寸領(lǐng)域各種技術(shù)并存。但從長期發(fā)展趨勢來看,電阻式觸摸屏由于在使用壽命和透光率上存在先天不足,未來被其他技術(shù)取代是必然的。而投射式電容性能和品質(zhì)都明顯好于電阻式,目前技術(shù)也較成熟,更重要的是它還有技術(shù)改進(jìn)的空間,而且成本下降空間也很大,甚至有可能比電阻式更低。因此,電容式觸摸屏將在未來觸摸屏的發(fā)展中占主導(dǎo)地位。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]觸摸屏技術(shù)與市場現(xiàn)狀與未來發(fā)展方向與預(yù)測.中國傳動網(wǎng)市場研究部整理.

　　[2]觸摸屏發(fā)展技術(shù)簡介.華東電子集團(tuán).

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　　[4]張福學(xué).現(xiàn)代十月傳感器電路.中國計量出版社.