触屏

为了操作上的方便，人们用触摸屏来代替鼠标或键盘工作时，；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。

1971年，在美国一所大学当讲师的山姆·赫斯特在自家小作坊里制作出的触摸屏。当年，山姆因工作关系每天要处理大量图形数据，因而不胜其烦，他想发明一种能提高工作效率的设备，通过把图形放在平板上或者用笔在平板上施加压力就能将图像数据保存起来。于是就有了的触摸屏“AccuTouch”。1973年，美国《工业研究》杂志将触摸屏技术评为“最重要的100项新技术产品”之一，并预言这种技术将得到广泛运用。在这100项被看好的技术产品中，还有当时并不起眼如今同样广为应用的鼠标和硬盘等。之后，山姆成立了自己的公司，并于西门子合作，开发了一系列用于军事电子产品，如雷达和监控装备的触摸屏。直到1982年，山姆的公司在美国消费电子展览会上展出了33台安装了触摸屏的电视机，平民百姓才次亲手“摸”到神奇的触摸屏，引起巨大轰动。

摘自2011年7月9日第2483期《时报》第5版科技环保专栏。

红外线触摸屏原理很简单，只是在显示器上加上光点距架框，无需在屏幕表面加上涂层或接驳控制器，光点距架框的四边排列了红外线发射管及接收管，在屏幕表面形成一个红外线网用户以手指触摸屏幕某一点，便会挡住经过该位置的横竖两条红外线，计算机便可即时算出触摸点位置。红外触摸屏不受电流电压和静电干扰，适宜某些恶劣的环境条件，其主要优点是价格低廉、安装方便，不需要卡或其它任何控制器，可以用在各档次的计算机上。不过，由于只是在普通屏幕增加了框架，在使用过程中架框四周的红外线发射管及接收管很容易损坏，且分辨率较低。

电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，双玻璃设计能保护导体层及感应器　电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。用户触摸屏幕时，由于人体电场，手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器，更有效地防止外在环境因素对触摸屏造成影响，就算屏幕沾有污秽尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置.

电容触摸屏的透光率和清楚度优于四线电阻屏,当然还不能和表面声波屏和五线电阻屏相比。电容屏反光严重,而且,电容技术的四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀,存在色彩失真的问题,由于光线在各层间的反射,还造成图像字符的模糊。电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用,当有导体靠近和夹层ITO工作面之间耦合出足够量容值的电容时,流走的电流就足够引起电容屏的误动作。我们知道,电容值虽然和极间距离成反比,却和相对面积成正比,并且还和介质的的绝缘系数有关。因此,当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能引起电容屏的误动作,在潮湿的天气,这种情况尤为严重,手扶住显示器、手掌靠近显示器7厘米以内或身体靠近显示器15厘米以内就能引起电容屏的误动作。电容屏的另一个缺点用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为增加了更为绝缘的介质。电容屏更主要的缺点是漂移：当环境温度、湿度改变时,环境电场发生改变时,都会引起电容屏的漂移,造成不准确。例如：开机后显示器温度上升会造成漂移：用户触摸屏幕的同时另一只手或身体一侧靠近显示器会漂移;电容触摸屏附近较大的物体搬移后回漂移,您触摸时假如有人围过来观看也会引起漂移;电容屏的漂移原因属于技术上的先天不足,环境电势面（包括用户的身体）虽然和电容触摸屏离得较远,却比手指头面积大的多,他们直接影响了触摸位置的测定。此外,理论上许多应该线性的关系实际上却是非线性,如：体重不同或手指湿润程度不同的人吸走的总电流量是不同的,而总电流量的变化和四个分电流量的变化是非线性的关系,电容触摸屏采用的这种四个角的自定义极坐标系还没有坐标上的原点,漂移后控制器不能察觉和恢复,而且,4个A/D完成后,由四个分流量的值到触摸点在直角坐标系上的X、Y坐标值的计算过程复杂。由于没有原点,电容屏的漂移是累积的,在工作现场也经常需要校准。电容触摸屏最外面的矽土保护玻璃防刮擦性很好,但是怕指甲或硬物的敲击,敲出一个小洞就会伤及夹层ITO,不管是伤及夹层ITO还是安装运输过程中伤及内表面ITO层,电容屏就不能正常工作了。

触摸屏的屏体部分是一块与显示器表面非常配合的多层复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层透明的导电层（OTI，氧化铟），上面再盖有一层外表面硬化处理光滑防刮的塑料层，它的内表面也涂有一层OTI，在两层导电层之间有许多细小(小于千分之一英寸)的透明隔离点把它们隔开绝缘。当手指接触屏幕，两层OTI导电层出现一个接触点，因其中一面导电层接通Y轴方向的5V均匀电压场，使得侦测层的电压由零变为非零，控制器侦测到这个接通后，进行A/D转换，并将得到的电压值与5V相比，即可得触摸点的Y轴坐标，同理得出X轴的坐标，这就是电阻技术触摸屏共同的最基本原理。电阻屏根据引出线数多少，分为四线五线等多线电阻触摸屏。五线电阻触摸屏的A面是导电玻璃而不是导电涂覆层，导电玻璃的工艺使其的寿命得到极大的提高，并且可以提高透光率

电阻式触摸屏的OTI涂层比较薄且容易脆断，涂得太厚又会降低透光且形成内反射降低清晰度，OTI外虽多加了一层薄塑料保护层，但依然容易被锐利物件所破坏；且由于经常被触动，表层OTI使用一定时间后会出现细小裂纹，甚至变型，如其中一点的外层OTI受破坏而断裂，便失去作为导电体的作用，触摸屏的寿命并不长久但电阻式触摸屏不受尘埃水污物影响.

常用的透明导电涂层材料有：

A、ITO,氧化铟,弱导电体,特性是当厚度降到1800个埃（埃=10-10米）以下时会突然变得透明,透光率为80%,再薄下去透光率反而下降,到300埃厚度时又上升到80%。ITO是任何电阻技术触摸屏及电容技术触摸屏都用到的主要材料,实际上电阻和电容技术触摸屏的工作面就是ITO涂层。

B、镍金涂层,五线电阻触摸屏的外层导电层使用的是延展性好的镍金涂层材料,外导电层由于频繁触摸,使用延展性好的镍金材料目的是为了延长使用寿命,但是工艺成本较为高昂。镍金导电层虽然延展性好,但是只能作透明导体,不适合作为电阻触摸屏的工作面,因为他导电率高,而且金属不易做到厚度很均匀,不宜作电压分布层,只能作为探层。

表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面球面或是柱面的玻璃平板，安装在CRTLEDLCD或是等离子显示器屏幕的前面。这块玻璃平板只是一块纯粹的强化玻璃，区别于其它触摸屏技术是没有任何贴膜和覆盖层。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器，玻璃屏的四个周边则刻有45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹　发射换能器把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能量向左方表面传递，然后由玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能量反射成向上的均匀面传递，声波能量经过屏体表面，再由上边的反射条纹聚成向右的线传播给X-轴的接收换能器，接收换能器将返回的表面声波能量变为电信号。发射信号与接收信号波形在没有触摸的时候，接收信号的波形与参照波形一样当手指或其它能够吸收或阻挡声波能量的物体触摸屏幕时，X轴途经手指部位向上走的声波能量被部分吸收，反应在接收波形上即某一时刻位置上波形有一个衰减缺口。接收波形对应手指挡住部位信号衰减了一个缺口，计算缺口位置即得触摸坐标，控制器分析到接收信号的衰减并由缺口的位置判定X坐标，之后Y轴同样的过程判定出触摸点的Y坐标。除了一般触摸屏都能响应的XY坐标外，表面声波触摸屏还响应第三轴Z轴坐标，也就是能感知用户触摸压力大小值。三轴一旦确定，控制器就把它们传给主机

表面声波触摸屏不受温度湿度等环境因素影响，分辨率，有的防刮性，寿命长（5000万次）；透光率高（92%），能保持清晰透亮的图像质量；没有漂移，公共场所使用。但表面感应系统的感应转换器在长时间运作下，会因声能所产生的压力而受到损坏，一般羊毛或皮革手套都会接收部分声波，对感应的准确度也受一定的影响。屏幕表面或接触屏幕的手指如沾有水渍油渍污物或尘埃，也会影响其性能，甚至令系统停止运作