一、觸摸屏的工作原理

為(wei) 了操作上的方便，人們(men) 用觸摸屏來代替鼠標或鍵盤。工作時，我們(men) 必須首先用手指或其它物體(ti) 觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然後係統根據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製器組成；觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前麵，用於(yu) 檢測用戶觸摸位置，接受後送觸摸屏控製器；而觸摸屏控製器的主要作用是從(cong) 觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，並將它轉換成觸點坐標，再送給CPU，它同時能接收CPU發來的命令並加以執行。 

二、觸摸屏的主要類型

按照觸摸屏的工作原理和傳(chuan) 輸信息的介質，我們(men) 把觸摸屏分為(wei) 四種，它們(men) 分別為(wei) 電阻式、電容感應式、紅外線式以及表麵聲波式。每一類觸摸屏都有其各自的優(you) 缺點，要了解那種觸摸屏適用於(yu) 那種場合，關(guan) 鍵就在於(yu) 要懂得每一類觸摸屏技術的工作原理和特點。下麵對上述的各種類型的觸摸屏進行簡要介紹一下： 

1、 電阻式觸摸屏 （電阻式觸摸屏工作原理圖） 

這種觸摸屏利用壓力感應進行控製。電阻觸摸屏的主要部分是一塊與(yu) 顯示器表麵非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的複合薄膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為(wei) 基層，表麵塗有一層透明氧化金屬（透明的導電電阻）導電層，上麵再蓋有一層外表麵硬化處理、光滑防擦的塑料層、它的內(nei) 表麵也塗有一層塗層、在他們(men) 之間有許多細小的（小於(yu) 1/1000英寸）的透明隔離點把兩(liang) 層導電層隔開絕緣。 當手指觸摸屏幕時，兩(liang) 層導電層在觸摸點位置就有了接觸，電阻發生變化，在X和Y兩(liang) 個(ge) 方向上產(chan) 生信號，然後送觸摸屏控製器。控製器偵(zhen) 測到這一接觸並計算出（X，Y）的位置，再根據模擬鼠標的方式運作。這就是電阻技術觸摸屏的最基本的原理。 電阻類觸摸屏的關(guan) 鍵在於(yu) 材料科技，常用的透明導電塗層材料有： ?? 

A、ITO，氧化銦，弱導電體(ti) ，特性是當厚度降到1800個(ge) 埃（埃＝10-10米）以下時會(hui) 突然變得透明，透光率為(wei) 80％，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度時又上升到80％。ITO是所有電阻技術觸摸屏及電容技術觸摸屏都用到的主要材料，實際上電阻和電容技術觸摸屏的工作麵就是ITO塗層。 ?? 

B、鎳金塗層，五線電阻觸摸屏的外層導電層使用的是延展性好的鎳金塗層材料，外導電層由於(yu) 頻繁觸摸，使用延展性好的鎳金材料目的是為(wei) 了延長使用壽命，但是工藝成本較為(wei) 高昂。鎳金導電層雖然延展性好，但是隻能作透明導體(ti) ，不適合作為(wei) 電阻觸摸屏的工作麵，因為(wei) 它導電率高，而且金屬不易做到厚度非常均勻，不宜作電壓分布層，隻能作為(wei) 探層。 

1．1四線電阻屏 

四線電阻模擬量技術的兩(liang) 層透明金屬層工作時每層均增加5V恒定電壓：一個(ge) 豎直方向，一個(ge) 水平方向。總共需四根電纜。 特點：高解析度，高速傳(chuan) 輸反應。 表麵硬度處理，減少擦傷(shang) 、刮傷(shang) 及防化學處理。 具有光麵及霧麵處理。 一次校正，穩定性高，永不漂移。 

1．2五線電阻屏 

五線電阻技術觸摸屏的基層把兩(liang) 個(ge) 方向的電壓場通過精密電阻網絡都加在玻璃的導電工作麵上，我們(men) 可以簡單的理解為(wei) 兩(liang) 個(ge) 方向的電壓場分時工作加在同一工作麵上，而外層鎳金導電層隻僅(jin) 僅(jin) 用來當作純導體(ti) ，有觸摸後分時檢測內(nei) 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(nei) 層ITO需四條引線，外層隻作導體(ti) 僅(jin) 僅(jin) 一條，觸摸屏得引出線共有5條。 特點：解析度高，高速傳(chuan) 輸反應。 表麵硬度高，減少擦傷(shang) 、刮傷(shang) 及防化學處理。 同點接觸3000萬(wan) 次尚可使用。 導電玻璃為(wei) 基材的介質。 一次校正，穩定性高，永不漂移。 五線電阻觸摸屏有高價(jia) 位和對環境要求高的缺點 

1. 3電阻屏的局限 

不管是四線電阻觸摸屏還是五線電阻觸摸屏,它們(men) 都是一種對外界完全隔離的工作環境，不怕灰塵和水汽，它可以用任何物體(ti) 來觸摸,可以用來寫(xie) 字畫畫，比較適合工業(ye) 控製領域及辦公室內(nei) 有限人的使用。電阻觸摸屏共同的缺點是因為(wei) 複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(shang) 整個(ge) 觸摸屏而導致報廢。不過,在限度之內(nei) ，劃傷(shang) 隻會(hui) 傷(shang) 及外導電層，外導電層的劃傷(shang) 對於(yu) 五線電阻觸摸屏來說沒有關(guan) 係,而對四線電阻觸摸屏來說是致命的。 

2、 電容式觸摸屏 

2．1電容技術觸摸屏 ?? 

是利用人體(ti) 的電流感應進行工作的。電容式觸摸屏是是一塊四層複合玻璃屏，玻璃屏的內(nei) 表麵和夾層各塗有一層ITO，最外層是一薄層矽土玻璃保護層,夾層ITO塗層作為(wei) 工作麵,四個(ge) 角上引出四個(ge) 電極，內(nei) 層ITO為(wei) 屏蔽層以保證良好的工作環境。 當手指觸摸在金屬層上時，由於(yu) 人體(ti) 電場，用戶和觸摸屏表麵形成以一個(ge) 耦合電容，對於(yu) 高頻電流來說，電容是直接導體(ti) ，於(yu) 是手指從(cong) 接觸點吸走一個(ge) 很小的電流。這個(ge) 電流分從(cong) 觸摸屏的四角上的電極中流出，並且流經這四個(ge) 電極的電流與(yu) 手指到四角的距離成正比，控製器通過對這四個(ge) 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(you) 於(yu) 四線電阻屏，當然還不能和表麵聲波屏和五線電阻屏相比。電容屏反光嚴(yan) 重，而且，電容技術的四層複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，由於(yu) 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(ti) 當作一個(ge) 電容器元件的一個(ge) 電極使用，當有導體(ti) 靠近與(yu) 夾層ITO工作麵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(men) 知道，電容值雖然與(yu) 極間距離成反比，卻與(yu) 相對麵積成正比，並且還與(yu) 介質的的絕緣係數有關(guan) 。因此，當較大麵積的手掌或手持的導體(ti) 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(wei) 嚴(yan) 重，手扶住顯示器、手掌靠近顯示器7厘米以內(nei) 或身體(ti) 靠近顯示器15厘米以內(nei) 就能引起電容屏的誤動作。 電容屏的另一個(ge) 缺點用戴手套的手或手持不導電的物體(ti) 觸摸時沒有反應，這是因為(wei) 增加了更為(wei) 絕緣的介質。 電容屏更主要的缺點是漂移：當環境溫度、濕度改變時，環境電場發生改變時，都會(hui) 引起電容屏的漂移，造成不準確。例如：開機後顯示器溫度上升會(hui) 造成漂移：用戶觸摸屏幕的同時另一隻手或身體(ti) 一側(ce) 靠近顯示器會(hui) 漂移；電容觸摸屏附近較大的物體(ti) 搬移後回漂移，你觸摸時如果有人圍過來觀看也會(hui) 引起漂移；電容屏的漂移原因屬於(yu) 技術上的先天不足，環境電勢麵（包括用戶的身體(ti) ）雖然與(yu) 電容觸摸屏離得較遠，卻比手指頭麵積大的多，他們(men) 直接影響了觸摸位置的測定。此外，理論上許多應該線性的關(guan) 係實際上卻是非線性，如：體(ti) 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(ge) 分電流量的變化是非線性的關(guan) 係，電容觸摸屏采用的這種四個(ge) 角的自定義(yi) 極坐標係還沒有坐標上的原點，漂移後控製器不能察覺和恢複，而且，4個(ge) A/D完成後，由四個(ge) 分流量的值到觸摸點在直角坐標係上的X、Y坐標值的計算過程複雜。由於(yu) 沒有原點，電容屏的漂移是累積的，在工作現場也經常需要校準。 電容觸摸屏最外麵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(ge) 小洞就會(hui) 傷(shang) 及夾層ITO，不管是傷(shang) 及夾層ITO還是安裝運輸過程中傷(shang) 及內(nei) 表麵ITO層，電容屏就不能正常工作了。 

3、紅外線式觸摸屏 （紅外線式觸摸屏工作原理圖） 

紅外觸摸屏是利用X、Y方向上密布的紅外線矩陣來檢測並定位用戶的觸摸。紅外觸摸屏在顯示器的前麵安裝一個(ge) 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(hui) 擋住經過該位置的橫豎兩(liang) 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(ti) 都可改變觸點上的紅外線而實現觸摸屏操作。 早期觀念上，紅外觸摸屏存在分辨率低、觸摸方式受限製和易受環境幹擾而誤動作等技術上的局限，因而一度淡出過市場。此後第二代紅外屏部分解決(jue) 了抗光幹擾的問題，第三代和第四代在提升分辨率和穩定性能上亦有所改進，但都沒有在關(guan) 鍵指標或綜合性能上有質的飛躍。但是，了解觸摸屏技術的人都知道，紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電幹擾，適宜惡劣的環境條件，紅外線技術是觸摸屏產(chan) 品最終的發展趨勢。采用聲學和其它材料學技術的觸屏都有其難以逾越的屏障，如單一傳(chuan) 感器的受損、老化，觸摸界麵怕受汙染、破壞性使用，維護繁雜等等問題。紅外線觸摸屏隻要真正實現了高穩定性能和高分辨率，必將替代其它技術產(chan) 品而成為(wei) 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目決(jue) 定，因此分辨率較低，市場上主要國內(nei) 產(chan) 品為(wei) 32x32、40X32，另外還有說紅外屏對光照環境因素比較敏感，在光照變化較大時會(hui) 誤判甚至死機。這些正是國外非紅外觸摸屏的國內(nei) 代理商銷售宣傳(chuan) 的紅外屏的弱點。而最新的技術第五代紅外屏的分辨率取決(jue) 於(yu) 紅外對管數目、掃描頻率以及差值算法，分辨率已經達到了1000X720，至於(yu) 說紅外屏在光照條件下不穩定，從(cong) 第二代紅外觸摸屏開始，就已經較好的克服了抗光幹擾這個(ge) 弱點。 第五代紅外線觸摸屏是全新一代的智能技術產(chan) 品，它實現了1000*720高分辨率、多層次自調節和自恢複的硬件適應能力和高度智能化的判別識別，可長時間在各種惡劣環境下任意使用。並且可針對用戶定製擴充功能，如網絡控製、聲感應、人體(ti) 接近感應、用戶軟件加密保護、紅外數據傳(chuan) 輸等。 原來媒體(ti) 宣傳(chuan) 的紅外觸摸屏另外一個(ge) 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(wei) 滿意的防暴玻璃而不會(hui) 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。 

4、表麵聲波觸摸屏 （表麵聲波觸摸屏工作原理圖）? 

4.1 表麵聲波 

表麵聲波，超聲波的一種，在介質(例如玻璃或金屬等剛性材料)表麵淺層傳(chuan) 播的機械能量波。通過楔形三角基座（根據表麵波的波長嚴(yan) 格設計），可以做到定向、小角度的表麵聲波能量發射。表麵聲波性能穩定、易於(yu) 分析，並且在橫波傳(chuan) 遞過程中具有非常尖銳的頻率特性，近年來在無損探傷(shang) 、造影和退波器方向上應用發展很快，表麵聲波相關(guan) 的理論研究、半導體(ti) 材料、聲導材料、檢測技術等技術都已經相當成熟。 表麵聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平麵、球麵或是柱麵的玻璃平板，安裝在CRT、LED、LCD或是等離子顯示器屏幕的前麵。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(liang) 個(ge) 相應的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個(ge) 周邊則刻有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。 

4.2 表麵聲波觸摸屏工作原理 

以右下角的X-軸發射換能器為(wei) 例： 發射換能器把控製器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉化為(wei) 聲波能量向左方表麵傳(chuan) 遞，然後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麵傳(chuan) 遞，聲波能量經過屏體(ti) 表麵，再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳(chuan) 播給X-軸的接收換能器，接收換能器將返回的表麵聲波能量變為(wei) 電信號。 當發射換能器發射一個(ge) 窄脈衝(chong) 後，聲波能量曆經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(ge) 較寬的波形信號，不難看出，接收信號集合了所有在X軸方向曆經長短不同路徑回歸的聲波能量，它們(men) 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(liang) 倍X軸最大距離。因此這個(ge) 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。 發射信號與(yu) 接收信號波形 在沒有觸摸的時候，接收信號的波形與(yu) 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(ti) 觸摸屏幕時，X軸途經手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應在接收波形上即某一時刻位置上波形有一個(ge) 衰減缺口。 接收波形對應手指擋住部位信號衰減了一個(ge) 缺口，計算缺口位置即得觸摸坐標 控製器分析到接收信號的衰減並由缺口的位置判定X坐標。之後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的X、Y坐標外，表麵聲波觸摸屏還響應第三軸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，控製器就把它們(men) 傳(chuan) 給主機。 

4.3表麵聲波觸摸屏特點 

清晰度較高，透光率好。高度耐久，抗刮傷(shang) 性良好(相對於(yu) 電阻、電容等有表麵度膜)。反應靈敏。不受溫度、濕度等環境因素影響，分辨率高，壽命長（維護良好情況下5000萬(wan) 次）；透光率高（92%），能保持清晰透亮的圖像質量；沒有漂移，隻需安裝時一次校正；有第三軸（即壓力軸）響應，目前在公共場所使用較多。 表麵聲波屏需要經常維護，因為(wei) 灰塵，油汙甚至飲料的液體(ti) 沾汙在屏的表麵，都會(hui) 阻塞觸摸屏表麵的導波槽，使波不能正常發射，或使波形改變而控製器無法正常識別，從(cong) 而影響觸摸屏的正常使用，用戶需嚴(yan) 格注意環境衛生。必須經常擦抹屏的表麵以保持屏麵的光潔，並定期作一次全麵徹底擦除。 ? 

觸摸屏原理 

表麵聲波屏 

聲波屏的三個(ge) 角分別粘貼著X，Y方向的發射和接收聲波的換能器（換能器：由特殊陶瓷材料製成的，分為(wei) 發射換能器和接收換能器。是把控製器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉化為(wei) 聲波能和由反射條紋匯聚成的表麵聲波能變為(wei) 電信號。），四個(ge) 邊刻著反射表麵超聲波的反射條紋。當手指或軟性物體(ti) 觸摸屏幕，部分聲波能量被吸收，於(yu) 是改變了接收信號，經過控製器的處理得到觸摸的X，Y坐標。 

四線電阻屏 

四線電阻屏在表麵保護塗層和基層之間覆著兩(liang) 層透明電導層ITO（ITO：氧化銦，弱導電體(ti) ，特性是當厚度降到1800個(ge) 埃（埃＝10-10米）以下時會(hui) 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(liang) 層分別對應X，Y軸，它門之間用細微透明絕緣顆粒絕緣，當觸摸時產(chan) 生的壓力使兩(liang) 導電層接通，由於(yu) 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(liang) 方向的電壓場加在同一層的透明電導層ITO，最外層鎳金導電層（鎳金導電層：五線電阻觸摸屏的外層導電層使用的是延展性好的鎳金塗層材料，外導電層由於(yu) 頻繁觸摸，使用延展性好的鎳金材料目的是為(wei) 了延長使用壽命。）隻用來作純導體(ti) ，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(nei) 層ITO需四條引線，外層一條，共5根引線。 

電容屏 

電容屏表麵塗有透明電導層ITO，電壓連接到四角，微小直流電散部在屏表麵，形成均勻之電場，用手觸屏時，人體(ti) 作為(wei) 耦合電容一極，電流從(cong) 屏四角匯集形成耦合電容另一極，通過控製器計算電流傳(chuan) 到碰觸位置的相對距離得到觸摸的坐標 。 

紅外屏 

紅外觸摸屏是利用X、Y方向上密布的紅外線矩陣來檢測並定位用戶的觸摸。紅外觸摸屏在顯示器的前麵安裝一個(ge) 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(hui) 擋住經過該位置的橫豎兩(liang) 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(ti) 都可改變觸點上的紅外線而實現觸摸屏操作。