由于堅固耐用、反應速度快、節(jié)省空間、易于交流等優(yōu)點，越來越多的應用都開始采用觸摸屏（touch screen）或觸摸板，以滿足具備人機接口設備的要求，包括零售業(yè)、公共信息、公共標識、財經領域、電子書和醫(yī)療等應用。特別是，在在蘋果公司iPhone熱銷及其精致的用戶接口刺激下，2008年全球觸摸屏模塊市場出貨量估計為3.41億個，銷售額將達34億美元。

據(jù)iSuppli公司預測，到2013年觸摸屏市場將增長到8.33億個，2008-2013年的復合年增長率為19.5%。在巨大市場的誘惑下，目前觸摸屏市場有100多家供貨商，以及300多家的OEM/ 整合商，并充斥著各種技術方案。由于每種技術都有自己的優(yōu)缺點，如何為自己的產品選擇適當?shù)挠|摸技術，以下介紹一些簡單的知識。

一、了解性能

由于不同類型觸摸屏采用了不同的材料、技術及工作原理，也決定了觸摸屏產品固有的特性。在材料科技和觸摸技術沒有發(fā)展出全新產品的當前，不同的應用場所，不同的應用人群，是決定采用哪種觸摸技術產品的依據(jù)。因此，在設計觸摸屏時要先確定應用的范圍以及需求，包括觸摸屏的尺寸以及分辨率等。根據(jù)要求選擇用電容式還是電阻式觸摸屏，然后就要達到一定的信噪比和線性度來保證最后觸摸屏的性能。

在觸摸屏領域，目前主要有八種不同的技術──電阻式（resistive）、表面電容式（surface capacitive）、投射電容式（projected capacitive）、表面聲波式（surface acoustic wave）、光學影像式（optics imaging）、紅外線式（infrared）、折射式（bending wave）及數(shù)字轉換式（active digitizer）。不過，目前市場依然沒有十全十美的觸摸屏產品，比較流行的四種觸摸屏分別是：電容式、紅外線式、五線電阻式及表面聲波式。

1、電阻式觸摸屏

電阻式觸摸屏（resistive touch screen）是市場上最常用的觸摸屏技術，也是手機觸摸屏領域的主導產品。2007年電阻觸摸屏占全球單位出貨量的91%。但是，由于該技術的平均銷售價格低，它占總體觸摸屏市場銷售額的比例只有52%。盡管它不是非常耐用，而且透射性也不好，但它的價格低，而且對手指及筆觸比較敏感，所以最近幾年仍然是出貨量最高的觸摸屏技術。

電阻式觸摸屏的ITO涂層比較薄且容易脆斷，涂得太厚又會降低透光且形成內反射降低清晰度，ITO外雖多加一層薄塑料保護層，但依然容易被銳利對象所破壞；且由于經常被觸動，表層ITO使用一定時間后會出現(xiàn)細小裂紋，甚至變型，如其中一點的外層ITO受破壞而斷裂，便失去作為導電體的作用，觸摸屏的壽命并不長久。但電阻式觸摸屏不受塵埃、水、污穢影響，性能較紅外線式及表面場波式觸摸屏為佳。

電阻式觸摸屏有四種：4線式觸摸屏、8線式觸摸屏、5線式觸摸屏、6線式觸摸屏。其中，5線屏是最可靠和使用壽命最長的。依賴先進的判定技術和材料技術，提供長達5年的保質期。主要特點包括：
. 定位精確：通過采用最新專利設計方案的5線電阻觸摸屏，具有最高的觸摸精確度。任何外部環(huán)境的變化，無需對觸摸屏進行重新校驗。與其它5線產品不同，無需通過查表和擬合曲線來進行非線性修正。它最精確穩(wěn)定的設計，保證了可以從原始數(shù)據(jù)獲得精確的結果。
. 超高耐久度：增強型防刻劃硬膜使5線電阻觸摸屏，獲得無與倫比的防護能力，即便是在最嚴酷的工業(yè)環(huán)境下，也經得起考驗。經過測試表明，5線電阻觸摸屏上任何一點可使用次數(shù)可達3500萬次，是4線電阻產品耐久度的10倍以上，非常適合經常使用的場合。
. 應用介質廣泛：靈活多樣的人性化觸摸輸入方式，可以使用多種觸摸輸入方式觸動觸摸屏，包括手指、指甲、筆尖、帶手套的手和信用卡等，仍能保持良好的觸摸感覺，適合各
種使用環(huán)境和應用人群。
. 無漂移操作：采用先進的玻璃基板處理技術，可以進行長期無漂移操作，非常穩(wěn)定和持久。
. 線性設計：由于采用線性技術，5線電阻觸摸屏具有無與倫比的精度。任何一個控制器可以和其它觸摸屏互換。

2、電容式觸摸屏

電容式觸摸屏（capacitive touch screen）包括表面電容屏、投射電容屏兩類，是眾多觸摸技術中最可靠、最精確的一種，也是目前唯一可以達到防刮、防暴性能，可以完全實現(xiàn)防水、防塵、防污染的觸摸產品。

電容觸摸屏是利用人的電流感應進行工作的。電容式觸摸屏是一塊四層復合玻璃屏，玻璃屏的內表面和夾層各涂有一層ITO，最外層是一薄層硅土玻璃保護層，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。

電容式觸摸屏與傳統(tǒng)的電阻式觸摸屏有很大區(qū)別。電阻式觸摸屏在工作時每次只能判斷一個觸摸點，如果觸摸點在兩個以上，就不能做出正確的判斷了，所以電阻式觸摸屏僅適用于點擊、拖拽等一些簡單動作的判斷。而電容式觸摸屏的多點觸摸，則可以將用戶的觸摸分解為采集多點信號及判斷信號意義兩個工作，完成對復雜動作的判斷。

此外，電容式觸摸屏可完全粘合（ptically bond）于顯示器內，并不容易破壞及摔碰。電容式觸摸屏完全可以使用于戶外和半戶外的特殊環(huán)境應用中，在除戴手套無法使用的前期下，基本滿足自動服務的全部需求。
 
（1）表面電容式觸摸屏

表面電容式觸摸屏（surface capacitive）采用了一個普通的ITO層和一個金屬邊框。電場幾乎直線穿過ITO層，當一根手指觸摸屏幕時，它會從面板中放出電荷。感應在觸摸屏的四個角完成，不需要復雜的ITO圖案。

使用在面板背面的表面電容式觸摸技術的企圖總是遇到‘手影效應’，這一現(xiàn)象會給觸摸屏帶來很大的感應誤差，因為靠近面板的用戶手和腕會產生電容性耦合問題，而且由于靠近的角度和距離相當隨意而導致不確定的耦合電容值。由于表面電容式觸摸屏采用的是均勻的ITO層，因此它們無法抑制這些錯誤信號，因為它們已和實際觸摸信號纏繞在三維信號空間。如果不將ITO排成行和列，那么在面板的背面使用表面電容式觸摸技術的企圖肯定會失敗。

（2）投射電容式觸摸屏

投射電容式觸摸技術（projected capacitance）正在促進觸摸屏在消費電子中的應用。它需要1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。該芯片既能將數(shù)據(jù)傳送到一個主處理器，也能自己處理觸摸點的XY軸位置。

由于iPhone的成功，投射電容觸摸屏已經被證明可以將多點觸摸技術可以做到便攜，而且價格也能夠令人承受。投射觸摸屏應用領域的熱點話題是‘多指觸摸’，即觸摸屏能夠同時感應到多個點的觸摸，這一性能由于在蘋果的iPhone上得到了實現(xiàn)而變得很流行。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，而這種感應層只會將觸摸屏上任何位置感應到的所有信號匯聚成一個更大的信號。同質層破壞了太多的信息，以致于無法感應到多指觸摸。
 
不過，雙層投射電容式觸摸屏可以識別兩指觸摸，盡管單端變量無法充分地區(qū)分開兩指觸摸，并在整個屏上單獨跟蹤它們。再增加一個感應層可以解決剩下的模糊性問題，但這樣會極大地提高成本。而使用橫穿感應方法的雙層投射電容式觸摸屏則在理論上能非常清晰地識別兩指或多指觸摸，并獨立在整個屏幕上跟蹤每個觸摸點。

與電阻式和表面電容式觸摸屏不一樣，投射電容式觸摸屏不需要經�；蛴捎脩暨M行校準，甚至在工廠中也不需要，因為其電極結構在很大程度上決定了屏幕的響應，而這些都是固定的。同質觸摸屏技術經常需要反復進行實質補償，因為其表面電阻會隨著時間的推移而變得品質下降和不均勻。

基于投射式電容技術創(chuàng)建一款有吸引力的、功能可靠的和穩(wěn)定的觸摸屏，包括選擇正確的基本技術，以及選擇由哪一家供應商來提供這一技術。有些供應商提供交鑰匙解決方案，該方案由一個控制器和一個觸摸屏感應單元組成，且它們常常被集成在一起。有些供應商提供芯片方案，并在ITO薄膜的設計和選擇過程中提供技術支持。

在這一發(fā)展中市場上，供應鏈的選擇包含許多超越上述技術的權衡，關鍵的權衡因素包括：薄膜供應的多源化能力、可制造性、質量控制和測試。即便到了最后的工序，即將薄膜層壓到最終產品上，也需要非常小心，因為這是一個由于壓力不當和層壓工藝不夠精確而容易引入許多錯誤的關鍵步驟。

3、表面聲波觸摸屏

表面聲波觸摸屏（Surface Acoustic Wave，SAW）的觸摸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。與其它觸摸屏技術區(qū)別在于，這塊玻璃平板只是一塊純粹的強化玻璃，沒有任何貼膜和覆蓋層。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的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個周邊則刻有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。

表面聲波觸摸屏不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，分辨率極高，有極好的防刮性，壽命長（5000萬次無故障）；透光率高（92%），能保持清晰透亮的圖像質量；沒有漂移，最適合公共場所使用。但表面感應系統(tǒng)的感應轉換器在長時間運作下，會因聲能所產生的壓力而受到損壞。一般羊毛或皮革手套都會接收部分聲波，對感應的準確度也受一定的影響。屏幕表面或接觸屏幕的手指如沾有水漬、油漬、污物或塵埃，也會影響其性能，甚至令系統(tǒng)停止運作。

4、紅外線式觸摸屏

外線式觸摸屏（infrared touch screen）是目前戶外自助服務中應用廣泛的產品，在防刮、防暴性能上，具有比電容屏更加優(yōu)越的性能。

外線式觸摸屏安裝簡單，只需為顯示器加上光點距（Optomatrix）架框，無需在屏幕面加上涂層或接駁控制器。光點距架四邊排列了紅外線發(fā)射及接收管，在屏幕表面形成一個紅線網。用戶以手指觸摸屏幕某一點，便會擋住經過該位置的橫豎兩條紅外線，計算機便可即時算出觸摸點位置。

紅外線觸摸屏在徹底防水、防塵性能上，性能弱于電容和電阻產品。由于依靠感應紅外線運作，外界光線變化，如陽光或室內射燈等均會影響其精確度，且紅外線觸摸屏不防水、不防污穢，甚至非常細小的外來物體也會引致誤差，影響性能。外置的光點距架框不單影響外型觀感，亦容易損壞，不便于運輸。

二、質量判別

作為當今電子信息產品中的一項新零件，用戶可能從外觀無法準確判別某一家生產的觸摸屏品質好壞。由于觸摸屏是電子信息產品的人機交流窗口，目測不合格的產品肯定是不可以接受的，其次才是通過儀器進行性能測試。

1、目測

（1）看材料

觸摸屏的貼合有水膠貼合與雙面膠貼合兩種。當拿到一片觸摸屏時看一下觸摸屏的四周是否印有綠色的邊框，如果有的話，大概可以猜到是絕緣油墨，絕緣油墨也可能是半透明的顏色。那這個種類的應該是水膠貼合的，絕緣油墨起到隔絕上下層線路的作用。這種做法觸摸屏不耐高溫，不能適合復雜的惡劣環(huán)境（如高溫高濕），抗干擾能力不強。另外可以看一看出線端的設計，一般這種制程會在尾巴與屏連接處有一個缺口。如果廠家用的膠不是高級的材料，那尾巴與觸摸屏本身粘的力量不夠，經溫度濕度的變化，或人安裝時的不注意，尾巴就會造成線路斷裂，此觸摸屏很容易就壞掉了，觸摸屏若壞掉要修復的機會不大。

（2）檢查牛頓環(huán)

同時，還可以將觸摸屏拿在手上用60°角度看一下表面是否有牛頓環(huán)產生（一種讓人看上去有點玄暈的彩虹紋），若有牛頓環(huán)產生的觸摸屏，表示此工廠在處理牛頓環(huán)問題經驗不夠。用手指按觸觸摸屏感覺一下是不是觸摸屏有上下二層，或像有氣泡存在似的。若感覺到，該產品肯定是次品，因為屏幕使用一段時間后氣體會膨脹，導致該區(qū)域顯示模糊或根本無法顯示。當然，其他的表面損壞也是不允許的。

2、性能

良好的觸摸屏有三個特性：快速感應、精確定位、可靠性。
（1）快速感應與精確定位：觸摸屏以手指代替鍵盤或鼠標輸入信號，而優(yōu)良的觸摸屏必須能以最快的速度計算出正確的觸摸位置，用戶只需輕微觸摸屏幕，觸摸屏便能立即作出反應。
（2）可靠性：優(yōu)質的觸摸屏必須不怕野蠻甚至粗暴使用，亦需不受外在因素如光、水、污穢、塵埃的影響而耐久實用。觸摸屏多需作長時間及頻密（由不同用戶輪流使用）等應用，因此，容易被破壞、需經常維修甚至更換的觸摸屏不在選擇之內。這些指標配合控制電路才能測量出來，也可以檢查供應商提交的測試報告，該報告可以看成是供應商的質量承諾。

　　　
三、使用事項

在觸摸屏系統(tǒng)設計中，首先要先確定應用的范圍以及需求，包括觸摸屏的尺寸以及分辨率等。根據(jù)要求選擇用電容式還是電阻式觸摸屏，然后就要達到一定的信噪比和線性度來保證最后觸摸屏的性能。其中，噪聲、功耗和校準是必須重視的三項性能。

1、功耗

盡管電池技術正變得越來越有效率，但是，保持系統(tǒng)的功耗盡可能低是至關重要的，之所以重要是因為圍繞觸摸屏的電子系統(tǒng)的復雜性急劇增長。此外，終端用戶正期待著每一次電池充電之后，電子設備能夠被使用更長的時間。

觸摸屏系統(tǒng)由觸摸板、觸摸屏控制器（touch screen controller，TSC）和主處理器等部分組成。觸摸板和觸摸屏控制器之間的模擬接口對觸摸屏系統(tǒng)的功耗有最大的影響。影響這種模擬接口的主要因素是系統(tǒng)電源（VDD）、面板電阻和面板的ON:OFF時間比。如果沒有穩(wěn)定時間的問題的話，一般來說，降低面板和模擬接口的功耗的指導方針就是采用具有較高電阻的觸摸屏并保持應用的ON:OFF時間比為低，從而降低系統(tǒng)的功耗。如果電路中增加一個抑制噪聲的電容網絡，隨著時間的推移，電阻較低的觸摸板將消耗較低的總功率。

影響觸摸屏控制器和主處理器數(shù)字接口的主要功率因素是高數(shù)字流量引起的串行總線的功耗。對數(shù)字轉換結果進行平均處理，可以降低觸摸屏控制器對主處理器的影響以及數(shù)字接口的功耗。如果觸摸屏控制器在數(shù)據(jù)被傳輸?shù)街魈幚砥髦斑^濾坐標數(shù)據(jù)，觸摸屏控制器與主處理器之間的數(shù)字接口的功耗就不是最大的。當面板處于ON（打開）狀態(tài)時，觸摸屏通過模擬接口消耗大量的功率。

如果較低的功耗是你的目標，如果你特別注意你的模擬電源的關閉策略、巧妙實現(xiàn)ADC/處理器的數(shù)字接口、并優(yōu)化觸摸屏的控制算法，你一定會取得成功。

2、噪聲

噪聲是電子設備不可避免的問題之一。在觸摸屏系統(tǒng)中，噪聲主要來自LCD和背光。另外，作為一種人機接口，由于操作者和操作環(huán)境可能引入靜電（electrostatic discharge， ESD）和電磁脈沖（electromagnetic pulses，EMP），這也是潛在的噪聲來源。

通常，這些噪聲是通過觸摸屏控制器，從模擬輸入電路進入系統(tǒng)的。因此，在輸入電路采取措施可以有效降低噪聲，這些方法包括：
. 適當?shù)腜CB布線：互連（interconnection）應該盡可能短，TSC的電源應該采用高階逐次逼近寄存器（SAR）類型的ADC并采用適當?shù)臑V波處理。
. 在電源和地之間放置旁路電容，且應盡可能地靠近TSC器件。
. 平均或過濾每一個觸摸坐標中的多重取樣率。具體實施位置有兩個：主控軟件的主處理器，TSC自建硬件，而后者效果更好一些，并在降低數(shù)字接口通信量和主處理器開銷方面具有優(yōu)勢。

3、校準

實際上，我們傳統(tǒng)的鼠標是一種相對定位系統(tǒng)，只和前一次鼠標的位置坐標有關。而觸摸屏則是一種絕對坐標系統(tǒng)，要選哪就直接點哪，與相對定位系統(tǒng)有著本質的區(qū)別。絕對坐標系統(tǒng)的特點是每一次定位坐標與上一次定位坐標沒有關系，每次觸摸的數(shù)據(jù)通過校準轉為屏幕上的坐標，不管在什么情況下，觸摸屏這套坐標在同一點的輸出數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的。不過由于技術原理的原因，并不能保證同一點觸摸每一次采樣數(shù)據(jù)都是相同的，不能保證絕對坐標定位，也就是“點不準”，這就是觸摸屏最怕的漂移問題。對于性能質量好的觸摸屏來說，漂移的情況出現(xiàn)的并不是很嚴重。

因此，采用觸摸屏的產品通常需要在加電時校準。以典型4線式電阻觸摸屏系統(tǒng)為例，其觸摸屏傳感器位于系統(tǒng)LCD顯示屏表層。對觸摸屏施壓后，觸摸屏控制器會感應到壓力，并對X軸與Y軸坐標進行測量。很多誤差源會影響該測量結果的準確性與可靠性，其中大多數(shù)誤差都是由于電子噪聲、比例系數(shù)以及機械不同軸性等問題造成的。其中，比例系數(shù)與機械不同軸性源于觸摸屏與顯示屏的部件裝配，通常系統(tǒng)中的觸摸屏控制器與顯示屏具有不同的分辨率，因此需要通過比例系數(shù)將彼此坐標進行匹配。實際的比例系數(shù)會隨部件的不同而有所差異，需要通過校準來減少乃至消除不匹配的情況。

觸摸屏的校準需要將觸摸屏控制器報告的坐標轉換為準確反映該點與圖形在顯示屏與LCD上所處位置的坐標。通過一系列比例系數(shù)來獲得校準結果，糾正由于機械不同軸性引起的移動與轉動誤差。

四、觸摸屏的發(fā)展趨勢

了解技術趨勢對正確觸摸屏產品非常必要。這些趨勢包括：

1、電阻式觸摸屏為市場主流

iSuppli指出，盡管電阻式觸摸屏使用壽命并不太長，而且透射率不佳，卻是市場上最常用的觸摸屏技術。它的低價以及對手指及探筆的良好反應性能，使其成為過去五年銷售量最高的觸摸屏產品。

以目前市場發(fā)展而言，電阻式具備價格優(yōu)勢，其中三星、LG的新款全屏幕觸摸手機幾乎都是采用電阻式技術為主。但未來幾年內，此一情況可能會發(fā)生改變，投射電容式和紅外線式觸摸屏也已經在2007年開始滲透無線手持設備市場。

2、電容式和電阻式觸摸屏的價格差距正在縮小

電容式技術雖然因iPhone一夜走紅，但是應用卻不僅止于小尺寸手持裝置觸摸面板，在鼠標、鍵盤等PC相關領域，甚至家電、Kiosk、乃至于生活環(huán)境各式各樣的應用，都使電容式觸摸更符合未來touch everywhere的需求。由于應用范圍更寬廣，也使得電容式觸摸技術廣受看好，認為電容式觸摸將取代電阻式成為小尺寸面板應用的主流。

iPhone的Multi-touch多點觸摸舍棄傳統(tǒng)電阻式觸摸，以單指或觸摸筆單點觸摸屏，改采電容式觸摸技術中的“投射式電容（projective capacitive）”技術，就是看中了電容式觸控具有更高的透光率，以及在屏色彩表現(xiàn)較優(yōu)越的呈現(xiàn)效果。

手機的按鍵設計若采用電容式傳感器，不須要可拆式零組件，即可呈現(xiàn)出線條流暢平滑的觸摸表面。另外，設計人員可選擇在機械開關上裝設電容式傳感器，輕碰會觸發(fā)電容傳感器，重碰則會啟動機械開關，搭載這類技術的手機能同時偵測到手指的位置與按壓按鍵的力度，力輕的觸碰會叫出電話簿選單進行瀏覽頁面切換，而力重的觸碰則會撥出選取的電話號碼。

近幾年來，手機設計最令人感興趣的趨勢，就是結合電容式傳感器和透明導體，透明按鍵為手機研發(fā)業(yè)者帶來許多相當創(chuàng)新的選項。特別是，電容式和電阻觸摸屏之間的價格差距正在縮小，這使得電容式觸摸屏對OEM更具吸引力。

3、2009年將陸續(xù)出現(xiàn)各種不同觸摸屏技術

2009年將陸續(xù)出現(xiàn)各種不同觸摸屏技術，包含像素感應式（senso-in-pixel）、多點觸摸式（Multi- touch），以及Elo/Tyco Electronics推出的折射式和RPO Inc.的聚合物波導式（polymer waveguide）等。