隨著電子信息的快速發(fā)展，觸控式顯示面板的應(yīng)用越來越普遍，目前觸控式面板在全球已開始自成一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)。作為一項(xiàng)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，觸控面板是目前最簡單、方便、自然，而且又適用于多媒體信息查詢裝備的人機(jī)接口技術(shù)。

觸控面板具有堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點(diǎn)。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸控面板，再根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸控面板主要架構(gòu)是由觸摸檢測組件和觸摸面板控制器組成。觸摸檢測部件安裝在顯示器面板前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。

以目前市場觸控式面板來說，主要可分為五個(gè)基本類型：電阻式觸摸屏、表面聲波屏、紅外觸摸屏、表面電容觸摸屏、投射式電容觸摸屏。

一、常見觸摸屏的種類

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相匹配的多層復(fù)合膜，有一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層，表面涂有一層透明的導(dǎo)電層(常用ITO材料)，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑、防刮的塑料層，他的內(nèi)表面也涂有一層透明電極，在兩層之間有許多細(xì)小的透明隔墊物把上下兩層隔開絕緣。

電阻類觸摸屏的關(guān)鍵在于材料技術(shù)。根據(jù)電阻屏引出線數(shù)量的多少，分為四線，五線，六線等多線電阻觸摸屏。反應(yīng)速度一般是5~15ms。

電阻觸摸屏是一種對外界完全隔離的工作環(huán)境，不怕灰塵和水汽，它可以用任何物體來觸摸,可以用來寫字畫畫，比較適合工業(yè)控制領(lǐng)域及辦公室內(nèi)有限人的使用。其缺點(diǎn)是需要提高耐用性。

2、表面聲波屏

表面聲波觸摸屏的觸摸部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在顯示器屏幕的前面。這塊玻璃平板只是一塊純粹的強(qiáng)化玻璃，區(qū)別于別類觸摸屏技術(shù)是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(gè)相應(yīng)的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個(gè)周邊則刻有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。表面聲波觸摸屏的特點(diǎn)包括抗暴，反應(yīng)速度快，性能穩(wěn)定，其控制卡還能知道什么是塵土和水滴，什么是手指，有多少在觸摸。

另外，它具有第三軸Z軸，也就是壓力軸，有了這個(gè)功能，每個(gè)觸摸點(diǎn)就不僅僅是有觸摸和無觸摸的兩個(gè)簡單狀態(tài)，而是成為能感知力的一個(gè)模擬量值的開關(guān)了。

表面聲波觸摸屏的缺點(diǎn)是觸摸屏表面的灰塵和水滴也阻擋表面聲波的傳遞，雖然聰明的控制卡能分辨出來，但塵土積累到一定程度，信號(hào)也就衰減得非常厲害，此時(shí)表面聲波觸摸屏變得遲鈍甚至不工作，因此，表面聲波觸摸屏一方面推出防塵型觸摸屏，一方面建議每年定期清潔觸摸屏。

3、紅外觸摸屏

紅外線觸摸屏安裝簡單，只需在顯示器上加上光點(diǎn)距架框，無需在屏幕表面加上涂層或接駁控制器。光點(diǎn)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(gè)紅外線網(wǎng)。用戶以手指觸摸屏幕某一點(diǎn)，便會(huì)擋住經(jīng)過該位置的橫豎兩條紅外線，電腦便可即時(shí)算出觸摸點(diǎn)的位置。任何觸摸物體都可改變觸點(diǎn)上的紅外線而實(shí)現(xiàn)觸摸屏操作。紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，適宜惡劣的環(huán)境條件。

紅外線式觸摸屏價(jià)格便宜、安裝容易、能較好地感應(yīng)輕微觸摸與快速觸摸。但是由于紅外線式觸摸屏依靠紅外線感應(yīng)動(dòng)作，外界光線變化，如陽光、室內(nèi)射燈等均會(huì)影響其準(zhǔn)確度。而且紅外線式觸摸屏不防水和怕污垢，任何細(xì)小的外來物都會(huì)引起誤差，影響其性能，不適宜置于戶外和公共場所使用。

4、表面電容屏

表面電容式觸摸屏的構(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)體層外上一塊保護(hù)玻璃，雙玻璃設(shè)計(jì)能徹底保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器。此外，在附加的觸摸屏四邊均鍍上電極，在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個(gè)低電壓交流電場。用戶觸摸屏幕時(shí)，由于人體電場、手指與導(dǎo)體層間會(huì)形成一個(gè)耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn)，而其強(qiáng)弱與手指及電極的距離成正比，位于觸摸屏幕后的控制器便會(huì)計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱，準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)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)境因素給觸摸屏造成影響，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。

表面電容觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于四線電阻屏，當(dāng)然還不能和表面聲波屏和五線電阻屏相比。表面電容屏存在反光，而且，表面電容技術(shù)的四層復(fù)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，由于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當(dāng)作一個(gè)電容器元件的一個(gè)電極使用，當(dāng)有導(dǎo)體靠近與夾層ITO工作面之間耦合出足夠量容值的電容時(shí)，流走的電流就足夠引起電容屏的誤動(dòng)作。我們知道，電容值雖然與極間距離成反比，卻與相對面積成正比，并且還與介質(zhì)的的絕緣系數(shù)有關(guān)。因此，當(dāng)較大面積的手掌或手持的導(dǎo)體物靠近電容屏而不是觸摸時(shí)就能引起電容屏的誤動(dòng)作，在潮濕的天氣，這種情況尤為嚴(yán)重，手扶住顯示器、手掌靠近顯示器7厘米以內(nèi)或身體靠近顯示器15厘米以內(nèi)就能引起電容屏的誤動(dòng)作。表面電容屏的另一個(gè)缺點(diǎn)用戴手套的手或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時(shí)沒有反應(yīng)，這是因?yàn)樵黾恿烁鼮榻^緣的介質(zhì)。

表面電容屏更主要的缺點(diǎn)是漂移：當(dāng)環(huán)境溫度、濕度改變時(shí)，環(huán)境電場發(fā)生改變時(shí)，都會(huì)引起電容屏的漂移，造成不準(zhǔn)確。電容屏的漂移原因?qū)儆诩夹g(shù)上的先天不足，環(huán)境電勢面（包括用戶的身體）雖然與電容觸摸屏離得較遠(yuǎn)，卻比手指頭面積大的多，他們直接影響了觸摸位置的測定。

此外，理論上許多應(yīng)該線性的關(guān)系實(shí)際上卻是非線性，如體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(gè)分電流量的變化是非線性的關(guān)系，很容易產(chǎn)生枕形失真，電容觸摸屏采用的這種四個(gè)角的自定義極坐標(biāo)系還沒有坐標(biāo)上的原點(diǎn)，漂移后控制器不能察覺和恢復(fù)，而且4個(gè)A/D完成后，由四個(gè)分流量的值到觸摸點(diǎn)在直角坐標(biāo)系上的X、Y坐標(biāo)值的計(jì)算過程復(fù)雜。由于沒有原點(diǎn)，電容屏的漂移是累積的，在工作現(xiàn)場也經(jīng)常需要校準(zhǔn)。電容觸摸屏最外面的矽土保護(hù)玻璃防刮擦性很好，但是怕硬物的敲擊，敲出一個(gè)小洞就會(huì)傷及夾層ITO，不管是傷及夾層ITO還是安裝運(yùn)輸過程中傷及內(nèi)表面ITO層，電容屏就不能正常工作了。

5、投射電容觸摸屏

與表面電容觸摸原理不同的是投射電容式觸摸屏技術(shù)的原理則是利用一個(gè)或多個(gè)蝕刻后的ITO模板，增加數(shù)組存在不同平面、同時(shí)又相互垂直的透明導(dǎo)線形成類似x、y軸驅(qū)動(dòng)線而構(gòu)成。而這些導(dǎo)線都是由電容感測芯片控制，當(dāng)電流經(jīng)驅(qū)動(dòng)線驅(qū)動(dòng)其中的導(dǎo)線時(shí)，與偵測電容值變化的導(dǎo)線相通，控制芯片依序輪流下載偵測電容值變化數(shù)據(jù)至主控制器，確認(rèn)觸點(diǎn)位置后，由于透明導(dǎo)線早在面板形成三維電場，因此觸點(diǎn)的近測感應(yīng)不須觸按屏幕即可發(fā)生，此技術(shù)亦可以做到z軸感應(yīng)分辨應(yīng)用。投射電容觸摸屏支持多指識(shí)別。

當(dāng)然也有采用六角形，條形，三角形等，具體形狀和尺寸的選擇要根據(jù)具體的控制IC來選擇。其物理結(jié)構(gòu)一般是采用如上圖的雙層結(jié)構(gòu)。

在觸摸屏中，ITO是以平面導(dǎo)體的形式存在，每一個(gè)方塊區(qū)域?qū)?yīng)著同樣的阻抗。根據(jù)這一原則，推薦使用菱形的感應(yīng)單元，因?yàn)檫B接這些菱形的導(dǎo)線可以用最少的方塊區(qū)域(少于等于2個(gè))拼接而成。

二、主流電容觸摸方案供應(yīng)商

面對席卷而來的應(yīng)用浪潮，投射電容觸摸控制IC的隊(duì)伍也在不斷擴(kuò)大。從最早的新思科技（Synaptics）和義隆電子，到后來的Cypress、英國的Quantum Research Group以及中國大陸的蘇州瀚瑞微電子，再到后來的意法半導(dǎo)體，和飛思卡爾等巨頭，這一市場已經(jīng)變得群雄逐鹿。那么他們之間存在哪些差異呢？

1、方案比較

新思科技、義隆電子基本上是專注于筆記本電腦和便攜消費(fèi)電子領(lǐng)域，它要求實(shí)現(xiàn)全屏觸摸，甚至多指觸控。Cypress、意法等廠家的方案則更廣泛，他們既針對便攜的消費(fèi)電子，也有針對少按鍵的家電產(chǎn)品的方案，與新思、義隆等不同，這幾家的方案主要針對按鍵、滑條、滑輪等，而極少全屏觸摸。蘇州瀚瑞的方案則是支持全屏觸摸，多指識(shí)別，以及獨(dú)特的壓力識(shí)別。

2、專利保護(hù)

在專利方面則各家都表示擁有自己的核心專利，比如新思科技擁有XY向2D專利、Cypress擁有表面電容感應(yīng)專利、Quantum擁有電荷轉(zhuǎn)移電容感應(yīng)專利、而蘇州瀚瑞則擁有核心的算法專利。因此，其它公司進(jìn)入該市場就要妥善處理專利問題。

3、方案實(shí)現(xiàn)

在方案實(shí)現(xiàn)上，電容觸摸可分為全ASIC方案和基于MCU的方案。其中新思科技是ASIC方案的代表；而Cypress、義隆電子、Quantum、蘇州瀚瑞則采用基于MCU的方案。
投射電容觸控IC的解決方案，一般有如下幾種：
·弛張振蕩器原理：其電路結(jié)構(gòu)簡單，但是其速度慢，需要經(jīng)常校準(zhǔn)。
·電荷轉(zhuǎn)移放大器原理：中等速度，電路復(fù)雜。
·電荷轉(zhuǎn)移放大器，電容A/D轉(zhuǎn)換：中等速度電路復(fù)雜，需要16bit處理器。
·同步解調(diào)原理：速度慢，功耗大，需要經(jīng)常校準(zhǔn)。

與其他方案計(jì)算電容不同的是，蘇州瀚瑞采用的方案是計(jì)算ΔC，其具有功耗低，速度快，靈敏度高，不需要校準(zhǔn)等優(yōu)勢，并通過獨(dú)特的算法解決了潮濕等外界干擾信號(hào)對觸摸屏的影響。           

三、產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵

1、透光感應(yīng)表面在面板的技術(shù)

觸控面板基本上是由輕薄透明的感應(yīng)材料和控制IC以及相應(yīng)的軟件組合而成。導(dǎo)電材料一般多選擇ITO（氧化銦錫），用濺射的工藝于透明材料上，基底材料一般選擇玻璃或PET薄膜以Film/Film、Film/Glass或Glass/Glass結(jié)構(gòu)上下貼合而成。感應(yīng)面的主要規(guī)格為透過率和使用壽命。在玻璃上濺射ITO并蝕刻出相應(yīng)的圖形是比較成熟的工藝，一般面板廠都非常熟悉。因此傳統(tǒng)的面板廠也對此領(lǐng)域有所動(dòng)作，但是玻璃厚、重、貴、易碎是它的缺點(diǎn)。

2、控制IC

不同于電阻式面板，原理簡單、門檻低，其感應(yīng)控制電路不需要獨(dú)立控制IC，而多由系統(tǒng)上的主控CPU以軟件處理，感應(yīng)電容式目前尚無法由系統(tǒng)上的主IC處理而需要獨(dú)立IC處理，因此也吸引國內(nèi)外多家IC設(shè)計(jì)公司相繼投入，如新思（Synaptics）、Cypress及國內(nèi)蘇州瀚瑞、臺(tái)灣義隆等等。但感應(yīng)電容式觸控IC因其門檻相當(dāng)高，若沒有相當(dāng)研發(fā)實(shí)力恐難完成。其主要技術(shù)門檻在于：
(a)系統(tǒng)信號(hào)處理
(b)手指上的汗的信號(hào)干擾
(c)Cover lens或機(jī)構(gòu)保證面的厚度使感應(yīng)靈敏度降低
(d)外界環(huán)境不同造成系統(tǒng)穩(wěn)定性降低
(e)Demo容易，量產(chǎn)困難。

3、系統(tǒng)整合

投射式電容本身最大的障礙在于系統(tǒng)整合之后的使用狀況，畢竟面板的使用是在安裝在屏幕之上，其干擾信號(hào)與系統(tǒng)內(nèi)的電路所產(chǎn)生的其它雜信號(hào)會(huì)對觸控產(chǎn)生干擾，造成定位不準(zhǔn)尤其對于未來的手寫輸入和手勢觸控的應(yīng)用控制IC便是關(guān)鍵。

第二，因系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因而導(dǎo)致Cover lens變厚，原則上將影響他的靈敏度。另外，模組廠是否需要客制化Cover lens也是產(chǎn)業(yè)一個(gè)挑戰(zhàn)。最后的挑戰(zhàn)是模組貼合良品率，而且尺寸越大，貼合的良品率越低。

4、產(chǎn)業(yè)的上下游整合

一般上游材料（玻璃、PET、關(guān)鍵化學(xué)材料）多掌握在日本企業(yè)手中，如旭硝子、康寧、住友、三井等。中游材料加工則掌握在臺(tái)灣和日本手中，如日東電工、正太科技、3M等，下游面板貼合等則在臺(tái)灣，少部分在大陸完成，由于投射式電容面板加工制造屬于全新領(lǐng)域，多數(shù)仍在摸索過程之中，良品率的提升仍有一段路要走走。而面對全新領(lǐng)域投射式電容面板目前面板廠均無整合，測試與系統(tǒng)支援的成熟經(jīng)驗(yàn)，目前仍需要IC設(shè)計(jì)公司來執(zhí)行與支持，因此此產(chǎn)業(yè)鏈的整合、定位、重組勢在必行。

5、專利保護(hù)

電容觸控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，離不開專利的保駕護(hù)航。十幾年來，隨著電容觸控面板的發(fā)展，各家在專利上的布局已密如蛛網(wǎng)，包括手勢動(dòng)作、觸摸識(shí)別、滑動(dòng)，以及底層技術(shù)等。目前，因投射式電容尚未有多家大量產(chǎn)品投入，但是已經(jīng)有多家蠢蠢欲動(dòng)，可以想象不久的將來，必定血光四射。因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)者必須在密布專利地雷的環(huán)境中施展凌波微步。

四、結(jié)論

（1）目前觸控面板仍以小尺寸之應(yīng)用主（尤其是多指觸控應(yīng)用）而投射電電容式面板必將成為主流而逐漸取代電阻式方案。Demo不等于量產(chǎn)，目前多指應(yīng)用解決方案，Demo者多但可量產(chǎn)者少，其間仍有相當(dāng)大的距離。
（2）控制IC廠商本身的研發(fā)能力決定未來電子產(chǎn)品使用的發(fā)展。
（3）選擇合適的面板廠商是系統(tǒng)廠商需要考量的重點(diǎn)。
（4）與控制IC廠商合作關(guān)系到觸控面板廠商的存亡。
（5）垂直整合勢在必行。