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触摸屏的性能特点 
编辑:雁枫 [ 2011-12-2 9:05:42 ] 文章来源:数字标牌网
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触摸屏的性能特点   

  每一类触摸屏都有其各自的优缺点,要了解哪种触摸屏适用于哪种场合,关键就在于要懂得每一类触摸屏技术的工作原理和特点。

  下面对上述的各种类型的触摸屏进行简要介绍一下:

  1.电阻触摸屏

  ① 它们都是一种对外界完全隔离的工作环境,不怕灰尘、水汽和油污

  ②可以用任何物体来触摸,可以用来写字画画,这是它们比较大的优势

  手机触摸屏

  ③电阻触摸屏的精度只取决于A/D转换的精度,因此都能轻松达到4096*4096? 比较而言,五线电阻比四线电阻在保证分辨率精度上还要优越,但是成本代价大,因此售价非常高。

  1.1四线电阻屏

   四线电阻模拟量技术的两层透明金属层工作时每层均增加5V恒定电压:一个竖直方向,一个水平方向。总共需四根电缆。特点:高解析度,高速传输反应。 表面硬度处理,减少擦伤、刮伤及防化学处理。 具有光面及雾面处理。一次校正,稳定性高,永不漂移。

  1.2五线电阻屏

  五线电阻技术触摸屏的基层把两个方向的电压场通过精密电阻网络都加在玻璃的导电工作面上,我们可以简单的理解为两个方向的电压场分时工作加在同一工作面上,而外层镍金导电层只仅仅用来当作纯导体,有触摸后分时检测内层ITO接触点X轴和Y轴电压值的方法测得触摸点的位置。五线电阻触摸屏内层ITO需四条引线,外层只作导体仅仅一条,触摸屏得引出线共有5条。

    特点:解析度高,高速传输反应。 表面硬度高,减少擦伤、刮伤及防化学处理。 同点接触3000万次尚可使用。 导电玻璃为基材的介质。一次校正,稳定性高,永不漂移。 五线电阻触摸屏有高价位和对环境要求高的缺点

  1.3电阻屏的局限

  不管是四线电阻触摸屏还是五线电阻触摸屏,它们都是一种对外界完全隔离的工作环境,不怕灰尘和水汽,它可以用任何物体来触摸,可以用来写字画画,比较适合工业控制领域及办公室内有限人的使用。电阻触摸屏共同的缺点是因为复合薄膜的外层采用塑胶材料,不知道的人太用力或使用锐器触摸可能划伤整个触摸屏而导致报废。不过,在限度之内,划伤只会伤及外导电层,外导电层的划伤对于五线电阻触摸屏来说没有关系,而对四线电阻触摸屏来说是致命的。

  2、电容式触摸屏

   2.1电容技术触摸屏

   是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏是是一块四层复合玻璃屏,玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO,最外层是一薄层矽土玻璃保护层,夹层ITO涂层作为工作面,四个角上引出四个电极,内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时,由于人体电场,用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容,对于高频电流来说,电容是直接导体,于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出,并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比,控制器通过对这四个电流比例的精确计算,得出触摸点的位置。

                       
  2.2电容触摸屏的缺陷

  电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏,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,当有导体靠近与夹层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,电容值虽然与极间距离成反比,却与相对面积成正比,并且还与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,你触摸时如果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)虽然与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:体重不同或者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。

  3、红外线式触摸屏

  红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框,电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管,一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时,手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线,因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。 早期观念上,红外触摸屏存在分辨率低、触摸方式受限制和易受环境干扰而误动作等技术上的局限,因而一度淡出过市场。此后第二代红外屏部分解决了抗光干扰的问题,第三代和第四代在提升分辨率和稳定性能上亦有所改进,但都没有在关键指标或综合性能上有质的飞跃。但是,了解触摸屏技术的人都知道,红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰,适宜恶劣的环境条件,红外线技术是触摸屏产品最终的发展趋势。采用声学和其它材料学技术的触屏都有其难以逾越的屏障,如单一传感器的受损、老化,触摸界面怕受污染、破坏性使用,维护繁杂等等问题。红外线触摸屏只要真正实现了高稳定性能和高分辨率,必将替代其它技术产品而成为触摸屏市场主流。

  过去的红外触摸屏的分辨率由框架中的红外对管数目决定,因此分辨率较低,市场上主要国内产品为32x32、40X32,另外还有说红外屏对光照环境因素比较敏感,在光照变化较大时会误判甚至死机。这些正是国外非红外触摸屏的国内代理商销售宣传的红外屏的弱点。而最新的技术第五代红外屏的分辨率取决于红外对管数目、扫描频率以及差值算法,分辨率已经达到了1000X720,至于说红外屏在光照条件下不稳定,从第二代红外触摸屏开始,就已经较好的克服了抗光干扰这个弱点。 第五代红外线触摸屏是全新一代的智能技术产品,它实现了1000*720高分辨率、多层次自调节和自恢复的硬件适应能力和高度智能化的判别识别,可长时间在各种恶劣环境下任意使用。并且可针对用户定制扩充功能,如网络控制、声感应、人体接近感应、用户软件加密保护、红外数据传输等。原来媒体宣传的红外触摸屏另外一个主要缺点是抗暴性差,其实红外屏完全可以选用任何客户认为满意的防暴玻璃而不会增加太多的成本和影响使用性能,这是其他的触摸屏所无法效仿的。

  4、表面声波触摸屏

  4.1 表面声波

   表面声波,超声波的一种,在介质(例如玻璃或金属等刚性材料)表面浅层传播的机械能量波。通过楔形三角基座(根据表面波的波长严格设计),可以做到定向、小角度的表面声波能量发射。表面声波性能稳定、易于分析,并且在横波传递过程中具有非常尖锐的频率特性,近年来在无损探伤、造影和退波器方向上应用发展很快,表面声波相关的理论研究、半导体材料、声导材料、检测技术等技术都已经相当成熟。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CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕的前面。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。

  4.2 表面声波触摸屏工作原理

  以右下角的X-轴发射换能器为例: 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。当发射换能器发射一个窄脉冲后,声波能量历经不同途径到达接收换能器,走最右边的最早到达,走最左边的最晚到达,早到达的和晚到达的这些声波能量叠加成一个较宽的波形信号,不难看出,接收信号集合了所有在X轴方向历经长短不同路径回归的声波能量,它们在Y轴走过的路程是相同的,但在X轴上,最远的比最近的多走了两倍X轴最大距离。因此这个波形信号的时间轴反映各原始波形叠加前的位置,也就是X轴坐标。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完全一样。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X、Y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。其原理是由接收信号衰减处的衰减量计算得到。三轴一旦确定,控制器就把它们传给主机。

  4.3表面声波触摸屏特点

   清晰度较高,透光率好。高度耐久,抗刮伤性良好(相对于电阻、电容等有表面度膜)。反应灵敏。不受温度、湿度等环境因素影响,分辨率高,寿命长(维护良好情况下5000万次);透光率高(92%),能保持清晰透亮的图像质量;没有漂移,只需安装时一次校正;有第三轴(即压力轴)响应,目前在公共场所使用较多。表面声波屏需要经常维护,因为灰尘,油污甚至饮料的液体沾污在屏的表面,都会阻塞触摸屏表面的导波槽,使波不能正常发射,或使波形改变而控制器无法正常识别,从而影响触摸屏的正常使用,用户需严格注意环境卫生。必须经常擦抹屏的表面以保持屏面的光洁,并定期作一次全面彻底擦除。

  触摸屏发展趋势

  目前触摸屏的应用范围从以往的银行自动柜员机、工控计算机等小众商用市场,迅速扩展到手机、PDA、 GPS(全球定位系统)、MP3,甚至平板电脑(UMPC)等大众消费电子领域。展望未来,触控操作简单、便捷,人性化的触摸屏有望成为人机互动的最佳界面而迅速普及。

  目前的触控技术尚存在屏幕所使用的材源透光较差影响显示画面的清晰度,或者长期使用后出现坐标漂移、影响使用精度等问题。而且,全球主要触摸屏生产大厂多集中在日、美、韩等国家以及我国台湾地区;主要技术、关键零组件和原材料更是基本掌握在日、美厂商手中,中国大陆的触摸屏/触控面板产业还基本处于起步阶段。但正因如此,整个触控行业未来的上升空间还非常大,它也有望成为我国电子企业今后创新发展、大有作为的重要领域。触摸屏目前主要还是集中在小尺寸上的应用,未来的发展将是一个触控和遥控的世界,所以大尺寸触摸屏的发展是目前触摸屏发展的趋势,创科恒远在大尺寸触摸屏的领域上发展有着先进的技术,尤其是多点触摸的应用领域,其在WINDOWS7下开发的多点触摸技术已经广发应用于市场,在市场的应用中给了民众耳目一新的感觉,深的广大民众的喜爱。所以未来的世界是个触控的世界,是个遥控的世界,大尺寸触摸屏的发展有着广泛的空间。

  iSuppli公司预测,在苹果公司iPhone热销及其精致的用户界面刺激下,2008-2012年全球触摸屏显示器模块出货量将增长一倍以上。鉴于这种强劲的增长前景,大约有60家厂商在上月于美国洛杉矶举办的2008年国际信息显示学会(SID)展会期间展示了各自的触摸屏传感器、模块或者系统技术。2008年全球触摸屏模块市场出货量将达3.41亿个,销售额将达到34亿美元。据iSuppli公司本周发布的最新预测,iSuppli公司预测,到2013年该市场将增长到8.33亿个,2008-2013年的复合年增长率为19.5%。预计2013年全球触摸屏模块销售额将从2008年的34亿美元上升到64亿美元,复合年增长率为13.7%。

  触摸屏市场中有100多家供应商,300多家OEM/集成商和众多技术种类,该市场将迎来广阔的前景。

  触控技术应用日益广泛

  触摸屏起源于20世纪70年代,早期多被装于工控计算机、POS机终端等工业或商用设备之中。2007年iPhone手机的推出,成为触控行业发展的一个里程碑。苹果公司把一部至少需要20个按键的移动电话,设计得仅需三四个键就能搞定,剩余操作则全部交由触控屏幕完成。除赋予了使用者更加直接、便捷的操作体验之外,还使手机的外形变得更加时尚轻薄,增加了人机直接互动的亲切感,引发消费者的热烈追捧,同时也开启了触摸屏向主流操控界面迈进的征程。

  目前,触摸屏应用范围已变得越来越广泛,从工业用途的工厂设备的控制/操作系统、公共信息查询的电子查询设施、商业用途的提款机,到消费性电子的移动电话、PDA、数码相机等都可看到触摸屏幕的身影。当然,这其中应用最为广泛的仍是手机。根据调研机构ABIResearch报告指出,2008年采用触控式屏幕的手机出货量将超过1亿部,预计2012年安装触控界面的手机出货量将超过5亿部。

  而且有迹象表明,触摸屏在消费电子产品中的应用范围正从手机屏幕等小尺寸领域向具有更大屏幕尺寸的笔记本电脑拓展。目前,戴尔、惠普、富士通、华硕等一线笔记本电脑品牌厂商都计划推出具备触摸屏的笔记本电脑或UMPC。当然,目前关于配备触摸屏的笔记本电脑是否能从10英寸以下的低价笔记本电脑或UMPC,扩大到14英寸以上的主流笔记本电脑市场,业界仍存争论。因为对于主流笔记本电脑或台式机来说,消费者多已习惯了使用键盘及鼠标进行输入,不像小尺寸笔记本电脑,因可容纳的键盘数量有限,需触摸屏加以辅助,达到更直观的人机沟通目的。而且现在Windows系统尚不支持多点触控功能,如由PC厂商单独导入多点触控功能,在软件上的努力与投资又将极为可观,因此预计到2010年支持多点触控的新操作系统Windows7上市之前,配备触摸屏的笔记本电脑仍将局限于12.1英寸以下。但即便如此,触摸屏市场未来的发展前景也十分诱人。根据市场调研机构的预测,到2010年触摸屏产值将达到35亿美元。

我国触摸屏产业发展现状

   中国的厂商主要致力于在产业链中游的触摸屏、触控面板制造领域拓展,且以电阻式产品为主,如我国大陆的富阳光电、华意电路、北泰显示、凰泽光电、深越光电、沃森电子等。而我国台湾现在也已涌现出时纬科技、接口光电、洋华光电、奇菱科技、富晶通、嵩远光电、仕钦科技、远诺光电、宇宙光电、理义科技、胜华科技等一批触摸屏制造企业。目前触控技术在中小尺寸显示器上的应用已经得到市场的认可,市场将进入高速发展期,我国中小尺寸tft-lcd制造商把握好这个机会可以带动产品升级,这是一个商机。

  此外,电阻式触摸屏适合手机、导航仪等小型设备使用,触摸屏技术要在电脑显示器或电视上使用,必须发展电容式触摸屏技术。不过,电容触摸屏由于拥有高透光率、经久耐用及支持多点触摸等特点,目前成本较高,所以电视用触摸屏面板大批量生产还需要一段时间。

  尽管如此,触摸屏市场未来的发展前景也十分诱人。根据市场调研机构的预测,到2010年触摸屏产值将达到35亿美元。

  而市场分析机构给出了更加具体的数据。通过调查,手机是单位出货量最大的触摸屏应用领域。2007年手机市场的触摸屏出货量是2006年的3倍。2007年触摸屏手机的出货量达1.2亿部,渗透率为10.3%。有预测,到2013年,触摸屏手机的总体出货量将达到5亿多部,占全球手机市场的34%。触摸屏的第二大应用领域是导航设备,2007年导航设备市场增长迅速,当年采用触摸屏的导航设备出货量约为3380万个,远高于2006年时的1700万个。预测2013年这类导航设备的出货量将达到7500万个,占总体导航设备市场的85%以上。

  我国最近几年在平板显示产业的发展上可以说取得了一些成绩,特别是lcd产业链的建设正在不断完善,目前我国触摸屏市场正向成熟发展阶段迈进。然而国内现在的生产线能力远远不能满足产业发展的需求。强大的需求加上触摸屏进入技术与资金门槛不高,因此掀起了触摸屏扩产与新建投资热,这些新建的工厂均以手机屏市场为切入点。

  由于目前各类触摸屏各具优缺点,应用范围、应用规模俱受制约,用户可能只考虑使用的方便及寿命,生产商们却必须不断推陈出新,将更高性能更低价格的产品供应给用户。新的技术产生需要大量的积累,改造原有技术是目前的主流。

  触摸行业标准的制订不容忽视,这将有利于规模发展和合理竞争,对价格的优化极有帮助。而各行业用户也需在目前条件下,缩减不必要的特殊要求,降低生产商的研发成本,加强在软件应用体系上的投入力度,使硬件产品化和规模化程度提高,应用系统水平提升,真正达到方便所有人,也方便行业用户的目标。

  触摸屏应用向多领域全面展开

   随着多媒体信息查询的与日俱增,触摸屏的应用越来越普遍。因为触摸屏作为一种最新的电脑输入设备,使用简单、方便、自然,而且又具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点,适用于中国多媒体信息查询的国情。

  1991年,触摸屏正式进入中国。1996年中国自主研发的触摸自助一体机投入生产。触摸屏在我国的应用范围非常广阔,主要有公共信息的查询,如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询;城市街头的信息查询;此外还可广泛应用于领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。触摸屏还会走入家庭,随着城市向信息化方向发展和电脑网络在日常生活中的渗透,信息查询都会以触摸屏——显示内容可触摸的形式出现。

  无论你是在商场购物,还是在银行存取款,触摸式的自动服务器为你提供了方便快捷的服务,这就是我们所说的触摸屏。可在几年前,这一新东西还非常少见,在业内也没有触摸行业的说法。经过多年来的发展,触摸屏的功能已从原先简单的查询导览发展成为集业务查询上网于为一体的触摸查询一体机,应用领域也从最初的邮电、商场到遍布各个行业众多领域。

 

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