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[摘 要]随着电子技术、网络技术的发展和互联网应用的普及，新一代触摸屏技术和产品相继出现，其坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点得到大众的认同。这种技术极大方便了用户，成为极富吸引力的全新多媒体交互设备。本文简单分析了触摸屏技术的原理以及分类，并探讨了触摸屏技术的发展情况。
[关键词]触摸屏；原理；分类；发展
中图分类号：S512 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）08-0243-01
引言
随着科技的不断发展，各种电子产品层出不穷，例如智能手机、平板电脑、个人数字助理、MP3/MP4等便携式电子产品，以及电脑家用电器等都在逐渐开始使用触摸屏作为用户和电子设备数据沟通的界面。触摸屏技术得到发展和应用，极大地方便了各种程序的界面操作，受到广大群众的认可。触摸屏作为一种定位和输入设备，用户在使用时可以对显示的物件进行触摸、拖拽和手势等操控，这样使人机交互变得更加简单、直观和人性化，同时也符合电子产品轻薄化的发展趋势，因此触摸屏技术值得进行深入研究和应用。
1 触摸屏技术原理
触摸屏从市场概念来说，它是以直接触碰方式发送指令代替键盘和鼠标与计算机建立沟通的输入设备，是一种透明面板。从技术原理来说，触摸屏的本质是传感器，主要由触摸检测部件和触摸屏控制器等几部分组成；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。
2 触摸屏技术分类
随着科技的进步，触摸屏技术也经历了从低档向高档逐步升级和发展的过程。根据其工作原理和传输信息的介质，触摸屏可分为四大类：电阻式触摸屏，电容式触摸屏，红外线式触摸屏和表面声波触摸屏，具体分析如下。
2.1 电阻式触摸屏
电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，在强化玻璃表面分别涂上两层OTI透明氧化金属导电层。利用压力感应进行控制。当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化。在X和Y两个方向上产生信号，然后传送到触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出（X，Y）的位置，再根据模拟鼠标的方式运作。电阻式触摸屏不怕尘埃、水及污垢影响，能在恶劣环境下工作。但由于复合薄膜的外层采用塑胶材料，抗爆性较差，使用寿命受到一定影响。
2.2 电容式触摸屏
电容式触摸屏技术分为表面电容式和投射式两种。表面电容式触摸屏的原理是利用电场感应方式感测屏幕表面，使用时触摸屏表面会有一个电场，如果接地的物体触碰到屏表面，面板表面的电场就会发生电荷的转移，通过侦测这个电荷的转移就可以准确的定位触碰点的坐标。表面电容式触摸屏使用透光率高、寿命长、但是不支持多点触控、分辨率低，主要应用于大尺寸户外用触摸屏，如各类公共信息和服务平台。投射电容式触摸屏原理是借助电极发射出的静电场线来感应的。投射电容技术在规定的时间内能侦测到触摸，该触摸与以往不同的就是不仅能识别出单指，还能识别多根手指。
2.3 红外线式触摸屏
红外触摸基本原理是光束阻断技术，在显示器上添加光点距框架，光点距框架的四边排列了接收管和红外线发射管，在屏幕表面形成红外线网。当手指在触摸屏幕时，就会遮挡住经过该位置的横竖方向的红外线，光信号的改变就会输出变化的电信号，通过电信号的处理来定位触摸点的位置。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。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，可以在各档次的计算机上应用。
2.4 表面声波触摸屏
表面声波是一种在介质表面进行浅层传播的机械能量波，其性能稳定，在横波传递中具有非常尖锐的频率特性。表面声波触摸屏的触摸部分是玻璃平板，安装的等离子显示器屏幕在前面，没有任何贴膜和覆盖层。玻璃屏的左上角和右下角各固定竖直和水平方向的超声波发射换能器，在屏幕表面形成一个纵横交错的超声波栅格，右上角固定两个相应的超声波接收换能器。当手指或其他柔性触摸笔接近屏幕表面时，手指或其他柔性触摸笔吸收了一部分声波能量，而控制器则侦测到接收信号在某一时刻上的衰减，由此可计算出触摸点的位置。
3 触摸屏技术发展分析
3.1 内嵌式触摸屏结构
传统触摸屏采用外挂式，显示模块和触控模块整合为一体。这种外挂式结构简单，易于规模化生产，但是外挂式结构在厚度上难以控制的更为轻薄。不符合触摸屏产品越来越轻薄化的发展方向。所以，我们现在要研究的主要是内嵌式结构触摸屏，他可以将触控模块嵌入显示模块内，这样两个模块就会合在一起，不再是一种相对独立的关系。与传统的外挂式结构相比较，内嵌式结构有其自身的优势：ITO玻璃层数变少了，透光率变得更高，也越来越轻薄，不用再进行触摸屏模组和TFT模组的后道贴合，提高良品率、触摸屏组与TFT模组同时生产，减少部件的运输费用。
3.2 多点触控技术
自2007起，美国苹果公司i-Pad、iPhone系列产品能够在激烈的市场竞争中获得巨大的成功，就是因为采用的投射式电容式触摸屏可支持多点触控，给用户带来了更加丰富的触控体验，开启了多点触控技术应用的新风潮。多点触控技术已经从最初的仅支持2点缩放，逐渐发展实现3指滚动、4指拨移、5指以上触控式以及多重输入方式等。发展多点触控可以多点、多人同时使用，尤其在一些工程设计、绘图、影像处理等大尺寸上，利用电容笔可以进行标记、签名、绘图等，可大大拓宽触摸屏的应用领域。
3.3 混合式觸控技术
随着用户对触控技术要求的提高，单一的触控技术已经无法满足人们的需要。混合式触控技术就是在一块触控面上采用两种或者两种以上的触控技术，以实现多种触控技术间互补优劣的目的。2013年11月份美国专利和商标局通过了一项来自苹果申请的名为“双级别触摸感应按键”的专利，根据专利描述显示，这种可感知多级别压力的按键不仅对触摸操作有反应，同时还能够感应不同等级的压力输入，这种全新的压力感应输入要比现存的所有输入方式都更加高级。例如用户可以首先按压屏幕激活触控功能，这时系统将会继续跟踪用户手势，用户可以继续按压实现进一步功能，例如像一个触控鼠标，所以混合式触控技术必定会成为触控技术的发展方向之一。
结束语
总而言之，作为一种全新的人机交互技术，触摸屏已经广泛地应用到了手机、平板电脑、公共信息查询、教育系统等许多领域。因此，触摸屏技术方便了人们对计算机的操作使用，是一种极有发展前途的交互式输入技术。相关科研单位要给予重视，并投入大量的人力物力进行研发，推动新型触摸屏技术发展。
参考文献
[1] 张子敬.触摸屏技术应用现状和未来发展趋势[J].科技视界，2012，（12）：65-66.
[关键词]触摸屏；原理；分类；发展
中图分类号：S512 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）08-0243-01
引言
随着科技的不断发展，各种电子产品层出不穷，例如智能手机、平板电脑、个人数字助理、MP3/MP4等便携式电子产品，以及电脑家用电器等都在逐渐开始使用触摸屏作为用户和电子设备数据沟通的界面。触摸屏技术得到发展和应用，极大地方便了各种程序的界面操作，受到广大群众的认可。触摸屏作为一种定位和输入设备，用户在使用时可以对显示的物件进行触摸、拖拽和手势等操控，这样使人机交互变得更加简单、直观和人性化，同时也符合电子产品轻薄化的发展趋势，因此触摸屏技术值得进行深入研究和应用。
1 触摸屏技术原理
触摸屏从市场概念来说，它是以直接触碰方式发送指令代替键盘和鼠标与计算机建立沟通的输入设备，是一种透明面板。从技术原理来说，触摸屏的本质是传感器，主要由触摸检测部件和触摸屏控制器等几部分组成；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。
2 触摸屏技术分类
随着科技的进步，触摸屏技术也经历了从低档向高档逐步升级和发展的过程。根据其工作原理和传输信息的介质，触摸屏可分为四大类：电阻式触摸屏，电容式触摸屏，红外线式触摸屏和表面声波触摸屏，具体分析如下。
2.1 电阻式触摸屏
电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，在强化玻璃表面分别涂上两层OTI透明氧化金属导电层。利用压力感应进行控制。当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化。在X和Y两个方向上产生信号，然后传送到触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出（X，Y）的位置，再根据模拟鼠标的方式运作。电阻式触摸屏不怕尘埃、水及污垢影响，能在恶劣环境下工作。但由于复合薄膜的外层采用塑胶材料，抗爆性较差，使用寿命受到一定影响。
2.2 电容式触摸屏
电容式触摸屏技术分为表面电容式和投射式两种。表面电容式触摸屏的原理是利用电场感应方式感测屏幕表面，使用时触摸屏表面会有一个电场，如果接地的物体触碰到屏表面，面板表面的电场就会发生电荷的转移，通过侦测这个电荷的转移就可以准确的定位触碰点的坐标。表面电容式触摸屏使用透光率高、寿命长、但是不支持多点触控、分辨率低，主要应用于大尺寸户外用触摸屏，如各类公共信息和服务平台。投射电容式触摸屏原理是借助电极发射出的静电场线来感应的。投射电容技术在规定的时间内能侦测到触摸，该触摸与以往不同的就是不仅能识别出单指，还能识别多根手指。
2.3 红外线式触摸屏
红外触摸基本原理是光束阻断技术，在显示器上添加光点距框架，光点距框架的四边排列了接收管和红外线发射管，在屏幕表面形成红外线网。当手指在触摸屏幕时，就会遮挡住经过该位置的横竖方向的红外线，光信号的改变就会输出变化的电信号，通过电信号的处理来定位触摸点的位置。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。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，可以在各档次的计算机上应用。
2.4 表面声波触摸屏
表面声波是一种在介质表面进行浅层传播的机械能量波，其性能稳定，在横波传递中具有非常尖锐的频率特性。表面声波触摸屏的触摸部分是玻璃平板，安装的等离子显示器屏幕在前面，没有任何贴膜和覆盖层。玻璃屏的左上角和右下角各固定竖直和水平方向的超声波发射换能器，在屏幕表面形成一个纵横交错的超声波栅格，右上角固定两个相应的超声波接收换能器。当手指或其他柔性触摸笔接近屏幕表面时，手指或其他柔性触摸笔吸收了一部分声波能量，而控制器则侦测到接收信号在某一时刻上的衰减，由此可计算出触摸点的位置。
3 触摸屏技术发展分析
3.1 内嵌式触摸屏结构
传统触摸屏采用外挂式，显示模块和触控模块整合为一体。这种外挂式结构简单，易于规模化生产，但是外挂式结构在厚度上难以控制的更为轻薄。不符合触摸屏产品越来越轻薄化的发展方向。所以，我们现在要研究的主要是内嵌式结构触摸屏，他可以将触控模块嵌入显示模块内，这样两个模块就会合在一起，不再是一种相对独立的关系。与传统的外挂式结构相比较，内嵌式结构有其自身的优势：ITO玻璃层数变少了，透光率变得更高，也越来越轻薄，不用再进行触摸屏模组和TFT模组的后道贴合，提高良品率、触摸屏组与TFT模组同时生产，减少部件的运输费用。
3.2 多点触控技术
自2007起，美国苹果公司i-Pad、iPhone系列产品能够在激烈的市场竞争中获得巨大的成功，就是因为采用的投射式电容式触摸屏可支持多点触控，给用户带来了更加丰富的触控体验，开启了多点触控技术应用的新风潮。多点触控技术已经从最初的仅支持2点缩放，逐渐发展实现3指滚动、4指拨移、5指以上触控式以及多重输入方式等。发展多点触控可以多点、多人同时使用，尤其在一些工程设计、绘图、影像处理等大尺寸上，利用电容笔可以进行标记、签名、绘图等，可大大拓宽触摸屏的应用领域。
3.3 混合式觸控技术
随着用户对触控技术要求的提高，单一的触控技术已经无法满足人们的需要。混合式触控技术就是在一块触控面上采用两种或者两种以上的触控技术，以实现多种触控技术间互补优劣的目的。2013年11月份美国专利和商标局通过了一项来自苹果申请的名为“双级别触摸感应按键”的专利，根据专利描述显示，这种可感知多级别压力的按键不仅对触摸操作有反应，同时还能够感应不同等级的压力输入，这种全新的压力感应输入要比现存的所有输入方式都更加高级。例如用户可以首先按压屏幕激活触控功能，这时系统将会继续跟踪用户手势，用户可以继续按压实现进一步功能，例如像一个触控鼠标，所以混合式触控技术必定会成为触控技术的发展方向之一。
结束语
总而言之，作为一种全新的人机交互技术，触摸屏已经广泛地应用到了手机、平板电脑、公共信息查询、教育系统等许多领域。因此，触摸屏技术方便了人们对计算机的操作使用，是一种极有发展前途的交互式输入技术。相关科研单位要给予重视，并投入大量的人力物力进行研发，推动新型触摸屏技术发展。
参考文献
[1] 张子敬.触摸屏技术应用现状和未来发展趋势[J].科技视界，2012，（12）：65-66.