為了操作上的方便，人們用觸摸屏來(lái)代替鼠標或鍵盤(pán)。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摸屏，然后系統根據手指觸摸的圖標或菜單位置來(lái)定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成;觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶(hù)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，并將它轉換成觸點(diǎn)坐標，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來(lái)的命令并加以執行。
觸摸屏的主要類(lèi)型
按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，我們把觸摸屏分為四種，它們分別為電阻式、電容感應式、紅外線(xiàn)式以及表面聲波式。每一類(lèi)觸摸屏都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，要了解那種觸摸屏適用于那種場(chǎng)合，關(guān)鍵就在于要懂得每一類(lèi)觸摸屏技術(shù)的工作原理和特點(diǎn)。下面對上述的各種類(lèi)型的觸摸屏進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹一下：
1、 電阻式觸摸屏
這種觸摸屏利用壓力感應進(jìn)行控制。電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復合薄膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層透明氧化金屬(透明的導電電阻)導電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層、它的內表面也涂有一層涂層、在他們之間有許多細小的(小于1/1000英寸)的透明隔離點(diǎn)把兩層導電層隔開(kāi)絕緣。 當手指觸摸屏幕時(shí)，兩層導電層在觸摸點(diǎn)位置就有了接觸，電阻發(fā)生變化，在X和Y兩個(gè)方向上產(chǎn)生信號，然后送觸摸屏控制器?？刂破鱾蓽y到這一接觸并計算出(X，Y)的位置，再根據模擬鼠標的方式運作。這就是電阻技術(shù)觸摸屏的最基本的原理。 電阻類(lèi)觸摸屏的關(guān)鍵在于材料科技，常用的透明導電涂層材料有：
A、ITO，氧化銦，弱導電體，特性是當厚度降到1800個(gè)埃(埃=10-10米)以下時(shí)會(huì )突然變得透明，透光率為80%，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度時(shí)又上升到80%。ITO是所有電阻技術(shù)觸摸屏及電容技術(shù)觸摸屏都用到的主要材料，實(shí)際上電阻和電容技術(shù)觸摸屏的工作面就是ITO涂層。
B、鎳金涂層，五線(xiàn)電阻觸摸屏的外層導電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料，外導電層由于頻繁觸摸，使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長(cháng)使用壽命，但是工藝成本較為高昂。鎳金導電層雖然延展性好，但是只能作透明導體，不適合作為電阻觸摸屏的工作面，因為它導電率高，而且金屬不易做到厚度非常均勻，不宜作電壓分布層，只能作為探層。
1.1四線(xiàn)電阻屏
四線(xiàn)電阻模擬量技術(shù)的兩層透明金屬層工作時(shí)每層均增加5V恒定電壓：一個(gè)豎直方向，一個(gè)水平方向?？偣残杷母娎|。 特點(diǎn)：高解析度，高速傳輸反應。 表面硬度處理，減少擦傷、刮傷及防化學(xué)處理。 具有光面及霧面處理。 一次校正，穩定性高，永不漂移。
1.2五線(xiàn)電阻屏
五線(xiàn)電阻技術(shù)觸摸屏的基層把兩個(gè)方向的電壓場(chǎng)通過(guò)精密電阻網(wǎng)絡(luò )都加在玻璃的導電工作面上，我們可以簡(jiǎn)單的理解為兩個(gè)方向的電壓場(chǎng)分時(shí)工作加在同一工作面上，而外層鎳金導電層只僅僅用來(lái)當作純導體，有觸摸后分時(shí)檢測內層ITO接觸點(diǎn)X軸和Y軸電壓值的方法測得觸摸點(diǎn)的位置。五線(xiàn)電阻觸摸屏內層ITO需四條引線(xiàn)，外層只作導體僅僅一條，觸摸屏得引出線(xiàn)共有5條。 特點(diǎn)：解析度高，高速傳輸反應。 表面硬度高，減少擦傷、刮傷及防化學(xué)處理。 同點(diǎn)接觸3000萬(wàn)次尚可使用。 導電玻璃為基材的介質(zhì)。 一次校正，穩定性高，永不漂移。 五線(xiàn)電阻觸摸屏有高價(jià)位和對環(huán)境要求高的缺點(diǎn)
1. 3電阻屏的局限
不管是四線(xiàn)電阻觸摸屏還是五線(xiàn)電阻觸摸屏,它們都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(lái)觸摸,可以用來(lái)寫(xiě)字畫(huà)畫(huà)，比較適合工業(yè)控制領(lǐng)域及辦公室內有限人的使用。電阻觸摸屏共同的缺點(diǎn)是因為復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整個(gè)觸摸屏而導致報廢。不過(guò),在限度之內，劃傷只會(huì )傷及外導電層，外導電層的劃傷對于五線(xiàn)電阻觸摸屏來(lái)說(shuō)沒(méi)有關(guān)系,而對四線(xiàn)電阻觸摸屏來(lái)說(shuō)是致命的。
2、 電容式觸摸屏
2.1電容技術(shù)觸摸屏
是利用人體的電流感應進(jìn)行工作的。電容式觸摸屏是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，最外層是一薄層矽土玻璃保護層,夾層ITO涂層作為工作面,四個(gè)角上引出四個(gè)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(shí)，由于人體電場(chǎng)，用戶(hù)和觸摸屏表面形成以一個(gè)耦合電容，對于高頻電流來(lái)說(shuō)，電容是直接導體，于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。這個(gè)電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過(guò)對這四個(gè)電流比例的精確計算，得出觸摸點(diǎn)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(yōu)于四線(xiàn)電阻屏，當然還不能和表面聲波屏和五線(xiàn)電阻屏相比。電容屏反光嚴重，而且，電容技術(shù)的四層復合觸摸屏對各波長(cháng)光的透光率不均勻，存在色彩失真的問(wèn)題，由于光線(xiàn)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作一個(gè)電容器元件的一個(gè)電極使用，當有導體靠近與夾層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)的的絕緣系數有關(guān)。因此，當較大面積的手掌或手持的導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，這種情況尤為嚴重，手扶住顯示器、手掌靠近顯示器7厘米以?xún)然蛏眢w靠近顯示器15厘米以?xún)染湍芤痣娙萜恋恼`動(dòng)作。 電容屏的另一個(gè)缺點(diǎn)用戴手套的手或手持不導電的物體觸摸時(shí)沒(méi)有反應，這是因為增加了更為絕緣的介質(zhì)。 電容屏更主要的缺點(diǎn)是漂移：當環(huán)境溫度、濕度改變時(shí)，環(huán)境電場(chǎng)發(fā)生改變時(shí)，都會(huì )引起電容屏的漂移，造成不準確。例如：開(kāi)機后顯示器溫度上升會(huì )造成漂移：用戶(hù)觸摸屏幕的同時(shí)另一只手或身體一側靠近顯示器會(huì )漂移;電容觸摸屏附近較大的物體搬移后回漂移，你觸摸時(shí)如果有人圍過(guò)來(lái)觀(guān)看也會(huì )引起漂移;電容屏的漂移原因屬于技術(shù)上的先天不足，環(huán)境電勢面(包括用戶(hù)的身體)雖然與電容觸摸屏離得較遠，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，理論上許多應該線(xiàn)性的關(guān)系實(shí)際上卻是非線(xiàn)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(xiàn)性的關(guān)系，電容觸摸屏采用的這種四個(gè)角的自定義極坐標系還沒(méi)有坐標上的原點(diǎn)，漂移后控制器不能察覺(jué)和恢復，而且，4個(gè)A/D完成后，由四個(gè)分流量的值到觸摸點(diǎn)在直角坐標系上的X、Y坐標值的計算過(guò)程復雜。由于沒(méi)有原點(diǎn)，電容屏的漂移是累積的，在工作現場(chǎng)也經(jīng)常需要校準。 電容觸摸屏最外面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(gè)小洞就會(huì )傷及夾層ITO，不管是傷及夾層ITO還是安裝運輸過(guò)程中傷及內表面ITO層，電容屏就不能正常工作了。
3、紅外線(xiàn)式觸摸屏
紅外觸摸屏是利用X、Y方向上密布的紅外線(xiàn)矩陣來(lái)檢測并定位用戶(hù)的觸摸。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個(gè)電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管，一一對應形成橫豎交叉的紅外線(xiàn)矩陣。用戶(hù)在觸摸屏幕時(shí)，手指就會(huì )擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎兩條紅外線(xiàn)，因而可以判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸點(diǎn)上的紅外線(xiàn)而實(shí)現觸摸屏操作。 早期觀(guān)念上，紅外觸摸屏存在分辨率低、觸摸方式受限制和易受環(huán)境干擾而誤動(dòng)作等技術(shù)上的局限，因而一度淡出過(guò)市場(chǎng)。此后第二代紅外屏部分解決了抗光干擾的問(wèn)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(jìn)，但都沒(méi)有在關(guān)鍵指標或綜合性能上有質(zhì)的飛躍。但是，了解觸摸屏技術(shù)的人都知道，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(xiàn)技術(shù)是觸摸屏產(chǎn)品最終的發(fā)展趨勢。采用聲學(xué)和其它材料學(xué)技術(shù)的觸屏都有其難以逾越的屏障，如單一傳感器的受損、老化，觸摸界面怕受污染、破壞性使用，維護繁雜等等問(wèn)題。紅外線(xiàn)觸摸屏只要真正實(shí)現了高穩定性能和高分辨率，必將替代其它技術(shù)產(chǎn)品而成為觸摸屏市場(chǎng)主流。 過(guò)去的紅外觸摸屏的分辨率由框架中的紅外對管數目決定，因此分辨率較低，市場(chǎng)上主要國內產(chǎn)品為32x32、40X32，另外還有說(shuō)紅外屏對光照環(huán)境因素比較敏感，在光照變化較大時(shí)會(huì )誤判甚至死機。這些正是國外非紅外觸摸屏的國內代理商銷(xiāo)售宣傳的紅外屏的弱點(diǎn)。而最新的技術(shù)第五代紅外屏的分辨率取決于紅外對管數目、掃描頻率以及差值算法，分辨率已經(jīng)達到了1000X720，至于說(shuō)紅外屏在光照條件下不穩定，從第二代紅外觸摸屏開(kāi)始，就已經(jīng)較好的克服了抗光干擾這個(gè)弱點(diǎn)。 第五代紅外線(xiàn)觸摸屏是全新一代的智能技術(shù)產(chǎn)品，它實(shí)現了1000*720高分辨率、多層次自調節和自恢復的硬件適應能力和高度智能化的判別識別，可長(cháng)時(shí)間在各種惡劣環(huán)境下任意使用。并且可針對用戶(hù)定制擴充功能，如網(wǎng)絡(luò )控制、聲感應、人體接近感應、用戶(hù)軟件加密保護、紅外數據傳輸等。 原來(lái)媒體宣傳的紅外觸摸屏另外一個(gè)主要缺點(diǎn)是抗暴性差，其實(shí)紅外屏完全可以選用任何客戶(hù)認為滿(mǎn)意的防暴玻璃而不會(huì )增加太多的成本和影響使用性能，這是其他的觸摸屏所無(wú)法效仿的。
4、表面聲波觸摸屏
4.1 表面聲波
表面聲波，超聲波的一種，在介質(zhì)(例如玻璃或金屬等剛性材料)表面淺層傳播的機械能量波。通過(guò)楔形三角基座(根據表面波的波長(cháng)嚴格設計)，可以做到定向、小角度的表面聲波能量發(fā)射。表面聲波性能穩定、易于分析，并且在橫波傳遞過(guò)程中具有非常尖銳的頻率特性，近年來(lái)在無(wú)損探傷、造影和退波器方向上應用發(fā)展很快，表面聲波相關(guān)的理論研究、半導體材料、聲導材料、檢測技術(shù)等技術(shù)都已經(jīng)相當成熟。 表面聲波觸摸屏的觸摸屏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。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。
4.2 表面聲波觸摸屏工作原理
以右下角的X-軸發(fā)射換能器為例： 發(fā)射換能器把控制器通過(guò)觸摸屏電纜送來(lái)的電信號轉化為聲波能量向左方表面傳遞，然后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面傳遞，聲波能量經(jīng)過(guò)屏體表面，再由上邊的反射條紋聚成向右的線(xiàn)傳播給X-軸的接收換能器，接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘枴?/span> 當發(fā)射換能器發(fā)射一個(gè)窄脈沖后，聲波能量歷經(jīng)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(gè)較寬的波形信號，不難看出，接收信號集合了所有在X軸方向歷經(jīng)長(cháng)短不同路徑回歸的聲波能量，它們在Y軸走過(guò)的路程是相同的，但在X軸上，最遠的比最近的多走了兩倍X軸最大距離。因此這個(gè)波形信號的時(shí)間軸反映各原始波形疊加前的位置，也就是X軸坐標。 發(fā)射信號與接收信號波形 在沒(méi)有觸摸的時(shí)候，接收信號的波形與參照波形完全一樣。當手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時(shí)，X軸途經(jīng)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(shí)刻位置上波形有一個(gè)衰減缺口。 接收波形對應手指擋住部位信號衰減了一個(gè)缺口，計算缺口位置即得觸摸坐標 控制器分析到接收信號的衰減并由缺口的位置判定X坐標。之后Y軸同樣的過(guò)程判定出觸摸點(diǎn)的Y坐標。除了一般觸摸屏都能響應的X、Y坐標外，表面聲波觸摸屏還響應第三軸Z軸坐標，也就是能感知用戶(hù)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，控制器就把它們傳給主機。
4.3表面聲波觸摸屏特點(diǎn)
清晰度較高，透光率好。高度耐久，抗刮傷性良好(相對于電阻、電容等有表面度膜)。反應靈敏。不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，分辨率高，壽命長(cháng)(維護良好情況下5000萬(wàn)次);透光率高(92%)，能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量;沒(méi)有漂移，只需安裝時(shí)一次校正;有第三軸(即壓力軸)響應，目前在公共場(chǎng)所使用較多。 表面聲波屏需要經(jīng)常維護，因為灰塵，油污甚至飲料的液體沾污在屏的表面，都會(huì )阻塞觸摸屏表面的導波槽，使波不能正常發(fā)射，或使波形改變而控制器無(wú)法正常識別，從而影響觸摸屏的正常使用，用戶(hù)需嚴格注意環(huán)境衛生。必須經(jīng)常擦抹屏的表面以保持屏面的光潔，并定期作一次全面徹底擦除。
表面聲波屏
聲波屏的三個(gè)角分別粘貼著(zhù)X，Y方向的發(fā)射和接收聲波的換能器(換能器：由特殊陶瓷材料制成的，分為發(fā)射換能器和接收換能器。是把控制器通過(guò)觸摸屏電纜送來(lái)的電信號轉化為聲波能和由反射條紋匯聚成的表面聲波能變?yōu)殡娦盘枴?/span>)，四個(gè)邊刻著(zhù)反射表面超聲波的反射條紋。當手指或軟性物體觸摸屏幕，部分聲波能量被吸收，于是改變了接收信號，經(jīng)過(guò)控制器的處理得到觸摸的X，Y坐標。
四線(xiàn)電阻屏
四線(xiàn)電阻屏在表面保護涂層和基層之間覆著(zhù)兩層透明電導層ITO(ITO：氧化銦，弱導電體，特性是當厚度降到1800個(gè)埃(埃=10-10米)以下時(shí)會(huì )突然變得透明，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度時(shí)透光率又上升。是所有電阻屏及電容屏的主要材料。)，兩層分別對應X，Y軸，它門(mén)之間用細微透明絕緣顆粒絕緣，當觸摸時(shí)產(chǎn)生的壓力使兩導電層接通，由于電阻值的變化而得到觸摸的X，Y坐標。
五線(xiàn)電阻屏
五線(xiàn)電阻屏的基層之上覆有把X，Y兩方向的電壓場(chǎng)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(xiàn)電阻觸摸屏的外層導電層使用的是延展性好的鎳金涂層材料，外導電層由于頻繁觸摸，使用延展性好的鎳金材料目的是為了延長(cháng)使用壽命。)只用來(lái)作純導體，當觸摸時(shí)，用分時(shí)檢測接觸點(diǎn)X軸和Y軸電壓值的方法測得觸摸點(diǎn)的位置。內層ITO需四條引線(xiàn)，外層一條，共5根引線(xiàn)。
電容屏
電容屏表面涂有透明電導層ITO，電壓連接到四角，微小直流電散部在屏表面，形成均勻之電場(chǎng)，用手觸屏時(shí)，人體作為耦合電容一極，電流從屏四角匯集形成耦合電容另一極，通過(guò)控制器計算電流傳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(xiàn)矩陣來(lái)檢測并定位用戶(hù)的觸摸。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個(gè)電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管，一一對應形成橫豎交叉的紅外線(xiàn)矩陣。用戶(hù)在觸摸屏幕時(shí)，手指就會(huì )擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎兩條紅外線(xiàn)，因而可以判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸點(diǎn)上的紅外線(xiàn)而實(shí)現觸摸屏操作。
