2013年觸摸屏的技術(shù)分類

中國產(chǎn)業(yè)研究報告網(wǎng)訊： 

    內(nèi)容提要：在中大尺寸觸摸屏市場上，可使用的觸摸技術(shù)最為豐富，除電阻屏外，表面電容屏、聲波屏、紅外屏三類技術(shù)一直是這個市場上的主流技術(shù)，而近年來大尺寸觸摸屏中的光學(xué)屏部分迅速崛起。相對而言，紅外屏在較大尺寸觸摸屏上應(yīng)用優(yōu)勢更為明顯，光學(xué)屏則在超大尺寸觸摸屏中具有顯著優(yōu)勢，2009 年約20%的20-50 英寸觸摸屏采用紅外屏，約50%左右的50 英寸以上觸摸屏采用光學(xué)屏。”

    最初的觸摸技術(shù)只有紅外技術(shù)。近年來新的觸摸技術(shù)不斷涌現(xiàn)，據(jù)統(tǒng)計已經(jīng)有20 多種。目前市場上存在的主流觸摸屏包括：電阻式技術(shù)觸摸屏（簡稱“電阻屏”）、電容感應(yīng)式技術(shù)觸摸屏（包括表面電容技術(shù)和投射式電容技術(shù)，簡稱“電容屏”）、表面聲波技術(shù)觸摸屏（簡稱“聲波屏”）、紅外線技術(shù)觸摸屏（簡稱“紅外屏”）、光學(xué)影像式觸摸屏（簡稱“光學(xué)屏”）和彎曲波技術(shù)觸摸屏（簡稱“彎曲波屏”）。各種觸摸技術(shù)擁有各自的優(yōu)勢和應(yīng)用領(lǐng)域，不存在一種可以滿足所有細分市場應(yīng)用需求的技術(shù)。 

    （1）電阻屏 

    電阻屏傳感器的主要部分由兩塊表面涂有ITO （氧化銦錫）的透明導(dǎo)電膜疊合而成，覆蓋在顯示器表面。平時兩導(dǎo)電層不連通，電壓保持恒定，使用時利用壓力導(dǎo)通，導(dǎo)致電阻變化，電壓相應(yīng)發(fā)生變化，控制器利用偵測到的電壓變化，計算出接觸點坐標。 

    電阻屏又可分為四線電阻屏、五線電阻屏和八線電阻屏。四線電阻屏是目前使用最多的觸摸屏，主要用于小尺寸屏低端市場，在中尺寸屏幕上有少量應(yīng)用，但很少應(yīng)用于大尺寸屏幕。五線電阻屏和八線電阻屏的制造成本較高，使用量較小。此外，一種壓感式電子白板被市場分析歸類為電阻屏，這種電阻屏不透明，不能覆蓋在顯示器表面，僅用于大尺寸的投影式電子白板。 

    （2）電容屏 

    電容式觸摸屏目前市場上主要為表面電容式觸摸屏和投射電容式觸摸屏，以表面電容式觸摸屏為例，其傳感器由一層涂覆在玻璃表面的ITO 透明導(dǎo)電膜和附著在其邊緣的狹長電極組成。工作時接通低壓交流電場，當(dāng)手指觸摸屏幕時，手指與導(dǎo)電層形成耦合電容，由四邊電極發(fā)出的電流流向觸點，控制器根據(jù)電流的變化比例和強弱就可計算出觸摸點的位置。 

    表面電容屏在較小的中尺寸觸摸屏中具有一定的價格優(yōu)勢，使用量較大。投射電容屏是近年來發(fā)展較快的一種新型電容式觸摸屏，價格較高，適用于中高端的小尺寸屏幕，在較大尺寸的商店櫥窗展示上也有應(yīng)用，是較具發(fā)展前途的一種技術(shù)。 

    電阻屏和電容屏都需要在基板上涂覆ITO 導(dǎo)電鍍層，對圖像清晰度和透明度都有一定的影響；涂層的局部劃傷也會影響整體使用；電容屏僅對手指觸摸產(chǎn)生響應(yīng)。這些不足限制了電阻屏和電容屏的市場應(yīng)用范圍。 

    （3）聲波屏 

    表面聲波技術(shù)觸摸屏的傳感器主要部分是安裝在顯示器的三個角的一組發(fā)射和接收超聲波的換能器。發(fā)射換能器不斷發(fā)射電聲脈沖形成超聲波，超聲波沿著玻璃表面?zhèn)鞑�，被收集回接收換能器。接收換能器平時接收到的表面聲波總波形保持恒定，當(dāng)手指或軟性物體觸摸屏幕時，部分聲波能量被吸收，于是接收信號波形相應(yīng)發(fā)生變化，經(jīng)由控制器比對后計算出觸摸點的坐標。聲波屏具有一定的價格優(yōu)勢，在中尺寸觸摸屏中應(yīng)用較多，由于超聲波換能器的精密機械構(gòu)造，聲波屏耐用性受到一定的限制。 

    （4）紅外屏 

    紅外線技術(shù)觸摸屏的傳感器主要部分是安裝在顯示器四邊的紅外線發(fā)射管（LED 燈）和紅外接收管。平時紅外光能被接收器正常偵測到。當(dāng)觸摸屏幕時，部分接收器接收到的紅外信號發(fā)生變化，控制器通過對接收信號發(fā)生變化的接收器位置進行計算，得到觸摸點的坐標。紅外式觸摸技術(shù)是最早商用的觸摸屏技術(shù)之一，全球已知較早的相關(guān)技術(shù)專利為美國的“InfraRed light beam X-Y position encoder for display devices”（專利號US3775560），由伊利諾伊大學(xué)基金會持有，于1972 年2 月申請，1973 年11 月獲授權(quán)，現(xiàn)已過專利保護期。國內(nèi)申請人所申請的最早的觸摸屏專利“紅外觸摸屏光電檢測定位系統(tǒng)”（專利號CN95105303.5），1995 年申請，1996 年獲授權(quán)，專利持有人為珠�？平�實業(yè)有限公司，發(fā)明人為公司現(xiàn)任董事長劉新斌先生，是當(dāng)時最新的第二代脈沖方式可抗陽光工作的紅外觸摸屏技術(shù)，該專利因未按時繳納年費，于2000 年9 月失效。從仿生學(xué)角度看，紅外線觸摸技術(shù)因為傳感器組合方式最為豐富，在高精度、高分辨率、多點觸摸、高速響應(yīng)等方面大有潛力可挖。早期的紅外線觸摸屏存在抗光性差、分辨率過低、觸摸高度高等諸多缺陷，即便如此，由于壽命長、可靠性高、防暴性好、透光率最好，紅外線技術(shù)觸摸屏一直受到金融、工控行業(yè)的青睞，比如早期的ATM 取款機。 

    紅外屏最突出的優(yōu)勢就是結(jié)實耐用，具有良好的抗暴性、可靠性。密閉式結(jié)構(gòu)使其具有良好的防臟污、防水性能。紅外屏不存在實體的“屏幕”，只是一個與顯示屏幕邊框相適應(yīng)的方框，不與觸摸物發(fā)生直接的物理接觸，提高了耐用性。此外，紅外屏不需要實體覆層、導(dǎo)電薄膜，工作所需的紅外線不影響顯示屏的透光率和畫質(zhì)。由于價格相對較高，紅外屏主要用于中高端中大尺寸屏幕，在要求高可靠性的高端小尺寸屏中也有少量應(yīng)用。 

    （5）光學(xué)屏 

    光學(xué)影像式觸摸屏的傳感器主要部分是安裝在顯示器邊緣的兩個或多個光學(xué)攝像頭，可以從不同的視角感應(yīng)觸摸物體，通過角坐標定位計算出觸摸點的位置。 

    光學(xué)影像式觸摸技術(shù)已知較早的相關(guān)專利為“Non-contact X,Y digitizer usingtwo dynamic RAM imagers”（專利號US4507557），該專利于1983 年4 月申請，1985 年3 月獲授權(quán)，1993 年3 月因未續(xù)繳專利維持費而失效。目前新西蘭NextWindow 公司和本公司均擁有商業(yè)化的光學(xué)觸摸屏核心技術(shù)。光學(xué)屏的突出特點是分辨率高、書寫效果好。由于對于任何尺寸的屏幕，都只需要固定數(shù)量的攝像頭和相應(yīng)組件，因此在大尺寸觸摸屏中，光學(xué)影像式觸摸屏具有成本優(yōu)勢，尺寸越大，優(yōu)勢越明顯。由于這些特點，光學(xué)屏近年來發(fā)展迅速。但是光學(xué)屏抗暴性、防護性等性能一般，通常用于用戶較穩(wěn)定的場合。 

    （6）彎曲波屏 

    彎曲波屏又稱彎曲波技術(shù)觸摸屏，使用一個平面玻璃和四個附在玻璃背面的壓電換能器作為聽筒，通過檢測觸摸屏幕時發(fā)生的機械振動以及傳導(dǎo)到不同聽筒的時間差來判斷觸摸并識別觸摸點的位置。彎曲波技術(shù)包括EloTouch 在2006 年推出的聲脈沖識別觸摸屏（APR，acousticpulse recognition），和3M 在2007 年正式推出的分期信號技術(shù)觸摸屏（DST，dispersive signal technology）。本公司在國內(nèi)取得了彎曲波技術(shù)發(fā)明專利“檢測振動源位置坐標的定位系統(tǒng)和方法”（專利號：02104009.5，2002 年2 月申請，2006年4 月獲授權(quán)）。 

    彎曲波屏適用于從PDA 大小的設(shè)備到40 英寸顯示設(shè)備。在信號捕捉過程中，可以防止手掌誤觸。由于使用了純玻璃結(jié)構(gòu)，其圖像的品質(zhì)高，透光率高，且防水、防污、防一般物體刮擦。但彎曲波屏不能識別手指的停留和移開動作以及存在會受到外部聲音干擾的問題，使用范圍受到一定的影響。下表是根據(jù)市場上常見的主流觸摸屏總結(jié)的產(chǎn)品特點及使用環(huán)境的比較情況。

    總之，沒有一種觸摸技術(shù)既能滿足全部性能要求，又適應(yīng)于所有使用環(huán)境和所有終端設(shè)備，目前市場上已有的各種觸摸技術(shù)各有其優(yōu)勢和劣勢。不同尺寸、不同終端設(shè)備的性能要求和使用環(huán)境要求存在差異，各種觸摸技術(shù)的優(yōu)勢和劣勢對比隨之變化，因此各種觸摸技術(shù)呈現(xiàn)不同的細分市場分布特征。簡而言之，在中小尺寸觸摸屏市場上電阻屏占據(jù)傳統(tǒng)優(yōu)勢地位，但近年來投射式電容屏在較小尺寸觸摸屏市場上迅速崛起。2009 年，超過1/4 的5 英寸以下觸摸屏使用了投射式電容。在中大尺寸觸摸屏市場上，可使用的觸摸技術(shù)最為豐富，除電阻屏外，表面電容屏、聲波屏、紅外屏三類技術(shù)一直是這個市場上的主流技術(shù)，而近年來大尺寸觸摸屏中的光學(xué)屏部分迅速崛起。相對而言，紅外屏在較大尺寸觸摸屏上應(yīng)用優(yōu)勢更為明顯，光學(xué)屏則在超大尺寸觸摸屏中具有顯著優(yōu)勢，2009 年約20%的20-50 英寸觸摸屏采用紅外屏，約50%左右的50 英寸以上觸摸屏采用光學(xué)屏。”