觸摸屏

隨著計算機技術的發展，計算機的輸入方式由原來的紙帶輸入到鍵盤輸入、到滑鼠輸入、再到觸摸輸入，共經歷了四個階段。這個過程是一個從專業到普及的過程，觸摸屏技術讓更多的人使用上了計算機。觸摸屏是一種交互輸入設備，用戶只需用手指或光筆觸摸屏的某位置即可控制計算機的運行。因此，觸摸屏技術具有操作簡單，使用靈活的特點。

觸摸屏（Touch Panel）技術產生於70年代，最先應用於美國的軍事，此後，該項技術逐漸向民用移轉，並且隨著電子技術、網路技術的發展和網際網路應用的普及，新一代觸摸屏技術和產品相繼出現，其堅固耐用、反應速度快、節省空間、易於交流等許多優點得到大眾的認同。

漸漸地，這種最為輕鬆的人機交互技術已經被推向眾多領域，除了應用於個人攜帶型信息產品之外，還廣泛應用於家電、公共信息（如電子政務、銀行、醫院、電力等部門的業務查詢等）、電子遊戲、通訊設備、辦公室自動化設備、信息收集設備及工業設備等等。觸摸屏技術在我國的應用雖然只有十多年的時間，但是它已經成了繼鍵盤、滑鼠、手寫板、語音輸入后最為普通百姓所易接受的計算機輸入方式。

觸摸屏技術是繼鍵盤、滑鼠、手寫板、語音輸入后最為普通百姓所易接受的計算機輸入方式。利用這種技術，用戶只要用手指輕輕地觸碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現對主機操作，從而使人機交互更為直截了當。這種技術極大方便了用戶，是極富吸引力的全新多媒體交互設備。

觸摸屏的本質是感測器，它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，用於檢測用戶觸摸位置，接受後送觸摸屏控制器；觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置接收觸摸信息，並將它轉換成觸點坐標送給CPU，同時能接收CPU發來的命令並加以執行。

根據感測器的類型，觸摸屏大致被分為紅外線式、電阻式、表面聲波式和電容式觸摸屏四種。紅外線技術觸摸屏價格低廉，但其外框易碎，容易產生光干擾，曲面情況下失真；電容技術觸摸屏設計構思合理，但其圖像失真問題很難得到根本解決；電阻技術觸摸屏的定位準確，但其價格頗高，且怕刮易損；表面聲波觸摸屏解決了以往觸摸屏的各種缺陷，清晰不容易被損壞，適於各種場合，缺點是屏幕表面如果有水滴和塵土會使觸摸屏變得遲鈍，甚至不工作。

紅外線式觸摸屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外發射管和紅外接收管，一一對應形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在觸摸屏幕時，手指就會擋住經過該位置的橫豎兩條紅外線，因而可以判斷出觸摸點在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸點上的紅外線而實現觸摸屏操作。紅外觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，適宜某些惡劣的環境條件。其主要優點是價格低廉、安裝方便、不需要卡或其它任何控制器，可以在各檔次的計算機上應用。

紅外式觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，適合某些惡劣的環境條件。其主要優點是價格低廉，安裝方便，不要卡或任何其他控制器，可以用在各種檔次上的計算機。此外，由於沒有電容充放電過程，響應速度比電容式快，但解析度較低。

電阻屏最外層一般使用的是軟屏，通過按壓使內觸點上下相連。內層裝有物理材料氧化金屬，即N型氧化物半導體——氧化銦錫（IndiumTinOxides，ITO），也叫氧化銦，透光率為80%，上下各一層，中間隔開。ITO是電阻觸摸屏及電容觸摸屏都用到的主要材料，它們的工作面就是ITO塗層，用指尖或任何物體按壓外層，使表面膜內凹變形，讓內兩層ITO相碰導電從而定位到按壓點的坐標來實現操控。根據屏的引出線數，又分有4線、5線及多線，門檻低，成本相對價廉，優點是不受灰塵、溫度、濕度的影響。缺點也很明顯，外層屏膜很容易刮花，不能使用尖銳的物體點觸屏面。一般是不能多點觸控，即只能支持單點，若同時按壓兩個或兩個以上的觸點，是不能被識別和找到精確坐標的。在電阻屏上要將一幅圖片放大，就只能多次點擊“+”。

利用壓力感應進行控制。當手指觸摸屏幕時，兩層導電層在觸摸點位置就有了接觸，電阻發生變化。在X和Y兩個方向上產生信號，然後傳送到觸摸屏控制器。控制器偵測到這一接觸並計算出(X，Y)的位置，再根據模擬滑鼠的方式運作。電阻式觸摸屏不怕塵埃、水及污垢影響，能在惡劣環境下工作。但由於複合薄膜的外層採用塑膠材料，抗爆性較差，使用壽命受到一定影響。

電阻式觸摸屏利用壓力感應進行控制，它的表層是一層塑膠，底層是一層玻璃，能承受惡劣環境因素的干擾，但手感和透光性較差，適合佩帶手套和不能用手直接觸摸的場合。

表面聲波是一種沿介質表面傳播的機械波。該種觸摸屏的角上裝有超聲波換能器。能發送一種高頻聲波跨越屏幕表面，當手指觸及屏幕時，觸點上的聲波即被阻止，由此確定坐標位置。

表面聲波觸摸屏不受溫度、濕度等環境因素影響，解析度高，具有防刮性，壽命長，透光率高，能保持清晰透亮的圖像質量，最適合公共場所使用。但塵埃、水及污垢會嚴重影響其性能，需要經常維護，保持屏面的光潔。

這種觸摸屏是利用人體的電流感應進行工作的，在玻璃表面貼上一層透明的特殊金屬導電物質，當有導電物體觸碰時，就會改變觸點的電容，從而可以探測出觸摸的位置。但用戴手套的手或手持不導電的物體觸摸時沒有反應，這是因為增加了更為絕緣的介質。

電容觸摸屏能很好地感應輕微及快速觸摸、防刮擦、不怕塵埃、水及污垢影響，適合惡劣環境下使用。但由於電容隨溫度、濕度或環境電場的不同而變化，故其穩定性較差，解析度低，易漂移。

從技術原理角度來講，觸摸屏是一套透明的絕對坐標定位系統，首先它必須保證是透明的，因此它必須通過材料科技來解決透明問題，像數字化儀、寫字板、電梯開關，它們都不是觸摸屏；其次它是絕對坐標，手指摸哪就是哪，不需要第二個動作，不像滑鼠，是相對定位的一套系統，我們可以注意到，觸摸屏軟體都不需要游標，有游標反倒影響用戶的注意力，因為游標是給相對定位的設備用的，相對定位的設備要移動到一個地方首先要知道身在何處，往哪個方向去，每時每刻還需要不停的給用戶反饋當前的位置才不至於出現偏差。這些對採取絕對坐標定位的觸摸屏來說都不需要；再其次就是能檢測手指的觸摸動作並且判斷手指位置。

透明，它直接影響到觸摸屏的視覺效果。透明有透明的程度問題，紅外線技術觸摸屏和表面聲波觸摸屏只隔了一層純玻璃，透明可算佼佼者，其它觸摸屏這點就要好好推敲一番，“透明”，在觸摸屏行業里，只是個非常泛泛的概念，很多觸摸屏是多層的複合薄膜，僅用透明一點來概括它的視覺效果是不夠的，它應該至少包括四個特性：透明度、色彩失真度、反光性和清晰度，還能再分，比如反光程度包括鏡面反光程度和衍射反光程度，只不過觸摸屏表面衍射反光還沒到達CD盤的程度，對用戶而言，這四個度量已經基本夠了。

由於透光性與波長曲線圖的存在，通過觸摸屏看到的圖象不可避免的與原圖象產生了色彩失真，靜態的圖象感覺還只是色彩的失真，動態的多媒體圖象感覺就不是很舒服了，色彩失真度也就是圖中的最大色彩失真度自然是越小越好。平常所說的透明度也只能是圖中的平均透明度，當然是越高越好。

反光性，主要是指由於鏡面反射造成圖像上重疊身後的光影，如人影、窗戶、燈光等。反光是觸摸屏帶來的負面效果，越小越好，它影響用戶的瀏覽速度，嚴重時甚至無法辨認圖像字元，反光性強的觸摸屏使用環境受到限制，現場的燈光布置也被迫需要調整。大多數存在反光問題的觸摸屏都提供另外一種經過表面處理的型號：磨砂面觸摸屏，也叫防眩型，價格略高一些，防眩型反光性明顯下降，適用於採光非常充足的大廳或展覽場所，不過，防眩型的透光性和清晰度也隨之有較大幅度的下降。清晰度，有些觸摸屏加裝之後，字跡模糊，圖像細節模糊，整個屏幕顯得模模糊糊，看不太清楚，這就是清晰度太差。清晰度的問題主要是多層薄膜結構的觸摸屏，由於薄膜層之間光反覆與反射折射而造成的，此外防眩型觸摸屏由於表面磨砂也造成清晰度下降。清晰度不好，眼睛容易疲勞，對眼睛也有一定傷害，選購觸摸屏時要注意判別。

觸摸屏是絕對坐標系統，要選哪就直接點那，與滑鼠這類相對定位系統的本質區別是一次到位的直觀性。絕對坐標系的特點是每一次定位坐標與上一次定位坐標沒有關係，觸摸屏在物理上是一套獨立的坐標定位系統，每次觸摸的數據通過校準數據轉為屏幕上的坐標，這樣，就要求觸摸屏這套坐標不管在什麼情況下，同一點的輸出數據是穩定的，如果不穩定，那麼這觸摸屏就不能保證絕對坐標定位，點不準，這就是觸摸屏最怕的問題：漂移。技術原理上凡是不能保證同一點觸摸每一次採樣數據相同的觸摸屏，都有漂移這個問題，目前有漂移現象的只有電容觸摸屏。

檢測觸摸並定位，各種觸摸屏技術都是依靠各自的感測器來工作的，甚至有的觸摸屏本身就是一套感測器。各自的定位原理和各自所用的感測器決定了觸摸屏的反應速度、可靠性、穩定性和壽命。

觸摸屏具有方便直觀、圖像清晰、堅固耐用和節省空間等優點，使用者只要用手輕輕地碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現對主機的操作和查詢，擺脫了鍵盤和滑鼠操作，從而大大提高了計算機的可操作性和安全性，使人機交互更為直接。

只需要手指輕觸電腦屏幕上的有關按鈕，便可以進入信息界面，有關信息可以包括文字、動畫、音樂、錄像、遊戲等。

顧客無需了解電腦的專業知識，便可以清楚明白電腦屏幕上的所有信息、提示、指令，其界面適合各層次、各年齡的廣大客戶。

信息存儲量幾乎不受限制，任何複雜的數據信息都可以納入多媒體系統，而且信息種類豐富，可以達到視聽皆備、多變的展示效果。

系統採用尖端技術，對大容量數據查詢，響應速度很快。

長時間連續運行，對系統無任何影響，系統穩定可靠，正常操作不會出錯、死機；維護容易，系統包括一個與演示系統界面完全相同的管理維護系統，可以方便地對數據內容進行增減、刪改等管理操作。

具有良好的擴充性，可隨時增加系統內容和數據。

系統可以根據用戶需要，建立各種網路連接。

隨著多媒體信息查詢設備的與日俱增，人們越來越多地談到觸摸屏，因為觸摸屏不僅適用於中國多媒體信息查詢的國情，而且觸摸屏具有堅固耐用、反應速度快、節省空間、易於交流等許多優點。利用這種技術，用戶只要用手指輕輕地碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現對主機操作，從而使人機交互更為直截了當，這種技術大大方便了那些不懂電腦操作的用戶。

觸摸屏在我國的應用範圍非常廣闊，主要是公共信息的查詢；如電信局、稅務局、銀行、電力等部門的業務查詢；城市街頭的信息查詢；此外應用於領導辦公、工業控制、軍事指揮、電子遊戲、點歌點菜、多媒體教學、房地產預售等。

現在商店的結算櫃檯使用了計算機交互終端設備。顧客通過操作觸摸屏即可能列印出標有貨物名稱、價格的付款單。在終端機上可以利用滿屏的視頻圖像進行產品促銷，顧客根據自己的需要可以對商品進行查詢。

使用觸摸屏入場券查詢預訂系統，可在屏幕上顯示出預訂的座位及該位置觀看比賽的效果，當確定了座位之後，將信用卡放進系統中即可以完成預訂過程。

視頻音樂點播機中儲存有多首帶畫面的歌曲、多首視頻音樂及卡拉OK歌曲，通過觸摸屏可以對這些內容進行選擇。有些視頻音樂點播機還有供選用遊戲軟體，只需觸摸屏幕即可玩這些生動有趣的遊戲。

在金融交易中，速度與準確性是極為重要的兩個因素。觸摸屏的使用為用戶提供了輕鬆與迅速處理瞬息變化的信息的手段，用戶根據顯示內容做出判斷，並隨即點觸屏幕即可完成決策，因此，可以讓使用者集中精力交易。

（1）房地產查詢和銷售美國ERA公司設計的聯機房地產信息網路通過設在公共場所的觸摸屏信息台把各種房地產信息提供給用戶，這就免除了購房者跑腿之苦，同時也為房地產主提供了在全國範圍內作廣告的機會。

（2）郵電查詢與話費查詢郵電局和電話局也利用觸摸屏系統向公眾提供各類查詢，包括郵政業務查詢、電信業務查詢、郵編和長途電話區號查詢、儲匯業務查詢等。例如，北京南區郵電局就採用了環星公司的觸摸屏查詢台為公眾服務。

（3）售票與航運服務等。例如，北京站售票廳的觸摸屏售票台可讓用戶選擇車次、車廂類別、購票張數、目的地。

觸摸屏大多放置於公共場所中使用，由於環境、人為操作等原因，在使用過程中往往會出現一些問題，具體如下。

1、使用一段時間后觸摸無反應

（1）電容屏設備在長期使用過程中，屏上及內部控制電路由於靜電的積累，整台設備布滿了靜電，如果接地性欠佳，會影響到屏的正常工作，導致觸摸屏有嚴重的偏差甚至失效。此時，關閉設備的電源，用導線將屏的內、外部接地放電，消除大量的靜電，再打開設備電源重新啟動即可。

（2）聲波觸摸屏在工作中，由於表面灰塵積累過多，如果不經常擦拭，就會或多或少地阻擋一些聲波的接收和反射，也會造成屏的靈敏度下降，導致使用不正常。關機后，可以用乾淨的紙巾或名片輕輕地將屏表面和四周的灰塵撣去，再重新啟動機器，一般便可正常工作。

2、與硬體相關的問題觸摸屏

一般用串口進行信號的傳輸，從PS2/埠取工作信號，如果指示燈不亮，說明沒有取到信號或控制盒上的PS2/線可能壞了。如果串口損壞或被禁用，將導致驅動程序無法安裝，可更換介面或引線。如果屏幕被擠壓有輕微變形，是因為觸摸區域被顯示器外殼或機櫃外殼壓住了，會導致無法定位，觸摸屏游標一直在顯示器4邊的某一點上，可以請專業人員教正顯示器外殼邊框或將機櫃和顯示器屏幕之間的距離調大一點來處理。

3、其他相關的問題

觸摸屏游標只在一小區域內移動或觸摸屏點不準，要運行觸摸屏校準程序，在改變顯示器解析度后發現觸摸屏有些區域根本不能點觸，則可能是觸摸屏壞了，請更換觸摸屏。

由於技術上的局限性和環境適應能力較差，尤其是表面聲波屏，屏幕上會由於水滴、灰塵等污染而無法正常使用，所以觸摸屏幕也同普通機器一樣需要定期保養維護。並且由於觸摸屏是多種電器設備高度集成的觸控一體機，所以在使用和維護時應注意以下的一些問題。

（1）每天在開機之前，用干布擦拭屏幕。

（2）水滴或飲料落在屏幕上，會使軟體停止反應，這是由於水滴和手指具有相似的特性，需把水滴擦去。

（3）觸摸屏控制器能自動判斷灰塵，但積塵太多會降低觸摸屏的敏感性，只需用干布把屏幕擦拭乾凈。

（4）應用玻璃清潔劑清洗觸摸屏上的臟指印和油污。

（5）嚴格按規程開、關電源，即開啟電源的順序是：顯示器、音響、主機。關閉電源則以相反的順序進行。

（6）硬碟上產生大量臨時文件，如果經常斷點或者不退出Windows就直接關機，很快就會導致硬碟錯誤。因此，需要定期運行ScanDisk掃描硬碟錯誤，應用程序中最好能設置秘密方式退出應用程序和Windows再斷電，例如：四角按規定次序點一下。

（7徠）純凈的觸摸屏程序是不需要滑鼠游標的，游標只會使用戶注意力不集中。

（8）應選擇足夠應用程序使用的最簡單的防滑鼠模式，因為複雜的模式需要犧牲延時和系統資源。

（9）視環境惡劣情況，定期打開機頭清潔觸摸屏的反射條紋和內表面。具體的方法是：在機內兩側打開蓋板，可以找到鬆開扣住機頭前部鎖舌的機關，打開機關即可鬆開鎖舌。抬起機頭前部，可以看到觸摸屏控制卡，拔下觸摸屏電纜，向後退機頭可卸下機頭和觸摸屏。仔細看清楚固定觸摸屏的方法后，卸下觸摸屏清洗，注意不要使用硬紙或硬布，不要划傷反射條紋。最後，按相反順序和原結構將機頭復原。