技术进步将触摸屏推向人机界面的前沿

最近触摸屏技术的进步使得触摸屏成为人机交互的首选方法。这些设备曾经在耐用性、可靠性和易用性方面存在疑问，但现在它们的性能已经有所提高，经常取代键盘和鼠标。从长期广泛使用的电阻类型的改进到全新的可能性，在许多方面都取得了进展。

进步，细化，改进

初级触摸解决方案基本上是通过机械场(电阻性)、电场(电容性)、声波(SAW)和红外(IR)光的中断来运行的。一个多月前，3M触控系统公司推出了一种新方法。色散信号技术通过对衬底的振动来识别触摸。这项专利技术被其开发者称为触摸屏领域的“突破”，据说它提供了高透光度、触控笔支持、准确性、签名捕捉和全玻璃耐用性。

它通过在屏幕的每个角落使用传感器来测量振动能量。通过先进的数字信号处理，采用色散调整算法对信号进行分析，报告准确的触摸。该方法有助于消除与屏幕污染物和表面划伤相关的问题，并提供了增强的手掌排斥。例如，当操作员的手掌或其他物体停留在屏幕表面时，可以记录触摸。一个手指，戴着手套的手，或触控笔都可以发出信号，即使一个人可能靠在屏幕上，或一个剪贴板放在上面。触摸会产生振动，从接触点向基底辐射弯曲波，并向边缘扩散。其他静止项将被忽略。

“这一技术进步将改变触摸业务的格局，并将成为3M触摸系统即将推出的许多产品的平台，”3M触摸系统项目经理Doug Kuller在5月份的信息显示协会(SID) 2004国际研讨会、研讨会和展览会上宣布了这一发展。这一进步是3M公司和NXT plc公司联合研发的成果，NXT plc是一家总部位于英国的公司，致力于使能声音和语音技术。

在此之前，触控国际公司(Touch International)去年推出了数字墨水技术，该技术将电容式和电阻式屏幕的许多功能结合在一起。薄，形状合适，不易破碎，耐磨，该材料接受手写笔，手指和手套输入，同时忽略来自操作员的手或手掌的意外压力。该技术特别适用于小型应用，如电话、pda和其他手持设备。

抵抗——仍然是那个

尽管新引进的技术前景看好，但在未来几年，传统产品可能仍将在市场上占据主导地位。虽然产品的选择显然是由应用和行业决定的，电阻型屏幕仍然是最常见的选择。它们相对便宜，易于制造和集成到显示器中。改进已经克服了许多曾经针对它们的精度和传输率的反对意见，使它们成为大多数情况下灵活和经济的解决方案。四线、五线、七线和八线模型的可用性降低了性能问题，改善了光学特性和产品耐用性。

安富利应用计算解决方案公司(Avnet Applied Computing Solutions)显示技术业务开发部门的阿尔·泽拉斯科(Al Zelasko)说，在任何应用中，你都要降低屏幕后面的TFT(薄膜晶体管)的亮度，因为你要穿过多层材料。“这导致了触摸屏内部不同类型的电影技术的发展，使其更具传导性。”你可以在屏幕上投入资金而不是TFT，以更低的成本获得更好的光学产量。tft的改进促进了这一点。现在一个标准的TFT是400尼特。如果你在透射率上损失2%或3%，也不会产生只有250尼特的老式显示器所产生的影响。尼特是发光的单位;一尼特等于每平方米一坎德拉。

所有的触摸屏技术，无论是电阻式、电容式、表面声波，还是红外、色散信号，都有优点和局限性。“真的没有坏Dolch Computer负责技术开发的副总裁乔•科比(Joe Kirby)说，触摸屏技术只是技术的误用。例如，电阻式和传统电容式屏幕通常不会用于容易被破坏或恶劣的环境中，通常更适合室内使用而不是室外使用。增强型IR屏幕非常耐用，不会丢失注册。然而，它们有机械限制，不能用于pda等小型设备。在任何情况下，在做出决定之前，都需要确定如何、在哪里以及为什么要使用该单元。如果成本是驱动因素，而设备的运行环境相对良好，那么电阻电阻通常是合理的选择。

Wonderware的Ann Ke对此表示赞同。去年秋天，她的公司推出了InTouch HMI触摸屏电脑系列，进入触摸屏市场。“我们试图将电阻式触摸屏标准化。我们认为它解决了大多数我们的市场需求。当然，它并没有解决所有问题。但它确实涵盖了大多数应用程序。”

做选择

虽然不像电阻式触摸屏那么普遍，但电容式触摸屏也是一种受欢迎的选择。这些设备精度高、响应快、尺寸大、分辨率高，更耐用(耐刮擦)，在游戏应用中很受欢迎。一项相关的技术，近场成像(或投影电容)提供了改进，限制了电阻性和电容性屏幕可能发生的漂移。

SAW和IR(以及增强型IR)等先进技术对特殊应用是有效的。SAW精度高，可在户外使用，戴手套，不受温度和湿度波动的影响。灰尘可能会阻挡声波，导致错误的输入;因此SAW触摸屏是清洁房间的常用选择。作为一项昂贵但可靠的技术，它们在某种程度上更难集成到显示器中。红外，基于光束中断原理，主要发现在重型工业应用。它在室内和室外都能很好地工作，可以用钢化防眩光玻璃制成，以防止划伤，并且可以环境密封。

触摸屏用户可以期待对现有技术进行更多的修改和改进，而供应商也在寻求为该领域带来全新的方法。

Three-Five Systems Inc.的总经理斯里拉姆•佩鲁文巴(Sriram Peruvemba)指出，这是一个成熟的市场，但一些独特的事情正在发生。一些制造商正试图将触摸屏嵌入显示屏，本质上是将触摸感应元件放置在LCD内部。这种结构可能会让触摸屏变成扫描仪。”

可能性似乎是无限的。一方面，技术已经将用户带到用传统方法有效满足大多数需求的地步。另一方面，它也带来了各种奇异的可能性，包括全息触摸屏、由水粒子制成的屏幕，以及由稀薄空气制成的屏幕。不要把你的目光从未来移开。

额外的资源
有关触摸屏的更多信息，请在线阅读本文的扩展版本。请阅读《控制工程》1998年9月刊上的“触摸屏工作原理”一文。在控制工程资源中心找到这篇文章www.resource.controleng.com．另请搜寻控制工程网站(www.globalelove.com)和《买家指南》(www.globalelove.com/buyersguide)，并浏览下列公司网站:
3M Touch公司 www.3mtouch.com	安富利应用计算解决方案 www.avnet.com	多尔奇计算机系统公司 www.dolch.com
Elo TouchSystems公司 www.elotouch.com	NXT、plc www.nxtplc.com	联系国际 www.touch-international.com
五年间系统 www.tfsc.com	Wonderware www.wonderware.com

在线侧栏

回顾常用触屏技术

目前使用的基本触摸屏技术可分为四大类:电阻式、电容式、声波式和红外式。

电阻式屏幕由玻璃或塑料衬底覆盖一层薄薄的金属涂层组成，在其上放置了第二层柔性聚酯。绝缘点或珠子使两个表面分开。外表面的硬涂层有助于最大限度地减少损伤。电流沿x轴和y轴通过覆盖层。当手指或触控笔的压力将两层压在一起并产生接触时，控制电子设备就会确定位置坐标并将结果传输到计算机。这些单元有4线、5线、7线和8线配置。它们通常成本低，适用于广泛的显示，并且没有输入限制(接受触控笔，手套手等)，它们容易划伤和损坏，但耐磨性好，可以承受大量使用而不退化。

电容式屏幕使用玻璃覆盖层涂上一层薄的、绝缘的、透明的导电涂层。从一个接地的导电物体输入，通过接触点吸取微小的电流。从屏幕角落流出的电流与触摸位置的距离成正比;流量的比例是由一个控制器测量的，它位于触摸。它们比其他技术要贵一些，但耐用、准确，并且可以密封，但不是特别适合户外应用。输入必须从接地，导电的来源(没有手套，手写笔)。变化包括投射电容和近场成像，这克服了常规电容技术的一些限制。

表面声波(SAW)屏幕通过放置在显示表面的玻璃覆盖层的表面传输声波。玻璃一侧的传感器通过玻璃表面向对面的接收器发射波。一个声学密度高的物体接触玻璃表面时，会阻挡波并产生触摸事件。控制电子设备检测动作并确定位置。SAW屏幕明亮，分辨率高，没有触控笔的限制，并且不受外部变量(湿度，温度)的影响。然而，它们价格昂贵，比其他技术更难集成到监视器中，并且不太适合使用液体污染物的环境。嵌入式声波是该技术的一种变体。

红外(IR)屏幕功能时，一束光从红外网格在显示器屏幕的前面中断。不可见的红外光网格是由屏幕框架两侧的一排排ir - led和光电晶体管组成的。光电装置隐藏在红外透明边框后面。控制器依次脉冲led来创建网格。当触控笔或手指挡住光束时，光电晶体管就会检测到光线的缺失，并发送一个信号来识别触摸的位置。红外屏幕价格昂贵，而且接触点比其他类型的屏幕少。因为触摸事件涉及到阻挡光束，所以触控笔的大小必须相当大(铅笔橡皮大小)。然而，这些屏幕具有高透光性，不受漂移的影响，没有输入材料的限制，耐用，并且可以密封到NEMA 4要求。

此侧栏的信息由控制工程由三五系统公司和多尔奇计算机系统公司提供信息。

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