触摸技术范文（精选12篇）
触摸技术 第1篇
多点触摸顾名思义就是识别到两个或以上手指的触摸。多点触摸技术目前有两种:Multi-Touch Gesture和Multi-Touch AllPoint。通俗地讲, 就是多点触摸识别手势方向和多点触摸识别手指位置。
识别手势方向
我们现在看到最多的是Multi-TouchGesture, 即两个手指触摸时, 可以识别到这两个手指的运动方向, 但还不能判断出具体位置, 可以进行缩放、平移、旋转等操作。这种多点触摸的实现方式比较简单, 轴坐标方式即可实现。把ITO (氧化铟·锡透明导电膜) 分为X、Y轴, 可以感应到两个触摸操作, 但是感应到触摸和探测到触摸的具体位置是两个概念。XY轴方式的触摸屏可以探测到第2个触摸, 但是无法了解第二个触摸的确切位置。单一触摸在每个轴上产生一个单一的最大值, 从而断定触摸的位置, 如果有第二个手指触摸屏面, 在每个轴上就会有两个最大值。这两个最大值可以由两组不同的触摸来产生, 于是系统就无法准确判断了。有的系统引入时序来进行判断, 假设两个手指不是同时放上去的, 但是, 总有同时触碰的情况, 这时, 系统就无法猜测了。我们可以把并不是真正触摸的点叫做“鬼点”, 如图1所示。
识别手指位置
Multi-Touch All-Point是近期比较流行的话题。其可以识别到触摸点的具体位置, 即没有“鬼点”的现象。多点触摸识别位置可以应用于任何触摸手势的检测, 可以检测到双手十个手指的同时触摸, 也允许其他非手指触摸形式, 比如手掌、脸、拳头等, 甚至戴手套也可以, 它是人性化的人机接口方式, 很适合多手同时操作的应用, 比如游戏控制。Multi-Touch All-Point的扫描方式是每行和每列交叉点都需单独扫描检测, 扫描次数是行数和列数的乘积。例如, 一个10根行线、1 5根列线所构成的触摸屏, 使用Multi-Touch Gesture的轴坐标方式, 需要扫描的次数为25次, 而多点触摸识别位置方式则需要150次。
Multi-Touch All-Point基于互电容的检测方式, 而不是自电容, 自电容检测的是每个感应单元的电容 (也就是寄生电容C p) 的变化, 有手指存在时寄生电容会增加, 从而判断有触摸存在, 而互电容是检测行列交叉处的互电容 (也就是耦合电容C m) 的变化, 如图2所示, 当行列交叉通过时, 行列之间会产生互电容 (包括:行列感应单元之间的边缘电容, 行列交叉重叠处产生的耦合电容) , 有手指存在时互电容会减小, 就可以判断触摸存在, 并且准确判断每一个触摸点位置。
图4从上到下依次是:1表面护罩;2覆盖层;3掩膜层&标示层;4光学胶;5第一层感应单元与衬底;6光学胶;7第二层感应单元与衬底;8空气层或光学胶;9 LCD显示屏。
触摸屏技术
触摸屏简单讲就是输入和输出合二为一, 不再需要机械的按键或滑条, 显示屏就是人机接口。
图3所示为一个触摸屏模组示意图, 整个模组由LCD、触摸屏、触摸屏控制器、主CPU、LCD控制器构成。触摸屏和触摸屏控制器是整个模组的核心所在, 所以以下重点介绍这两个部分。
表面护罩通常小于100µm厚度。所有塑料覆盖层上面都需要硬护罩, 这是因为手指触摸会划伤塑料表面, 如果覆盖层是玻璃可以不需要表面护罩, 但玻璃必须经过化学加强或淬火处理, 表面护罩需要与覆盖层进行光学匹配, 以免光损失过多。
覆盖层可以是0~3 m m厚, 并不是所有的触摸屏都需要覆盖层, 覆盖层越薄, 越可以获得更高的信噪比和更好的感应灵敏度。常用材料有:聚碳酸脂、有机玻璃和玻璃。
第三层是掩膜层与标示层, 它的厚度大致是100mm。掩膜层位于覆盖物的下面, 可以隐藏布线和LCD的边缘等。在设计中允许增加标示性文字或图标, 不过标示物必须相当平整地压在ITO的衬底上, 而且标示物材料应该是非导电的。
第四层是光学胶, 厚度约为25~200mm。光学胶越薄, 信噪比越好, 高介电常数 (er) 的光学胶可有更好的感应手指电容, 从而也能获得更高的信噪比。通常应用PSA压敏胶。
第五层为感应单元与衬底, ITO涂层的厚度小于1 0 0 n m, I T O涂层衬底可以是1 0 0µm~1 m m的玻璃 (I R~1.5 2) 或是25mm~300mm PET薄膜 (IR~1.65) 。越厚的ITO, 单位面积电阻越低, 信噪比越好;越薄的ITO, 透光率越好。衬底可以是薄膜或玻璃。如果ITO做在玻璃衬底的下表面, 玻璃衬底可以作为表面覆盖物。
第六层又是一层光学胶, 与前一层光学胶比较, 这一层光学胶越厚信噪比越好, 这一层光学胶通常与ACA-各向异性导电胶结合使用。
第七层也是感应单元与衬底, 它与第一层衬底的材料相同。注意薄膜与玻璃不要混合使用。如果ITO在衬底上表面, 厚的衬底可以获得更高的信噪比;如果ITO在衬底的下表面, 薄的衬底使信噪比更高。同样在边缘区域要求采用异向导电胶。现在已有单衬底工艺来简化生产和降低成本。
第八层是空气或光学胶层, 我们知道, 空气的介电常数等于1, 这可以减小来自L C D上表面的寄生电容。假如使用光学胶, 可以使安装更坚固。光学参数匹配可以使得光损失更小, 需要选择尽可能最低介电常数的光学胶, 还要保证ITO感应单元与LCD上表面之间的距离最小2 5 0 m m。
最后是LCD屏, 对于触摸屏设计来说, 它是一个噪声源, 噪声来自于背光, LCD像素驱动控制信号, 通常不要采用被动点阵屏, 这会在LCD的正面产生高压信号, 尽量使用带Vcom的有源点阵屏, 这可构成虚地或屏蔽功能;如果确实需要采用被动点阵屏, 需要在触摸屏中再增加一个ITO屏蔽层, 屏蔽层必须接地, 以去除寄生电容CP的影响。
多点触摸屏控制器
多点触摸屏控制器是触摸屏模组的核心, 本文以Cypress的触摸屏控制器为例进行介绍。
Cypress的触摸屏控制器是Truetouch系列, 它基于已经被广泛应用的PSoC (可编程系统芯片) 技术。PSo C是集成了可编程模拟和数字外围以及M C U核的混合信号阵列, 所以PSo C的灵活性、可编程性、高集成度等特性同样适用于Truetouch方案。
True Touch方案是感应电容触摸屏方案。前面已介绍了这种触摸屏的结构。可以说LCD的厂家和种类有很多, 感应器件也很多, 玻璃、薄膜、ITO等, 甚至ITO的模型也有多种。Truetouch基于PSoC技术, 所以PSoC的灵活性使得它和众多的LCD和ITO都能很好配合。
Cypress Truetouch方案的“True”是怎么来的?回顾一下触摸屏的发展历程, 从最初Single-touch—只能有一个手指进行触摸或滑动;后来Multi-touch gesture也产生了—可以识别到两个手指的方向, 但还不能判断出他们的具体位置, 可以进行缩放、平移、旋转等操作;发展到今天—Cypress的True touch可以做到Multi-touch all-point, 可以识别到多个手指并判断出准确位置, 是真正的多点触摸, 这是True的由来。
Truetouch的产品系列可以分成三类:单点触摸, 多点触摸识别方向 (multi-touch gesture) 以及多点触摸识别位置 (multitouch all-point) 。每一类又有各种型号, 在屏幕尺寸、扫描速度、通讯方式、存储器大小、功耗等方面作了区别, 可以满足不同的应用。Truetouch系列是基于PSo C技术的, 所以这些器件可以使用简单方便但功能强大的PSo C designer软件环境进行设计。
True Touch方案的价值主要体现在以下几个方面:保持了触摸屏固有的美观、轻、薄特点, 可以使客户的产品脱颖而出;采用感应电容触摸屏技术, 不需机械器件, 更耐用;拥有完整的系列, 从单点触摸, 到多点触摸识别方向, 再到多点触摸识别位置;基于P S o C技术, 使用灵活, 可以和众多的L C D和I T O配合使用;P S o C所有的价值在Truetouch里都能体现, 例如灵活性, 可编程性等等, 可以缩短开发周期, 使产品快速上市, 还有集成度高, 可以把很多外围器件集成到PSo C (即Truetouch产品) , 这样不仅可以降低系统成本以外, 还可以降低总体功耗, 提高电源效率。
结语
本文介绍了多点触摸技术以及触摸屏和触摸屏控制器。可以说, 触摸屏是人机接口的最终选择。不管是单点触摸, 还是多点触摸识别方向, 或多点触摸识别位置, 它们在很多应用中都优势明显, 例如手机、MP3、GPS等等。这些产品本身就要求具有体积小便于携带的特点, 如何能够使小体积产品发挥更多的功能, 这就依赖于触摸屏的应用。
参考文献
[1]. Edward Grivna, Designing Compelling User Interfaces with Multi-Touch All-Point Touchscreen Technology, Cypress Semiconductor
[2]. Edward Grivna, Touch Screen Essentials, Cypress Semiconductor
[3]. Yi Hang Wang, Practical considerations for capacitive touchscreen system design, Cypress Semiconductor
[4]. 王莹, 全球首台触摸式波轮洗衣机诞生的背后, 电子产品世界, 2007.7
触摸教学一体机技术方案 第2篇
一、整体设计要求
1.★内置一体化设计，外部无任何可见内部功能模块的连接线。
2.★屏幕表面采用防眩光全钢化玻璃，防划防撞，可承受500克钢球在0.71米高度自由下落的撞击。
3.信号端子口具有抗静电干扰功能,确保外连设备间的信号稳定及设备安全，提供权威检测报告。
4.整机上电至整机初始化时间≤500ms。
5.机身外壳达到防盐雾十级要求，避免长期使用过程中生锈老化。
6.一体机产品阻燃等级为V-0级，有效避免产品意外燃烧，保证教师安全。
7.★整机物理按键前置，具备前置至少3路USB接口，适合与推拉式黑板搭配使用，方便拓展其他多媒体应用或给外部设备供电、充电。
8.★设备自带嵌入式(Android)操作系统，该操作系统≥Android 4.2以上版本，运行内存≥1.5G，存储内存≥8G。在该系统下可实现白板书写、PPT课件播放、多媒体播放、网页浏览，与内置/外接电脑后形成双系统冗余备份。
9.★整机显示系统开启与关闭、电脑系统开启与关闭和节能待机键三合一，操作便捷。在节能待机状态下可实现节能80%以上（需提供相关权威检测报告），并可通过屏幕触摸方式即刻唤醒设备。
10.★内置触摸中控功能菜单，将设备常用的信号源切换、声音调节、亮度对比度调整、图像分辨率调节等功能整合到同一中控菜单下，无须任何实体按键，包括内置电脑信号通道在内的任意信号源通道下可通过手势在屏幕上调取该触摸菜单，方便快捷，避免繁琐操作。
11.当老师外接笔记本等电脑设备时，设备能自动识别并切换到对应信号通道，且断开后能自动回到内置电脑通道，需提供相应的该功能权威检测报告加以证明，保证老师使用的便捷性。
12.★设备可通过遥控器一键锁定/解锁触摸、按键；并同时具备通过前置组合按键的形式锁定/解锁触摸和按键，防止课间学生操作。两种功能缺一不可。
二、系统显示参数
1.屏体类型：LED背光源，A规硬屏(不接受A-及以下标准)。
2.显示尺寸≥70英寸，显示比例16:9，对比度≥5000：1，可视角度≥178°，保证学生观看效果）。
3.图像物理高清分辨率1920×1080（1:1 Map点对点显示）满足数字全高清1080P要求。
4.屏幕显示灰度分辨等级达到128灰阶以上，保证画面显示效果细腻。
5.输入端子:≥3路VGA；≥3路Audio；≥1路AV；≥3路HDMI；≥1路TV RF；≥4路TV 多媒体USB；≥1路RS232接口；≥1路RJ45。
6.输出端子：≥1路耳机；≥1路VGA；≥1路同轴输出；≥1触控USB。
7.★显示系统多媒体USB至少有1路USB3.0高速传输端口，至少有2路前置端口。8.★智能亮度调节：整机能感应并自动调节屏幕亮度来达到在不同光照环境下的最佳显示效果。
三、触摸系统参数
1.★采用非接触式红外六点或以上触控技术，支持6点或以上同时书写(具备自主研发非接触式红外触控技术，拥有相关国家知识产权局专利证书的产品，给予加分)。
2.★触摸精准性：整机屏幕触摸有效识别高度小于3.5mm,，即触摸物体距离玻璃外表面高度低于3.5mm时，触摸屏识别为点击操作，保证触摸精准。
3.★触摸屏具有防遮挡功能，触摸接收器在单点或多点遮挡后仍能正常书写，确保老师课堂操作的流畅性，提供相关权威检测报告。
4.触摸屏具有防光干扰功能，能在照度88K LUX（勒克司）环境下仍能正常工作，提供相关权威检测报告。
5.为保证触摸书写流畅度，书写延迟时间需控制在90ms以内。
6.★触摸框免驱：当外置电脑设备接入时，无需安装触摸框驱动，即可通过设备触摸功能操作外接电脑设备。
四、嵌入式安卓系统参数
1.★在嵌入式操作系统下，能对TV多媒体USB所读取到的课件文件进行自动归类，可快速分类查找office文档（wordexcelppt）、音乐、视频、图片等文件，检索后可直接在界面中打开。
2.嵌入式操作系统下可实现windows系统中常用的教学应用功能，如白板书写、Office软件使用、网页浏览等。
3.★嵌入式互动白板支持两人同时进行书写，且可调用图片、音频等多媒体素材文件。4.智能护眼系统：老师在嵌入式系统上使用白板软件时，屏幕会自动降低亮度，保护老师双眼健康。
5.★“全通道批注”，整机处于任意信号通道下（包含但不仅限于内置电脑信号通道），在屏幕表面任意位置都可快速调出触摸便捷菜单，实现即时批注、截图、快捷白板等功能，方便配合视频展台、电视信号、外接PC等外接设备进行辅助教学。
6.进行整机通道切换时，可提前预览通道画面，方便老师快速找到对应通道。
7.★具备白板画中画功能，可在嵌入式白板软件中调取任意通道的画中画界面，方便预览到内置PC、视频展台等其他通道画面，可对画中画进行书写批注，同时可以双击画中画可进行通道快速切换。以方便使用者进行通道预览及选择性切换。
五、内置电脑配置
1.★采用模块化电脑方案，抽拉内置式(不接受背包式外挂方式)，实现无单独接线的插拔，低噪音热管传导散热设计。并且模块化电脑厚度≤33mm。2.处理器：Intel Core i3,主频为双核四线程2.1GHz或以上 3.内存：2G DDR3或以上配置 4.硬盘：500G或以上配置
5.内置WiFi：IEEE 802.11n标准，并配备信号加强天线。
6.★内置电脑具有独立非外扩展的电脑USB接口：电脑上至少6个USB接口，其中至少2个为USB3.0接口；设备前置面框处不少于1个电脑USB接口。具有视频输出接口：VGA 1个或以上，HDMI 1个或以上，mini DP 1个或以上。
六、书写软件
1.书写：提供硬笔、毛笔、荧光笔、智能笔、激光笔、竹笔、对象笔、纹理笔。2.板擦：支持点擦除、区域擦除及全部擦除（清页操作）,并可支持在选择笔工具状态下直接通过手势识别动作实现擦除。
3.★多人书写擦除功能：支持两到三个人在选择书写工具的状态下进行同时书写功能、同时擦除功能、同时边写边擦等功能时，互不影响。以方便不同学生在屏幕上同时不同步操作。
4.★多点支持：支持同时对两个或以上的图片、音视频、图形对象进行多点缩放与旋转功能，支持三点以上同时书写操作。
5.文本输入：提供键盘输入文本，并可对文本内容统一编辑与排版。6.手写识别：支持手写中文与英文自动识别。
7.手势操作：在书写状态下，支持两指操作选择对象、三指漫游、使用拳头擦除。8.页面无限漫游：支持页面书写区域无限延伸，提供页面缩略图导航，可快速定位书写区域，同时也支持对整个页面或局部进行放大和缩小。
9.教学主题页面：提供多种不同类别的教学背景模板，如五线谱、田字格、足球场等，适用不同学科的教学场景。
10.★多学科模式支持：提供语文、数学、英语、物理、化学教学场景，在各学科教学场景中提供相应的教学工具。
11.语文模式和工具：提供信纸、米字格、四线格背景模板，在信纸背景下可对整段文字进行拼音标注、朗读；可直接在米字格上书写汉字自动识别填充到米字格上，点击该汉字可调出字典工具，展示汉字的读音、笔画顺序、偏旁部首等；可直接在四线格上书写拼音并自动识别填充到四线格中，可设置拼音音调，支持键盘输入及手写识别两种方式；提供汉字识字功能，拼音声母、韵母教学小工具。
12.数学模式和工具：提供网格和日字格背景模板；提供直尺、三角板、圆规、量角器绘制直线、圆、角、弧线、扇形等图形，使用圆规绘制弧线和扇形时可显示绘制角度；支持圆、矩形、三角形、多边形等图形的绘制，可使用橡皮筋功能绘制图形，支持手写自动识别图形，并可对图形对象颜色进行透明度设置；支持圆形绘制后自动显示半径和圆心；支持立方体、长方体、锥体、圆柱、圆台等立体图形的绘制；提供函数图形绘制，平面、三维坐标系生成、数学公式手写识别、数学计算器等工具。
13.英语模式和工具：提供英语四线格背景模板，支持手写识别英语单词并自动填充到四线格中；单词可实现音标、中文注释及朗读；提供中英词典，并可将词典查询结果单独输出到软件主操作界面中进行编辑。
14.★化学模式和工具：提供动态化学元素周期表、化学原子分析器、化学公式（包括原子及离子方程式）输入、化学实验器具（如烧杯、量杯）手势动态操作等工具。
15.教学小工具：提供遮幕、日历、时钟、聚光灯、屏幕截图、放大镜、计算器、屏幕录制、板中板、实物展台等教学展示的辅助功能；屏幕截图提供全屏截图、矩形截图、任意区域截图。
16.实物展台：展台功能按钮嵌入在白板软件工具菜单中，用户可实时采集实物展示台动态视频信号，可进行批量截图，并可直接在屏幕上对该动态信号画面进行缩放、旋转、批注和标识等操作。
17.对象操作：为选择的操作对象提供至少12组跟随式虚拟快捷属性功能栏按键，支持对对象进行大小调整、旋转、删除、剪切、粘贴、层级设置、组合、克隆、镜像、翻转、设置超链接等操作，同时支持对象锁定功能，使对象无法被编辑。
18.Office集成：提供PPT、Word、Excel文档的嵌入打开，演示、批注，及批注保存功能。
19.回放功能：支持单个或多个选中对象操作回放、页面回放，可设置回放速度。20.自定义图库：支持用户批量导入图片资源或者从资源库插入资源。21.文件导入：支持导入的文件格式有JPG/BMP/JPEG/GIF/PNG/SWF/WAV/WMA/AVI/WMV/MPG/MPEG/MP3/MP4/3GP/RMVB/RM/MID/MOV/ASF/FLV/MKV/TS/VOD。可直接在外部复制图片或文本内容粘贴到软件里。
22.本地教学资源：提供了初中、高中全年级多学科对应课程的图片及动画素材资源库。23.网络资源库：提供涵盖人教版、粤教版、苏教版、北师大版、华师大版的高中网络资源库，支持从白板软件界面中一键登录。同时在连网的情况下，也可从软件中直接对网络资源库进行访问浏览，并可将资源直接拖拽到软件界面中使用。资源库包括200G以上的学科资源和70万道试题库两部分，皆根据教材版本内容进行对应分类，方便查询。可将试题库中试题的答案设置可见或隐藏。
24.资源管理：支持资源的自建、导入、导出，资源的分类查看、收藏，资源包的按需加载；支持本地资源的管理及快捷访问。
25.仿真实验：配套初中、高中仿真实验软件，实现实验教学与电子白板教学完美结合；包括科学、物理、化学、生物四科；单个实验可同时提供实验目的、实验器材、实验步骤、视频讲解、同步练习、探究活动等所需的辅助练习资料和功能；实验数量超过100个。26.软件工具菜单支持自定义快捷按键添加功能，可根据用户使用习惯在软件中添加第三方多媒体软件资源的快捷启动按键。
27.支持主界面工具条按钮的位置排练进行左右切换。
28.软件中任意音频、视频和图片皆可直接导出保存为原有格式。29.软件内置互动式操作说明视频演示和帮助文档。
30.在不用安装任何第三方邮件客户端的条件下，提供发送邮件功能，将页面内容当成邮件附件发送。
触觉技术：颠覆触摸屏 第3篇
3月7日的TheNewiPad发布会留下了一个悬念。
发布会开始前，坊间开始流传苹果已经与来自芬兰的触感技术公司Senseg合作，将新一代iPad的触摸屏体验提升到一个全新的层次。而苹果不仅邀请了Senseg来参加发布会，还将发布会的标语定为“Wehavesomethingyoureallyhavetosee.Andtouch”，这些暗示吊足了外界的胃口。
虽然最终发布的“牛排”并未如大家猜测的植入新一代的触摸反馈技术，但是或许在明年发布的下一代产品中，这项技术就会与大家正式见面。
真实的触摸体验
“牛排”的发布也让Senseg这家不见经传的创业公司浮出水面。
2006年，Senseg成立于芬兰，它所开发的触感反馈技术因为能够准确模拟纺织品的表面质感，被美国《时代》杂志评为2011年年度50大最佳发明之一。
Senseg的触感反馈技术并不会改变设备显示屏的物理结构，它的原理是向使用者发射身体难以察觉的电信号，进而在皮肤周围形成一个震荡静电场。当用户接触显示屏时，静电能够调节手指与显示屏间的摩擦，进而使用户产生仿佛真实一般的纹理感受。
无独有偶，在今年的洛杉矶国际图形学年会上，一款由迪士尼开发的名为REVEL的显示设备惊艳全场，其技术原理与Senseg颇为相似。当用户用手划过在REVEL时，表面上看只是手与光滑的玻璃屏幕在发生接触，然而用户体验到的却是在抚摸诸如木制品、墙面、鹅卵石等。
虽然这项技术还未真正推向市场，但是仅从现有的描述已经足以让人期待。仔细想想，自从智能手机流行后，你已经多久没有盲打过短信了？虽然iPhone的狂潮颠覆了手机行业，为用户带来了众多全新体验，但至少在打字这件事上，目前移动设备的用户体验要远远逊于传统的物理键盘。Senseg和迪士尼的触觉反馈技术的应用很有可能改变这种局面。
其实，2009年时微软也曾经申请过一项关于“触觉”的专利——“感光形状记忆聚合物显示屏（light-inducedshape-memorypolymerdisplayscreen）”。与Senseg的原理刚好相反，微软的技术恰恰是通过改变触摸屏的物理特性从而使用户感受到与真实情景相同的效果。据悉，微软使用了一种具有感光和记忆特性的聚合物涂层，在不同波长的紫外线照射下，这层涂层会变硬突起或者变软重新归于平整。
今年6月，一家名叫Tactus的公司將微软专利中描绘的情景变为了现实，当然，是以一种不同的方式。根据Tactus展示的原型机产品，当用户需要调用键盘时，原先平整光滑的触摸屏会发生神奇的变形，键盘的每个按键都会对应一个圆形的突起，瞬间一块物理键盘就出现了，使用完毕后，触摸屏又会还原成为原来平整的状态。这样的表现与当年微软专利中描绘的实际效果颇为相似，不过Tactus的技术原理与微软并不相同。
Tactus在显示屏上加上了一层所谓“力反馈层”，厚度不超过1毫米。“力反馈层”中是精心设计的细小通道，其中注满了液体，当需要物理键盘的时候，液体的分布就会发生变化，经由不同的通道，液体在触摸屏的特定区域发生聚集，从而形成水泡一样的半球形突起的物理按键，实际效果相当神奇。
普及在即
苹果和Senseg这边还在按兵不动，但老牌触控技术公司Immersion却正在将触觉技术推向移动设备市场。
游戏玩家朋友们对这家公司一定不会陌生，它开发的TouchSense力反馈技术被广泛应用在XBOX360和PS3等游戏主机的震动手柄当中。搭载这项技术的手柄能够配合游戏画面中的动作发出不同的震动，比如可以在赛车游戏中模拟不同地形驾驶的震动感受。
这家成立于1993年的公司近20年来一直专注于触觉相关技术的开发，目前在全球范围内已经积累了超过1200项专利，有近4亿台的移动设备正在使用由它开发的技术。与科幻感十足的Tactus相比，这家老牌厂商的技术则要务实许多。
手机震动大家都不陌生，Immersion的触觉技术正是从传统的手机震动上衍生出来的。目前手机的震动功能主要依靠手机内置的LRA（线性共振传动器）与ERM（旋转偏转质量微电机）来实现，它们只能提供相当基础的震动效果。但是随着LRA与ERM的发展，通过软件编程可以对震动效果重新设定，从而实现丰富的应用，而这正是Immersion的优势。
今年6月在上海举行的GSMA亚洲移动通信博览会期间，Immersion在短短几天内与本土厂商频频接触，寻求进军中国市场的机会。目前，获得Immersion技术授权的已经包括三星、LG、诺基亚、泛泰等多家知名厂商，其中，三星此前的畅销产品GalaxyS3和GalaxyNote中均使用了Immersion的技术。
展会上，Immersion向媒体展示了使用Immersion技术的多项应用，比如经过触感反馈优化的游戏愤怒的小鸟，在用户拉动弹弓时的震动效果与炮弹击中目标时截然不同。Immersion目前主要提供三套不同的解决方案。
首先是针对OEM厂商的TouchSense解决方案，TouchSense拥有TouchSense2000、TouchSense3000和TouchSense5000三种低中高端软件解决方案，支持LRA、ERM、压电式传感器和EAP驱动器，可以与Imagis、TI驱动器配合使用。
此外，Immersion能够提供一款名叫“Integrator”的工具，它能够快速便捷地将触觉效果融入OEM厂商定制的安卓系统中，实现触觉集成过程的自动化。
Immersion还为第三方的开发者提供SDK和其他一系列工具，其中预设了超过100种震动反馈效果，比如爆炸、拨动琴弦等。开发者可以为没有触感特效的游戏和应用添加这一效果。
Immersion营销副总裁DennisSheehan在沪期间接受媒体时表示，Immersion的软件非常划算，每台手机的新增成本不会超过1美元。
虽然成本不成问题，但是Immersion面临的最大挑战是耗电的问题，虽然当下的智能手机都能提供基本的震动体验，但是许多用户却为了省电选择关闭这项功能。
智能手机的触摸技术优化 第4篇
在传统手机市场被“山寨机”大肆冲击而一片萧条的时候, 智能手机近几年的发展却可谓顺风顺水, 除了以Nokia为首相对封闭的Symbian阵营外, 更加开放的Windows Mobile以其亲和力的界面及与PC一脉相承的操作方式, 越来越受到手机厂商们的青睐, 再加上大有后来居上之势的iPhone和Android两支新秀, 智能手机市场真可谓异彩纷呈。当然, 与此同时, 为了迎合大屏幕全尺寸键盘的移动终端化发展趋势, 各个智能手机机型的触摸操作技术也成为了广大消费者关注的焦点, 毕竟触摸屏的操作手感直接关系到工作效率及使用舒适度, 在产品同质化竞争严重的今天, 触摸屏及手势操作等技术成为了新兴的销售噱头。
传统的PDA手机采用单点触摸技术, 在多媒体日益兴起的今天, 这种技术的局限性也不断凸显, 基于Windows Mobile的多普达手机搭载了TouchFlo界面, 明显地改善了手机操作的便利性;iPhone则给我们带来了其引以为傲的多点触摸技术, 在图片拉伸, 多媒体处理以及配套软件使用方面, 其优越性不言而喻;而Android附带的类似于PC的鼠标手势技术, 也为操作带来了前所未有的流畅感;新版的WM 6.5专门启用了大图标及更方便的定位技术, 也使得操作感有所提升。无论从硬件还是配套软件的角度来看, 触摸技术的发展一定会将移动终端带入一个前所未有的重要境地。
触摸屏材料总结和触摸屏发展趋势 第5篇
目前触摸屏的应用范围从以往的银行自动柜员机、工控计算机等小众商用市场，迅速扩展到手机、PDA、GPS(全球定位系统)、MP3，甚至平板电脑(UMPC)等大众消费电子领域。展望未来，触控操作简单、便捷，人性化的触摸屏有望成为人机互动的最佳界面而迅速普及。
目前的触控技术尚存在屏幕所使用的材源透光较差影响显示画面的清晰度，或者长期使用后出现坐标漂移、影响使用精度等问题。而且，全球主要触摸屏生产大厂多集中在日、美、韩等国家以及我国台湾地区；主要技术、关键零组件和原材料更是基本掌握在日、美厂商手中，中国大陆的触摸屏/触控面板产业还基本处于起步阶段。但正因如此，整个触控行业未来的上升空间还非常大，它也有望成为我国电子企业今后创新发展、大有作为的重要领域。
触摸屏起源于20世纪70年代，早期多被装于工控计算机、POS机终端等工业或商用设备之中。2007年iPhone手机的推出，成为触控行业发展的一个里程碑。苹果公司把一部至少需要20个按键的移动电话，设计得仅需三四个键就能搞定，剩余操作则全部交由触控屏幕完成。除赋予了使用者更加直接、便捷的操作体验之外，还使手机的外形变得更加时尚轻薄，增加了人机直接互动的亲切感，引发消费者的热烈追捧，同时也开启了触摸屏向主流操控界面迈进的征程。
目前，触摸屏应用范围已变得越来越广泛，从工业用途的工厂设备的控制/操作系统、公共信息查询的电子查询设施、商业用途的提款机，到消费性电子的移动电话、PDA、数码相机等都可看到触控屏幕的身影。当然，这其中应用最为广泛的仍是手机。根据调研机构ABIResearch报告指出，2008年采用触控式屏幕的手机出货量将超过1亿部，预计2012年安装触控界面的手机出货量将超过5亿部。
而且有迹象表明，触摸屏在消费电子产品中的应用范围正从手机屏幕等小尺寸领域向具有更大屏幕尺寸的笔记本电脑拓展。目前，戴尔、惠普、富士通、华硕等一线笔记本电脑品牌厂商都计划推出具备触摸屏的笔记本电脑或UMPC。当然，目前关于配备触摸屏的笔记本电脑是否能从10英寸以下的低价笔记本电脑或UMPC，扩大到14英寸以上的主流笔记本电脑市场，业界仍存争论。因为对于主流笔记本电脑或台式机来说，消费者多已习惯了使用键盘及鼠标进行输入，不像小尺寸笔记本电脑，因可容纳的键盘数量有限，需触摸屏加以辅助，达到更直观的人机沟通目的。而且现在Windows系统尚不支持多点触控功能，如由PC厂商单独导入多点触控功能，在软件上的努力与投资又将极为可观，因此预计到2010年支持多点触控的新操作系统Windows7上市之前，配备触摸屏的笔记本电脑仍将局限于12.1英寸以下。但即便如此，触摸屏市场未来的发展前景也十分诱人。根据市场调研机构的预测，到2010年触摸屏产值将达到35亿美元。
依照感应方式的不同，触摸屏大致可以分为电阻式、电容式、红外线式、超音波式四类。其中电阻式与电容式目前的市场前景最被看好，其他技术短期内恐很难赶上。
就技术原理来看，电阻式触摸屏只能算是一种“类触控”技术。它采用两层镀有导电功能的ITO(铟锡氧化物)PET塑料膜，PET本身具有一定的透明度与耐用性，两片ITO设有微粒支点，使屏幕在未被压按时两层ITO间有一定的空隙，处于未导电的状态。当操作者以指尖或笔尖压按屏幕(外层PET膜)时，压力将使PET膜内凹，因变形而使铟锡氧化物导电层接触导电，再通过侦测X轴、Y轴电压变化换算出对应的压力点，完成整个屏幕的触按处理机制。由于此种技术成本低廉，现已大量应用于电子产品之上。目前电阻式触摸屏有4线、5线、6线与8线等多种类型，线数越多，代表可侦测的精密度越高，但成本也会相对提高。
不过，仔细考量电阻式触控技术的原理就会发现，通过触按屏幕触发ITO薄膜导电的侦测机制，在物理上有其局限性：电阻式技术想要增加侦测面积与分辨率，最直接的方法就是增加线数，但线数的提高也代表着处理运算信息量的增加，这对处理器将是一大负担，同时成本的提升也是问题。另外，PET膜再怎么强化，材质的耐压性、耐磨性、抗变形能力，毕竟有其极限，长时间运用一定会减低铟锡氧化物导电层接触导通效率，触按点也会因经常使用的就是那几处，造成特定区域过度使用磨损，而降低透明度。
电容式触摸屏与电阻式比较，架构相对简单。由于电容式触摸屏中的投射电容式(电容式触摸屏主要分为投射电容式与表面电容式两种)可支持当前流行的多点触控功能，并拥有更高的屏幕透光率、更低的整体功耗、更长的使用寿命等优点，正不断挑战电阻式触摸屏的市场地位。
据isuppli公司预测，2008年全球具备触控功能的手机，仍以电阻式触控技术为主，产值可达4900万美元，预计2012年将达6500万美元；而投射电容式触控技术2008年产值虽然只有1000万美元，占整个市场份额的17%，但估计2012年投射电容式产值将突破2000万美元，市场比重跃升至23%。
但是电容式触控也有许多值得关注的问题：比如液晶屏非常靠近铟锡氧化物模板，新的技术甚至直接将两者做在同一个真空堆栈中，形成一个模组。而为了达到触点侦测功效，铟锡氧化物模板又需不断地扫描像素，会持续散发干扰信号，影响整个模组的操作。另外，厂商虽然会对触摸屏的表面进行硬化处理，可是为了不隔绝掉ITO的表面电流，硬化镀层非常薄，当施加在触摸屏上的外力过大时，依然有伤到ITO的可能，对触摸屏造成损伤，降低使用寿命。因此，针对提高使用寿命问题，有厂商开发出了超声波式或红外线式触摸屏。特别是在导通线路精细度方面是制约电容屏发展的瓶颈问题，直接购买镀膜设备成本会增加很多，但是最近uninwell International最近推出的光刻银浆可以解决这方便的问题，此种材料可以将线细和线距控制在0.05mm以内，使得电容屏的投资成本大大降低。
红外线与超声波式触控技术的作用原理相仿。不过受限于传感器的尺寸，这两项技术目前多用于20英寸以上的屏幕，如医疗、ATM等装置上，同时产品的成本也会较高。
由于市场需求迅速增长，触控产业近年来也迅速蹿红，许多厂商纷纷投身其中。从触摸屏的产业状况来看，产业链大约可以分为上游零组件、原材料供应与材料加工，如玻璃基板制造、ITO薄膜制造、PET制造、化学材料供应、控制IC供应等；中游触摸屏/触控面板的制造；下游则大多是一些系统整合与终端厂商，如模组厂商、显示器厂商、家电厂商以及代理商等。
如果不算基本属于应用层面的下游厂商，目前中国大陆以及中国台湾地区的厂商主要致力于在产业链中游的触摸屏/触控面板制造领域拓展，且以电阻式产品为主，如大陆的富阳光电、华意电路、北泰显示、凰泽光电、深越光电、沃森电子、东莞冠智电子、广州恒利达等。深越光电除了提供电阻式触摸屏之外，还提供电容式与超声波式产品。同时有消息称，莱宝高科的触摸屏项目将切入ITO薄膜以及ITO导电玻璃的制造。我国台湾地区厂商切入时点较早，现在也已涌现出时纬科技、接口光电、洋华光电、奇菱科技、富晶通、嵩远光电、仕钦科技、远诺光电、宇宙光电、理义科技、胜华科技等一批触摸屏制造企业。
但触摸屏上游的零组件与材料供应基本上仍掌握在日本、美国供货商手中。比如玻璃基板的主要制造商有日商旭硝子、美商康宁；PET制造商为3M,住友、东丽；化学材料供货商为Uninwell，日矿、三井；胶材中的银胶有Uninwell，breakover-quick，Longtone，伊必艾科技、杜邦、3M，绝缘胶有藤仓、住友、杜邦、3M，双面胶有3M、日东电工，印刷胶有东洋纺等；ITOFilm制造为日东电工、尾池工业、帝人化成、东洋纺等。只有在控制IC领域，我国台湾地区的义隆电子与禾瑞亚还有较大的发言权。其次在ITO玻璃的制造中，台厂正太、冠华也有了较强的供应能力，但目前占该材料成本比重最多的ITOFilm供应几乎都是以日本厂商为主。
尽管触摸屏的实际应用越来越多，应用范围越来越广阔，可实际上该项技术仍然存在许多需要完善的地方，只有设计出更先进、智能、体贴的人机界面，使进行触控操作时更加直观、精准，同时又不影响系统的反应速度，才能有望成为人机交互的主流界面。最典型的例子就是触控操作中的回馈问题。在手机应用中，触摸屏很大程度上已经可以代替按键。可是从消费者的使用习惯角度出发，传统的按键仍然具有一个触摸屏所没有的特性——— 触感回馈。通过按键，很多使用者即使在不看键盘的情况下，也可以凭借触感判断拨打电话、发送短信，但目前通过触控屏幕却没有能力完成这项工作，使用者只有盯着屏幕，用手指瞄准，才能操作。未来，需要在虚拟按键上加入适当的按键回馈机制，例如声音或是震动装置，以更贴近消费者的使用习惯。
再者，触摸屏还有寿命和体积等问题。一般情况下，触摸屏的使用期限，肯定要远低于按键键盘，如果在屏幕上贴上保护膜，又会降低触摸屏操作的灵敏度和精确度。如果产品还有小型化的设计需求，那么过小的屏幕，会让触控操作更加困难，形成负面效果。
多媒体技术让学生在体验中触摸地理 第6篇
【关键词】中学地理教学；多媒体技术；学习兴趣；教与学
随着新课改观念的不断改革和教育现代化的提出，现在的教学除了要求教师观念现代化外，还要求教学手段的现代化。我们这些年轻的地理教师也不甘落后，也充分地利用起幻灯机、投影仪、计算机等辅助器材即多种手段来使地理课，变得生动易懂。也正如此，我们学校现在许多地理公开课、观摩课、示范课无不用上现代化的手段，结合我个人的教学实践，谈谈运用多媒体技术让学生体验中怎么样更好触摸地理的几点教学反思。
一、 多媒体教学通过形象清晰的画面，色彩鲜明的图像，大大增强了表现力，易于吸引学生的注意力，提高学生的学习兴趣，从而使学生在轻松愉快的教学情景中完成地理学习
新课标要求我们要以学生自主探究性学习为主，让学生自己去发现问题和解决问题，而网络在此时就成了研究式学习的有利支持。在制作课件时，要尽可能采用易于操作的计算机软件设计课件学生还可以通过网络查找一些相关的资料进行学习，加强了学习效果，在充满愉悦、平等、民主的课堂气氛中，师生的思维处于一种积极活跃状态，此时，学生敢想敢说、敢问敢答，进入了一种全新的思维境界，从而更提高了课堂教学效率。
例如：在“天气与气候”课件的片头加入一段“天气预报”视频影像，当学生一进入教室，熟悉的画面、悠扬的声音，一方面给学生以美的享受，另一方面又可以把学生分散的心一下子集中到课堂来，让学生觉得既轻松又新颖。
二、利用多媒体教学，创设情景，感染学生
地理这门学科不像数、理、化，许多地方是要靠凭空想象来了解书中所描绘的情景的，这需要学生有相应的知识经验。而有些课文中涉及的风俗文化、其他国家和地区，初中的学生是没有经历过的，甚至连间接经验都没有。这时教师可以利用多媒体配上一幅制作精美的图片、一组恰如其分的镜头、一段恰到好处的音乐……都能创设一种情景、氛围，让学生先有感性的了解或是把他们引入到所创设的意境中来，这样可以弥补学生知识或生活阅历方面的不足。
三、利用多媒体教学，三维呈现情感、态度与价值观新课标要求，教学要达成知识与技能、过程与方法、情感、态度与价值观三维目标的要求
随着新课程改革的不断深入，“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”的三维目标中，“情感态度与价值观”这一目标的重要性日益提升，显得尤为重要，因为他不仅能充分体现新课程“以人为本”的理念，而且能对一个人的一生发展产生极为深远的影响。
例如在讲授《地理必修1》“水资源对人类生存和发展的意义”，及《地理必修2》“人类面临的主要环境问题”时，按课标要求，应该在课堂上向学生宣传保护环境的重要意义，培养学生的环境保护意识。课文的文字叙述比较详细，学生阅读后能够理解，但印象肯定不深。我们可以利用多媒体教具播放一 些环保方面的漫画及视频资料，让学生从视觉和听觉上更深刻地认识到环境问题的严重性和保护环境的迫切性。
又例如，在《非可再生资源的利用与保护》这节课中，通过多媒体在屏幕上显示出《梦溪笔谈》和沈括的图片，让学生强烈地感觉到地理的历史感，从而引导学生分析占主要地位的世界能源消费由柴草到水力、畜力到煤炭再到石油的演变过程。用两幅漫画导入，一幅是“油慌”、一幅是“兄弟连”，用幽默夸张的方式，让学生产生较强的冲击感，从而点击当前的热点问题：油价高涨，相关产业受到冲击。这样的导入都从“情感态度与价值观”的目标出发，激发学生探究地理问题的兴趣和动机，让学生体会地理学与现实生活的密切联系和地理学的应用价值，从而提高了学生的地理审美情趣与鉴赏力。
四、相对传统的地理教学，如何让学生更好的触摸地理
传统的地理教学方法存在很多弊端，主要在于只强调学生对书本知识的记忆，忽视了对地理知识的深刻理解和灵活运用。采用的各种教学手段也往往是以教師操作为主、学生观看为辅，从而影响了学生创造能力的发挥。体现在课堂上，学生只是机械地听老师讲，记笔记、划重点，忽视了学生的“想”和“做”；体现在学习态度上，则认为学习就是看书、做练习题，从书本上寻找试题的答案；体现在应试准备上，为了提高分数而在复习时猜题、压题，忽视了对知识系统地掌握。而新课标要求我们要以学生自主探究性学习为主，让学生自己去发现问题和解决问题，而网络在此时就成了研究式学习的有利支持。在制作课件时，要尽可能采用易于操作的计算机软件设计课件。教学课件要从符号、图形、色彩、声音、节奏等多方位的视觉和听觉心理功能进行设计和开发，还要根据不同的教学内容和环节选择最合适的媒体。如在讲解海陆变迁一节时，我利用FLASH做了动画课件，让学生能更清楚地了解海陆的变迁过程，比教师讲解学生接受的要好几倍，而且还提高了学生的学习兴趣。同时学生还可以通过网络查找一些相关的资料进行学习，加强了学习效果，在充满愉悦、平等、民主的课堂气氛中，师生的思维处于一种积极活跃状态，此时，学生敢想敢说、敢问敢答，进入了一种全新的思维境界，从而更提高了课堂教学效率。
另外，利用网络教学，既能进行整体协作教学，又可以进行个别化教学，具有多样化的教学形式，改变了以往单一的学习形式和学习环境。利用多媒体教学速率明显加快，教学环节和信息变换频繁，学生必须作出快速反应，学习习惯随之而来。地理是一门文理兼备的综合性学科，融理论与实践于一体。教学中利用网络链接，能够让学生了解国内外的时政热点、焦点问题，如台湾问题、西部开发、WTO等，激发学生问的欲望，引发他们提出问题的好奇心和兴趣。在地理教学中要重视培养学生的联想习惯，发散机智，采用一话多说、一图多问、一题多变、一问多答等办法，训练学生的创新思维能力。
五、反思多媒体教学手段在地理教学中存在的问题
地理多媒体教学往往套用某些优质课课件，针对性不强，无法适应所有的学生 。如果学生在课堂上对某些问题提出质疑，教师套用的课件就起不到应有的作用，更何况课件是早已设计好了的，无法现场答疑和应变。还有有些教师错误地认为地理教学只要使用多媒体就是“改革”，学生喜欢听的就是一堂好课。因此让多媒体主导了整个教学过程，学生成了“看戏”者，课堂成了“满堂看”。整节课都不用手板书，全在屏幕上切换，教师完全被机器取代，颠倒了主次。
六、结束语
多媒体现代信息技术在地理教学过程中起着不可替代的作用，它就同地理中的地图一样，将渗透到地理教学当中。作为地理教师的我们更应当利用好这个“活”地图，让它在地理教学中发挥其独特的魅力。 但不能停留在多媒体本身的优化组合上，使之与正确的现代化教学观念脱节，要从地理学科的实际出发，正确对待、恰当使用多媒体，并与传统的教学方法科学结合才能发挥其独特有效的功能。
参考文献：
[1]《全日制义务教育地理课程标准（实验稿）》.北京师范大学出版社
[2]《基础教育课程改革纲要（试行）》.《中国教育报》，2001年7月27日第2版
[3]熊晓红.《初中地理课堂教学有效性探索》科教纵横，2011年10月
[4]左泽娥.《关于地理多媒体教学现状的一些思考》巢湖市二中.中国地理教学资源网
交互新方式——多点触摸技术初探 第7篇
关键词：多点触摸,人机界面,交互,红外,电阻,电容,表面声波,光学影像,影像辨识
多点触摸(Multi-touch)无疑是当前数字产品领域最灸手可热的交互技术。同我们常见的触摸显示屏(手写笔、银行ATM柜员机等)不同,这些设备通常只能支持单点输入。而多点触摸允许设备用户同时通过多个接触点(手指)来控制图形界面。
1 多点触摸概述
自从进化为人类,人就开始使用双手来完成各种操作。随着不断进化,人的十指越来越灵活,可以完成非常灵巧细致的动作。像弹钢琴、用键盘打字就是很好的例子。钢琴的88个琴键和键盘的数十个键位,都需要十指协调同时操作,这实际上就已隐含了“多点触摸”的概念。因此,“多点触摸”是人类最自然、最得心应手和最有效率的操作方式之一。UI(人机界面)引入多点触摸概念可以说是必然的趋势。
对于大部分人来说,真正的多点触摸UI体验,是随着2007年苹果公司i Phone的面世而亲身感受的。i Phone让我们惊讶地发现:早已习惯了点按放大镜图标去缩放图片,现在用两个手指随意拉伸缩放图片的方式竟是这么自然、顺畅。原来除了鼠标、手写笔和导航键,我们还能这样去操控界面。多点触摸技术可以说成了i Phone攻城略地的核心竞争优势。并由此引发了手机多点触摸的热潮———Google的Android、微软的Windows Mobile、Palm、诺基亚的Maemo等各厂商的下一代手机操作系统,纷纷将多点触摸技术作为重点特性引入进来。对于桌面系统,微软07年推出基于Vista的全触摸概念电脑“Surface”已投入市场;Windows7很好地内置支持多点触摸式操作;正在研发中的Windows 8可能会采用彻底的触摸式输入方式———用户所有的操作均由触摸操作完成;苹果在下一代Mac OS操作系统中也将加强多点触摸功能。可以说我们的人机界面交互方式已经进入了一个“多点触摸”时代。
2 多点触摸技术发展历史
其实多点触摸并非苹果的i Phone的首创。我们来回顾一下在i Phone之前多点触摸技术的历史足迹。
1)早在1983年,就有科学家首次尝试将键盘跟触控板联在一起同时操作,或是用两只手控制同一块触控面板。这些突发奇想的实验开启多点触摸的研究之路。
2)1992年,Sun Microsystems制作了一段科幻片,假想12年后的2004年将出现的新科技,其中就有类似多点触摸的技术。这对于技术的发展也具有高度的启发性。
3)1992年后的一段时间,仍旧是技术发展积累阶段,包括触控面板、大型平面显示器等,各种新技术都仍在酝酿成熟的过程中。
4)1999年,Alias Wavefront首先推出一个叫做Portfolio Wall的产品原型。Portfolio Wall采用了大尺寸的触控屏幕,配合滑动与点选两种手势操作,就可以及时浏览大量的图像与影片。概念跟操作都很简单,但是这已经算是当时最接近商品化的研究案之一。
5)2001年,多点触摸技术有了巨大进展。三菱电子实验室为了解决多人同时操作计算机时的互动问题,着手进行一项称为Diamond Touch的研究计划。这项研究奠定了不少多点触摸硬件方面的技术基础,包括多点触控、多人同时操作,以及潮湿高温等极端环境下的操作可行性,都在这个研究当中实践了。
6)2002年,一向嗅觉敏锐的好莱坞也注意到了这个科技新动向,在《少数派报告(Minority Report)》这部电影中,“多点触摸”成为了重要的科幻桥段。为多点触摸技术造势不少。
7)2005年,当大家都专注在触控面板的技术研发时,微软的技术人员另辟蹊径,以投影画面以及影像辨识技术,发展出一种实现多点触摸技术的新机制。即不需使用任何触控面板,只要在一个普通桌面上架起投影机以及摄像头,通过捕捉定位手指在桌面上的阴影,来实现实时多点触摸。基于这个原理,界面大小可以任意调整,再也不会受限于触控面板的尺寸与分辨率。除此之外,他们也尝试了很多新的互动方式,像是将相机放在一个如水晶球般的透明盆子里,照片就会自动倒出来,使用者只要将手指伸进去盆子里拖动,就可以随心所欲地移动复制这些照片。这些还处在实验室中的有趣而新颖的概念,正是两年后微软推出的“Surface”的雏形。
8)2006年,是多点触摸发展重要的一年。在年度的TED论坛中,来自NYU的教授Jeff Han演示了他们在多点触摸技术应用上的创新进展。Jeff Han在现场用他的十指演示了多点触摸的多种应用,整个操作过程流畅自然,非常有吸引力,引起了现场的轰动。这次里程碑式的实际演示,标志着多点触摸技术可以进入成熟的商用阶段。并且研发重心已经从硬件技术,转向了软件应用。
9)2007年5月,微软正式发布了“Surface”概念电脑。两年前实验室里的创新想法变成现实。这是一台没有鼠标键盘,只是通过人的手势,触摸和其他外在物体进行交互的桌型电脑。它改变了人和信息之间的交互方式,模糊了物理和虚拟世界之间的边线。比如你在餐馆就餐时,当你将你的饮料放在Surface上时,它的所有信息就会在上面呈现出来,比如相应的甜点的菜单,需要的话只要手指一点。微软相信Surface将改变人们购物,就餐,娱乐和生活的习惯。
10)2007年6月,苹果公司的i Phone上市。苹果用他们极强的前瞻性和执行力,把创新的概念和技术从实验室拿来,以成熟的产品、合理的价格,可靠的质量,放到消费者面前。在上市后相当长的一段时间里,i Phone一直是市面上唯一可以买得到的多点触摸技术量产消费品。
3 多点触摸实现技术比较
“多点触摸”按字面意思可以理解为“多点”和“触摸”两层含义。“多点”顾名思义就是可识别一个以上的定位输入;“触摸”是指这一个以上的定位点是通过直接接触的方式输入的,而非通过鼠标、键盘等间接输入。这一层面一般指硬件实现技术,主要有以下几种:
3.1 红外线式(Infrared)
利用红外线矩阵组成纵横序列扫描线,当有物体遮断光路时,便可判断位置。这种技术是最早使用的技术,缺点是容易受外界光线影响,存在遮罩问题;另外由于受红外线LED体积限制,解析度无法做高;这种技术逐步被光学影像式所取代。
3.2 电阻式(Resistive)
两层不同导电值的表面层叠在一起但保持间隙,当表面受压力而使两者表面接触,因而影响阻抗值变化。这种技术实现门槛低因而曾被大量使用。但这种技术存在反应速度不高,而且随着时间增长材料会逐渐损耗而造成误差。因此如今基本已被其它技术取代。
3.3 电容式(Capacitive)
电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导电体内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时,由于人体电场,手指与导体层间会形成一个耦合电容,四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。目前小尺寸触摸屏大量使用这种技术,受技术限制目前还无法在大尺寸应用上取得突破。
3.4 表面声波式(SAW)
表面声波,超声波的一种,在介质(例如玻璃或金属等刚性材料)表面浅层传播的机械能量波。通过楔形三角基座(根据表面波的波长严格设计),可以做到定向、小角度的表面声波能量发射。发射换能器发出表面声波,当手指或其它能够吸收或阻挡声波能量的物体触摸屏幕时,接收器便能计算出接触位置。它的优点是透光率高、耐用性好(相对于电阻、电容等有表面镀膜)、反应灵敏、外界干扰小、没有漂移,目前在公共场所使用较多。缺点是成本高,需要经常维护,因为屏表面的污迹,都会影响表面音波的传导,从而影响触摸屏的正常使用。
3.5 光学影像式(Optical Imaging)
透过两组以上CIR(CMOS/CCD)由侧边观测物体的影子后计算出位置。这技术随着CMOS/CCD的技术成熟和成本下降而越来越被广泛使用,现在微型CIR已经可以做到每秒钟输出一百张以上的画面,因此目前来说是反应速度最快的一种技术,当然随着CIR分辨率越来越高,处理速度越来越快,感光能力越来越好,且可以判断影子大小,所以可以做出越来越多变化性之应用,其缺点则是较容易受到外部光线影响。光学影像识别技术将会在未来中大尺寸及多点触摸的发展中扮演重要角色。
3.6 电磁式(Electromagnetic)
利用线圈产生磁场改变经由接收天线产生之电流变化计算位置。这是早期数字板或是绘图板使用的技术,后来Tablet PC也大多采用此技术。其缺点是一定要使用一个带电的笔(Wacom则有独家感应技术可从天线端感应生电,不需要电池),早期电磁式抗干扰能力不强,很多手写板放在金属桌面的桌子上便无法使用,现在则不会有这个问题。
3.7 影像辨识式(Shape Recognition)
原理是通过摄像头(CMOS/CCD)从正面或是背面捕捉接触面的影像变化,由操作平台从影像中识别出定位点。微软的Surface便是使用类似技术。为了避免受可见光干扰,一般都采用红外线光源。这项技术有好几种实现方式,例如Jeff Han发明的受抑全内反射多点触摸技术(FTIR);微软Surface采用的散射光照明多点触摸技术(DI);激光平面多点触摸技术(LLP);散射光平面照明多点触摸技术(DSI)等等。这类技术的优点是可以判别出接触物体的形体,进而由操作平台做出灵活的应用,最重要的是由于这项技术实现成本比较低,效果理想,所以非常适合DIY。因此目前此项技术的研究和实践比较热门。
4 结束语
随着多点触摸风潮的兴起,越来越多的厂商和科研人员将投入其中进行研发,技术将越来越成熟,而实现成本将不断降低。多点触摸必然在很多场合代替传统输入方式,而变得越来越普及。
参考文献
[1]Edward Grivna.Designing Compelling User Interfaces with Multi-Touch All-Point Touchscreen Technology[J].Cypress Semiconductor,2000.
[2]Edward Grivna.Touch Screen Essentials[J].Cypress Semiconductor,2002.
[3]Yi Hang Wang.Practical considerations for capacitive touchscreen system design[J].Cypress Semiconductor,2000.
世界触摸屏生产腾涌,技术荟萃 第8篇
一句话, 正如市调公司Display Search报告指出的, 世界触摸屏出货量去年比2011年增加了三成, 今年又比2012年再增三成。更薄、反应速度更快的高性能产品不断推出, 技术产量双双成长。2007年i Phone手机的推出, 成为触控行业发展的一个里程碑, 当年中国台湾制造商便开始生产静电容方式的触摸屏, 供苹果i Phone使用, 台湾大厂宸华科技在两年内即投入10亿美元, 生产能力扩大20倍。全球主要触摸屏生产大厂多集中在日、美、韩等国家以及我国台湾地区, 中国大陆制造商触摸屏生产尚在起步阶段, 生产的主要是智能手机通用的4英寸面板, 价格比i Phone手机用的面板可便宜40%~50%, 具有价格优势。日本厂商则强调面板必须做到不易破损, 才能对抗台湾。
来源:IHS Inc.2013, 5
触摸屏技术研究及市场进展 第9篇
随着计算机技术的发展和普及, 在20世纪90年代初, 出现了一种全新的人机交互技术, 利用这种技术, 用户只需要在显示屏上的图标或文字上轻轻一点, 计算机就能按照我们的指示进行相关的各种操作, 完全摆脱了键盘和鼠标的束缚, 使人机交互更为直截了当, 这种技术就是日新月异的触摸屏技术。
和PC从286、386发展到奔腾机一样, 触摸屏的技术也经历了从低档向高档发展的历程, 从1974开始出现世界上最早的电阻式触摸屏以来, 随着科技的发展和应用需求的增长, 各种触摸技术相继诞生以适应各种行业和层次的应用。如今, 已经形成了商业化的触摸屏技术包括:电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波 (SAW) 技术触摸屏等, 并已广泛应用到了手机、平板电脑、零售业、公共信息查询、多媒体信息系统、医疗仪器、工业自动控制、娱乐与餐饮业、自动售票系统、教育系统等许多领域。
2 触摸屏的主要种类及结构介绍
目前, 市场上已经商业化的触摸屏的种类主要有以下几种[1,2,3,4,5], 它们分别是:电阻式 (模拟电阻式和数字电阻式) 、电容式 (表面电容式和投射电容式) 、红外式、声波式 (表面声波式和弯曲声波式) 、光学成像式、In-cell结构式、On-cell结构式、电磁共振式、组合式及其它。它们又可以分为两类, 一类需要ITO, 比如前两种触摸屏, 另一类的结构中不需要ITO, 比如后几种触摸屏。ITO是铟锡氧化物的英文缩写, 它是一种透明的导电体。通过调整铟和锡的比例、沉积方法、氧化程度以及晶粒的大小, 可以调整这种物质的性能。薄的ITO材料透明性好, 但是阻抗高;厚的ITO材料阻抗低, 但是透明性会变差。
如今, 在手机、平板电脑等产品领域, 应用最为广泛的是使用ITO材料的电阻式触摸屏和电容式触摸屏。其中又以电阻式触摸屏较为普遍, 这种触摸屏利用压力感应进行控制。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, 这是一种多层的复合薄膜, 它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层, 表面涂有一层透明氧化金属 (透明的导电电阻) 导电层, 上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在它们之间有许多细小的 (小于1/1000英寸) 的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。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, 然后送触摸屏控制器。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, 这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。根据引出线数的多少, 又可以分为四线、五线、六线、八线等类型, 其典型的结构示意图如图1[6]。
电容式触摸屏的构造[7,8,9]主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层, 再在导体层外加上一块保护玻璃, 在触摸屏的四边均镀上狭长的电极, 在导电体内形成一个低电压交流电场。当触摸屏幕时, 由于人体电场的存在, 手指与导体层间会形成一个耦合电容, 四边电极发出的电流会流向触点, 而电流强弱与手指到电极的距离成正比, 位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱, 准确算出触摸点的位置。电容触摸屏的双玻璃设计, 不但能保护导体及感应器, 更能有效地防止外在环境因素对触摸屏造成的影响, 就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍, 电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。图2是投射式电容触摸屏的典型结构示意图[6]。
3 几种触摸屏主流技术的比较及发展趋势
不同种类的触摸屏有着各自的优缺点, 适用于不同的应用领域, 表1列出了八种主要类型触摸屏的性能对比。
表2、表3分别给出了不同技术的触摸屏在未来几年的出货量和年收入的发展趋势[6]。
注:上表中, 出货量的单位为千片/年, 下文亦同此。
从表2、表3可以看出, 截止2009年, 电阻式触摸屏仍为出货量最大的种类。不过, 据DisplaySearch预测, 2010年投射电容式触摸屏将首次在年收入方面超过电阻式;到2013年, 投射式触摸屏亦将在出货量方面超过电阻式, 而分别排名第一和第二位。2010年, 在全球244家触摸屏生产商中, 采用电阻式技术和投射电容式技术的厂家数目分别为92家和58家, 再次证明了这两项技术的确为当今触摸屏领域的主流技术。
在不同尺寸的触摸屏领域, 各种技术又有着不同的发展趋势, 现简述如下。
3.1 在小于10英寸的触摸屏领域
目前, 在该领域, 电阻式触摸屏的出货量仍名列第一, 不过, 从2013年起, 投射电容式触摸屏的出货量将超过前者, 详见表4。
3.2 在10~30英寸的触摸屏领域
目前, 在该领域, 电阻式触摸屏的出货量仍稳居第一, 但到2016年, 预计亦将被投射电容式触摸屏超过, 详见表5。
3.3 在大于30英寸的触摸屏领域
目前, 只有五种技术应用于该领域, 且光学成像式和电阻式的出货量分别排名第一和第二位。而投射电容式技术几乎一直排在末位, 直到2016年其出货量才略超过声波式触摸屏, 详见表6。
当然, 在不同的应用领域, 不同种类的触摸屏亦有着不同的发展趋势, 以目前应用最广的手机领域为例, 不同技术触摸屏的出货量份额的发展趋势见表7。
由表7可以看出, 2010年以前电阻式触摸屏为手机领域的主要技术, 不过, 受iphone手机热销等的影响, 自2011年起, 投射电容式触摸屏将首次超过电阻式而位居榜首。
4 主要技术的专利分析
以“触摸屏”为关键词, 在中国专利局网站上共检索到相关专利1986条, 其中发明专利1120项, 实用新型专利700项, 外观设计专利166项, 涉及触摸屏制造方法的专利85项, 分属于五个国家的40家公司。
4.1 中国专利申请时间分布
触摸屏制造方面的专利申请以2007~2010年为最活跃的时期, 其中2009年申请的专利最多, 占2002~2011年申请专利总数的29%。
4.2 中国专利申请国家和地区分布状况
尽管目前台湾地区是触摸屏的主要生产基地, 其申请的制造专利并不多, 主要的生产技术掌握在日本厂商手中, 中国和日本申请的专利之和占2002~2011年申请专利总数的88%。
4.3 中国专利申请数量较多的公司
在85件合成专利中, 申请件数达到或超过四件的公司中, 中国有四家, 日本有一家, 分别是比亚迪股份有限公司 (6件) 、汕头超声显示器 (二厂) 有限公司 (5件) , 深圳市中显微电子有限公司 (4件) 、上海晨兴电子科技有限公司 (4件) 和松下电器产业株式会社 (6件) 。
4.4 中国专利涉及技术种类的分布
目前, 在众多的触摸屏技术中, 电容式触摸屏是目前最为引人关注的技术。在中国已经有越来越多的厂商致力于电容式触摸屏制造的研究, 不断有新的专利出现[10,11,12,13,14,15,16,17], 其专利数目占2002~2011年申请专利总数的47%。
4.5 典型专利技术介绍
深圳比亚迪股份有限公司申请的专利[10] (申请号:200710075452.6) , 是有关“一种电容式触摸屏及其制作方法”, 其产品结构的剖视和俯视示意图如图6。
如图6所示, 该电容式触摸屏的制作方法, 依次包括如下步骤: (1) 将上玻璃基板1和下玻璃基板2通过边框胶粘合形成触摸屏盒。具体包括:在上玻璃基板1和下玻璃基板2上蚀刻出电极图形;在上玻璃基板1和下玻璃基板2上丝印边框胶3和转印点5;对上、下玻璃基板热压使其粘合以形成触摸屏盒。在丝印边框胶3时可空出某个位置, 从而实现在触摸屏盒周边留出一个灌液口6。 (2) 在暗室中, 采用真空灌液 (利用毛细现象) 的方法将胶水通过灌液口6灌入触摸屏盒中。所述胶水优选粘度小于100cps的光固化胶水。 (3) 将胶水UV固化为无色透明胶体。固化后的胶水的折射率与玻璃基板相近, 处于1.5~1.9之间, 使得固化后形成的无色透明胶体看起来与玻璃基板为一体, 这可进一步保证触摸屏的显示效果。
5 触摸屏技术的市场进展
5.1 触摸屏国际市场的出货量和年收入变化趋势预测
据DisplaySearch分析, 尽管受到世界金融危机的影响, 2009年全球触摸屏的出货量已经达到6.07亿片, 相比2008年上涨了44%, 预计到2016年, 全球触摸屏的出货量将达到19亿片。2009年全球触摸屏市场的年收入为43亿美元, 预计到2016年将达到140亿美元。由此可见, 触摸屏未来的发展前景十分诱人[18,19,20,21,22,23]。详情见图7及表8。
5.2 触摸屏在不同应用领域的市场份额的变化趋势预测
表9是DisplaySearch对于触摸屏在几个主要应用领域的市场份额的变化趋势预测。
由表9可以看出, 手机是触摸屏的最大应用领域, 2009年, 其市场份额为62%, 到2016年将达到74.07%。
5.3 不同尺寸触摸屏的出货量和年收入变化趋势预测 (表10, 11)
由表10、表11中的数据不难看出:2009年市场上出货量最多的触摸屏的尺寸集中在3.x~4.x″, 对年收入贡献最大的触摸屏尺寸也在3.x~4.x″, 并且这一状况还将持续下去, 这主要得益于平板显示产品 (如手机、PMP、PND等) 是触摸屏的主要需求领域。不过, 据DisplaySearch预测, 5.x~9.x″和>10″的触摸屏将会有更好的年收入上涨趋势。
5.4 触摸屏在全球不同国家的市场份额的变化
目前, 全球约有300家触摸屏生产商, 主要集中在七个国家和地区, 其市场份额变化如表12。
由表12可以看出, 目前台湾地区触摸屏市场的出货量份额最大, 2009年已经达到了43.5%;中国的市场出货量份额已经从2008年的14.4%上升至2009年的24.8%, 从而一跃成为世界第2名。
5.5.1 全球生产商的触摸屏生产能力预测
图8是DisplaySearch对全球触摸屏生产商的总的生产能力的预测。
5.5.2 世界前十名生产商的市场份额和生产能力分析
2009年, 世界触摸屏市场出货量排名前10名的生产商分别为:YoungFast (中国台湾洋华光电股份有限公司) 、Nissha (日本写真株式会社) 、Truly (中国信利国际有限公司) 、ECW-EELY (中国台湾) 、TPK (中国台湾宸鸿科技有限公司) 、Wintek (中国台湾胜华科技有限公司) 、jTouch (中国台湾介面光电股份有限公司) 、NanjingWally (南京华睿川电子科技有限公司) 、DigitechSystems (韩国) 、Swenc (中国台湾时纬科技公司) 。其市场份额分别见图9。
由图9可以看出, 在出货量世界排名前十强的生产商中, 台湾地区的生产商有六家, 占了60%;而中国有两家生产商挤入了前十强。图10、图11是DisplaySearch对全球触摸屏生产量排名第1~20位生产商的生产能力的预测。
5.6 国内市场简介
中国触摸屏市场从90年代末期开始兴起, 至今已经十年有余。据DisplaySearch统计, 2009年中国主要的生产商共计25家, 其当年的出货量如表13。
6 结语
声学脉冲波识别触摸屏技术 第10篇
早期的触摸屏技术起源于20世纪60年代的美国军方,随着应用的不断普及,日本业者开发出适合批量生产的触摸屏生产工艺,并逐步控制了全球80%以上的触摸屏生产能力。为了控制触摸屏的生产技术,日本业者一直坚持触摸屏技术不转移的策略。直到20世纪90年代,韩国和中国台湾地区的厂商才先后在触摸屏的工艺及批量生产攻关上有所突破,开始在触摸屏市场上有了一席之地,但其生产能力和技术水平与日本业者相比还有较大差距。中国大陆触摸屏制造业起步更晚。目前十几家电阻式触摸屏制造商主要分布在珠三角地区,但生产规模均较小,且供应的产品主要以用于触控开关的数字式及四线电阻式触摸屏为主。
今天,触摸屏输入方式已成为各种信息产品的主流输入技术之一。触摸屏的本质是透明定位系统,它由触摸检测传感器和触摸屏控制器及相应的软件组成。触摸检测传感器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;触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置接收触摸信息,并将它转换成触点坐标送给CPU,同时能接收CPU发来的命令并加以执行。目前,根据传感器的类型不同,触摸屏大致被分为红外线式、电阻式、表面声波式和电容式触摸屏四种。这四种触摸技术各有优点和缺点,应用于不同的场合。
随着显示技术的发展和普及,人们需要更高性能的触摸屏技术。声学脉冲波识别(Acoustic pulse recognition,简称APR)触摸屏技结合了电阻技术的可用触控笔和可密封防水飞溅及抗污物的特点,并加上了红外线技术及声波技术的纯净玻璃的光学及抗磨损的特点,本文将对其结构、原理及性能进行详细介绍。
1 声学脉冲波识别触摸屏开发背景
1.1 电阻式触摸原理及存在问题
电阻触摸屏的屏体部分是一块多层复合薄膜,由一层玻璃或有机玻璃作为基层,表面涂有一层透明的导电层(ITO膜),上面再盖有一层外表面经过硬化处理、光滑防刮的塑料层。它的内表面也涂有一层ITO,在两层导电层之间有许多细小(几十微米高)的透明隔离点把它们隔开。当手指接触屏幕时,两层ITO 发生接触,探测该点X或Y方向的电位,控制器根据检测到的电位来计算接触点的坐标,再依照这个坐标来进行相应的操作。电阻式触摸屏依电极配线方式又可分为四线式、五线式、七线式及八线式等。而依面板构成及种类目前可以分为膜/玻璃、玻璃/玻璃、膜/膜及膜/塑料,其中以膜/玻璃为目前主流之应用形式,技术亦最成熟且价格便宜。
但是,电阻式触摸屏有两层ITO膜层,导致触摸屏的透过率较低;由于ITO材料的折射率是2.0左右,与空气和玻璃的折射率相差都较大,光线在折射率变化越大界面,反射也大,因此造成在明亮环境或阳光下的可读性差。
电阻式触摸屏的ITO涂层若太薄则容易脆断,涂层太厚又会降低透光率且形成内反射降低清晰度。由于经常被触动,表层ITO使用一定时间后会出现细小裂纹,对于四线电阻屏来说,这会导致功能失效,因此其寿命并不长久。五线电阻式触摸屏会出现因其银电极的电阻在使用过程中随时间变化而变化,导致触摸位置的漂移。
1.2 电容式触摸屏原理及存在问题
电容式触摸屏的四边均镀上了狭长的电极,在工作时其内部形成一个低电压交流电场。触摸屏上有一层透明的导电薄膜层和绝缘薄膜层。当用户触摸电容屏时,用户手指和工作面形成一个耦合电容,因为工作面上接有高频信号,于是手指会吸走一个很小的电流,这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出,控制器通过对四个电流比例的精密计算,即可得出接触点位置。电容式触摸屏具有防尘、防火、防刮、强固耐用及具有高分辨率等优点,电容式技术应用范围比较广泛。
但是,由于有ITO镀层,电容式触摸屏对环境光有一定反射,影响整个显示系统的亮室对比度。电容屏在原理上把人体当作一个电容器的一个电极使用,当有导体靠近且与夹层ITO工作面之间耦合出足够量容值的电容时,流走的电流就会引起电容屏的误动作。电容屏的另一个缺点是用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为增加了更为绝缘的介质。电容屏更主要的缺点是漂移:当环境温度、湿度改变,或环境电场发生改变时,都会引起电容屏的漂移,造成触摸点位置探不准确,在工作现场也经常需要校准。
1.3 红外线式触摸屏原理及存在问题
红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸,红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框,电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管,一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵,用户在触摸屏幕时,手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线,因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。早期,红外触摸屏存在分辨率低、触摸方式受限制和易受环境干扰而误动作等技术上的局限,因而一度淡出过市场,此后第二代红外屏部分解决了抗光干扰的问题,第三代和第四代在提升分辨率和稳定性能上亦有所改进,但都没有在关键指标或综合性能上有质的飞跃。红外触摸屏也同样不受电流、电压和静电干扰,适宜于某些恶劣的环境。
但是,红外线触摸屏制造成本高,触摸屏的周围要布置发射和接收电路,有效利用空间的能力下降。另外红外屏在工作状态下不断接收和发射,功耗较大,不适合在移动或便携产品中应用。
1.4 表面声波触摸屏原理及存在问题
表面声波是超声波的一种,它是在介质(例如玻璃或金属等刚性材料)表面浅层传播的机械能量波。声波屏的三个角分别粘贴着X,Y方向的发射和接收声波的换能器。发射换能器将触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能,接收换能器将反射条纹汇聚成的表面声波能变为电信号,四个边刻着反射表面超声波的反射条纹。当手指或软性物体触摸屏幕,部分声波能量被吸收,于是改变了接收信号,经过控制器的处理得到触摸的X,Y坐标。
表面声波触摸屏具有清晰度较高、透光率好、高度耐久、抗刮伤性良好、反应灵敏、不受温度、湿度等环境因素影响、分辨率高、寿命长(维护良好情况下5 000万次)等优点;透光率高(92%),能保持清晰透亮的图像质量;没有漂移,只需安装时一次校正;有第三轴(即压力轴)响应,因此目前在公共场所使用较多。
表面声波屏需要经常维护,因为灰尘、油污甚至饮料的液体玷污在屏的表面,都会阻塞触摸屏表面的导波槽,使波不能正常发射,或使波形改变而控制器无法正常识别,从而影响触摸屏的正常使用。用户需严格注意环境卫生,必须经常擦抹屏的表面以保持屏面的光洁,并定期作一次全面彻底擦除。另外表面声波触摸屏在工作状态下不断接收和发射,功耗较大,不适合在移动或便携产品中应用。
以上四大方式的触摸屏技术都存在这样或那样的局限,人们仍在不断寻找更好的方法来集合各种触摸技术的优点,克服不足,满足高度发展的电子产品的需求。声学脉冲波识别触摸屏技术正是在这种背景下应运而生。
2 声学脉冲波识别触摸屏技术
2.1 声学脉冲波识别触摸屏结构
图1所示为APR触摸屏的照片,图2所示为APR触摸屏的基本结构。APR触摸屏的主体是一块透明基板,可以是光玻璃基板或其他可以传输声波并且对声波衰减较小的透明基材,在基板四周的最外边约5 mm 区域里,用胶粘连了四个不对称放置的压电传感器,平行边的传感器共地相连,探测到的信号通过柔性带输入到触摸屏的控制器中。
2.2 声学脉冲波识别触摸屏工作原理
APR是以一种简单的声音辨识方式来测量玻璃上被接触点的位置,其关键是在玻璃上每个位置触压时都会产生独特的声波。四个附在触摸屏边缘玻璃的微小压电传感器接收到压触的声波,这个声波由控制器数字化并进行小波变换提取小波系数的信号处理, 然后与事先所记录下的玻璃上每个位置声波的列表相比较, 光标位置立即被更新到触摸位置。 APR的设计可忽略外来和四周噪音,因为它们与事先记录的声波不吻合。
小波变换就是将原始信号S可分解成小波近似A 与小波细节D之和,分析原始信号各种变化的特性,进一步用于数据压缩、噪声去除、特征选择等。
执行离散小波变换的有效方法是使用滤波器, 该方法是Mallat于1988年提出的,称为Mallat算法。这种方法实际上是一种信号分解的方法, 在数字信号处理中常称为双通道子带编码。
用滤波器执行离散小波变换的概念如图3所示。S表示原始的输入信号, 通过两个互补的滤波器组, 其中一个滤波器为低通滤波器,通过该滤波器可得到信号的近似值A(Approximations),另一个为高通滤波器, 通过该滤波器可得到信号的细节值D(Detail)。
在小波分析中,近似值是大的缩放因子计算的系数,表示信号的低频分量,而细节值是小的缩放因子计算的系数,表示信号的高频分量。实际应用中,信号的低频分量往往是最重要的,而高频分量只起一个修饰的作用。如同一个人的声音一样, 把高频分量去掉后,听起来声音会发生改变,但还能听出说的是什么内容,但如果把低频分量删除后,就会什么内容也听不出来了。
原始信号经过一对互补的滤波器组进行的分解称为一级分解,信号的分解过程也可以不断进行下去,也就是说可以进行多级分解。如果对信号的高频分量不再分解,而对低频分量进行连续分解,就可以得到信号不同分辨率下的低频分量, 这也称为信号的多分辨率分析。实际中,分解的级数取决于要分析的信号数据特征及用户的具体需要。一般在APR触摸技术中分解到5级便能满足要求。
图4所示为APR触摸屏控制器框图。触摸屏上任意一点被触摸后,产生的声波经屏四周的压力传感器接收并转成模拟电信号,该信号经过柔带传送到触摸屏的控制板,根据信号的强弱,控制板上的前置放大电路和自动电平增益控制电路等对信号进行预处理。这样,无论是屏尺寸大小,还是触摸的强弱,送到模数转换电路的电平幅度相对稳定,位置特征主要由声波形状和到达不同传感器的相差决定。控制板上的A/D转换器对模拟信号进行模数转换,并将获得的数字信号送到微控制器。微控制器的ROM内存有用于离散小波变换的软件,和控制板上的DSP一同完成对该数字信号的小波变换,计算出数字信号的小波系数,结合相关屏上触点的位置信息并存于存贮器里。用同样方法,形成触摸屏上各点小波分解系数和对应的位置信息并记录在存贮器中,完成屏的位置声学脉冲波特征初始化过程。
在触摸屏正常工作阶段:屏上某点被触摸产生的声波被压电传感器探测,并模拟电信号传到触摸控制板,在控制板上进行预处理并转成数字信号,数字信号经过小波变换得到该点的小波系数,微控制单元将算出的小波系数和与事先所记录下的玻璃上每个位置声波的列表的小波系数相比较,比较两者之间的相关性,决定该触摸点的位置,通过通信单元向主机报告,光标位置立即被更新到触摸位置。
2.3 声学脉冲波识别触摸屏的特点
APR触摸屏与其它试图以收发器或麦克风来识别触摸位置的技术不同,它使用一个简单声波表查寻方式,比那种没有任何参考而且需要强有力又昂贵的信号处理硬件来试图计算触摸位置的方式要高效和低成本。所以,APR是低成本的触摸技术。
APR触摸屏的本体只是一块玻璃,不会使触摸屏产生下述四种现象:减少光透射率,增加表面反射,降低清晰,改变原来的色彩,因此不会降低图像质量。
APR触摸屏可用于特殊的防暴型玻璃材质在高破坏的环境里应用。可以用加厚的、高温及化学处理过的坚硬玻璃,来替代普通玻璃。
除了有声波技术优异的光学质量及不易被磨损的特质外,APR触摸屏还有其电阻技术可用手指、指甲、笔或触控笔、或信用卡来触控的特质。
APR触摸屏有一个固定的坐标系统,不随时间、位置、或环境的变动而改变。如果显示器的大小和位置是固定的,用APR触控技术,不需使用后的校正。APR触摸屏的传感器是被动工作,功耗省。该屏对水和其它污染物具有很好的抵御性。
APR触摸屏可加工成不同尺寸的触摸屏,从适合于PDA使用的小尺寸触摸屏到对角线107 cm显示器用的大尺寸触摸屏。
总之,APR触摸屏技术综合了表面声波触摸技术及红外线触摸技术良好的光学性能及优秀的耐久性和稳定性的优点;还兼有电容触摸技术优秀的拖曳及电阻屏可用触摸笔、手套、指甲触摸的优点;此外它还具有电阻式触摸屏低制造成本的优点。
3 结 语
据电子制造领域的市场研究机构日本iSuppli公司报告,2006年全球触摸屏出货额为24.2亿美元,到2012年这一市场将扩大80%,达到约44亿美元。销售量第一大的是电阻屏,其次是电容式、红外式及声表式触摸屏,所有触控技术会被改良和完美化并且降低成本。美商易触控系统公司针对在零售和餐馆POS 市场应用上, 最先提出APR技术,虽然通过算法APR方式的触摸屏可以获得很高的分辨率,但目前APR的分辨率为1 mm。APR触摸技术才刚开始,有巨大触摸屏市场的牵引,相信APR触摸技术会获得快速发展。
参考文献
[1]田中芳和.APR(音声波照合方式)タッチパネルの介[J].月刊ディスプレイ.2007(4):54-58.
电容式触摸传感器触摸屏实现 第11篇
关键词：电容式感应；触摸屏；赛普拉斯
中图分类号：TN873
电容式感应是一种以触摸操作为基础的感应形式，具有耐用、成本低等特点而逐渐成为触摸控制的首选技术。此外，由于具有可扩展性，该技术易于实现友好人机界面，节省空间，显示屏就是用户接口。且操作性能流畅，设计美观。
1 电容式触摸屏的结构组成
电容式触摸屏由四层复合屏构成。最内导电层是屏蔽层，起到屏蔽内部电气信号的作用，最外层是玻璃保护层，中间的导电层是整个触控屏的关键部分，四个角或四条边上有直接的引线，负责触控点位置的检测。TP结构如图1所示。
电容屏的四周即为电极。在手指接触导体层时，两者之间形成电容。此时四周的电极发出的电流流向触点，通过电流的强弱准确算出触摸点的位置。电容触摸原理如图2所示。Cp是寄生电容，Cp=Cp//Cfinger手指触摸时Cp增加。根据Cp的变化量确定手指触摸的位置。
2 电容式触摸传感器触摸屏的实现
所有电容式触摸传感系统的核心部分都是一组与电场相互作用的导体。在皮肤下面，人體组织中充满了传导电解质。正是手指的这种导电特性，使得电容式触摸传感成为可能。
2.1 传感器的PCB布局
图3显示了一块电容式触摸传感器PCB的覆盖层截面图，金属感应垫和地之间有一个均匀的隔离间隙，该间隙尺寸为0.5mm。
S-TouchTM触摸控制器布设在PCB底层，可以用来测量触摸按键感应电极的电容。触摸按键的形状有如图4所示的种类。如果手指接触触摸按键，引起电容变化超过一定的预设量，即检测到触摸的发生。
触摸滑动条的就是用来检测手指在某一方向的滑动位置。我们平时用的音量控制就是触摸滑动条的应用。如图5所示，把多个方形触摸按键按顺序紧密排列在一起，即可以设计成触摸状态滑动条。
2.2 电容式传感系统
电容式传感系统包括可编程电流源、精密模拟比较器和一根用来按顺序传输一组电容式传感器信号的多路复用总线。在这个电容式传感系统中一个弛张振荡器起着电容传感器的作用。比较器的输出信号送入脉冲宽度调制器（PWM）电路。该脉冲宽度调制器负责对一个24MHz的16位计数器进行门控。传感器上面的手指使电容增大，然后计数值增加，根据增加的计数值检测手指的存在。电路采用赛普拉斯芯片实现电容式传感和串行通信。用PSoC的ISSP接头的编程引脚SCL和SDA，来实现编程，并通过一个DB9连接器将电脑与电容式传感电路板相连。
2.3 性能测试
电容式传感系统的性能测试结果如图6所示。通过仿真程序进行计数，然后借助电子制表软件加以绘制。将手指放置在玻璃覆盖层上，按键的开关状态被叠加在原始计数上。当检测到手指的触压动作时，基线值将锁定，直到手指移开为止。
电容式触摸传感器的耐用性好，不易损坏，可以长期使用。混合信号技术的近期发展，不仅使得触摸式传感器的成本在各种消费类产品中降到了具有成本效益的水平，而且还提高了检测电路的灵敏度和可靠性。本项目成功通过一个10mm的玻璃来检测手指的按键触压和滑条的设计。
3 电容屏触摸的缺陷
电容式触摸屏的优势很多，但也有一些缺陷。与电阻式触摸屏比较，电容式触摸屏成本相对较高。并且根据电容屏的定位原理，可以用手指头进行操作，不能用普通的笔、指甲等非生物的东西进行操作。还有电容式触摸屏在有导体靠近使得有足够的电容耦合到时容易引起误动作。在潮湿的天气，误动作的情况相对严重。并且当环境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容屏的漂移，造成不准确。
参考文献：
[1]李兵兵.电容式多点触摸技术的研究与实现[D]，2011.
[2]韩俊，戎蒙恬.低成本电容式触摸控制设计[J].信息技术，2006：42-45.
[3]田野，廖明燕.基于充放电原理的电容式触摸按键设计[J].电子设计工程，2010：142-144.
[4]陈林.轻松实现电容式触摸感应按键开关设计[J].电子产品世界，2009：74-74.
作者简介：吴红梅（1981-），女，浙江金华人，讲师，从事应用电子技术。
作者单位：杭州职业技术学院 信息工程学院，杭州 310018
触摸屏技术及其未来发展方向 第12篇
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, 触摸屏是一套透明的绝对定位系统, 所以需要通过材料科技来解决透明问题, 它不需要光标, 只需要在显示屏上轻点图标和文字, 计算机就可以按照用户指示工作, 手指触摸在哪里就是哪里, 不需要繁琐的动作。
2 触摸屏技术分类
根据屏幕表面定位原理不同, 触摸屏技术可分为表面声波技术、声学脉冲识别技术、红外线技术、电容式触摸屏技术和电阻式触摸屏技术。不同种类触摸屏性能比较, 见表1。
2.1 表面声波 (SAW) 技术
表面声波是超声波的一种, 在金属、玻璃等刚性材料表面传播的机械能量波, 是利用声波定位触控技术, 其性能稳定, 在横波传递中具有尖锐的频率特性。表面声波触摸屏的触碰部分是一块玻璃平板, 安装在等离子显示器屏幕前, 没有覆盖层。表面声波触摸屏的工作原理如下:通过触摸屏电缆送来的电信号发射换能器把控制器转化为声波能量向左方表面传递, 随后通过玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能量反射到往上的均匀面传递, 声波能量流经屏体表面, 再通过上边的反射条纹汇聚成向右的线传播给X轴的接收换能器, 接收换能器将返回的表面超声波能量转变为电信号[1]。
2.2 声学脉冲识别 (APR) 技术
APR由一个玻璃显示器涂层或其他坚硬的基板组成, 背面安装四个压电传感器。该传感器安装在可见区域的两个对角上, 通过一根弯曲的电缆连接到控制卡。用户触碰屏幕时, 手指与玻璃之间拖动发生摩擦, 就产生了声波。波辐射传向传感器, 按声波比例产生电信号, 然后转换数据流来确定触摸位置。APR设计能够消除环境影响和外部声音。
2.3 电容式触摸屏技术
电容式触摸屏可以分为表面电容式屏和投射式电容屏。
2.3.1 表面电容式触摸屏
其工作原理是利用电场感应方式感测屏幕表面, 其面板四角各有一条输出线与控制器连接在一起, 工作时接地的物体触碰到带有电场的触摸屏表面, 面板表面电场就会发生电荷转移, 通过测量表面电荷的变化来确定接触点位置。表面电容式触摸屏具有透光率高、寿命长、分辨率低等优点, 目前主要用于服务平台和公共信息大尺寸触摸屏[2]。
2.3.2 投射电容式触摸屏
可分为两种:交互电容和自我电容。
交互电容又叫作跨越电容, 它是通过相邻电极耦合而成的电容。与自我电容的区别是, 两组电极构成电容的两极, 其交叉处形成电容, 当用手指触摸到电容屏时, 改变了两组电极间电容量。当检测交互电容大小时, 纵向电极接收信号, 横向电极发出激励信号, 便得到纵向和横向电极交汇点的电容大小[3]。
自我电容又叫作绝对电容, 将被感觉的物体作为电容的其中一个极板, 此物体在被传感电极与传感电极之间感应出电荷, 从而被感觉到, 此原理是通过电极发射出的静电场线来感应的。
2.4 电阻式触摸屏技术
电阻屏是利用触摸屏表面随着所受压力的变化, 产生屏幕凹凸变形而引起的电阻变化实现精确定位的触摸屏技术。按照其原理不同, 电阻式触摸屏分为四线与五线电阻触摸屏。
2.4.1 四线电阻触摸屏工作原理
四线电阻式触摸屏是电阻式触摸屏中应用最广泛的一种。结构由上线路薄膜材料导电ITO层和下线路玻璃或薄膜材料导电ITO组成, 中间有细微的绝缘点隔开。当触摸屏表面没有压力时, 上下线路是开路状态;若有压力在触摸屏上, 上下线路导通, 控制器通过下线路导电ITO层在X坐标方向上施加驱动电压, 通过上线路导电ITO层的探针, 侦测X方向上的电压, 由此算出触点X坐标。通过控制器改变施加电压方向, 同理可测出触点Y坐标, 从而确定触点位置。
2.4.2 五线电阻触摸屏工作原理
五线电阻式触摸屏的结构与四线电阻式有些相似, 也有上线路薄膜材料导电ITO层和下线路玻璃或薄膜材料导电ITO层。五线电阻式触摸屏的工作原理和四线电阻式所不同的是, 五线电阻式X及Y方向上的驱动电压都通过下线路ITO层产生, 而上线路层仅仅起到侦测电压探针的作用, 即便上线路薄膜层被损坏或刮伤, 触摸屏也可以继续正常工作, 所以五线电阻式触摸屏的使用寿命要比四线式的长很多。
2.5 红外线式触摸屏技术
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。
之前红外触摸屏分辨率是由框架中的红外对管数目来决定, 因此其分辨率很低。国内市场上主要产品是40×32、32×32, 在光照变化较大时造成影响较大。此后在第三代和第四代提升分辨率上有所改进, 但是综合性能没有突破。最新的第五代红外屏分辨率取决于差值算法、红外对管数目以及扫描频率, 分辨率达到1 000×720, 能长时间在恶劣环境下使用, 真正实现高分辨率和高稳定性能[3]。
3 触摸屏技术应用现状
触摸屏作为一种新的计算机输入设备, 具有反应灵敏、坚固耐用、节省空间、易于交流等优点, 是目前最方便、简单的一种人机交互方式。触摸屏在我国应用领域非常广阔, 特别是在电子产品中, 如手机、便携式播放器/MP3、笔记本电脑、一体机电脑、车载显示器、数码相机、便携式导航、便携式游戏机、公共信息、教育与培训等。此外, 还广泛应用于办公、医疗设备、军事指挥、工业控制等, 西门子、海尔将触摸屏技术应用到了电磁炉、洗衣机、冰箱、空调等家电领域, 触摸屏技术已经渗入家庭、娱乐、办公的每个角落。
由表2可看出, 手机是触摸屏的最大应用领域, 2009年市场份额是62%, 到2015年将达到73.35%[4]。目前, 中国国内手机用户超过十亿人次。以往功能性手机将会迅速被智能触摸屏手机取代, 在全球应用和体验式消费驱动下, 智能手机和平板电脑将出现快速增长, 仅在中国内地, 未来三年就将产生近五亿部智能终端的国内消费市场。智能终端产业的变革迫使绝大多数传统的手机厂商都在研发生产触摸屏智能终端, 其中对关键性器件———触摸屏的需求, 已出现井喷之势, 一些LCD厂商、按键厂商、规模较大的模具厂商等纷纷介入触摸屏产业。目前, 中国国内近三百家触摸屏企业集中在“珠三角”和“长三角”地区。预计两年内, 上千家企业将涌至这个产业。
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4 触摸屏技术发展方向
4.1 中大尺寸多点触摸技术
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。2007年苹果公司通过投射式电容技术实现的多点触控功能, 体现了当时与其他触控技术的不同, 使多点触控技术成为市场的新潮流。目前, 多点触控技术已经从开始的两指缩放三指滚动和四指拨移, 发展到五点的触控识别, 今后多点触控技术将向实现更具有自由度的方向发展。
小尺寸触控屏出货量巨大, 面板厂商很难介入, 当中大尺寸触摸屏市场越来越成熟, 特别是内嵌式触摸屏技术的持续发展, 面板厂商参与度就越来越高。在OGS触摸屏领域, 2013年7月, 京东方投资53.97亿元建设合肥鑫晟触摸屏生产线项目。该项目将采用OGS技术, 生产工序包括Sensor工程、贴合工程两部分, 玻璃基板尺寸为1 500mm×1 850mm, 设计产能为60k/月, 主要产品包括手机、平板电脑等用触摸屏。
随着全球各行各业对于信息化水平的不断提高, 触摸屏技术已广泛应用于电信、公共信息、服务平台、交通监控、娱乐等领域。但这些领域要求采用10.4英尺以上的中大尺寸触摸屏, 所以发展中大尺寸多点触摸屏是未来触摸技术的一大挑战。
4.2 内嵌式投射电容屏
当前触摸屏基本都是外挂式结构, 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做到轻薄, 不符合触摸屏越来越轻便的观念。
内嵌式In-cell构造利用TFT彩色滤光片作为触摸屏的感应ITO层, 在彩色滤光片玻璃的另一面镀刻驱动ITO层, 与外挂式On-cell相比, 内嵌式In-cell构造将触摸屏功能整合在TFT模组中, 减少了ITO导电玻璃的层数[5]。
内嵌式构造的优势主要体现在ITO导电玻璃层数从34层减少至2层, 进而提高了触控面板的透光率, 降低材料成本, 减少面板厚度。但内嵌式构造仍存在一些问题, 特别是目前产品良率不及外挂式构造, 平均要低5%。但是单从技术角度分析, 目前内嵌式投射电容屏存在的问题并非长期制约因素, 内嵌式产品的良率正在不断提高, 其内嵌式结构带来的高透光率、低材料成本、轻薄化等优势符合消费电子产品的发展趋势, 一定会替代外挂式构造而成为技术主流。In-cell触摸屏技术因在显示屏内部与ITO形成一体, 因而在减少显示屏的厚度及提高穿透率方面拥有显著的优势。内嵌式的概念最先在2003年由TMD提出, 随后LG、Sharp、AUO、Samsung等公司相继提出此概念, 并相继公布了一些研究成果, IPhone5即使用了具有穿透率好、窄边框、轻薄的内嵌式In-cell技术而备受关注, LG显示、Sharp与Japan显示、三星显示 (SDC) 及大中华区LCD面板制造商在In-cell触摸屏市场的发展也备受期待。
4.3 混合式触控技术
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。近年来有人提出了混合式触控技术的概念, 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。苹果混合型触控输入技术是一种可以侦测按压级别的可低压按键, 该组件的顶部是一种触控敏感的材料, 可以检测到输入信号。当头两个级别的阀值检测到后, 按键的触控敏感部分就会激活, 或者进入低能耗模式。这种技术允许组件根据按压力度的不同完成多个功能, 比如说用户点击按键的右侧与左侧会得到不同的结果。同时, 用户还可以连续实现不同压力等级的功能。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未来触控技术的发展方向之一。
参考文献
[1]王祥.触摸屏技术发展趋势及市场分析报告[EB/OL].百度文库, 2012-07-10.
[2]刘瑞.触摸屏技术及其性能分析[J].装备制造技术, 2010, 36 (3) :56-60.
[3]伍华林, 吕延, 吕明.触摸屏技术现状和市场前景[J].信息技术, 2010, 18 (6) :275-276.
[4]杨玉琴, 李亚宁.触摸屏技术研究及市场进展[J].信息记录材料, 2012, 13 (1) :8-9.