觸控螢幕行業定義及分類

　　觸控螢幕（touch screen）又稱為「觸控屏」、「觸控面板」，是一種可接收觸頭等輸入訊號的感應式液晶顯示裝置，當接觸了螢幕上的圖形按鈕時，螢幕上的觸覺反饋系統可根據預先編程的程式驅動各種連結裝置，可用以取代機械式的按鈕面板，並藉由液晶顯示畫面製造出生動的影音效果。觸控螢幕作為一種最新的電腦輸入設備，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機互動方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設備。主要應用於公共信息的查詢、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。

　　觸控螢幕主要有以下8種不同的方式：電阻式、表面電容式、投射電容式、表面聲波式、紅外式、彎曲波式、有源數字轉換器式和光學成像式。它們又可以分為兩類，一類需要ITO，比如前三種觸控螢幕，另一類的結構中不需要ITO，比如後幾種屏。目前，市場上使用ITO材料的電阻式觸控螢幕和電容式觸控螢幕應用最為廣泛。

　　ITO是銦錫氧化物的英文縮寫，它是一種透明的導電體，可通過調整銦和錫的比例，選擇沉積方法、氧化程度以及晶粒的大小來調整這種物質的性能。薄的ITO材料透明性好，但是阻抗高；厚的ITO材料阻抗低，但透明性會變差。在PET聚脂薄膜上沉積時，反應溫度會降到150。C以下，這就導致了ITO氧化不完全。在之後的應用中，ITO暴露在空氣或空氣隔層里，其單位面積阻抗因為自然氧化而隨時間變化，這就是電阻式觸控螢幕需要經常校正的原因。

　　電阻式觸控螢幕

　　電阻觸控螢幕的一個側面剖視圖如圖所示。手指觸摸的表面是一個硬塗層，用以保護下面的PET層。PET層是很薄的有彈性的PET薄膜，當表面被觸摸時它會向下彎曲，並使得下面的兩層ITO塗層能夠相互接觸並在該點連通電路。兩個ITO層之間是一些約2.5nm厚的隔離支點，最下面是一個透明的硬底層，用來支撐上面的結構，通常是玻璃或者塑料。

　　電阻觸控螢幕的多層結構會導致很大的光損失，對於手持設備通常需要加大背光源來彌補透光性不好的問題，因此會增加電池的消耗。電阻式觸控螢幕的優點是它的屏和控制系統都比較便宜，反應靈敏度也很好。

　　電容式觸控螢幕

　　電容式觸控螢幕也需要使用ITO材料，而且它的功耗低、壽命長，但是較高的成本使它在前些年不太受關注。自從Apple推出的iPhone後，該機不僅提供了友好的人機界面，而且操作流暢，這使電容式觸控螢幕受到了市場的追捧，各種電容式觸控螢幕產品紛紛面世。而且隨著工藝進步和批量化，它的成本不斷下降，開始顯現逐步取代電阻式觸控螢幕的趨勢。

　　表面電容觸控螢幕

　　表面電容觸控螢幕只採用單層的ITO，當手指觸控螢幕表面時，就會有一定量的電荷轉移到人體。為了恢復這些電荷損失，電荷從螢幕的四角補充進來，如圖所示。由於各方向補充的電荷量和觸摸點的距離成比例，所以可以憑此推算出觸摸點的位置。　表面電容ITO塗層通常需要在螢幕的周邊加上線性化的金屬電極，來減小角落／邊緣效應對電場的影響。有時ITO塗層下面還會有一個ITO屏蔽層，用來阻隔噪音。

　　表面電容觸控螢幕至少需要校正一次才能使用。

　　感應電容式觸控螢幕

　　感應電容觸控螢幕與表面電容觸控螢幕相比，可以穿透較厚的覆蓋層，且不需要校正。

　　感應電容式觸控螢幕在兩層ITO塗層上蝕刻出不同的ITO模塊，如圖3所示，由於考慮模塊的總阻抗及模塊之間的連接線的阻抗，兩層ITO模塊交叉處產生的寄生電容等因素，並且為了能檢測到手指觸摸，ITO模塊的面積應比手指面積小，當採用菱形圖案時，對角線長通常控制在4mm—6mm。

　　綠色和藍色的ITO模塊位於兩層ITO塗層上，可以把它們看作是X和Y方向的連續變化的滑條，對X和Y方向上不同的ITO模塊分別進行掃描，以獲得觸摸點的位置和觸摸的軌跡。兩層ITO塗層之間是PET或玻璃隔離層，後者透光性更好，可以承受更大的壓力，並且可通過特殊工藝直接鍍在LCD表面。感應電容式觸控螢幕檢測到的觸摸位置對應於感應到最大電容變化值的交叉點，對於X軸或Y軸來說，則是對不同ITO模塊的信號量取加權平均得到的位置量，系統然後在觸控螢幕下面的LCD上顯示出觸摸點或軌跡。

　　另外，觸控螢幕的下面是LCD顯示屏，它的表面會和靠近的ITO塗層的ITO模塊產生寄生電容。因此，安裝時通常在兩層之間保留一定的空氣，以降低寄生電容的影響。

　　從中國觸控螢幕行業發展前景預測報告了解目前，在電容式觸控螢幕解決方案中，Cypress PSoC產品已可編程，設計靈活，一致性好，再加上高效的PSoC Express／PSoC designer開發環境而處於領先地位。

　　PCB板或觸控螢幕上相鄰的感應模塊或導線之間會存在寄生電容Cp，如下圖所示。當有手指接近或觸摸兩個相鄰感應模塊時，相當於附加了兩個電容，它們相當於並聯在Cp上的電容Cfo利用PSoC的CSA和CSD技術可以檢測到這個電容上的變化，從而確定有沒有手指觸摸。

　　表面電容式可以用於大尺寸觸控螢幕，並且其成本也較低，但目前無法支持手勢識別；感應電容式主要用於中小尺寸觸控螢幕，並且可以支持手勢識別。

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