触摸屏技术的应用与发展综述

1970年代，美国军方首次将触摸屏（Touch Panel）技术应用于军事用途，此后，该项技术逐渐向民用移转，并且随着网络技术的发展和互联网应用的普及，新一代触摸技术和产品相继出现，其坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点得到大众的认同。目前，这种最为轻松的人机交互技术已经被推向众多领域，除了应用于个人便携式信息产品（如使用手写输入技术的PC、PDA、AV等）之外，应用领域遍及信息家电、公共信息（如电子政务、银行、医院、电力等部门的业务查询等）、电子游戏、通讯设备、办公室自动化设备、信息收集设备及工业设备等等。

触摸屏技术在我国的应用虽然只有10多年的时间，但是它已经成了继键盘、鼠标、手写板、语音输入后最为普通百姓所易接受的计算机输入方式。因为利用这种技术，用户只要用手指轻轻地触碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当，这种技术极大方便了用户，非常适合多媒体信息查询。同时，这种人机交互方式赋予了多媒体崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。

1．触摸屏基本原理

触摸屏的本质是传感器，它由触摸检测部件和触摸屏控制器组成。触摸检测部件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，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。

⑴ 红外线式触摸屏

红外线式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。任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰，适宜某些恶劣的环境条件。其主要优点是价格低廉、安装方便、不需要卡或其它任何控制器，可以在各档次的计算机上应用。

⑵ 电阻式触摸屏

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，在强化玻璃表面分别涂上两层OTI透明氧化金属导电层。利用压力感应进行控制。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，然后传送到触摸屏控制器。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。电阻式触摸屏不怕尘埃、水及污垢影响，能在恶劣环境下工作。但由于复合薄膜的外层采用塑胶材料，抗爆性较差，使用寿命受到一定影响。

⑶ 表面声波式触摸屏

表面声波是一种沿介质表面传播的机械波。该种触摸屏的角上装有超声波换能器。能发送一种高频声波跨越屏幕表面，当手指触及屏幕时，触点上的声波即被阻止，由此确定坐标位置。表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率极高，有极好的防刮性，寿命长，透光率高，能保持清晰透亮的图像质量，最适合公共场所使用。但尘埃、水及污垢会严重影响其性能，需要经常维护，保持屏面的光洁。

⑷ 电容式触摸屏

这种触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的，在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属导电物质，当有导电物体触碰时，就会改变触点的电容，从而可以探测出触摸的位置。但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。电容触摸屏能很好地感应轻微及快速触摸、防刮擦、不怕尘埃、水及污垢影响，适合恶劣环境下使用。但由于电容随温度、湿度或环境电场的不同而变化，故其稳定性较差，分辨率低，易漂移。

上述四种触摸屏的性能比较如下：

类别特性 红外线式触摸屏 电阻式触摸屏 表面声波触摸屏 电容式触摸屏

清晰度 一般 较好 很好 较差

透光率 100％ 75％ 92％ 85％

分辨率 40×32 4096×4096 4096×4096 1024×1024

响应速度 50～300ms lOms lOms 15—24ms

防刮擦 好 一般 非常好 ～般

漂移 无 无 无 有

防尘 不能挡住透光部 不怕 不怕 不怕

寿命 红外管寿命 大于3500万次 大于5000万次 大于2000万次

价格 低 中 高 中

2．触摸屏的应用

如前所述，触摸屏近来发展迅速，触摸屏多媒体的演示系统以其色彩亮丽的画面，丰富的多媒体表现形式，简便的使用操作，提供全方位的形象展示、业务咨询、信息查询等功能。目前，触摸屏已经广泛地应用于各个领域，这里择几个主要的应用领域作一介绍：

⑴ 商店付款系统

一些现代化商店的结算柜台使用了计算机交互终端设备，顾客通过在触摸屏上操作即可以打印出标有货物名称、价格的付款单。商家在终端机上可以利用满屏的视频图像进行产品促销，而顾客也可以根据自己的需要可以对商品进行查询。

⑵ 入场券查询预订系统

使用触摸屏入场券查询预订系统，可在屏幕上显示出预订的座位及该位置观看比赛的效果，当确定了座位之后，将信用卡放进系统中即可以完成预订过程。

⑶ 视频音乐点播机

视频音乐点播机中储存有多首带画面的歌曲、多首视频音乐及卡拉OK歌曲，通过触摸屏可以对这些内容进行选择。有些视频音乐点播机还有供选用游戏软件，只需触摸屏幕即可玩这些生动有趣的游戏，如我国专业从事触摸产品研发、生产、销售和服务的成都吉锐触摸电脑公司，其触摸屏广泛地应用于欧美韩的赛马、博彩、游戏机等游戏相关产业。

⑷ 金融交易

在金融交易中，速度与准确性是极为重要的两个因素。触摸屏的使用为用户提供了轻松与迅速处理瞬息变化的信息的手段，用户根据显示内容做出判断，并随即点触屏幕即可完成决策，因此，可以让使用者集中精力交易。

⑸ 公用信息查询服务

这方面的应用最为普遍，比如，a)房地产查询和销售：美国ERA公司设计的联机房地产信息网络通过设在公共场所的触摸屏信息台把各种房地产信息提供给用户，这就免除了购房者跑腿之苦，同时也为房地产主提供了在全国范围内作广告的机会。b) 邮电查询与话费查询：邮电局和电话局也利用触摸屏系统向公众提供各类查询，包括邮政业务查询、电信业务查询、邮编和长途电话区号查询、储汇业务查询等。例如，北京南区邮电局就采用了环星公司的触摸屏查询台为公众服务。c)售票与航运服务等：例如，北京站售票厅的触摸屏售票台可让用户选择车次、车厢类别、购票张数、目的地、票价及查询其他有关事项；日本东京成田机场的立柜式触摸屏可让乘客查看航班号、出港与飞抵时刻等。

⑹ 触摸屏在图书馆中的应用

随着多媒体技术的发展和应用，一种叫超文本检索的多媒体检索系统已被开发应用。这种超文本将单词、句子、章节、文献甚至图像、音乐、录像等基本信息单元存放在结点上，终点以层次链、交叉引用链、索引链等主动链相联系，构成网状层次结构。超文本的软件系统包括正文编辑、图形编辑、数据库管理、三维阅览工具及映射显示、鼠标窗口、偶像和弹拉式菜单等标准超文本工具等，其特点是联想式、非线性、链的网状层次联系，允许用户以其认可有意义的方式相联，直接快速检索到所需的信息。这个检索系统在收藏内容广泛，多媒体文献资源丰富的图书馆检索领域中，可用于检索人物、新闻、文档、小说、版刻、书法、绘画、生物、古生物等各种信息。不熟悉键盘操作的读者可以利用触摸屏直观快速地查询多媒体检索台，他们只须指头一按触摸屏上相关内容，就可以立即查看到自己所需的文献资料。

3．触摸屏技术的发展趋势

触摸屏技术方便了人们对计算机的操作使用，是一种极有发展前途的交互式输入技术。世界各国对此普遍给予重视，并投入大量的人力物力进行研发，新型触摸屏不断涌现。

触摸笔：利用触摸笔进行操作的触摸屏类似白板，除显示界面、窗口、图标外，还具有利用触摸笔签名、标记的功能，系统已做到了自动辨认。这种触摸笔比早期只提供选择菜单用的光笔功能大大增强。

触摸板：触摸板采用了压感电容式触摸技术，屏幕面积最大，3m×4m是一种壁挂式系统。触摸板由三部分组成：最底层是中心传感器，用于监视触摸板是否被触摸，然后对信息进行处理，中间层提供了交互用的图形、文字等，最外层是触摸表层，由强度很高的塑料材料构成。当手指点触外层表面时，在千分之一秒内就可以将此信息送到传感器并进行登录处理。触摸板与PC机兼容，它还具有亮度高、图像清晰、易于交互等特点，因而被应用于指点式信息查询系统（如电子公告板），收到了非常好的效果。

总之，触摸屏的发展呈现专业化、多媒体化、立体化和大屏幕化等趋势。可以预见，随着触摸屏技术的迅速发展，触摸屏对于计算机技术的普及利用将发挥重要的作用。

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