由于坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等优点，越来越多的应用都开始采用触摸屏（touch screen）或触摸板，以满足具备人机接口设备的要求，包括零售业、公共信息、公共标识、财经领域、电子书和医疗等应用。特别是，在在苹果公司iPhone热销及其精致的用户接口刺激下，2008年全球触摸屏模块市场出货量估计为3.41亿个，销售额将达34亿美元。

据iSuppli公司预测，到2013年触摸屏市场将增长到8.33亿个，2008-2013年的复合年增长率为19.5%。在巨大市场的诱惑下，目前触摸屏市场有100多家供货商，以及300多家的OEM/ 整合商，并充斥着各种技术方案。由于每种技术都有自己的优缺点，如何为自己的产品选择适当的触摸技术，以下介绍一些简单的知识。

一、了解性能

由于不同类型触摸屏采用了不同的材料、技术及工作原理，也决定了触摸屏产品固有的特性。在材料科技和触摸技术没有发展出全新产品的当前，不同的应用场所，不同的应用人群，是决定采用哪种触摸技术产品的依据。因此，在设计触摸屏时要先确定应用的范围以及需求，包括触摸屏的尺寸以及分辨率等。根据要求选择用电容式还是电阻式触摸屏，然后就要达到一定的信噪比和线性度来保证最后触摸屏的性能。

在触摸屏领域，目前主要有八种不同的技术──电阻式（resistive）、表面电容式（surface capacitive）、投射电容式（projected capacitive）、表面声波式（surface acoustic wave）、光学影像式（optics imaging）、红外线式（infrared）、折射式（bending wave）及数字转换式（active digitizer）。不过，目前市场依然没有十全十美的触摸屏产品，比较流行的四种触摸屏分别是：电容式、红外线式、五线电阻式及表面声波式。

1、电阻式触摸屏

电阻式触摸屏（resistive touch screen）是市场上最常用的触摸屏技术，也是手机触摸屏领域的主导产品。2007年电阻触摸屏占全球单位出货量的91%。但是，由于该技术的平均销售价格低，它占总体触摸屏市场销售额的比例只有52%。尽管它不是非常耐用，而且透射性也不好，但它的价格低，而且对手指及笔触比较敏感，所以最近几年仍然是出货量最高的触摸屏技术。

电阻式触摸屏的ITO涂层比较薄且容易脆断，涂得太厚又会降低透光且形成内反射降低清晰度，ITO外虽多加一层薄塑料保护层，但依然容易被锐利对象所破坏；且由于经常被触动，表层ITO使用一定时间后会出现细小裂纹，甚至变型，如其中一点的外层ITO受破坏而断裂，便失去作为导电体的作用，触摸屏的寿命并不长久。但电阻式触摸屏不受尘埃、水、污秽影响，性能较红外线式及表面场波式触摸屏为佳。

电阻式触摸屏有四种：4线式触摸屏、8线式触摸屏、5线式触摸屏、6线式触摸屏。其中，5线屏是最可靠和使用寿命最长的。依赖先进的判定技术和材料技术，提供长达5年的保质期。主要特点包括：
. 定位精确：通过采用最新专利设计方案的5线电阻触摸屏，具有最高的触摸精确度。任何外部环境的变化，无需对触摸屏进行重新校验。与其它5线产品不同，无需通过查表和拟合曲线来进行非线性修正。它最精确稳定的设计，保证了可以从原始数据获得精确的结果。
. 超高耐久度：增强型防刻划硬膜使5线电阻触摸屏，获得无与伦比的防护能力，即便是在最严酷的工业环境下，也经得起考验。经过测试表明，5线电阻触摸屏上任何一点可使用次数可达3500万次，是4线电阻产品耐久度的10倍以上，非常适合经常使用的场合。
. 应用介质广泛：灵活多样的人性化触摸输入方式，可以使用多种触摸输入方式触动触摸屏，包括手指、指甲、笔尖、带手套的手和信用卡等，仍能保持良好的触摸感觉，适合各
种使用环境和应用人群。
. 无漂移操作：采用先进的玻璃基板处理技术，可以进行长期无漂移操作，非常稳定和持久。
. 线性设计：由于采用线性技术，5线电阻触摸屏具有无与伦比的精度。任何一个控制器可以和其它触摸屏互换。

2、电容式触摸屏

电容式触摸屏（capacitive touch screen）包括表面电容屏、投射电容屏两类，是众多触摸技术中最可靠、最精确的一种，也是目前唯一可以达到防刮、防暴性能，可以完全实现防水、防尘、防污染的触摸产品。

电容触摸屏是利用人的电流感应进行工作的。电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO，最外层是一薄层硅土玻璃保护层，夹层ITO涂层作为工作面，四个角上引出四个电极，内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说， 电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。

电容式触摸屏与传统的电阻式触摸屏有很大区别。电阻式触摸屏在工作时每次只能判断一个触摸点，如果触摸点在两个以上，就不能做出正确的判断了，所以电阻式触摸屏仅适用于点击、拖拽等一些简单动作的判断。而电容式触摸屏的多点触摸，则可以将用户的触摸分解为采集多点信号及判断信号意义两个工作，完成对复杂动作的判断。

此外，电容式触摸屏可完全粘合（ptically bond）于显示器内，并不容易破坏及摔碰。电容式触摸屏完全可以使用于户外和半户外的特殊环境应用中，在除戴手套无法使用的前期下，基本满足自动服务的全部需求。
 
（1）表面电容式触摸屏

表面电容式触摸屏（surface capacitive）采用了一个普通的ITO层和一个金属边框。电场几乎直线穿过ITO层，当一根手指触摸屏幕时，它会从面板中放出电荷。感应在触摸屏的四个角完成，不需要复杂的ITO图案。

使用在面板背面的表面电容式触摸技术的企图总是遇到‘手影效应’，这一现象会给触摸屏带来很大的感应误差，因为靠近面板的用户手和腕会产生电容性耦合问题，而且由于靠近的角度和距离相当随意而导致不确定的耦合电容值。由于表面电容式触摸屏采用的是均匀的ITO层，因此它们无法抑制这些错误信号，因为它们已和实际触摸信号缠绕在三维信号空间。如果不将ITO排成行和列，那么在面板的背面使用表面电容式触摸技术的企图肯定会失败。

（2）投射电容式触摸屏

投射电容式触摸技术（projected capacitance）正在促进触摸屏在消费电子中的应用。它需要1个或多个精心设计的、被蚀刻的ITO层，但可比其它触摸技术提供更多技术优势。这些ITO层通过蚀刻形成多个水平和垂直电极，所有这些电极都由一个电容式感应芯片来驱动。该芯片既能将数据传送到一个主处理器，也能自己处理触摸点的XY轴位置。

由于iPhone的成功，投射电容触摸屏已经被证明可以将多点触摸技术可以做到便携，而且价格也能够令人承受。投射触摸屏应用领域的热点话题是‘多指触摸’，即触摸屏能够同时感应到多个点的触摸，这一性能由于在苹果的iPhone上得到了实现而变得很流行。表面电容式触摸屏在同一时间无法感应到多指触摸，因为它采用了一个同质的感应层，而这种感应层只会将触摸屏上任何位置感应到的所有信号汇聚成一个更大的信号。同质层破坏了太多的信息，以致于无法感应到多指触摸。
 
不过，双层投射电容式触摸屏可以识别两指触摸，尽管单端变量无法充分地区分开两指触摸，并在整个屏上单独跟踪它们。再增加一个感应层可以解决剩下的模糊性问题，但这样会极大地提高成本。而使用横穿感应方法的双层投射电容式触摸屏则在理论上能非常清晰地识别两指或多指触摸，并独立在整个屏幕上跟踪每个触摸点。

与电阻式和表面电容式触摸屏不一样，投射电容式触摸屏不需要经常或由用户进行校准，甚至在工厂中也不需要，因为其电极结构在很大程度上决定了屏幕的响应，而这些都是固定的。同质触摸屏技术经常需要反复进行实质补偿，因为其表面电阻会随着时间的推移而变得品质下降和不均匀。

基于投射式电容技术创建一款有吸引力的、功能可靠的和稳定的触摸屏，包括选择正确的基本技术，以及选择由哪一家供应商来提供这一技术。有些供应商提供交钥匙解决方案，该方案由一个控制器和一个触摸屏感应单元组成，且它们常常被集成在一起。有些供应商提供芯片方案，并在ITO薄膜的设计和选择过程中提供技术支持。

在这一发展中市场上，供应链的选择包含许多超越上述技术的权衡，关键的权衡因素包括：薄膜供应的多源化能力、可制造性、质量控制和测试。即便到了最后的工序，即将薄膜层压到最终产品上，也需要非常小心，因为这是一个由于压力不当和层压工艺不够精确而容易引入许多错误的关键步骤。

3、表面声波触摸屏

表面声波触摸屏（Surface Acoustic Wave，SAW）的触摸部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕的前面。与其它触摸屏技术区别在于，这块玻璃平板只是一块纯粹的强化玻璃，没有任何贴膜和覆盖层。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。玻璃屏的四个周边则刻有45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。

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（5000万次无故障）；透光率高（92%），能保持清晰透亮的图像质量；没有漂移，最适合公共场所使用。但表面感应系统的感应转换器在长时间运作下，会因声能所产生的压力而受到损坏。一般羊毛或皮革手套都会接收部分声波，对感应的准确度也受一定的影响。屏幕表面或接触屏幕的手指如沾有水渍、油渍、污物或尘埃，也会影响其性能，甚至令系统停止运作。

4、红外线式触摸屏

外线式触摸屏（infrared touch screen）是目前户外自助服务中应用广泛的产品，在防刮、防暴性能上，具有比电容屏更加优越的性能。

外线式触摸屏安装简单，只需为显示器加上光点距（Optomatrix）架框，无需在屏幕面加上涂层或接驳控制器。光点距架四边排列了红外线发射及接收管，在屏幕表面形成一个红线网。用户以手指触摸屏幕某一点，便会挡住经过该位置的横竖两条红外线，计算机便可即时算出触摸点位置。

红外线触摸屏在彻底防水、防尘性能上，性能弱于电容和电阻产品。由于依靠感应红外线运作，外界光线变化，如阳光或室内射灯等均会影响其精确度，且红外线触摸屏不防水、不防污秽，甚至非常细小的外来物体也会引致误差，影响性能。外置的光点距架框不单影响外型观感，亦容易损坏，不便于运输。

二、质量判别

作为当今电子信息产品中的一项新零件，用户可能从外观无法准确判别某一家生产的触摸屏品质好坏。由于触摸屏是电子信息产品的人机交流窗口，目测不合格的产品肯定是不可以接受的，其次才是通过仪器进行性能测试。

1、目测

（1）看材料

触摸屏的贴合有水胶贴合与双面胶贴合两种。当拿到一片触摸屏时看一下触摸屏的四周是否印有绿色的边框，如果有的话，大概可以猜到是绝缘油墨，绝缘油墨也可能是半透明的颜色。那这个种类的应该是水胶贴合的，绝缘油墨起到隔绝上下层线路的作用。这种做法触摸屏不耐高温，不能适合复杂的恶劣环境（如高温高湿），抗干扰能力不强。另外可以看一看出线端的设计，一般这种制程会在尾巴与屏连接处有一个缺口。如果厂家用的胶不是高级的材料，那尾巴与触摸屏本身粘的力量不够，经温度湿度的变化，或人安装时的不注意，尾巴就会造成线路断裂，此触摸屏很容易就坏掉了，触摸屏若坏掉要修复的机会不大。

（2）检查牛顿环

同时，还可以将触摸屏拿在手上用60°角度看一下表面是否有牛顿环产生（一种让人看上去有点玄晕的彩虹纹），若有牛顿环产生的触摸屏，表示此工厂在处理牛顿环问题经验不够。用手指按触触摸屏感觉一下是不是触摸屏有上下二层，或像有气泡存在似的。若感觉到，该产品肯定是次品，因为屏幕使用一段时间后气体会膨胀，导致该区域显示模糊或根本无法显示。当然，其他的表面损坏也是不允许的。

2、性能

良好的触摸屏有三个特性：快速感应、精确定位、可靠性。
（1）快速感应与精确定位：触摸屏以手指代替键盘或鼠标输入信号，而优良的触摸屏必须能以最快的速度计算出正确的触摸位置，用户只需轻微触摸屏幕，触摸屏便能立即作出反应。
（2）可靠性：优质的触摸屏必须不怕野蛮甚至粗暴使用，亦需不受外在因素如光、水、污秽、尘埃的影响而耐久实用。触摸屏多需作长时间及频密（由不同用户轮流使用）等应用，因此，容易被破坏、需经常维修甚至更换的触摸屏不在选择之内。这些指标配合控制电路才能测量出来，也可以检查供应商提交的测试报告，该报告可以看成是供应商的质量承诺。

　　　
三、使用事项

在触摸屏系统设计中，首先要先确定应用的范围以及需求，包括触摸屏的尺寸以及分辨率等。根据要求选择用电容式还是电阻式触摸屏，然后就要达到一定的信噪比和线性度来保证最后触摸屏的性能。其中，噪声、功耗和校准是必须重视的三项性能。

1、功耗

尽管电池技术正变得越来越有效率，但是，保持系统的功耗尽可能低是至关重要的，之所以重要是因为围绕触摸屏的电子系统的复杂性急剧增长。此外，终端用户正期待着每一次电池充电之后，电子设备能够被使用更长的时间。

触摸屏系统由触摸板、触摸屏控制器（touch screen controller，TSC）和主处理器等部分组成。触摸板和触摸屏控制器之间的模拟接口对触摸屏系统的功耗有最大的影响。影响这种模拟接口的主要因素是系统电源（VDD）、面板电阻和面板的ON:OFF时间比。如果没有稳定时间的问题的话，一般来说，降低面板和模拟接口的功耗的指导方针就是采用具有较高电阻的触摸屏并保持应用的ON:OFF时间比为低，从而降低系统的功耗。如果电路中增加一个抑制噪声的电容网络，随着时间的推移，电阻较低的触摸板将消耗较低的总功率。

影响触摸屏控制器和主处理器数字接口的主要功率因素是高数字流量引起的串行总线的功耗。对数字转换结果进行平均处理，可以降低触摸屏控制器对主处理器的影响以及数字接口的功耗。如果触摸屏控制器在数据被传输到主处理器之前过滤坐标数据，触摸屏控制器与主处理器之间的数字接口的功耗就不是最大的。当面板处于ON（打开）状态时，触摸屏通过模拟接口消耗大量的功率。

如果较低的功耗是你的目标，如果你特别注意你的模拟电源的关闭策略、巧妙实现ADC/处理器的数字接口、并优化触摸屏的控制算法，你一定会取得成功。

2、噪声

噪声是电子设备不可避免的问题之一。在触摸屏系统中，噪声主要来自LCD和背光。另外，作为一种人机接口，由于操作者和操作环境可能引入静电（electrostatic discharge， ESD）和电磁脉冲（electromagnetic pulses，EMP），这也是潜在的噪声来源。

通常，这些噪声是通过触摸屏控制器，从模拟输入电路进入系统的。因此，在输入电路采取措施可以有效降低噪声，这些方法包括：
. 适当的PCB布线：互连（interconnection）应该尽可能短，TSC的电源应该采用高阶逐次逼近寄存器（SAR）类型的ADC并采用适当的滤波处理。
. 在电源和地之间放置旁路电容，且应尽可能地靠近TSC器件。
. 平均或过滤每一个触摸坐标中的多重取样率。具体实施位置有两个：主控软件的主处理器，TSC自建硬件，而后者效果更好一些，并在降低数字接口通信量和主处理器开销方面具有优势。

3、校准

实际上，我们传统的鼠标是一种相对定位系统，只和前一次鼠标的位置坐标有关。而触摸屏则是一种绝对坐标系统，要选哪就直接点哪，与相对定位系统有着本质的区别。绝对坐标系统的特点是每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系，每次触摸的数据通过校准转为屏幕上的坐标，不管在什么情况下，触摸屏这套坐标在同一点的输出数据是稳定的。不过由于技术原理的原因，并不能保证同一点触摸每一次采样数据都是相同的，不能保证绝对坐标定位，也就是“点不准”，这就是触摸屏最怕的漂移问题。对于性能质量好的触摸屏来说，漂移的情况出现的并不是很严重。

因此，采用触摸屏的产品通常需要在加电时校准。以典型4线式电阻触摸屏系统为例，其触摸屏传感器位于系统LCD显示屏表层。对触摸屏施压后，触摸屏控制器会感应到压力，并对X轴与Y轴坐标进行测量。很多误差源会影响该测量结果的准确性与可靠性，其中大多数误差都是由于电子噪声、比例系数以及机械不同轴性等问题造成的。其中，比例系数与机械不同轴性源于触摸屏与显示屏的部件装配，通常系统中的触摸屏控制器与显示屏具有不同的分辨率，因此需要通过比例系数将彼此坐标进行匹配。实际的比例系数会随部件的不同而有所差异，需要通过校准来减少乃至消除不匹配的情况。

触摸屏的校准需要将触摸屏控制器报告的坐标转换为准确反映该点与图形在显示屏与LCD上所处位置的坐标。通过一系列比例系数来获得校准结果，纠正由于机械不同轴性引起的移动与转动误差。

四、触摸屏的发展趋势

了解技术趋势对正确触摸屏产品非常必要。这些趋势包括：

1、电阻式触摸屏为市场主流

iSuppli指出，尽管电阻式触摸屏使用寿命并不太长，而且透射率不佳，却是市场上最常用的触摸屏技术。它的低价以及对手指及探笔的良好反应性能，使其成为过去五年销售量最高的触摸屏产品。

以目前市场发展而言，电阻式具备价格优势，其中三星、LG的新款全屏幕触摸手机几乎都是采用电阻式技术为主。但未来几年内，此一情况可能会发生改变，投射电容式和红外线式触摸屏也已经在2007年开始渗透无线手持设备市场。

2、电容式和电阻式触摸屏的价格差距正在缩小

电容式技术虽然因iPhone一夜走红，但是应用却不仅止于小尺寸手持装置触摸面板，在鼠标、键盘等PC相关领域，甚至家电、Kiosk、乃至于生活环境各式各样的应用，都使电容式触摸更符合未来touch everywhere的需求。由于应用范围更宽广，也使得电容式触摸技术广受看好，认为电容式触摸将取代电阻式成为小尺寸面板应用的主流。

iPhone的Multi-touch多点触摸舍弃传统电阻式触摸，以单指或触摸笔单点触摸屏，改采电容式触摸技术中的“投射式电容（projective capacitive）”技术，就是看中了电容式触控具有更高的透光率，以及在屏色彩表现较优越的呈现效果。

手机的按键设计若采用电容式传感器，不须要可拆式零组件，即可呈现出线条流畅平滑的触摸表面。另外，设计人员可选择在机械开关上装设电容式传感器，轻碰会触发电容传感器，重碰则会启动机械开关，搭载这类技术的手机能同时侦测到手指的位置与按压按键的力度，力轻的触碰会叫出电话簿选单进行浏览页面切换，而力重的触碰则会拨出选取的电话号码。

近几年来，手机设计最令人感兴趣的趋势，就是结合电容式传感器和透明导体，透明按键为手机研发业者带来许多相当创新的选项。特别是，电容式和电阻触摸屏之间的价格差距正在缩小，这使得电容式触摸屏对OEM更具吸引力。

3、2009年将陆续出现各种不同触摸屏技术

2009年将陆续出现各种不同触摸屏技术，包含像素感应式（senso-in-pixel）、多点触摸式（Multi- touch），以及Elo/Tyco Electronics推出的折射式和RPO Inc.的聚合物波导式（polymer waveguide）等。