随着电子信息的快速发展，触控式显示面板的应用越来越普遍，目前触控式面板在全球已开始自成一项产业。作为一项先进的计算机输入设备，触控面板是目前最简单、方便、自然，而且又适用于多媒体信息查询装备的人机接口技术。

触控面板具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。工作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触控面板，再根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触控面板主要架构是由触摸检测组件和触摸面板控制器组成。触摸检测部件安装在显示器面板前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。

以目前市场触控式面板来说，主要可分为五个基本类型：电阻式触摸屏、表面声波屏、红外触摸屏、表面电容触摸屏、投射式电容触摸屏。

一、常见触摸屏的种类

1、电阻式触摸屏

电阻触摸屏的屏体部分是一块与显示器表面相匹配的多层复合膜，有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(常用ITO材料)，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑、防刮的塑料层，他的内表面也涂有一层透明电极，在两层之间有许多细小的透明隔垫物把上下两层隔开绝缘。

电阻类触摸屏的关键在于材料技术。根据电阻屏引出线数量的多少，分为四线，五线，六线等多线电阻触摸屏。反应速度一般是5~15ms。

电阻触摸屏是一种对外界完全隔离的工作环境，不怕灰尘和水汽，它可以用任何物体来触摸,可以用来写字画画，比较适合工业控制领域及办公室内有限人的使用。其缺点是需要提高耐用性。

2、表面声波屏

表面声波触摸屏的触摸部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在显示器屏幕的前面。这块玻璃平板只是一块纯粹的强化玻璃，区别于别类触摸屏技术是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。表面声波触摸屏的特点包括抗暴，反应速度快，性能稳定，其控制卡还能知道什么是尘土和水滴，什么是手指，有多少在触摸。

另外，它具有第三轴Z轴，也就是压力轴，有了这个功能，每个触摸点就不仅仅是有触摸和无触摸的两个简单状态，而是成为能感知力的一个模拟量值的开关了。

表面声波触摸屏的缺点是触摸屏表面的灰尘和水滴也阻挡表面声波的传递，虽然聪明的控制卡能分辨出来，但尘土积累到一定程度，信号也就衰减得非常厉害，此时表面声波触摸屏变得迟钝甚至不工作，因此，表面声波触摸屏一方面推出防尘型触摸屏，一方面建议每年定期清洁触摸屏。

3、红外触摸屏

红外线触摸屏安装简单，只需在显示器上加上光点距架框，无需在屏幕表面加上涂层或接驳控制器。光点距架框的四边排列了红外线发射管及接收管，在屏幕表面形成一个红外线网。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，电脑便可即时算出触摸点的位置。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，适宜恶劣的环境条件。

红外线式触摸屏价格便宜、安装容易、能较好地感应轻微触摸与快速触摸。但是由于红外线式触摸屏依靠红外线感应动作，外界光线变化，如阳光、室内射灯等均会影响其准确度。而且红外线式触摸屏不防水和怕污垢，任何细小的外来物都会引起误差，影响其性能，不适宜置于户外和公共场所使用。

4、表面电容屏

表面电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层，再在导体层外上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。此外，在附加的触摸屏四边均镀上电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。用户触摸屏幕时，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，而其强弱与手指及电极的距离成正比，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不但能保护导体及感应器，更有效地防止外在环境因素给触摸屏造成影响，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。

表面电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏，当然还不能和表面声波屏和五线电阻屏相比。表面电容屏存在反光，而且，表面电容技术的四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀，存在色彩失真的问题，由于光线在各层间的反射，还造成图像字符的模糊。电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用，当有导体靠近与夹层ITO工作面之间耦合出足够量容值的电容时，流走的电流就足够引起电容屏的误动作。我们知道，电容值虽然与极间距离成反比，却与相对面积成正比，并且还与介质的的绝缘系数有关。因此，当较大面积的手掌或手持的导体物靠近电容屏而不是触摸时就能引起电容屏的误动作，在潮湿的天气，这种情况尤为严重，手扶住显示器、手掌靠近显示器7厘米以内或身体靠近显示器15厘米以内就能引起电容屏的误动作。表面电容屏的另一个缺点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。

表面电容屏更主要的缺点是漂移：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。电容屏的漂移原因属于技术上的先天不足，环境电势面（包括用户的身体）虽然与电容触摸屏离得较远，却比手指头面积大的多，他们直接影响了触摸位置的测定。

此外，理论上许多应该线性的关系实际上却是非线性，如体重不同或者手指湿润程度不同的人吸走的总电流量是不同的，而总电流量的变化和四个分电流量的变化是非线性的关系，很容易产生枕形失真，电容触摸屏采用的这种四个角的自定义极坐标系还没有坐标上的原点，漂移后控制器不能察觉和恢复，而且4个A/D完成后，由四个分流量的值到触摸点在直角坐标系上的X、Y坐标值的计算过程复杂。由于没有原点，电容屏的漂移是累积的，在工作现场也经常需要校准。电容触摸屏最外面的矽土保护玻璃防刮擦性很好，但是怕硬物的敲击，敲出一个小洞就会伤及夹层ITO，不管是伤及夹层ITO还是安装运输过程中伤及内表面ITO层，电容屏就不能正常工作了。

5、投射电容触摸屏

与表面电容触摸原理不同的是投射电容式触摸屏技术的原理则是利用一个或多个蚀刻后的ITO模板，增加数组存在不同平面、同时又相互垂直的透明导线形成类似x、y轴驱动线而构成。而这些导线都是由电容感测芯片控制，当电流经驱动线驱动其中的导线时，与侦测电容值变化的导线相通，控制芯片依序轮流下载侦测电容值变化数据至主控制器，确认触点位置后，由于透明导线早在面板形成三维电场，因此触点的近测感应不须触按屏幕即可发生，此技术亦可以做到z轴感应分辨应用。投射电容触摸屏支持多指识别。

当然也有采用六角形，条形，三角形等，具体形状和尺寸的选择要根据具体的控制IC来选择。其物理结构一般是采用如上图的双层结构。

在触摸屏中，ITO是以平面导体的形式存在，每一个方块区域对应着同样的阻抗。根据这一原则，推荐使用菱形的感应单元，因为连接这些菱形的导线可以用最少的方块区域(少于等于2个)拼接而成。

二、主流电容触摸方案供应商

面对席卷而来的应用浪潮，投射电容触摸控制IC的队伍也在不断扩大。从最早的新思科技（Synaptics）和义隆电子，到后来的Cypress、英国的Quantum Research Group以及中国大陆的苏州瀚瑞微电子，再到后来的意法半导体，和飞思卡尔等巨头，这一市场已经变得群雄逐鹿。那么他们之间存在哪些差异呢？

1、方案比较

新思科技、义隆电子基本上是专注于笔记本电脑和便携消费电子领域，它要求实现全屏触摸，甚至多指触控。Cypress、意法等厂家的方案则更广泛，他们既针对便携的消费电子，也有针对少按键的家电产品的方案，与新思、义隆等不同，这几家的方案主要针对按键、滑条、滑轮等，而极少全屏触摸。苏州瀚瑞的方案则是支持全屏触摸，多指识别，以及独特的压力识别。

2、专利保护

在专利方面则各家都表示拥有自己的核心专利，比如新思科技拥有XY向2D专利、Cypress拥有表面电容感应专利、Quantum拥有电荷转移电容感应专利、而苏州瀚瑞则拥有核心的算法专利。因此，其它公司进入该市场就要妥善处理专利问题。

3、方案实现

在方案实现上，电容触摸可分为全ASIC方案和基于MCU的方案。其中新思科技是ASIC方案的代表；而Cypress、义隆电子、Quantum、苏州瀚瑞则采用基于MCU的方案。
投射电容触控IC的解决方案，一般有如下几种：
·弛张振荡器原理：其电路结构简单，但是其速度慢，需要经常校准。
·电荷转移放大器原理：中等速度，电路复杂。
·电荷转移放大器，电容A/D转换：中等速度电路复杂，需要16bit处理器。
·同步解调原理：速度慢，功耗大，需要经常校准。

与其他方案计算电容不同的是，苏州瀚瑞采用的方案是计算ΔC，其具有功耗低，速度快，灵敏度高，不需要校准等优势，并通过独特的算法解决了潮湿等外界干扰信号对触摸屏的影响。           

三、产业链的关键

1、透光感应表面在面板的技术

触控面板基本上是由轻薄透明的感应材料和控制IC以及相应的软件组合而成。导电材料一般多选择ITO（氧化铟锡），用溅射的工艺于透明材料上，基底材料一般选择玻璃或PET薄膜以Film/Film、Film/Glass或Glass/Glass结构上下贴合而成。感应面的主要规格为透过率和使用寿命。在玻璃上溅射ITO并蚀刻出相应的图形是比较成熟的工艺，一般面板厂都非常熟悉。因此传统的面板厂也对此领域有所动作，但是玻璃厚、重、贵、易碎是它的缺点。

2、控制IC

不同于电阻式面板，原理简单、门槛低，其感应控制电路不需要独立控制IC，而多由系统上的主控CPU以软件处理，感应电容式目前尚无法由系统上的主IC处理而需要独立IC处理，因此也吸引国內外多家IC設計公司相继投入，如新思（Synaptics）、Cypress及国内苏州瀚瑞、台湾义隆等等。但感应电容式触控IC因其门槛相当高，若没有相当研发实力恐难完成。其主要技术门槛在于：
(a)系统信号处理
(b)手指上的汗的信号干扰
(c)Cover lens或机构保证面的厚度使感应灵敏度降低
(d)外界环境不同造成系统稳定性降低
(e)Demo容易，量产困难。

3、系统整合

投射式电容本身最大的障碍在于系统整合之后的使用状况，毕竟面板的使用是在安装在屏幕之上，其干扰信号与系统内的电路所产生的其它杂信号会对触控产生干扰，造成定位不准尤其对于未来的手写输入和手势触控的应用控制IC便是关键。

第二，因系统机构设计的原因而导致Cover lens变厚，原则上将影响他的灵敏度。另外，模组厂是否需要客制化Cover lens也是产业一个挑战。最后的挑战是模组贴合良品率，而且尺寸越大，贴合的良品率越低。

4、产业的上下游整合

一般上游材料（玻璃、PET、关键化学材料）多掌握在日本企业手中，如旭硝子、康宁、住友、三井等。中游材料加工则掌握在台湾和日本手中，如日东电工、正太科技、3M等，下游面板贴合等则在台湾，少部分在大陆完成，由于投射式电容面板加工制造属于全新领域，多数仍在摸索过程之中，良品率的提升仍有一段路要走走。而面对全新领域投射式电容面板目前面板厂均无整合，测试与系统支援的成熟经验，目前仍需要IC设计公司来执行与支持，因此此产业链的整合、定位、重组势在必行。

5、专利保护

电容触控产业的发展，离不开专利的保驾护航。十几年来，随着电容触控面板的发展，各家在专利上的布局已密如蛛网，包括手势动作、触摸识别、滑动，以及底层技术等。目前，因投射式电容尚未有多家大量产品投入，但是已经有多家蠢蠢欲动，可以想象不久的将来，必定血光四射。因此系统设计者必须在密布专利地雷的环境中施展凌波微步。

四、结论

（1）目前触控面板仍以小尺寸之应用主（尤其是多指触控应用）而投射電电容式面板必将成为主流而逐渐取代电阻式方案。Demo不等于量产，目前多指应用解決方案，Demo者多但可量产者少，其间仍有相当大的距离。
（2）控制IC厂商本身的研发能力決定未来电子产品使用的发展。
（3）选择合适的面板厂商是系统厂商需要考量的重点。
（4）与控制IC厂商合作关系到触控面板厂商的存亡。
（5）垂直整合势在必行。