2013年触摸屏的技术分类

中国产业研究报告网讯： 

    内容提要：在中大尺寸触摸屏市场上，可使用的触摸技术最为丰富，除电阻屏外，表面电容屏、声波屏、红外屏三类技术一直是这个市场上的主流技术，而近年来大尺寸触摸屏中的光学屏部分迅速崛起。相对而言，红外屏在较大尺寸触摸屏上应用优势更为明显，光学屏则在超大尺寸触摸屏中具有显著优势，2009 年约20%的20-50 英寸触摸屏采用红外屏，约50%左右的50 英寸以上触摸屏采用光学屏。”

    最初的触摸技术只有红外技术。近年来新的触摸技术不断涌现，据统计已经有20 多种。目前市场上存在的主流触摸屏包括：电阻式技术触摸屏（简称“电阻屏”）、电容感应式技术触摸屏（包括表面电容技术和投射式电容技术，简称“电容屏”）、表面声波技术触摸屏（简称“声波屏”）、红外线技术触摸屏（简称“红外屏”）、光学影像式触摸屏（简称“光学屏”）和弯曲波技术触摸屏（简称“弯曲波屏”）。各种触摸技术拥有各自的优势和应用领域，不存在一种可以满足所有细分市场应用需求的技术。 

    （1）电阻屏 

    电阻屏传感器的主要部分由两块表面涂有ITO （氧化铟锡）的透明导电膜叠合而成，覆盖在显示器表面。平时两导电层不连通，电压保持恒定，使用时利用压力导通，导致电阻变化，电压相应发生变化，控制器利用侦测到的电压变化，计算出接触点坐标。 

    电阻屏又可分为四线电阻屏、五线电阻屏和八线电阻屏。四线电阻屏是目前使用最多的触摸屏，主要用于小尺寸屏低端市场，在中尺寸屏幕上有少量应用，但很少应用于大尺寸屏幕。五线电阻屏和八线电阻屏的制造成本较高，使用量较小。此外，一种压感式电子白板被市场分析归类为电阻屏，这种电阻屏不透明，不能覆盖在显示器表面，仅用于大尺寸的投影式电子白板。 

    （2）电容屏 

    电容式触摸屏目前市场上主要为表面电容式触摸屏和投射电容式触摸屏，以表面电容式触摸屏为例，其传感器由一层涂覆在玻璃表面的ITO 透明导电膜和附着在其边缘的狭长电极组成。工作时接通低压交流电场，当手指触摸屏幕时，手指与导电层形成耦合电容，由四边电极发出的电流流向触点，控制器根据电流的变化比例和强弱就可计算出触摸点的位置。 

    表面电容屏在较小的中尺寸触摸屏中具有一定的价格优势，使用量较大。投射电容屏是近年来发展较快的一种新型电容式触摸屏，价格较高，适用于中高端的小尺寸屏幕，在较大尺寸的商店橱窗展示上也有应用，是较具发展前途的一种技术。 

    电阻屏和电容屏都需要在基板上涂覆ITO 导电镀层，对图像清晰度和透明度都有一定的影响；涂层的局部划伤也会影响整体使用；电容屏仅对手指触摸产生响应。这些不足限制了电阻屏和电容屏的市场应用范围。 

    （3）声波屏 

    表面声波技术触摸屏的传感器主要部分是安装在显示器的三个角的一组发射和接收超声波的换能器。发射换能器不断发射电声脉冲形成超声波，超声波沿着玻璃表面传播，被收集回接收换能器。接收换能器平时接收到的表面声波总波形保持恒定，当手指或软性物体触摸屏幕时，部分声波能量被吸收，于是接收信号波形相应发生变化，经由控制器比对后计算出触摸点的坐标。声波屏具有一定的价格优势，在中尺寸触摸屏中应用较多，由于超声波换能器的精密机械构造，声波屏耐用性受到一定的限制。 

    （4）红外屏 

    红外线技术触摸屏的传感器主要部分是安装在显示器四边的红外线发射管（LED 灯）和红外接收管。平时红外光能被接收器正常侦测到。当触摸屏幕时，部分接收器接收到的红外信号发生变化，控制器通过对接收信号发生变化的接收器位置进行计算，得到触摸点的坐标。红外式触摸技术是最早商用的触摸屏技术之一，全球已知较早的相关技术专利为美国的“InfraRed light beam X-Y position encoder for display devices”（专利号US3775560），由伊利诺伊大学基金会持有，于1972 年2 月申请，1973 年11 月获授权，现已过专利保护期。国内申请人所申请的最早的触摸屏专利“红外触摸屏光电检测定位系统”（专利号CN95105303.5），1995 年申请，1996 年获授权，专利持有人为珠海科健实业有限公司，发明人为公司现任董事长刘新斌先生，是当时最新的第二代脉冲方式可抗阳光工作的红外触摸屏技术，该专利因未按时缴纳年费，于2000 年9 月失效。从仿生学角度看，红外线触摸技术因为传感器组合方式最为丰富，在高精度、高分辨率、多点触摸、高速响应等方面大有潜力可挖。早期的红外线触摸屏存在抗光性差、分辨率过低、触摸高度高等诸多缺陷，即便如此，由于寿命长、可靠性高、防暴性好、透光率最好，红外线技术触摸屏一直受到金融、工控行业的青睐，比如早期的ATM 取款机。 

    红外屏最突出的优势就是结实耐用，具有良好的抗暴性、可靠性。密闭式结构使其具有良好的防脏污、防水性能。红外屏不存在实体的“屏幕”，只是一个与显示屏幕边框相适应的方框，不与触摸物发生直接的物理接触，提高了耐用性。此外，红外屏不需要实体覆层、导电薄膜，工作所需的红外线不影响显示屏的透光率和画质。由于价格相对较高，红外屏主要用于中高端中大尺寸屏幕，在要求高可靠性的高端小尺寸屏中也有少量应用。 

    （5）光学屏 

    光学影像式触摸屏的传感器主要部分是安装在显示器边缘的两个或多个光学摄像头，可以从不同的视角感应触摸物体，通过角坐标定位计算出触摸点的位置。 

    光学影像式触摸技术已知较早的相关专利为“Non-contact X,Y digitizer usingtwo dynamic RAM imagers”（专利号US4507557），该专利于1983 年4 月申请，1985 年3 月获授权，1993 年3 月因未续缴专利维持费而失效。目前新西兰NextWindow 公司和本公司均拥有商业化的光学触摸屏核心技术。光学屏的突出特点是分辨率高、书写效果好。由于对于任何尺寸的屏幕，都只需要固定数量的摄像头和相应组件，因此在大尺寸触摸屏中，光学影像式触摸屏具有成本优势，尺寸越大，优势越明显。由于这些特点，光学屏近年来发展迅速。但是光学屏抗暴性、防护性等性能一般，通常用于用户较稳定的场合。 

    （6）弯曲波屏 

    弯曲波屏又称弯曲波技术触摸屏，使用一个平面玻璃和四个附在玻璃背面的压电换能器作为听筒，通过检测触摸屏幕时发生的机械振动以及传导到不同听筒的时间差来判断触摸并识别触摸点的位置。弯曲波技术包括EloTouch 在2006 年推出的声脉冲识别触摸屏（APR，acousticpulse recognition），和3M 在2007 年正式推出的分期信号技术触摸屏（DST，dispersive signal technology）。本公司在国内取得了弯曲波技术发明专利“检测振动源位置坐标的定位系统和方法”（专利号：02104009.5，2002 年2 月申请，2006年4 月获授权）。 

    弯曲波屏适用于从PDA 大小的设备到40 英寸显示设备。在信号捕捉过程中，可以防止手掌误触。由于使用了纯玻璃结构，其图像的品质高，透光率高，且防水、防污、防一般物体刮擦。但弯曲波屏不能识别手指的停留和移开动作以及存在会受到外部声音干扰的问题，使用范围受到一定的影响。下表是根据市场上常见的主流触摸屏总结的产品特点及使用环境的比较情况。

    总之，没有一种触摸技术既能满足全部性能要求，又适应于所有使用环境和所有终端设备，目前市场上已有的各种触摸技术各有其优势和劣势。不同尺寸、不同终端设备的性能要求和使用环境要求存在差异，各种触摸技术的优势和劣势对比随之变化，因此各种触摸技术呈现不同的细分市场分布特征。简而言之，在中小尺寸触摸屏市场上电阻屏占据传统优势地位，但近年来投射式电容屏在较小尺寸触摸屏市场上迅速崛起。2009 年，超过1/4 的5 英寸以下触摸屏使用了投射式电容。在中大尺寸触摸屏市场上，可使用的触摸技术最为丰富，除电阻屏外，表面电容屏、声波屏、红外屏三类技术一直是这个市场上的主流技术，而近年来大尺寸触摸屏中的光学屏部分迅速崛起。相对而言，红外屏在较大尺寸触摸屏上应用优势更为明显，光学屏则在超大尺寸触摸屏中具有显著优势，2009 年约20%的20-50 英寸触摸屏采用红外屏，约50%左右的50 英寸以上触摸屏采用光学屏。”