一、触摸屏的分类
触摸屏主要有以下8种不同的方式:电阻式表面电容式、投射电容式、表面声波式、红外式、弯曲波式、有源数字转换器式和光学成像式。它们又可以分为两类，一类需要ITO，比如前三种触摸屏，另一类的结构中不需要ITO，比如后几种屏。目前，市场上使用ITO材料的电阻式触摸屏和电容式触摸屏应用最为广泛。
ITO是铟锡氧化物的英文缩写，它是一种透明的导电体，可通过调整铟和锡的比例，选择沉积方法、氧化程度以及晶粒的大小来调整这种物质的性能。薄的ITO材料透明性好，但是阻抗高;厚的ITO材料阻抗低，但透明性会变差。在PET聚脂薄膜上沉积时，反应温度会降到150°C以下，这就导致了ITO氧化不完全。在之后的应用中，ITO暴露在空气或空气隔层里，其单位面积阻抗因为自然氧化而随时间变化，这就是电阻式触摸屏需要经常校正的原因。
1.电阻式触摸屏
电阻触摸屏的多层结构会导致很大的光损失，对于手持设备通常需要加大背光源来弥补透光性不好的问题，因此会增加电池的消耗。电阻式触摸屏的优点是它的屏和控制系统都比较便宜，反应灵敏度也很好。
2.电容式触摸屏
电容式触摸屏也需要使用ITO材料，而且它的功耗低、寿命长，但是较高的成本使它在前些年不太受关注。自从Apple推出的iPhone后，该机不仅提供了友好的人机界面，而且操作流畅，这使电容式触摸屏受到了市场的追捧，各种电容式触摸屏产品纷纷面世。而且随着工艺进步和批量化，它的成本不断下降，开始显现逐步取代电阻式触摸屏的趋势。
(1)表面电容触摸屏
表面电容ITO涂层通常需要在屏幕的周边加上线性化的金属电极，来减小角落/边缘效应对电场的影响。有时ITO涂层下面还会有一-个ITO屏蔽层，用来阻隔噪音。表面电容触摸屏至少需要校正-次才能使用。
(2)感应电容式触摸屏
在图3中，绿色和蓝色的ITO模块位于两层ITO涂层上，可以把它们看作是X和Y方向的连续变化的滑条，对X和Y方向，上不同的ITO模块分别进行扫描，以获得触摸点的位置和触摸的轨迹。两层ITO涂层之间是PET或玻璃隔离层，后者透光性更好，可以承受更大的压力，并且可通过特殊工艺直接镀在LCD表面。
感应电容式触摸屏检测到的触摸位置对应于感应到最大电容变化值的交叉点，对于X轴或Y轴来说，则是对不同ITO模块的信号量取加权平均得到的位置量，系统然后在触摸屏下面的LCD上显示出触摸点或轨迹。
另外，触摸屏的下面是LCD显示屏，它的表面会和靠近的ITO涂层的ITO模块产生寄生电容。因此，安装时通常在两层之间保留-定的空气，以降低寄生电容的影响。
表面电容式可以用于大尺寸触摸屏，并且其成本也较低，但目前无法支持手势识别;感应电容式主要用于中小寸触摸屏，并且可以支持手势识别。
3.电容式触摸屏的优点
在触摸屏产品的设计中，需要对性能和成本进行权衡。电阻触摸屏的成本较低，竞争就很激烈，而且在性能和应用场合上有一定局限，与电阻式触摸屏相比，电容式触摸屏具有以下优点:(1)电容触摸屏只需要触摸，而不需要，压力来产生信号。(2)电容触摸屏在生产后只需要一次或者完全不需要校正，而电阻式需要常规的校正。
(3)电容触摸屏的寿命会长些，因为电容触摸屏中的部件不需任何移动。电阻触摸屏中，上层的ITO薄膜需要足够薄才能有弹性，以便向下弯曲接触到下面的IO薄膜。
(4)电容技术在光损失和系统功耗上优于电阻技术。
(5)电容式技术耐磨损、寿命长，用户使用时维护成本低，因此生产厂家的整体运营费用可进一步降低。
另外，选择电容技术还是电阻技术主要取决于触碰屏幕的物体。如果是手指触碰，电容触摸屏是比较好的选择。如果需要触笔，不管是塑料还是金属的，电阻触摸屏可以胜任。电容触摸屏也可以使用触笔，但是需要特制的触笔来配合。
4.电容式触摸屏的发展趋势
电容触摸屏已经应用在了iPhone及其他手持设备上，定位单点轨迹/模拟鼠标双击是它的基本功能，而对多手指手势操作的识别和应用成为当前市场的热点。在便携式应用中，用户一- 手拿着设备，只能用另一只手操作，因此识别多手指的抓取、平移、伸展、压缩、旋转、翻页等手势操作就显得尤为重要，如图5所示。
二、电阻式触摸屏的组成和控制原理
很多LCD模块都采用了电阻式触摸屏，这些触摸屏等效于将物理位置转换为代表XY坐标的电压值的传感器，通常有四线、五线、七线和八线之分，下面分别对该类触摸屏的组成结构、实现原理以及检测触摸的方法进行介绍。
过去，为了将电阻式触摸屏上的触摸点坐标读人微控制器，需要使用一个专用的触摸屏控制器芯片，或者利用一个复杂的外部开关网络来连接微控制器中的模数转换器(ADC)。夏普公司的LH75400/01/10/11系列和LH7A404等微控制器都带有一个内含触摸屏偏置电路的ADC，该ADC采了一种逐次逼近寄存器(SAR)类型的转换器。采用这些控制器可以实现在触摸屏传感器和微控制器之间进行直接接口，无需CPU介入的情况下控制所有的触摸屏偏置电压，并记录全部测量结果。
提示：电阻式触摸屏是一种传感器，它将矩形区域中触摸点(X，Y)的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压。很多LCD模块都采用了电阻式触摸屏，这种屏幕可以用四线、五线、七线或八线来产生屏幕偏置电压，同时读回触摸点的电压。
1.寄存器(SAR)结构
2.电阻触摸屏的输入
电阻触摸屏包含上下叠合的两个透明层，四线和八线触摸屏由两层具有相同表面电阻的透明阻性材料组成，五线和七线触摸屏则由一个阻性层和-一个导电层组成，通常还要用一种弹性材料来将两层隔开。当触摸屏表面受到的压力(如通过笔尖或手指进行按压)足够大时，顶层与底层之间会产生接触。
为了在电阻式触摸屏上的特定方向测量-一个坐标，需要对一个阻性层进行偏置:将它的一边接VREF，另一边接地。同时，将未偏置的那一层连接到一个ADC的高阻抗输人端。当触摸屏上的压力足够大，使两层之间发生接触时，电阻性表面破分隔为两个电阻。它们的阻值与触摸点到偏置边缘的距离成正比。触摸点与接地边之间的电阻相当于分压器中下面的那个电阻。因此，在末偏置层上测得的电压与触摸点到接地边之间的距离成正比。
3.四线触摸屏
四线触摸屏包含两个阻性层。其中一层在屏幕的左右边缘各有一条垂直总线，另一层在屏幕的底部和顶部各有一条水平总线，如图8所示。为了在X轴方向进行测量，将左侧总线偏置为0V，右侧总线偏置为VREF。将顶部或底部总线连接到ADC，当顶层和底层相接触时即可作一次测量。
为了在Y轴方向进行测量，将顶部总线偏置为VREF，底部总线偏置为0V。将ADC输人端接左侧总线或右侧总线，当顶层与底层相接触时即可对电压进行测量。四线触摸屏在两层相接触时的简化电路如图9所示。对于四线触摸屏，最理想的连接方法是将偏置为VREF的总线接ADC的正参考输人端，并将设置为0V的总线接ADC的负参考输人端。
五线触摸屏使用了一个阻性层和一个导电层。导电层有一个触点，通常在其一侧的边缘。阻性层的四个角上各有一个触点。为了在x轴方向进行测量，将左上角和左下角偏置到VREF，右上角和右下角接地。由于左右角为同一电压，其效果与连接左右侧的总线差不多，类似于四线触摸屏中采用的方法。
为了沿Y轴方向进行测量，将左上角和右上角偏置为VREF，左下角和右下角偏置为0V。由于上、下角分别为同-一电压，其效果与连接顶部和底部边缘的总线大致相同，类似于在四线触摸屏中采用的方法。这种测量算法的优点在于它使左上角和右下角的电压保持不变。对于五线触摸屏，最佳的连接方法是将左上角(偏置为VREF)接ADC的正参考输入端，将左下角(偏置为0V )接ADC的负参考输入端。
5.七线触摸屏
七线触摸屏的实现方法除了在左上角和右下角各增加一根线之外，与五线触摸屏相同。执行屏幕测量时，将左上角的一根线连到VREF，另一-根线接SAR ADC的正:参考端。同时，右下角的一根线接0V，另一根线连接SAR ADC的负参考端。导电层仍用来测量分压器的电压。
6.八线触摸屏
八线触摸屏除了在每条总线上各增加一根线之外， 八线触摸屏的实现方法与四线触摸屏相同。对于VREF总线，一根线用来连接VREF，另一根线作为SAR ADC的数模转换器的正参考输入。对于0V总线，将一根线用来连接0V，另一根线作为SAR ADC的数模转换器的负参考输人。在未偏置层上的四根线中，任何一根都可用来测量分压器的电压。
三、电容式触摸屏原理介绍
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控点，如果触控点在两个以上，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、拖曳等一些简单动作的判断。而电容式触摸屏的多点触控，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。
电容触摸屏的优缺点:电容触摸屏的透光率和清晰度优于四线电阻屏，但还不能和表面声波屏和五线电阻屏相比。电容触摸屏反光严重，加之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。另外，由于光线在各层间反射，还可能造成图像字符模糊。
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的电容时，流走的电流就足够引起电容屏的误动作。另外，电容值虽然与极间距离成反比，却与相对面积成正比，并且还与介质的绝缘系数有关。因此，当较大面积的手掌或手持的导体靠近电容屏而不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。电容触摸屏的另一个缺点是 ，用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应。
当环境温度、湿度改变或环境电场发生改变时，都会引起电容触摸屏的漂移，造成不准确。另外，电容触摸屏最外面的矽土保护玻璃防刮擦性虽然很好，但是怕指甲或硬物的敲击，若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，电容屏都不能正常工作。
四、其他一些触摸屏技术简介
1.五线电阻触摸屏
在触摸屏的RT、RB、LT、LB四个顶点，均加入一个均匀电场，使其下层ITO GLASS(氧化铟) 上布满一个均匀电场，上层为收接讯号装置，当用笔或手指按压外表上任-一点时，在手指按压处，控制器侦测到电阻产生变化，进而改变坐标。由于靠压力感应，所以对于触控媒介没有限制，即使戴上手套亦可操作。
2.红外线式触摸屏
红外线触摸屏原理很简单，只是在显示器，上加上光点距架框，无需在屏幕表面加上涂层或驳接控制器。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，计算机便可即时算出触摸点位置。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、不需要卡或其他任何控制器，可以用在各档次的计算机上。不过，由于只是在普通屏幕增加了框架，在使用过程中架框四周的红外线发射管及接收管很容易损坏，且分辨率较低。
3.表面声波触摸屏
表面声波触摸屏的触摸屏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。这块玻璃平板只是一块纯粹的强化玻璃，区别于其他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。
发射换能器把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能量向左方表面传递，然后由玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能射条纹聚成向右的线传播给X轴的接收换能器，接收换能器将返回的表面声波能量变为电信号。
在没有触摸的时候，接收信号的波形与参照波形完全一样。当手指或其他能够吸收或阻挡声波能量的物体触摸屏幕时，X轴途经手指部位向上走的声波能量被部分吸收，反映在接收波形上即某一时刻位置上波形有一个衰减缺口。接收波形对应手指挡住部位信号衰减了一个缺口，计算缺口位置即得触摸坐标，控制器分析到接收信号的衰减并由缺口的位置判定x坐标。之后，在Y轴上根据同样的方法判定出触摸点的Y坐标。表面声波触摸屏除了能响应X、Y坐标外，还能响应Z轴坐标，也就是能感知用户触摸压力大小值。三轴一旦确定，控制器就把它们传给主机。
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。值得一提的是，一般羊毛或皮革手套都会接收部分声波，这样其感应的准确度也会受一定影响。
五、 触摸屏的前景
1.电阻触摸屏最为常见
电阻触摸屏是市场中最为常见的触摸屏，约占触摸屏市场总量的90%。尽管它不是非常耐用，而且透射性也不好，但它的价格低，而且对手指及笔触摸比较敏感，所以它仍然是最近几年出货量最高的触摸屏。
2.投射电容式触摸屏强劲增长
由于苹果公司的iPhone大获成功，采用投射电容式技术的触摸屏销售大增。投射电容式触摸屏比普遍的电阻技术更加耐用，且透射性更好，加之这两类触摸屏的价格差距不断缩小，使得电容触摸屏更有吸引力。
3.多点触摸成为热点
由于iPhone产品已证明多点触摸技术可以做到便携，并且价格也能够令人承受，因此该技术已成为业内热点。加之平板电脑的出现，许多触摸屏生产商都已宣布开发制造多点触摸屏。可以想象，多点触摸的大量普及已为期不远。
4.更多的触摸屏技术将会出现
目前，尽管已有八种已经商业化的触摸屏技术，即电阻式触摸屏表面电容式触摸屏、投射式电容触摸屏、表面声波、红外、弯曲波、active digitizer、光学成像，但不少厂家还在发明更多的新奇的触摸屏技术。这些技术包括N-trig、索尼、夏普、IMD和三星推出的新型触摸屏技术。
六、触摸屏技术问与答
问1:触摸屏和显示屏集成在一起，还是独立外挂的?答:一般来说，现在触摸屏和显示屏是独立分开的。
问2:怎么理解多点触摸?答:多点触摸就是允许多手指之间任意的选择和操作，这样可以极大地丰富操作类型。并且多点操作通常可以实现智能的手势识别，提供更人性化的用户界面，比如用两个手指就可以实现图像旋转，而不需要过多的菜单操作。
问3:多点触摸是否可运用在电阻触摸屏或表面电容触摸屏?答:无法用在这两者上，表面电容触摸屏只能检测一个触摸点，现在的4线或5线电阻触摸屏上也只能检测一一个触摸点。
问4:能手写输入汉字的屏，属于多点触摸吗?答:手写输人汉字不属于多点触摸。用一个手指或笔手写汉字，系统识别并显示可能的汉字，用户确认输人，这仍属于单点触摸。多点触摸主要用于图像操作，比如拍摄了.幅数码图片，可以用两个垂直方向手指的左右移动来观看左边和右边显示不出来的部分，也可以张大紧靠的两个手指来放大图片，还可以固定-一个手指旋转另一个手指来旋转图片。多点触摸也可以用于游戏控制，通过多个手指操控不同的游戏动作。
问5:如何区分4线和5线电阻触摸屏?答:4线电阻触摸屏由两层透明金属层组成，工作时每层均加.上恒定电压，一个在竖直方向，一个在水平方向，共需4条引出线。
5线电阻触摸屏是把两个方向的电场通过精密电阻网络加到玻璃的导电工作面上，可以简单的理解为:两个方向的电压场分时工作加在同一工作面上，而外层镍金属导电层只是仅仅用来当作纯导体，在有触摸操作后，分时检测内层ITO接触点X轴和Y轴电压值，从而测得触摸点的位置。5线电阻触摸屏内层ITO需4条引线，外层只作导体仅需1条引线，即共有5条引出线。不管是4线电阻触摸屏还是5线电阻触摸屏，它们都具有高解析度、高速传输反应和一次校正、稳定性高永不漂移等优点。
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