所謂的觸控就是不透過按鍵，而是以手指或筆尖接觸設備螢幕上的功能圖示來操作。觸摸屏作為一種新的輸入設備，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互方式。

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觸控原理

當筆或手指碰觸到屏幕時,傳感器(Sensor)就輸出訊號,這時控制器(controller)會將模擬訊號轉換為計算機可接受的數(shù)字訊號,再經由計算機里驅動程序整合各組件編譯,最后輸出到屏幕上,顯示出手指觸摸位置.

觸控面板依不同的感應原理,技術種類可以分成:

? 電阻式 (Resistive Touch Panel)

4 wire /5 wire / 8 wire Resistive Touch Panel
全平面電阻 (Flat-Surface Resistive Touch Panel)

? 電容式(Capacitive Touch Panel)

表面電容 (Surface capacitance Touch Pane)
投射電容 (Projected Capacitive Touch Panel) PCAP

? 電磁式 (Electromagnetic Touch Panel)

? 波動式

聲波式(Surface Acoustic Wave)
紅外線式(Infrared Touch Panel)

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電阻式觸控面板

電阻式觸控面板一般分為4線/5線/8線式,由分別代表X軸與Y軸的上層透明導電薄膜( ITO film )及導電玻璃( ITO glass )構成,X與Y層面板中間透過點隔片(Dot spacer)保持間隔,形成一個電場,當按壓時會讓上下層的電極接觸,造成短路和電阻改變,此時控制器感測到電壓變化,計算出接觸點位置,因價格低及安裝容易優(yōu)勢,成為市場上主要應用的觸控技術之一.

簡單來說,電阻式屏幕透過外力按壓,上層受到手指或筆尖的壓力略微下凹.與下層接觸;造成電壓變化而輸出指令.

優(yōu)點 : 價格便宜、技術門坎低、高成熟度,嚴苛環(huán)境可帶手套使用.

缺點 : 表面硬度低、按壓久了容易有凹陷、不靈敏的現(xiàn)象,不適合長期使用或嚴苛環(huán)境下使用.

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電容式觸控面板

電容式觸控面板分為表面電容與投射式電容,其結構大致相同,是在玻璃或film材上將透明導電材料 (如ITO、Metal Mesh、Nano-wire等),以黃光(光罩)或印刷(網版)制程,制出圖案分別代表X軸與Y軸的線路.

控制器則負責分別驅動單個X軸信道,并掃描每條Y軸信道訊號.

當手指觸及到面板時,具導電性的手指會與XY軸交會處產生電容效應變化,此時控制器掃描出觸控面板的電容值變化,進而計算出手指觸摸點的坐標位置.

表面電容與投射電容式觸控面板的最大差異在,投射式藉由IC的搭配支持多點觸控(Multi-touch)及感應Z軸的功能,加上獨特的觸控靈敏度,高耐用性及卓越的光學透明度,機構設計上還可達成窄邊框或全平面面板設計,因此成為市場設計主流.

優(yōu)點 : 靈敏度高、表面硬度高、光學穿透率高.

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電容式觸控面板結構

電容式觸控面板的基本組成結構包含觸控傳感器(Touch sensor)、保護蓋板(Cover lens)及 IC 控制器 (IC Controller) 3個部分.

Touch sensor 與Cover lens 結構組成分為幾種 :

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電磁式觸控面板

基本原理是靠電磁感應方式,電磁筆為訊號發(fā)射端,電磁板為訊號接收端,當接近感應時磁通量發(fā)生變化,藉由運算而定義位置點.

? 電磁式觸控面板的反應靈敏,擁有Z軸感應能力,適合用來繪圖,手寫識別等等.

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波動式觸控面板

波動式觸控屏幕,它大體來說可分為表面聲波、紅外線兩種,原理很類似.

? 表面聲波式觸控技術,利用兩組安置于觸控面板X軸和Y軸上的換能器(transducer)來發(fā)送與接收聲波 ;

控制器發(fā)送信號到換能器發(fā)射端后,透過布滿面板四周的音波反射條紋將訊號傳導回控制器.

意即在玻璃基板的角落安裝超音波發(fā)射器和接受器,基板的四邊則加裝反射條;當手指或軟性物質觸碰面板時會阻隔超音波,造成訊號衰減,衰減前與衰減后比對,就能計算出觸碰的位置.

? 紅外線式觸控技術,利用矩陣光束設計,在邊框四周安裝紅外線發(fā)射器及接收器,運作時形成紅外線網格,使用者操作時遮斷紅外線訊號,看哪個偵測器收不到訊號,就能得知觸碰點位置.

優(yōu)點 :不會受到電流、電壓和靜電干擾.

缺點 : 怕臟,灰塵、油污、液體造成干擾波動傳遞,或造成錯誤判讀.

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觸摸屏在車載領域的應用

目前車載touch的功能，采用的都是電容屏，分為incell和oncell的概念，主要是touch panel的位置不同，主要依據(jù)touch panel 和touch IC實現(xiàn)touch的觸摸功能，當手指觸摸屏幕時，引起電容變化，touch IC會根據(jù)panel 的容值變化，計算出觸摸的坐標位置以及手勢，根據(jù)touch IC的不同，會支持多指觸摸，手掌模式，各種復雜的手勢識別功能。

In-Cell ：指將觸摸面板功能嵌入到液晶像素中的方法，即在顯示屏內部嵌入觸摸傳感器功能，這樣能使屏幕變得更加輕薄。同時In-Cell屏幕還要嵌入配套的觸控IC，否則很容易導致錯誤的觸控感測訊號或者過大的噪音。因此，In-Cell屏都是純自容。

On-Cell：指將觸摸屏嵌入到顯示屏的彩色濾光片基板和偏光片之間的方法，即在液晶面板上配觸摸傳感器，相比In Cell技術難度降低不少。因此目前市面使用頻率最高觸摸屏的為Oncell屏。

OGS（One Glass Solution）：OGS技術就是把觸控屏與保護玻璃集成在一起，在保護玻璃內側鍍上ITO導電層，直接在保護玻璃上進行鍍膜和光刻。由于OGS保護玻璃和觸摸屏是集成在一起的，通常需要先強化，然后鍍膜、蝕刻，最后切割。這樣在強化玻璃上切割是非常麻煩的，成本高、良率低，并且造成玻璃邊沿形成一些毛細裂縫，這些裂縫降低了玻璃的強度。

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Touch IC的作用

touch IC控制器主要包括三部分，BootLoader，F(xiàn)irmware，Configuration。

BootLoader：引導程序，初始化相關的硬件，能夠更新Firmware作用。

Firmware ：能夠讀取sensor的信號，處理這些信號，實現(xiàn)touch功能有關的手勢和坐標等功能，并且通過中斷相應， 讓MCU 通過SPI或者IIC touch 有關信息，一般一款touch 的Firmware的功能是非常的全的。

Configuration：由于不同的客戶需要，對屏的尺寸，touch的報點坐標以及手勢的具體需求差異，都可以通過Configuration進行配置，實現(xiàn)特定客戶的特定需求，而且還可以在做touch 的性能測試，魯棒性測試，EMC測試，如果出現(xiàn)touch失效的問題，也可以通過修改Configuration進行問題的解決。

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touch 系統(tǒng)架構

①touch panel和touch IC之間的TX和RX個數(shù)是由touch panel的大小，touch sensor個數(shù)以及報點坐標的分辨率決定的，前提也是touch IC能夠支持這些TX和RX總線的數(shù)量；touch IC在idle 的狀態(tài)也通過RX和TX判斷touch panel上的sensor狀態(tài)，一般情況下，讀取sensor的raw 打他差異性越小越好，表示平整度很好，每個區(qū)域的性能一致性比較優(yōu)良。TX的脈沖周期可以理解為touch IC的掃描頻率，一般有8ms或者25ms等，我們可以用一個硬幣和示波器，并且把信號的放大倍數(shù)調到最大，可以同示波器的探針測試touch IC的掃描頻率，可以通過是否有掃描頻率判斷touch IC是否在正常的工作狀態(tài)。

②MCU和touch IC之間的IIC通信，MCU是master， touch IC是slave，MCU可以主動的讀取touch IC的版本信息，配置信息，raw data，delta data，可以進行自檢功能，當手指觸摸屏幕時，touch IC會收集touch panel的電容變化信息進行算法處理，并把這些處理的touch信息用特定格式的報文信息存儲在RAM中，并且通過拉中斷的方式，讓MCU以最快的速度讀取touch IC的報文信息，MCU中 touch driver的開發(fā)是針對特定的touch IC進行開發(fā)的，是可以移植的和可配置的，touch的App是針對主機端的所需的touch的功能需求進行開發(fā)的，會根據(jù)不同的主機，存在差異，主要的功能就是把touch IC的touch 報文信息轉換為主機端能夠識別的touch 信息的報文。

③主機端和MCU直接通過CAN信號或者LVDS進行touch信息的傳輸，一般主機端會沿用安卓的touch相關的組件對touch 的報文信息進行處理，處理完之后，會通知主機的HMI進行有關的界面進行切換。touch 的信號是通過中斷和LVDS的IIC back channel進行傳輸?shù)摹?/p>

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電容觸摸屏優(yōu)缺點比較

1、屏幕的通透程度和視覺效果方面，OGS是最好的，In-Cell和On-Cell則次之。

2、輕薄程度，一般來說In-Cell最輕最薄，OGS則次之，On-Cell比前兩者稍差。

3、屏幕強度（抗沖擊、抗摔），On-Cell最好，OGS次之，In-Cell最差。需要指出的是，OGS則因為直接將康寧保護玻璃與觸控層整合在一起，加工過程削弱了玻璃的強度，屏幕也很脆弱。

4、觸控方面， OGS的觸控靈敏度比On-Cell/In-Cell屏幕都要好，對多點觸控、手指、Stylus觸控筆的支持上，其實OGS也是好于In-Cell/On-Cell的。另外，還是因為In-Cell屏幕直接將觸控層和液晶層融合在一起，感測雜訊較大，需要有專門的觸控芯片進行過濾和校正處理。OGS屏幕對于觸控芯片的依賴則沒那么高。

5、技術要求，In-Cell/On-Cell都比OGS要復雜，生產控制上，難度也更高。

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觸摸屏現(xiàn)狀及發(fā)展趨

隨著科技的不斷發(fā)展，觸摸屏從過去最初使用電阻屏到現(xiàn)在廣泛使用的電容屏。現(xiàn)如今Incell 和 Incell觸摸屏早已占據(jù)主流市場，被廣泛應用于手機、平板、汽車等各個領域。而以ITO薄膜材質的傳統(tǒng)電容屏的局限性也愈加明顯，如阻值高、易折斷，難搬運等，尤其是在曲面或曲面或是可撓式場景中，電容屏導電性和透光性較差。為了滿足市場等對于大尺寸觸摸屏，滿足用戶對觸摸屏更輕更薄更好握持度的需求，曲面、折疊柔性觸摸屏應運而生，并逐步地應用于手機、車載觸摸，教育市場，視頻會議等場景。曲面折疊柔性觸摸正在成為未來的發(fā)展趨勢。

審核編輯：劉清