研发部软件开发科经理 李培
根据公司拓宽业务领域，推出交互式电视的产品规划，研发部对已有的电子白板进行详细的拆解分析和研究，并进行了关键核心部件--红外Touch Panel的技术准备,以下主要对主流Touch Panel技术做介绍。 一. 主流触摸屏分类以及特性对比
触摸屏不同于鼠标，触摸屏属于绝对坐标系统，要选哪就直接点哪，与鼠标这类相对定位系统的本质区别是触控一次到位的直观性。触控技术根据技术原理的不同，主要由声（表面声波技术）、光（红外技术、光学技术、全息触控）、电（电阻式和电容式）、压（矢量压力传感技术）四种变量感知方式。依据声光电压这四种变量感知技术，当前市场上商业化的主流触摸屏产品有电阻触摸屏、电容触摸屏、表面声波触摸屏、红外触摸屏、红外光学触摸屏等，不同触控技术的特性决定了其适用的产品，不同的尺寸、不同的成本使得几大类型触摸屏在市场上均有一定的用武之地。
表1：主流商业化触摸屏性能对比
| 优点 | 缺点 |
电阻触摸屏 | 1、不怕水、油污等 2、成本低 3、适用于个人便携产品 | 1、怕划伤、透光率低、低温迟钝石墨钢 |
电容触摸屏 | 1、无需电阻屏的用力触压，即可实现信号的判断。 2、适用于高端手机，pad类产品 操控方便 | 1、漂移、易部分失效 2、人体成为线路的一部分，戴手套灵敏度下降 3、对温度、湿度、接地等环境要求高 4、由于表面有涂层，所以透光率低并且有反光 |
表面声波触摸屏 | 1、新装设备好用，适用于短期产品 | 1、怕水、怕灰、需要维护 2、发射换能器易碎、存在返修率 3、2010年以后逐级淘汰，被红外触摸屏取代 |
红外触摸屏 | 1、 不影响panel透光率，无需贴膜，但发射管稳定性欠佳 2、 外置或内置，不影响显示器外观，适应（42－100寸）等大尺寸屏幕 3、 可能被光干扰 4、 防暴性能好 5、 任意物体触摸均可 6、 安装完成后完全封闭免维护，适应恶劣环境 | 1、需要防爆玻璃，厚度增加8mm，2、适配12寸以上panel，小尺寸产品成本不占优势 |
红外光学触摸屏 | 1、同传统红外屏相比在更大尺寸和超大尺寸上（70-300英寸）占成本优势 | 1、存在触控死角问题，屏幕角落的边界触控不灵敏，触控失误严重 2、目前只能实现2点触控，远低于电容屏等5点以上的操控。 |
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经过对比发现，结合公司的交互式电视项目，也只有红外触摸屏在55寸和65寸这个尺寸段电视的应用中拔得头筹，因其众多的优点以及最高的性价比在交互式电视中广泛应用。以下主要对红外触控技术进行展开详细阐述。
二. 红外Touch Panel基本原理
红外Touch Panel主要根据发射管的布局不同，可以细分为两类：一类为传统矩阵式红外触摸方式，另一类为新兴的CCD红外光学触摸技术，以下对这两类做具体阐述。
(1). 传统矩阵式红外触摸屏是利用X，Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外线发射管和红外接收管，一一对应成横竖交叉的红外矩阵。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。
图1：红外触摸屏系统框图
红外触摸屏，是高度集成的电子线路整合产品。红外触摸屏包含一个完整的整合控制电路，和一组高精度、抗干扰红外发射管和一组红外接收管，交叉安装在高度集成的电路板上的两个相对的方向，形成一个不可见的红外线光栅。内嵌在控制电路中的智能控制系统持续地对二极管发出脉冲形成红外线偏震光束格栅。当触摸物体如手指等进入光栅时，便
阻断了光束。智能控制系统便会侦察到光的损失变化，并传输信号给控制系统，以确认X轴和Y轴坐标值。
(2). 新兴的CCD红外光学触摸技术原理是在顶部安装2个CCD摄像头，左上角的CCD摄像头,通过红外LED灯管发射出光线,经过四周反射条反射,进入右上角的CCD摄像头中.同理,右上角的CCD摄像头发射的光线传入左侧的CCD摄像头中.密布的光线在触摸区域内形成一张红外光线网，经过多次反射的光线之间的空间在1MM以内。当触摸一点时，该点的射出光线和接收光线组成一个夹角，同时两端的CCD摄像头与这两条光线以及两个摄像头之间构成的直线又会组成两个夹角，这样该点的准确坐标被控制器录入，实现触摸反应。
因CCD红外光学触控的硬件设备比传统的红外触控设备简单,当显示屏尺寸增大到70寸及其以上时，传统红外触控设备需要增加的红外对管成倍增加，两者成本优势可以持平。因此在70寸以下市场传统红外触控技术应用较广，但在70寸以上市场，CCD红外光学触控技术性价比更胜一筹。
三. 红外触摸屏的发展阶段以及后期趋势
长期以来，触摸屏市场处于五彩纷呈的局面，采用不同技术的触摸屏适应了不同的应用环境，红外触摸技术只是其中的一种，有自身的优势和不足。业内人士对红外触摸技术的优势极为钟情，对其不足之处也非常清楚，并做出了不懈的努力进行改进。到目前为止，红外触摸技术已经进入第五代。从其表现出来的一些特性来看，极有可能从各种触摸技术之中脱颖而出，成为触摸屏市场的主流。
图2：红外触摸屏的发展阶段
第五代红外触摸采用概率函数器件冗余分布的指导思想，工作环境下寿命大于7年。这就是说，当配套的显示器达到寿命终结的时候，触摸屏本身仍然是正常工作的。第五代触摸屏配合win XP操作系统，能替代鼠标操控电脑；若选用windows7系统，可以支持多点触摸，完成win7的图片浏览缩放等众多应用体验。
从应用的层面看，触摸屏不应该仅仅作为一个将触摸位置转换为坐标信息的简单设备，而应该作为一个完整的人机界面系统进行设计。第五代红外触摸屏就是依据这样的标准，通过内置的处理器和完善的驱动软件来实现产品概念的提升。当前已经可以用第五代触摸屏这样一个单一设备作为完整的人机界面平台，取代鼠标、书写板甚至键盘。 因此，新的红外触摸技术会对国内外市场带来重大的影响。
✧ 第五代红外触摸屏极有可能脱颖而出，打破声波屏、电阻屏、电容屏、红外屏几分天下的格局。最有可能出现的情况是，红外屏占据80%以上的主流市场，电阻屏和电容屏锁定在10英寸以下的应用领域，而声波屏将被逐渐淘汰。
✧ 通过充分利用产品优势，加大国际市场运作力度，第五代红外触摸屏可以在国际市场上与国外产品一争高低。但应该注意到，第五代红外触摸屏的产品优势能够保持的时间是
有限的，国外厂商的研发力度历来不容忽视，单一产品技术上的优势可能很快就不存在。
✧ 由于功能和性能上的提高，第五代红外触摸屏将会开辟新的应用领域，例如红外触摸屏可能会频频亮相于工控和家电等行业，并且与鼠标、手写板等输入设备形成了替代和竞争的关系，对相关产品的市场造成影响。
四. 红外技术商业化产品--代号x7红外触摸框性能指标
红外触控技术商业化生产需要制定关键的技术参数，来提高产品的良率和用户体验的一致性。表2为商业化红外触摸屏的关键技术指标及用户参数。
表2：商业化红外触摸屏主要参数
外观 | 精美铝合金外框，拉丝氧化处理 |
多点触控 | 支持单点、2点、6点、10点 |
氧化镁板透光率 | >95%，最高可达100% |
触摸分辨率 | 32767×32767 |
扫描速率 | 120scans/s |
最小触摸体 | >5mm |
输入方式 | 手指或不透明物体 |
响应速度 | <16ms |
耐久性 | >承受超过60,000,000次以上的单点触摸 |
敏感触摸区域 | 100% |
电器部分 |
工作电压 | DC 5V +/-5% |
供电方式 | USB供电 |
功率 | <2W |
电磁兼容性 | CE，FCC |
噪音 | 无 |
适用操作系统 | Windows2000 \XP \Windows7(多点) |
通信方式 | USB2.0 |
支持协议 | Windows7/TUIO |
物理分辨率手机镀膜机 | 128个*128个 |
差值分辨率 | 128个管*256差值=32767*32767的超分辨率 |
线性误差 | 1.4mm |
钢化玻璃表面耐久性 | 莫式硬度等级为7级 |
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红外触摸的特点决定了其在大屏幕的应用上崭露头角，目前应用此触摸方式的Panel大都在19寸以上。具体尺寸列表见表3。
表3：商业化红外触摸屏尺寸列表
尺寸(Inch) | 触摸屏厚度(mm) | 触摸区域 | 外部尺寸 |
高(mm) | 宽(mm) | 对角线( mm) | 高(mm) | 宽(mm) |
19 | 8.3 | 300.2 | 375.2 | 480.51 | 352.1 | 460.2 |
22 | 8.3 | 296.5 | 474 | 559 | 339.7 | 517.2 |
26 | 8.3 | 322 | 574 | 658.15 | 423 | 686 |
32 | 9.2 | 393 | 698 | 801 | 468 | 773 |
37 | 9.2 | 461 | 820 | 941 | 539 | 898 |
40 | 9.2 | 498 | 885.5 | 1016 | 570 | 958 |
42 | 9.2 | 513 | 919 | 1053 | 597 | 1003 |
46 | 9.2 | 573.5 | 1019.5 | 1170 | 651 | 1096 |
47 | 9.2 | 586 | 1042.6 | 1196 | 666 | 1123 |
55 | 9.8 | 683 | 1213 | 1392 | 760 | 1290 |
60 | 9.8 | 744 | 1326 | 1520 | 818 | 1398 |
65 | 9.8 | 849 | 1498 | 1722 | 924 | 1573 |
75 | 9.8 | 1002 | 1630.6 | 1914 | 1088 | 1711 |
80 | 10.2 | 1120 | 1720 | 2053 | 1192 | 1792 |
84 | 10.2 | 1046 | 1852 | 2127 | 电涌耐受能力 1118 | 1924女性快乐器 |
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