中國的觸摸屏行業(yè)簡介

1、中國的觸摸屏行業(yè)簡介中國的觸摸屏行業(yè)簡介 觸摸屏產(chǎn)品的研究和開發(fā)始于60年代的美 國，而該技術(shù)的成熟和壯大主要應(yīng)歸功于日本 的業(yè)者，尤其在70年代倍受關(guān)注的人機(jī)對話系 統(tǒng)即是對觸摸屏技術(shù)的極佳運(yùn)用，隨著運(yùn)用的 不斷普及，日本業(yè)者開發(fā)出適合量產(chǎn)化的觸摸 屏生產(chǎn)工藝，并逐步控制了全球80%以上的觸 摸屏生產(chǎn)能力。為了控制觸摸屏的生產(chǎn)技術(shù)， 日本業(yè)者一直堅(jiān)持觸摸屏技術(shù)不轉(zhuǎn)移的策略。 直到90年代，韓國和臺灣的廠商才先后在觸摸 屏的工藝攻關(guān)上有所突破，開始在觸摸屏市場 上有了一席之地，但他們的量產(chǎn)能力和技術(shù)水 準(zhǔn)都還和日本業(yè)者有著較大的差距。 n 在改革開放的大潮中，特別是進(jìn)入21世 紀(jì)以來，隨著信息

2、技術(shù)和平面顯示技術(shù)在中國 的迅速發(fā)展，國內(nèi)許多企業(yè)也開始對觸摸屏技 術(shù)產(chǎn)生了興趣，有的引進(jìn)出國留學(xué)人才開發(fā)觸 摸屏技術(shù)；有的和境外企業(yè)合作生產(chǎn)，逐步掌 握這項(xiàng)技術(shù)。目前已改變了過去觸摸屏只能依 賴進(jìn)口的局面。 n 在國內(nèi)市場上，一開始觸摸屏主要是應(yīng)用 于公共場所的信息查詢系統(tǒng)上。當(dāng)初只是顯示 菜單選擇的畫面，讓顧客逐個點(diǎn)按的簡單系統(tǒng)， 其軟件處理速度和觸摸屏耐久性等方面都存在 的水平較低的問題。近幾年，隨著國內(nèi)觸摸屏 制造、開發(fā)能力的增強(qiáng)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的提 高和顯示技術(shù)的進(jìn)步，業(yè)界專家開發(fā)出了各種 適合個性化用途且具備耐久性和可靠性的觸摸 屏?，F(xiàn)在，在不少公共場所中（如車站的售票 機(jī)、圖書館

3、的檢索終端等）都應(yīng)用了觸摸屏。 另外，觸摸屏也被應(yīng)用在現(xiàn)代工廠所使用的機(jī) 器設(shè)備，作為一種操控面板。除此之外，以 pos系統(tǒng)為中心的銷售處理系統(tǒng)、便攜式信息 終端和自動記錄儀等方面通過采用觸摸屏，其 工作的便利性得到了大大增強(qiáng)。 n 從對目前全球市場的調(diào)研看，觸摸屏主要應(yīng)用 于電子鐘表，電動玩具，計(jì)算器，臺歷，手寫板， 電子字典/書，pda，商務(wù)通，電話機(jī)，手機(jī)，家用 電器(電磁爐、微波爐、空調(diào)、消毒柜等)，工業(yè)儀 器設(shè)備操作系統(tǒng)，軍事指揮系統(tǒng)，教育訓(xùn)練設(shè)備， 安全監(jiān)控系統(tǒng)，gps衛(wèi)星定位系統(tǒng)，餐飲業(yè)點(diǎn)餐、 訂位系統(tǒng)，醫(yī)療器械及掛號、診療、配藥系統(tǒng)，金 融提款、轉(zhuǎn)帳、服務(wù)系統(tǒng)以及各類自動銷售系

4、統(tǒng)和 各類公共場所信息查詢系統(tǒng)?？蛇M(jìn)行手寫輸入的觸 摸屏在近幾年間以每年1000萬臺的規(guī)模急速發(fā)展。 可以肯定，隨著人們對顯示類產(chǎn)品功能的要求越來 越高，隨著工業(yè)、醫(yī)療、教學(xué)、科技、軍事現(xiàn)代化 的不斷推進(jìn)，觸摸屏的應(yīng)用范圍必將越來越廣，從 而實(shí)現(xiàn)顯示裝置和信號輸入裝置的一體化、直觀化、 小型化和集約化。同時由于應(yīng)用了觸摸屏，各種科 技含量高的新產(chǎn)品必將相繼面市。 n 從目前觸摸屏的應(yīng)用中，人們對觸摸屏的 性能要求也越來越理性化，不斷提高與顧客要 求相符的光學(xué)特性、耐久性以及可靠性已成為 觸摸屏制造者不可忽略的因素。在此，先簡單 介紹一下幾種不同類型的觸摸屏。 n 觸摸屏可分為電阻式、電容式、紅

5、外線式、 表面聲波式、矢量壓力傳感式和電磁誘導(dǎo)式等。 目前前四種的應(yīng)用居多，而在前四種里電阻式 觸摸屏又占了大半江山。 n 前四種類型的觸摸屏各有優(yōu)缺點(diǎn)，主要是 要根據(jù)其具體的用途而定。但各類觸摸屏一般 都必須具備以下四種條件，即：透光率好， 具備可視性；使用周期長，耐久性好；與 用戶整體設(shè)計(jì)的尺寸相符（包含連接器件）， 能與用戶所要求的成本相吻合。 n 關(guān)于，應(yīng)該說，在玻璃基板上方?jīng)]有薄膜覆 蓋的情況下，其可視性是最為優(yōu)異的。表面聲波式 觸摸屏只使用一塊玻璃基板，所以其光透過率可以 做到90%以上，加之其可以采用較厚的玻璃材料，具 有較強(qiáng)的抗擊性能，一般在戶外應(yīng)用的信息查詢系 統(tǒng)和服務(wù)系統(tǒng)（

6、以大尺寸為主）等會選擇這種類型 的觸摸屏。關(guān)于，耐久性的判定很難，在不特定 人數(shù)的公眾進(jìn)行輸入的kiosk等公共系統(tǒng)中，考慮被 煙頭碰到、被金屬劃傷等的不良情況，還有就是在 容易沾到灰塵和油脂的環(huán)境下，可以說最好是使用 電容式。關(guān)于、兩點(diǎn)，則是電阻式觸摸屏的優(yōu) 勢，因?yàn)樗钅軡M足個性化設(shè)計(jì)要求，在產(chǎn)品的整 體厚度和顯示區(qū)域尺寸上易于任意定制，加之和其 它觸摸屏相比，電阻式觸摸屏的成本較低，所以它 必然能夠獨(dú)占觸摸屏市場的大半江山。觸控輸入的 手機(jī)、掌上電腦、電子詞典等便攜式信息終端是其 受到青睞的典型范例。 n 電阻式、電容式、紅外線式、表面聲波 式的工作機(jī)理各不相同，所以其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和對 材料

7、的選擇也都大相徑庭，下面就這四種觸摸 屏的結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理分別作一些簡單介紹。 電阻式觸摸屏電阻式觸摸屏 n 其結(jié)構(gòu)由兩層高透明的導(dǎo)電層組成，通常下層是 ito玻璃（通常稱ito glass），上層是ito薄膜材料 （通常稱ito film），中間有細(xì)微絕緣點(diǎn)隔開。目前 市面上也有兩面均采用ito玻璃或其他透明的ito材料 的產(chǎn)品。 n 當(dāng)觸摸屏表面無壓力時，上下層成絕緣狀態(tài)；一 旦有壓力施加到觸摸屏上，上下層電路導(dǎo)通。這時， 控制器通過分別在x坐標(biāo)方向和y坐標(biāo)方向上施加驅(qū)動 電壓，探測出觸點(diǎn)的x-y坐標(biāo)，從而明確觸點(diǎn)的位置。 電阻式觸摸屏上下兩層采用貼合密封，信號的產(chǎn)生是 在夾層中間，所以它可

8、以不受塵埃、水、污物的影響， 使用性能佳。目前，電阻式觸摸屏的生產(chǎn)制造技術(shù)也 有了長足的進(jìn)步，大生產(chǎn)的工藝流程已被普遍采用， 產(chǎn)品的批次一致性在各類觸摸屏中已經(jīng)具備明顯優(yōu)勢， 這也是電阻式觸摸屏能夠滿足大批量產(chǎn)品配套的重要 原因。在下一節(jié)文字中將會對電阻式觸摸屏的技術(shù)原 理進(jìn)行詳細(xì)闡述。 電容式觸摸屏電容式觸摸屏 觸摸屏外形觸摸屏外形 觸摸屏工作原理圖觸摸屏工作原理圖 n 這種觸摸屏是把透明的金屬層涂在玻璃板 上作為導(dǎo)電體，在觸摸屏四邊有狹長的電極， 在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個低電壓交流電場。當(dāng)手指 觸摸在金屬層上時或?qū)щ娢矬w觸碰時，電容發(fā) 生變化，使得與之相連的振蕩器頻率發(fā)生變化， 通過測量頻率變化

9、可以確定觸摸位置信息。由 于電容隨溫度、濕度或接地情況的不同而變化， 故其穩(wěn)定性較差，往往會產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。該種 觸摸屏的優(yōu)勢就在于不受油污等影響。 紅外線式觸摸屏紅外線式觸摸屏 觸摸屏外形觸摸屏外形觸摸屏工作原理圖觸摸屏工作原理圖 n 紅外線式觸摸屏是利用x、y方向上密布的 紅外線矩陣來檢測并定位用戶的觸摸。紅外觸 摸屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框，電 路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管， 一一對應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶在 觸摸屏幕時，手指就會擋住經(jīng)過該位置的橫豎 兩條紅外線，因而可以判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的 位置。任何觸摸物體都可改變觸點(diǎn)上的紅外線 而實(shí)現(xiàn)觸摸屏操作。由于沒有電

10、容充放電過程， 響應(yīng)速度比電容式快，但分辨率較低。 表面聲波式觸摸屏表面聲波式觸摸屏 觸摸屏外形觸摸屏外形觸摸屏工作原理圖觸摸屏工作原理圖 n 這種觸摸屏的四角分別安裝豎直或水平向 超聲波發(fā)射換能器及接收換能器，四邊亦刻有 反射條紋，發(fā)出如參照波形般的超聲波信號。 當(dāng)手指接觸屏幕，便會吸收一部分聲波能量， 控制器依據(jù)減弱的信號計(jì)算出觸摸點(diǎn)的位置。 這種觸摸屏的優(yōu)點(diǎn)是表面聲波自身的感應(yīng)速度 很快，屏上每一處能接受多次的觸碰，非常耐 用。其缺點(diǎn)是表面感應(yīng)系統(tǒng)的感應(yīng)轉(zhuǎn)換器在長 時間運(yùn)作下，會因聲能所產(chǎn)生的壓力而受到損 壞。一般羊毛或皮革手套都會接收部分聲波， 對感應(yīng)的準(zhǔn)確度也受一定的影響。屏幕表面如

11、 被刮傷，便會影響聲波活動，導(dǎo)致不平均聲波， 對感應(yīng)的準(zhǔn)確度有一定的影響，并且屏幕表面 或接觸屏幕的手指如沾有水漬、油漬、污物或 塵埃，也會影響其性能，甚至令系統(tǒng)停止運(yùn)作。 n 由上可見，從市場應(yīng)用的角度看， 電阻式觸摸屏在上述四種觸摸屏中具有 明顯的優(yōu)勢，比較容易被產(chǎn)品設(shè)計(jì)者所 采用。 n 電阻式觸摸屏又可以分為數(shù)字式（又稱 數(shù)位式或矩陣式）和模擬式（又稱類比式）兩 種。數(shù)字式的輸入方式類似于傳統(tǒng)的按鍵開關(guān)。 而模擬式主要用于手寫輸入。 觸摸屏剖面結(jié)構(gòu)圖觸摸屏剖面結(jié)構(gòu)圖 n 數(shù)字式觸摸屏的登場，正逐步取代早就在 市場上出現(xiàn)的薄膜開關(guān)。該觸摸屏的做法就是 在聚酯膜上用銀漿、碳膠等通過絲網(wǎng)印刷法

12、形 成電氣回路，使上下電氣回路相對，在上層 ito導(dǎo)電薄膜和下層ito導(dǎo)電玻璃之間夾隔絕緣 點(diǎn)進(jìn)行貼合而成的。因?yàn)橥该鞯碾姎饣芈肥怯?ito導(dǎo)電層被酸蝕刻所形成的，當(dāng)然只能在有 蝕刻設(shè)備的專業(yè)觸摸屏制造廠家才能被制造。 數(shù)字式觸摸屏結(jié)構(gòu)圖數(shù)字式觸摸屏結(jié)構(gòu)圖 n 初期透明導(dǎo)電性膜的透光率較低，顏色 基本上為黃色系或茶色系。另外，作為透明開 關(guān)，在高溫高濕下其透明電極部的電阻值具有 上升的傾向。因此數(shù)字式產(chǎn)品只能在像按鍵方 式那樣的菜單輸入上被采用。進(jìn)入90年代，作 為第1代便攜式信息終端的掌上電腦搭載了高 端的模擬式觸摸屏。其基本構(gòu)成同矩陣式產(chǎn)品， 不同的是，其主材ito導(dǎo)電薄膜和ito導(dǎo)電玻璃

13、 的阻值更高。 模擬式觸摸屏電流工作示意圖模擬式觸摸屏電流工作示意圖 這里的“導(dǎo)電薄膜”即導(dǎo)電涂層 n 90年代后半期，第2代便攜式信息終端附 加了通信等功能，甚至到了第3代仍然只是擔(dān) 當(dāng)著作為幫助用戶記憶、瀏覽信息或進(jìn)行服務(wù) 的日常生活的輔助工具。與此并行的是液晶顯 示器的逐年進(jìn)步，因此對觸摸屏的光學(xué)特性或 耐久性等的要求也會一年比一年苛刻。 n 電阻式觸摸屏的關(guān)鍵在于材料科技，常用的 透明導(dǎo)電涂層材料有： a、ito涂層，氧化銦，弱導(dǎo)電體，特性是當(dāng)厚度降 到1800個埃（埃10-10米）以下時會突然變得 透明，透光率為80，再薄下去透光率反而下降， 到300埃厚度時又上升到80。ito是所

14、有電阻式 觸摸屏及電容式觸摸屏都用到的主要材料，這兩 種技術(shù)的觸摸屏的工作面就是ito涂層。 b、鎳金涂層，五線電阻觸摸屏的外層導(dǎo)電層使用 的是延展性好的鎳金涂層材料，外導(dǎo)電層由于頻 繁觸摸，使用延展性好的鎳金材料目的是為了延 長使用壽命，但是工藝成本較為高昂。 n 根據(jù)涂層和出線數(shù)目的不同，電阻 式觸摸屏又分為五線電阻屏和四線電阻 屏。它們的共同點(diǎn)是： a、高解析度，高速傳輸反應(yīng)； b、一次校正，穩(wěn)定性高； c、表面硬度高，減少擦傷、刮傷及防化學(xué) 處理； d、能進(jìn)行兩種表面處理（即光面和霧面處 理）。 n不同點(diǎn)在于： 四線電阻觸摸屏的兩層透明金屬層工作時每層 均增加5v恒定電壓：一個豎直方向

15、，一個水平方向。 整個觸摸屏總共需四條引線。其使用壽命為單點(diǎn)觸 摸不少于100萬次，劃線不少于10萬次。 五線電阻觸摸屏的基層把兩個方向的電壓場通 過精密電阻網(wǎng)絡(luò)都加在玻璃的導(dǎo)電工作面上，我們 可以簡單的理解為兩個方向的電壓場分時工作加在 同一工作面上，而外層鎳金導(dǎo)電層僅僅用來當(dāng)作純 導(dǎo)體，有觸摸后分時檢測內(nèi)層ito接觸點(diǎn)x軸和y軸電 壓值的方法測得觸摸點(diǎn)的位置。五線電阻觸摸屏內(nèi) 層ito需四條引線，外層導(dǎo)體僅僅一條，整個觸摸屏 引出線5條。其使用壽命為單點(diǎn)觸摸不少于3000萬次。 其缺點(diǎn)就是高價位和對環(huán)境要求高。 n 因而市場上尤其在消費(fèi)性電子領(lǐng)域，考 慮到其可用性和經(jīng)濟(jì)性，主要應(yīng)用四線電阻

16、式 觸摸屏。其相關(guān)的技術(shù)參數(shù)如下： 項(xiàng)目項(xiàng)目范圍范圍備注備注 環(huán)境特性 操作溫度范圍 050 (相對濕度 從20% 到 90%rh 無凝結(jié)) 與材料特性有關(guān)，選 用特優(yōu)質(zhì)材料操作溫 度可達(dá)到-4070， 保存溫度范圍可更大。保存溫度范圍 -2060 (相對濕度 20% to 85% rh 無凝結(jié)) 光學(xué)特性 透光率80%以上 在附加增透膜的基礎(chǔ) 上可達(dá)到90%，但成本 加大不少 電子特性 電路等級5伏直流電壓，1毫安 輸出端子間 阻抗 2001500歐姆 絕緣電阻 25伏直流電壓下10m以上 線性 1.5%以內(nèi) 動作啟動/ 關(guān)閉時間 20毫秒以內(nèi)（dc5v o.1 ma 負(fù)荷阻抗） 機(jī)械特性

17、輸入方式半徑0.8毫米或半徑12.5毫米,硬度60 硅膠棒 動作力100gf以內(nèi) 表面硬度 2h以上 以jis-k5400為基準(zhǔn) 特選材料可達(dá)到3h以 上 項(xiàng)目項(xiàng)目范圍范圍備注備注 可靠性 耐熱性能 在+70環(huán)境中放置120小時,取出后在大 氣中放置24小時后測定,達(dá)到項(xiàng)目3.2、 3.3及4.2標(biāo)準(zhǔn) 耐寒性能 在-40環(huán)境中放置120小時,取出后在大 氣中放置24小時后測定,達(dá)到項(xiàng)目3.2、 3.3及4.2標(biāo)準(zhǔn) 耐濕性能 在相對濕度90%rh，+60的環(huán)境下放置 120小時,取出后在大氣中放置24小時后 測定,達(dá)到項(xiàng)目3.2、3.3及4.2標(biāo)準(zhǔn) 溫度周期性 測試 -40：60分鐘，移動：60

18、分鐘，70： 60分鐘,移動:60分鐘,-40（累計(jì)10個 周期）取出后在大氣中放置24小時后測 定,達(dá)到項(xiàng)目3.2、3.3及4.2標(biāo)準(zhǔn) 耐用性 筆劃壽命測試 使用半徑0.8mm試驗(yàn)棒直線劃動連續(xù) 100,000次 (壓力150gf,移動速度35mm/ 秒) 敲擊壽命測試 使用半徑12.5mm 的硅膠棒連續(xù)打點(diǎn) 1,000,000次 (打點(diǎn)荷重200gf, 打點(diǎn)速 度2次/秒) n 在掌上電腦和手機(jī)等便攜式信息終端的 快速發(fā)展過程中，來自用戶的最強(qiáng)烈的要求是 輕、薄、不破裂。今后，在有可能成為汽車標(biāo) 準(zhǔn)配備的gps系統(tǒng)或車載pc等的用途上都希望 使用觸摸屏。但是存在著溫度極限值的問題， 關(guān)鍵是

19、如何實(shí)現(xiàn)在材料方面的突破。最近有幾 家制造業(yè)者已發(fā)明了能夠突破常規(guī)溫度限制的 材料，而且已開始在電阻式觸摸屏的制造中得 到應(yīng)用。 n 中國大陸本地觸摸屏制造業(yè)起步較之日本、 韓國和臺灣地區(qū)，顯得偏晚。最初的一些制造商 主要分布在珠三角地區(qū)，規(guī)模相對不大，所供應(yīng) 產(chǎn)品也大多集中在中、低端領(lǐng)域，他們大多以生 產(chǎn)電阻式觸摸屏為主，這是因?yàn)榫拖M(fèi)性市場而 言電阻式的復(fù)合增長遠(yuǎn)高于其他技術(shù)的增長，因 此多家都涌入此領(lǐng)域生產(chǎn)和銷售，其制造企業(yè)基 本上是民營或臺系企業(yè)。但因?yàn)橐?guī)模小，技術(shù)底 蘊(yùn)不深，生產(chǎn)環(huán)境和相關(guān)條件較簡陋，所以在技 術(shù)提升和品質(zhì)管控方面離國際標(biāo)準(zhǔn)有較大差距， 而且多數(shù)廠家還是集中在生產(chǎn)數(shù)字

20、式觸摸屏方面， 對高端的模擬式觸摸屏涉及偏少。由于其產(chǎn)能不 大，質(zhì)量穩(wěn)定性差，大單吞吐能力不夠，影響與 日本、韓國等同業(yè)大廠的代工合作。這些不利因 素終將限制其長遠(yuǎn)發(fā)展。 n 近幾年，長三角在和珠三角博弈的過程中日 漸占據(jù)上風(fēng)，其作為世界加工廠的地位已呼之欲 出。眾多的國際大廠落戶于上海、蘇州、無錫、 南京一帶，如lg飛利浦、夏普、明基、友達(dá)、佳 能、精工愛普生、瀚宇、光寶等諸多巨鱷，已在 這個地域形成了龐大的新型顯示器產(chǎn)業(yè)群。對觸 摸屏廠商而言，這個龐大的產(chǎn)業(yè)群蘊(yùn)藏著強(qiáng)大的 現(xiàn)實(shí)需求和潛在需求。同時，這也對觸摸屏制造 廠商提出了新的要求，地緣優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢和產(chǎn) 能優(yōu)勢作為三大不可忽視的因素，必將對觸摸屏 的發(fā)展起到重要的作用。以往小作坊式的生產(chǎn)方 式需要再考量，僅僅憑若干標(biāo)準(zhǔn)品就可以打遍天 下的方式不會再受市場歡迎，僅僅用低價來打動 用戶的方式難得再會掀起市場的波瀾，因?yàn)椴徽?從制造商角度還是用戶角度，品質(zhì)才是產(chǎn)品功能 得以順利實(shí)現(xiàn)的根本。 n 2002年注定是中國的觸摸屏市場振奮的轉(zhuǎn)折 點(diǎn)。“華