触摸屏技术近来的发展对其成为HMI系统人机交互界面的选择起了很大的作用。这类设备曾经在耐用性、可靠性、易用性方面受到质疑, 而如今它们的性能有了很大的改善, 经常代替键盘和鼠标使用。从保持耐用基础上的精致性, 广泛应用的电阻式触摸屏技术到设计全新的可能类型, 触摸屏技术在许多前沿方向上都有所发展。

图1：触摸屏正逐渐成为自动化与控制系统的通用元件。图中电阻式触摸屏是洁净房间内HMI的一部分。

　　进展、精致与提高
　　主要的触摸技术基本上通过机械场(电阻式)、电场(电容式)、声波(表面声波式, SAW), 以及红外(IR)光的介入进行工作。就在一个月之前，3M Touch Systems公司推出了一种新技术。色散信号技术通过触摸引起的基片玻璃的振动识别触摸信息。 该技术的开发人员将其定位为触摸屏领域的突破性进展, 据说这项已获专利的技术具有较高的透光度、精确性, 支持触针和签名辨识, 具有全玻璃的耐久性。
　　位于屏幕各个角落的传感器可以测量出振动的能量, 这种触摸屏就是利用这些传感器工作的。通过先进的数字信号处理, 它应用色散调整算法来分析信号并给出精确的触点坐标。这种方法有助于消除因屏幕污染和表面刮擦带来的问题, 而且具有更高的手掌接触抑制能力。比如说, 当操作者的手掌或其他物体放在屏幕表面时, 触摸信息也能显示出来。即使有人倚靠在屏幕表面或将写字板放在上面, 手指、带手套的手或触针仍能触发信号。触碰引起振动, 振动发射出弯波, 弯波又通过基片玻璃从接触点传播到屏幕的边缘，忽略掉了其他静止的信息。
　　据3M Touch Systems公司项目经理Doug Kuller, 在5月的Society for Information Display(SID)2004国际研讨、展示会上发布该成果时说: “这一技术进步能改变触摸屏行业的前景, 并将成为即将大量上市的3M Touch Systems公司产品开发平台”。 它同时体现了3M和NXT公司进行联合研发的成效, NXT是一家从事声音和语音技术的英国公司。
　　在这一技术进展之前的另一成果是去年Touch International推出的数字墨水技术, 它兼具许多电容与电阻式屏幕的特点。轻薄、形状适合、 不易碎且耐磨损, 该材料接受触针、手指和带手套的手输入, 但对操作者的手或手掌的偶然接触没反应。它特别适合于小尺寸设备，比如电话、PDA以及其他手持设备。

图2：色散信号技术通过触摸引起的基片玻璃的振动识别触摸信息。

　　电阻式触摸屏-仍不可替代
　　尽管近来推出的新技术很有发展前途, 传统产品似乎在最近几年仍占市场的主导地位。虽然产品的选择取决于它的应用场合, 但电阻式触摸屏仍是人们最为普遍的选择。相比之下, 它价钱不高并且易于生产, 便于组合成显示器。改进工作克服了许多曾被指出的精确性和透光性等的缺陷, 并使它成为大多数场合都适用的灵活又经济的解决方案。 四线式、五线式以及七线八线式触摸屏的出现使产品性能更加可靠, 同时改善了产品光学特性和耐用性。
　　Avnet Applied Computing Solutions公司负责显示技术业务发展的Ai Zelasko指出: “使用中, 由于屏幕后面TFT(薄膜晶体管)发出的光线需要穿过多层材料, 因此它的亮度会减弱，这导致了用于触摸屏内不同类型薄膜技术的发展, 从而使屏幕透射性更好。把资金花在屏幕而非TFT上可能会以较少的花费获得更佳的光学效果。目前, TFT性能的改进也有助于光学效果的改善。如今标准的TFT为400尼特。在透射泄漏2%或3%情况下, 光效几乎没有像仅250尼特的旧型号显示器那样的影响”。（尼特是亮度测量单位; 1尼特相当于一平方米烛光。）
　　无论是电阻式、电容式、表面声波式, 还是红外式、色散信号式的, 所有的触摸屏技术都各有利弊。Dolch计算机公司技术开发部的副总裁 Joe Kirby是这样看的: “实际上, 没有不好的触摸屏技术, 只是有些技术的应用场合不对罢了。举个例子, 电阻式和传统的电容式屏幕一般不用在易遭破坏或恶劣的环境中, 通常更适合用在室内而不是室外。技术改进后的红外触摸屏非常耐用并且不丢记录。然而, 机械结构的限制使它们无法应用在小尺寸设备上, 比如PDA。在任何情况下, 作决定之前你都要确定出这个东西要怎么用, 用在哪儿, 为什么要用。如果花费是主导因素, 设备工作所在环境相对良好, 那电阻式触摸屏通常是合理的选择。”
　　Wonderware公司的Ann Ke也赞同这一观点。她们公司去年秋季推出了结合Intouch HMI软件的触摸屏计算机, 从而进入了触摸屏市场。她说: “我们已经试着将电阻式触摸屏标准化。我们相信它代表我们的大部分市场需求, 当然, 并不能解决所有问题，但它确实适用于大多数的应用场合。”

图3：数字墨水技术可将任何表面转变为功能性触摸屏。

　　产品选择
　　尽管不像电阻式应用那么广, 电容式触摸屏也是受欢迎的供选类型。这类设备精确, 反应快, 稍大尺寸时也有较高分辨率, 更耐用(抗刮擦), 流行于用作游戏机的触摸屏。一种相关的技术, 近场成像(投射电容式)改良了电容式触摸屏的性能, 限制了在它和电阻式触摸屏中可能出现的漂移现象。
　　像表面声波(SAW)和红外光(IR) (与增强IR)等先进技术用在特殊场合也很有效。SAW具有高精度, 能用于室外或带手套输入, 不受温度和湿度波动的影响，但污垢可能阻碍声波的传输, 从而导致错误输入，因此洁净厅室通常选择SAW触摸屏。它是一种昂贵但可靠的技术, 略难组装成显示器。IR基于阻挡光线原理, 主要见于耐用的工业场合。它在室内外工作都合适, 可以采用强化防玄光玻璃以防刮擦, 也可以按环境不同给予封装。