基本介紹
- 中文名：紅外線技術觸控螢幕
- 外文名：Infrared Touch Screen Technology
- 原理：橫豎交叉的紅外線矩陣
- 優點：任何可阻擋光線的物體來觸摸
- 最早出現時間：1992年
工作原理,技術特點,技術難點,發展前景,市場套用,適用比較,
工作原理
紅外觸控螢幕是在緊貼螢幕前密布X、Y方向上的紅外線矩陣，通過不停的掃描是否有紅外線被物體阻擋檢測並定位用戶的觸摸。如下圖所示，這種觸控螢幕是在顯示器的前面安裝一個外框，外框裡設計有電路板，從而在螢幕四邊排布紅外發射管和紅外接收管，一一對應形成橫豎交叉的紅外線矩陣。每掃描完一圈，如果所有的紅外對管通達，綠燈亮，表示一切正常。
紅外觸控螢幕工作原理
紅外觸控螢幕工作原理當有觸摸時，手指或其它物就會擋住經過該位置的橫豎紅外線，觸控螢幕掃描時發現並確信有一條紅外線受阻後，紅燈亮，表示有紅外線受阻，可能有觸摸，同時立刻換到另一坐標再掃描，如果再發現另外一軸也有一條紅外線受阻，黃燈亮，表示發現觸摸，並將兩個發現阻隔的紅外對管位置報告給主機，經過計算判斷出觸摸點在螢幕的位置。
紅外觸控螢幕產品分外掛式和內置式兩種。外掛式的安裝方法非常簡單，是所有觸控螢幕中安裝最方便的，只要用膠或雙面膠將框架固定在顯示器前面即可。安圖電子外掛觸控螢幕還可通過掛鈎與顯示器固定，方便拆卸不留痕跡。
技術特點
紅外觸控螢幕的優點是可用手指、筆或任何可阻擋光線的物體來觸摸。紅外觸控螢幕缺點是在球面顯示器上使用時感覺不好，這是因為賴以工作的紅外光柵矩陣顯然要求保證在同一平面上，因此，真正感應觸摸的工作平面距離弧形的顯示器螢幕有較大的間隔，尤其在邊角，但是這個缺點在平面顯示器上不存在，比如液晶顯示器。
紅外線觸控螢幕技術特點
紅外線觸控螢幕技術特點可以說在平面顯示器上使用，紅外觸控螢幕具有相當的優勢。紅外線探測技術利用同一波長的紅外發射管、紅外接收管(簡稱紅外對管)就能得到簡單的紅外線探測方法：
只要有物體阻擋住紅外對管之間的連線，接收信號就急劇下降，因此紅外線可以探測物體的阻擋，在防盜系統、自動感應系統、計數器等系統上廣泛套用。
紅外線若是短距離套用，根據接收信號的衰減程度還可探知阻擋程度，這就是所謂的模擬方式，模擬方式在接收端採用密集的接收管陣列，還可用於造影成像;為防止干擾，紅外探測還可採用脈衝方式，即紅外發射管發射一個固定頻率的信號，而接收方只對這一頻率進行檢測，脈衝方式抗干擾能力非常強。脈衝方式如果在工作頻率上調製信號，還可用於數字通信，這就是大名鼎鼎的紅外線通訊，家用電器的遙控、電腦的紅外通信、甚至是當今最快的光纖通信，都緣於此。紅外通信對人體沒有影響，兼又發射距離短沒有空間污染，當今備受青睞。本章立意觸控螢幕，不神遊其它，但是從這一家族興旺，也可以看出紅外觸控螢幕前途遠大。
- 高度的穩定性，不會因時間、環境的變化產生飄移
- 高度的適應性，不受電流、電壓和靜電干擾，適宜某些惡劣的環境條件（防爆，防塵）
- 高透光性無中間介質，最高可達標100%
- 使用壽命長，高度耐久，不怕刮傷，觸控壽命也長
- 使用特性好，觸摸無須力度，對觸摸體無特殊要求
- 在XP下支持模擬2點，在WIN7支持真2點，
- 支持USB、串口輸出，
- 解析度是4096（W）*4096(D)
- 作業系統兼容性好 Win2000/XP/98ME/NT/VISTA/X86/LINUX/Win7
- 觸摸直徑 >= 5mm
- 會受到強紅外線干擾，如遙控器、高溫物體、陽光或白熾燈等紅外源照射紅外接收管、
- 會受到強電磁干擾，如變壓器等
技術難點
環境光因素，紅外接收管有最小靈敏度和最大光照度之間的工作範圍，但是觸控螢幕產品卻不能限制使用範圍，從黑暗的歌廳包房到海南島高強度陽光下的戶外使用，作為產品，它必須適應。
快速檢測，紅外觸控螢幕一般尺寸最少也有64套紅外對管，也就是說至少要求在0.4毫秒內就要完成一條紅外線的檢測。
周圍的反射、折射、干擾，紅外發射管有一個發射角，接收管有較大範圍的接收角，如果周圍反射到一定程度，你會發現手指放在什麼地方也阻擋不住信號。
要解決這些問題，選擇模擬方式最大的好處是可以分析提高觸控螢幕的解析度，但是抗干擾能力比不上脈衝方式；選擇脈衝方式雖然抗干擾能力強，但是存在脈衝方式在接收方需要一個回響過程時間的問題，而觸控螢幕卻要求極快的速度，因此要在自適應電路、單片機軟體、模具設計、透光材料選擇等幾個方面要有技術突破。
紅外觸控螢幕靠多對紅外發射和接收對管來工作，紅外對管性能和壽命都比較可靠，任何阻擋光線的物體都可用來作觸摸物，不過紅外觸控螢幕使用感測器數目將近100對，並且共用外圍電路，這就要求感測器不僅本身性能好，還要求將近100對的紅外二極體“光-電阻特性”和“結電容”都保持一致。實際套用中，萬一有哪一對出現故障，可以在上電自檢過程中發現並在此後加以忽略，靠鄰近的紅外線代替，由於每一對紅外線只“監管”約6mm左右的窄帶，而手指通常在15mm左右粗細，用戶是察覺不到的。但如果生產過程沒有對紅外發射管進行老化測試，沒有很好的質量管理體系，將近100對的感測器，很快就不是一對兩對“掉隊”的問題了，總體壽命也就難以保證。因此，購買紅外屏的用戶應該了解廠家有沒有嚴格的質量檢測辦法或是否通過ISO9000認證。
紅外屏賴以工作的是紅外線矩陣，矩陣上多點的x、y坐標能組合出平方倍多的觸摸點，見下圖，A、B兩點和C、D兩點對紅外屏來說是相同的效果，無法分辨，其處理方式，市場上的紅外屏對多點觸摸常見的處理不管連續否，要么不判斷，要么判為左上角，即下圖中不管是A、B還是C、D都判為C點。真正技術過得硬的紅外屏應該是對坐標連續的多點觸摸判斷取中點，即判斷為大物體（比如粗手指）的觸摸，而對不連續的多點觸摸不予判斷，所以說它技術過硬是這種算法對產品的品質要求更嚴，不允許出現各種各樣的故障情況。
電容觸控螢幕本身實際是一套精密的漏電感測器，帶手套的手不能觸摸，由於使用電容方式，導致有漂移現象，下節電容觸控螢幕有詳細的介紹。
超音波觸控螢幕有表面聲波觸控螢幕和體波聲波觸控螢幕，利用的都是電-聲壓電換能器作感測器，接收感測器和發射感測器所用的壓電晶體不是一種型號，在製造時的摻雜材料略有不同，發射換能器功率大，接收換能器更加靈敏。壓電換能器的壽命長，工作穩定，正常工作可以保證10年不出問題。觸控螢幕安裝後，換能器是隱藏起來的，但是在運輸和安裝過程中需要小心謹慎，裸露的換能器晶體不能碰撞擠壓。表面聲波觸控螢幕有X、Y軸兩對感測器，利用螢幕表面的聲表面波來檢測手指觸摸，可以說，工作面是一層看不見、打不壞的聲能，不怕暴力使用，最適合公共信息查詢，是目前市場上最受歡迎的觸控螢幕產品。
發展前景
長期以來，觸控螢幕市場處於五彩紛呈的局面，採用不同技術的觸控螢幕適應了不同的套用環境，紅外觸摸技術只是其中的一種，有自身的優勢和不足。業內人士對紅外觸摸技術的優勢極為鐘情，對其不足之處也非常清楚，並做出了不懈的努力進行改進。到目前為止，紅外觸摸技術已經進入第五代。從其表現出來的一些特性來看，極有可能從各種觸摸技術之中脫穎而出，成為觸控螢幕市場的弄潮兒。
早期紅外觸控螢幕出現於1992年，解析度只有32×32。第一代紅外觸摸技術解析度低、易受環境干擾而誤動作，而且要求在一定的遮光環境中使用。由於這些局限性，致使紅外觸控螢幕一度曾經淡出市場。
第二代紅外觸控螢幕於1994年推出，解析度達到64×64，改善了抗光干擾性能，可以適應大多數室內環境。第三代紅外觸控螢幕1997年推出，解析度達到320×240，可以在室外非陽光直射的環境中使用；第四代紅外觸控螢幕的主要貢獻是提高了解析度，達到了800×600，於1998年推出。從紅外觸控螢幕的發展歷程來看，主要的進步是沿著提高解析度和對強光干擾環境適應能力兩個方面進行的，但基本上沒有克服產品壽命短、器件特性參數容易漂移等問題。
近期推出的第五代紅外觸摸技術，不僅將解析度提高到了1000×720，抗強光干擾性能提高到太陽直射環境亦可使用，更重要的是在產品壽命和免維護性能方面有了本質的飛躍。第五代紅外觸摸採用機率函式器件冗餘分布的指導思想，工作環境下壽命大於7年。這就是說，當配套的顯示器達到壽命終結的時候，觸控螢幕本身仍然是正常工作的。
第五代紅外觸控螢幕在性能指標上的改善，足以將觸控螢幕的套用推向新的水平。原來有些場合不能使用的可以使用了。例如，過去觸控螢幕在跟蹤手指移動軌跡的時候會出現很多斷筆，無法用於漢字識別。第五代觸控螢幕在跟蹤手指移動軌跡的時候，精度、平滑度和跟蹤速度都可以滿足要求。用戶的書寫可以十分流暢地轉換成圖像軌跡，完全支持手寫識別輸入。
第六代觸控螢幕為適應windows7系統的要求，已支持多點觸摸。
市場套用
實際上，已經可以用第五代觸控螢幕這樣一個單一設備作為完整的人機界面平台，取代滑鼠、書寫板甚至鍵盤。
從套用的層面看，觸控螢幕不應該僅僅作為一個將觸摸位置轉換為坐標信息的簡單設備，而應該作為一個完整的人機界面系統進行設計。第五代紅外觸控螢幕就是依據這樣的標準，通過內置的處理器和完善的驅動軟體來實現產品概念的提升。
因此，新的紅外觸摸技術會對國內外市場造成非常重大的影響。
第一，第五代紅外觸控螢幕極有可能脫穎而出，打破聲波屏、電阻屏、電容屏、紅外屏幾分天下的格局。最有可能出現的情況是，紅外屏占據80%以上的主流市場，電阻屏和電容屏鎖定在4英寸以下的套用領域，而聲波屏將被逐漸淘汰。
第二，第五代紅外觸控螢幕有望打破國外廠商長期占據國內市場的局面，以更好的質量和較低的價格將美國和日本的觸控螢幕產品從中國市場清除出去。但是，我國台灣省的一些廠商將會以五線電阻觸控螢幕在移動產品市場占有重要地位。
第三，通過充分利用產品優勢，加大國際市場運作力度，第五代紅外觸控螢幕可以在國際市場上與國外產品一爭高低。但應該注意到，第五代紅外觸控螢幕的產品優勢能夠保持的時間是有限的，國外廠商的研發力度歷來不容忽視，單一產品技術上的優勢可能很快就不存在。
第四，由於功能和性能上的提高，第五代紅外觸控螢幕將會開闢新的套用領域，例如紅外觸控螢幕可能會頻頻亮相於工控和家電等行業，並且與滑鼠、手寫板等輸入設備形成了替代和競爭的關係，對相關產品的市場造成影響。
適用比較
1 電阻觸控螢幕
- 不怕水、污
- 具有小尺寸的成本優勢，適用於工控產品、個人便攜產品
