紅外線式觸控交互技術發展探究

1、引言

隨著社會信息化的深入發展，家庭娛樂設備已經越來越多的向數字化、信息化發展。但目前的數字娛樂設備存在人機交互方式復雜難懂、不適應主流用戶的操作習慣等問題，所以在普及深度和廣度上，受到極大影響。因此，同時具備強大功能和直觀操作方式的家庭數字娛樂終端，成為用戶迫切需求。“先進觸控交互式數字高清平板電視接收機”的研發成功既能滿足了用戶的需求，打開一系列與觸摸控制技術相關的產品市場，成為新興的綜合性媒體展示控制終端產品。

觸控技術作為一種形象直觀、簡單易懂的人機交互方式，已經得到了廣泛的應用，觸控技術與數字高清平板電視接收機相結合，不但滿足用戶對收看高清數字電視節目的基本需求，同時作為直觀易懂的操作方式，使用戶能更充分地享受數字高清平板電視接收機的各種信息化功能。如：互動游戲、信息查詢、節目點播、網上沖浪、收發郵件等。從而帶動數字高清平板電視接收機的普及和整個平板電視產業鏈的發展。另外，因可視面積遠遠大于傳統的觸摸查詢機，具有更加震撼的顯示效果，靈活多變的媒體形式，高效快速的反應能力以及免維護、長壽命、高穩定性等優點已經快速得到商業、工程及軍工等行業的認可,市場需求快速擴大。

在20世紀90年代初，隨著平板顯示技術的飛速發展及多媒體信息技術的突飛猛進，出現了一種新的人機交互作用技術――觸控交互技術。隨著信息社會的發展，觸控交互技術的應用越來越普遍，在全球，平均每年市場增長速度都超過30%。利用這種技術，用戶只要用手指輕輕點擊顯示屏上的圖符或文字就能實現對主機的操作，從而使人機交互更為直截了當，所以，這種技術極大方便了用戶。人機交互形式也打破了以往鍵盤鼠標模式的框架，更為直截了當的實現了操作[1.2]。

目前，全球已知觸控交互技術約有20種，其中只有少數幾種被主流公司完善發展，形成完整產品線并在全球銷售。其他的技術由于不具備成本優勢或者尚未找到合適的主流市場，只在少數環境下被偶爾采用。

1) 電阻式觸控交互技術（含四線、五線、六線、八線）

電阻式觸控交互技術使用兩層高透明的導電膜組成觸摸屏，導電膜中間涂敷支撐顆粒。當手指按在觸摸屏上時，導電層接觸，電阻發生變化，在X和Y兩個方向上產生電壓信號，實現坐標檢測。

由于電阻式觸控交互技術表面覆膜，透光性和防暴性能性能差，易損壞。適用于小尺寸、低功耗的應用領域，最常見的是手機、PDA等。

2) 電容式觸控交互技術

電容式觸控交互技術表面敷有透明金屬氧化物膜。當在屏幕四角施加電壓時，會在屏幕上形成一個均衡的電場。手指做為導體與屏幕接觸時將會從四角吸收不同的電流，各個電流的大小與觸摸的位置有關。控制電路可以根據電流的不同決定觸摸的位置。

電容式觸控交互技術同樣屬覆膜類產品，透光性和防暴性能性能差，易損壞。同時由于使用者本身電阻值不同，會導致定位漂移。

3) 聲波式觸控交互技術[3]

聲波式觸控交互技術是由觸摸屏玻璃體、聲波發生器、反射條紋和聲波接受器組成，其中聲波發生器能發送高頻聲波跨越屏幕表面，手指觸及屏幕表面吸收聲波，觸點坐標位置由此確定。由于需要吸收聲波，所以對硬物觸擊無反應。

聲波式觸控交互技術完全透明。但是由于聲波發生器容易損壞，所以聲波式觸控交互技術市場定位為中端市場（包括Elotouch 在內所制造的聲波式觸控交互技術也曾出現過大面積的質量問題）。同時由于目前在制造大尺寸觸控產品時工藝復雜，成品率極低，無法應付目前高速成長的大尺寸觸摸市場的需求。

4) 紅外線式觸控交互技術

紅外線式觸控交互技術以紅外線掃描檢測技術為基本原理，由紅外線發射管與接收管在屏幕表面構成一個紅外線檢測矩陣柵格。當有物體進入這個檢測柵格的時候，就會阻擋一部分紅外光線，實現坐標位置檢測。

紅外線式觸控交互技術完全透明、甚至可以無玻璃體操作。同時具備防暴、防水、防塵、防油污、無坐標漂移、抗光干擾、完全無漂移、可任意物體觸擊、寬溫適應、支持壓力軸反應等特性。

2、紅外式觸控交互技術發展趨勢

隨著平面顯示時代的到來，諸如平面CRT顯示器、液晶、等離子顯示技術的不斷成熟和普及，基于平面紅外線掃描檢測原理為技術基礎的紅外線觸控交互技術優勢凸現，以此為依托市場優勢漸趨明顯。

在技術適用性方面，紅外線觸控交互技術完全可以滿足現今及未來若干年內觸摸產品市場的多元化需求。在觸控交互技術觸摸尺寸為10.4英寸至29英寸范圍內，紅外線觸控交互技術產品依托其本身的技術優勢可全面替代其他種類技術觸控交互技術的應用。

在市場方面，隨著平面顯示產品的迅速發展普及，紅外線觸控交互技術產品市場將獲得其他技術不具備的獨特市場空間，市場需求將不斷擴大。從價格優勢上看，紅外線觸控交互技術具有生產工藝簡單，生產成本低，使用壽命長，免維護，維修成本低等特點，尤其是紅外線觸控交互技術在29英寸以上應用時，具有絕對的壟斷性和排它性，勢必成為觸控交互技術市場上的新寵。

紅外式觸控交互技術具有良好的寬溫（-25°C ~ +80°C）特性并具有極寬的尺寸規格（6.4英寸～150英寸），同時具有防暴、防震、防水、防塵和防生化武器侵襲等特點，在金融設備、自助設備、POS、博彩設備、工業控制、教育培訓、軍事指揮等主要的觸控交互技術應用市場都具有廣闊的發展空間。隨著純平及大尺寸顯示技術的飛速發展，紅外發光管成本的快速下降，紅外式觸控交互技術在市場和成本兩個主要方面都越來越具備優勢。需要特別指出的是，隨著在30~150英寸的顯示器市場的成長，只有紅外式觸控交互技術可以完全配合背投、正投、全透明等各種顯示方式，將在大尺寸顯示器市場占有主導地位。