1.1.1 觸控顯示的基本功能

人機交互的輸入是指使用者通過鼠標、鍵盤、觸控屏或聲控等硬件將信息或指令輸入給顯示設備，在收到輸入指令后，顯示設備將信息或響應結果反饋給使用者，主要是顯示設備的圖像輸出和音響設備的聲音輸出。鍵盤、鼠標等傳統輸入設備需要用戶通過外掛設備來對顯示產品進行操作，這種方式在人機交互的自然性和友好性上存在一定的局限性，而觸控屏直接貼附于顯示設備的表面，使用者只需輕輕觸摸觸控屏上面的用戶界面就可以對顯示設備進行實時操作，符合人類的日常生活習慣，從而使人機交互更加直觀、簡單和方便，推動觸控顯示設備廣泛應用于通信、醫療、工業控制、信息查詢等諸多領域。

1.觸控顯示原理

以顯示屏為主體的顯示模組和以觸控屏為主體的觸控模組共同構成觸控顯示模組。觸控模組主要包括三類元件：處理觸摸選擇的傳感器單元、感知觸摸并定位的控制器，以及由一個傳送觸摸信號到計算機操作系統的軟件設備驅動。如圖1-1所示，觸控顯示模組是典型的人機界面產品，是一種包含硬件和軟件的人機交互設備。硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通信接口、數據存儲單元等，軟件部分包括運行于硬件中的系統軟件和運行于顯示單元操作系統下的畫面組態軟件。觸控顯示模組作為輸入和輸出二合一的人機接口，屏幕即鍵盤，設計美觀，操作方便。

觸控屏是一個可接收電、聲、熱、力和體等輸入信號的感應式裝置，當觸頭在屏幕上輸入信號時，屏幕上的觸控反饋系統可利用軟件驅動各種連接裝置，用于取代機械式的按鈕面板。從應用屬性看，觸控屏是一套透明的絕對定位系統，應具備定位和透明兩大功能。

觸控屏的基本功能是精確定位觸控位置（觸點）。觸控屏系統由觸控感測部件和控制器兩部分組成。觸控感測部件一般安裝在顯示屏前面，用于檢測用戶的觸控位置，并將相關信號送至控制器；而控制器的主要作用是從觸控感測部件接收觸控信息，并將其轉換成觸點坐標送給CPU，同時能接收CPU發來的命令并加以執行。與鼠標的相對定位系統不同，觸控屏是一套絕對坐標定位系統。絕對坐標系的特點是每次的觸點坐標和上一次定位坐標沒有關系，每次觸控輸入信號都會轉化成屏幕上的特定坐標，并觸發相應的功能。這要求觸控屏在不同情況下，相同觸點位置輸出的坐標是穩定的。如果點擊相同位置會輸出不同坐標（觸點不準），就會出現定位漂移現象。針對不同類型的觸控屏，雖然引起定位漂移的原因存在差別，但改善方法目前主要以算法優化為主，當多次觸控相同位置時，觸控屏控制器多次采集觸控屏傳感器的模擬信號，并同步將模擬信號轉換為數據后進行統計分析，當多次點擊位置達到一定相似度時，給出相同的坐標值，從而改善觸控的體驗效果。

觸控屏一般貼附于顯示面板的上面或集成于顯示面板的內部。因此，其透明度直接影響觸控顯示模組的顯示畫質。這種結構對觸控屏光學性能提出的高要求可從以下四個特性進行表征：透光率、色彩失真度、反光率和霧度。

在眾多觸控顯示技術中，光學式和聲波式觸控技術因不需要在透明襯底上制作電極而具有出色的透光率，其透光率主要取決于透明襯底自身的材質，像玻璃襯底的透光率可達91%以上。對于電阻式、電容式等觸控屏，由于它們是多層薄膜結構，會降低透光率。由于不同薄膜材料的透光率與波長相關，通過多層薄膜結構后看到的背部顯示屏的色彩，可能存在一定色彩失真，并影響視頻觀感。

另外，多層薄膜也容易引起高反射率，主要是指由于鏡面反射造成圖像光線與環境光影相重疊，造成顯示圖像可視度下降。反光過強會限制觸控屏的使用范圍，嚴重影響用戶的使用體驗。例如，在日光下無法看清顯示屏幕的顯示畫面。

顯示畫面的清晰度還與觸控屏的霧度密切相關。清晰度是影像上各個影紋、細節、邊界的清晰程度。霧度可以很好地表征顯示畫面的清晰程度，它是指偏離入射光一定角度的投射光強與總投射光強之比。霧度越小，顯示畫面越清晰，在顯示領域，一般要求霧度小于2%。

2.觸控顯示應用

隨著萬物互聯時代的到來，人們對智能化操作的需求迅速提升，越來越依賴觸控屏，從而催生了觸控顯示更大的市場潛力。觸控顯示的應用領域除智能手機和平板電腦外，還有大數據信息查詢系統、車輛管理系統和交通信息查詢系統等信息產業領域；電視/電話會議控制系統、酒店管理查詢系統和會議日程安排等商務管理領域；銀行自動存取款機、股票信息查詢平臺等金融行業領域；工業生產車間控制平臺、物流管理控制系統等工業生產領域；圖書檢索平臺、旅游信息查詢、游戲機控制平臺、移動通信設備等公共信息領域；零售、醫療、教育等領域。觸控顯示終端產品的應用與產品尺寸密切相關。

在中小尺寸觸控顯示應用方面，智能手機和平板電腦獲得了廣泛普及，車載人機交互界面也成為小尺寸觸控發展期待的應用領域。隨著智能車載電子系統的不斷升級，車載顯示從普通的顯示屏升級為觸控屏，同時汽車的儀表盤也升級為觸控顯示器，觸控體驗與智能手機十分相似，豐富了駕駛員及乘坐者的感官體驗，如圖1-2（a）所示。小尺寸觸控顯示模組已經擁有了許多消費電子領域盛行的功能，隨著電子化、智能化的深入，觸控顯示將具有十分廣闊的市場和發展前景。

在大尺寸觸控顯示應用方面，零售數字標牌的應用，體現了觸控顯示屏的高效信息化，除傳統的信息推送外，還能夠與顧客形成互動式的購物體驗，如虛擬試衣、智能識別等。在教育領域，會強調多點觸控、多屏互動、智能分享、云應用等，如圖1-2（b）所示。在企業會議室的應用，則會強調功能豐富、兼容性強、可移動化操作、遠程管理等。

對于一些顯示控制產品市場，也是觸控行業可以期待的應用領域，如工業控制上的應用、智能家電產品上的應用。這類產品包括帶有觸控屏幕和計算機調溫的冰箱、數控機床的操作面板、控制與顯示一體化的B超設備等。這些領域的產品對觸控面板的性能要求相對較高，如防塵/防水更好、抗震、特殊的電磁兼容性等。