小尺寸光学红外触摸技术性能探讨

　　触摸屏技术概况

　　触摸屏技术是一种革命性的人机交互技术，用户只要用手指或电子笔轻轻地触及显示屏上的图符或文字，就能实现操作，彻底颠覆、摆脱了对键盘和鼠标的依赖，使人机交互更为直截了当，更便捷，更简单。

　　中国触摸屏市场从90年代末期开始兴起至今已经二十年有余，触摸技术也是层出不穷，新型触摸屏不断涌现。若按不同触摸介质和不同原理来分，主要有电阻触摸屏，电容触摸屏，红外光学触摸屏。而各种触摸屏的性能也是优缺参半。

　　电阻触摸屏价格便宜且易于生产，性能稳定，抗干扰能力强，在工业和车载市场上有普遍的应用。其缺点主要是触摸需要一定的压力，触摸体验效果不佳，反应较迟钝，一般不支持多点触摸或者支持伪多点。而且其触摸的ITO 涂层若太薄则容易脆断，太厚又会降低透光且形成内反射降低清晰度。由于经常被触动，表层ITO 使用一定时间后会出现细小裂纹，甚至变型，因此其寿命并不长久。复合薄膜的外层采用塑料，太用力或使用锐器触摸可能划伤。

　　电容触摸屏在消费类电子产品有广泛的应用，手机，PAD等等，只需要手指轻轻滑动，触摸体验顺畅，圆滑，但由于其感应电容随温度、湿度或接地情况的不同而变化，其稳定性较差，往往会产生漂移现象，易受水雾、油污、电磁等干扰。在恶劣的环境下，稳定性和可靠性不是很高。另外电容触摸屏的触摸层由多层复合薄膜组成，透光率不高。在强光照射下，无法看清画面进行操作。

　　红外光学触摸屏利用红外线扫描，通过物体阻挡红外线，使得红外接收管接收的红外光强弱发生变化来确定触摸位置。其具有透光率高，支持绝缘物体操作(手套触摸等)，抗水雾、电磁干扰能力强等特点，受到业界行业应用的青睐。但红外光学触摸屏由于受自身原理限制，也易受强光和灰尘的干扰等缺陷。

　　红外触摸屏现状

　　红外触摸屏是利用红外线扫描原理实现触摸 ，早期红外触摸屏出现于1992年，分辨率只有32×32。易受环境干扰而误动作，而且要求在一定的遮光环境中使用。时至今日，红外触摸屏已经发展至第五代，分辨率和抗强光干扰性能显著提高，在太阳直射环境亦可使用。更重要的是在产品寿命和免维护性能方面有了本质的飞跃。采用概率函数器件冗余分布的指导思想，工作环境下寿命大于7年。足以将触摸屏的应用推向新的水平。然而，红外触摸屏的工作方式也导致了一些不可避免的应用缺陷，易受强光，灰尘干扰，分辨率不高。目前，红外触摸屏技术的发展主要围绕着两个方向进行，一是运用新型传感器实现触摸屏功能，另一个是对现有触摸屏技术缺陷的改进和应用功能的增强而进行。红外触摸屏的发展主要是随着提高分辨率和改善抗干扰性能进行，同时，应用功能上的扩展如多点触摸等给触摸屏带来了更丰富的功能。

　　目前国内市面上的红外触摸屏以中大尺寸(15寸以上)为主，由于受到光学技术设计、算法、红外灯管尺寸的限制，10寸以下的红外光学触摸屏成本高，技术不稳定，且易受红外光、灰尘干扰。为了充分发挥红外触摸屏技术的优势，满足于某些行业性应用，发挥其先天优势，克服自身劣势，成熟的小尺寸红外光学触摸产品为行业应用所期待。

　　国内小尺寸红外触摸技术介绍

　　区别于国内主流大尺寸传统红外光学触摸屏，笔者发现一款小尺寸光学红外触摸屏方案—利尔达 7寸光学红外触摸屏LSD1TP-1R70N1D3(以下简称LSD1TP)， 网页链接：http://www.lierda.com/topic/hwp.html

　　这款光学红外触摸屏通过独特的光学结构设计和算法，克服传统小尺寸红外触摸，成本高，技术不稳定，易受强光、灰尘干扰等劣势，相比电阻/电容触摸，具有透光率高，支持手套等操作，抗干扰能力强，寿命长等优点，适应于车载导航，工控，医疗人机互换及其他恶劣工作环境行业中使用。彻底颠覆了红外触摸屏原先的应用市场

　　LSD1TP 实现原理

　　LSD1TP红外光学触摸屏由一组红外线发射器和探测器，光学导光，控制电路和控制软件组成。发射器发射脉冲红外光经过导光板和触摸表面上，探测器检测到的光强度的变化表明一个物体的触摸。触摸位置和对象的大小是由多个检测器(红外接收管PD)相结合的测量值计算。从多传感器的输出可以被用来识别诸如手势和扫描操作。

　　1、 光学结构

　　LSD1TI红外光学触摸屏的导光体是触摸系统中的关键部分。它引导来自LED的红外光射向光学触摸区域，分散红外光束覆盖在显示区域上。在相反的一侧它引导所收集的光从光学触摸区域射向PD设备。 (图1)。

　　图1：导光板的基本结构

　　导光体是一个注塑部分由光学级聚碳酸酯制成,是区别与传统红外屏的关键部件，其主要作用是：

　　区别于传统红外触摸其红外发射、接收管直接放置在TFT显示屏上围四周，导致四周凸起高度过高，通过导光层结构设计，其四周凸起高度限制在1.8mm以内。

　　导光层通过弧形凸台设计，实现每个LED发射会对应两个红外接收管(PD)接收，以实现差分式红外扫描，使得光学红外触摸屏极高的分辨率，并有效的克服灰尘及红外、强光干扰。