触控面板也叫触摸屏(Touch Panel, or Touch Screen, or Touch Pad, etc)，凡是电子设备都要用到屏幕，如果你不想让你的屏幕被无聊的键盘占据一半面积，就必须要使用触摸屏作为人机对话的媒介，触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。
触控面板最早结缘于1965年E.A. Johnson一篇简短的描述电容触摸屏的文章，继而1967年深度发表有图有真相的文章。再到1970年由两位CERN(European Council for Nuclear Research)的两位工程师在1970年代初期发明的透明触控面板，并且与1973年投入使用。再后来到1975年一个美国人George Samuel Hurst发明了电阻式触控面板并拿到美国专利(#3,911,215)，并与1982年投入商用。
触控面板的技术要点
从技术原理角度来讲，触摸屏是一套透明的绝对定位系统，首先它必须保证是透明的；其次它是绝对坐标，手指摸哪就是哪，不像鼠标需要一个光标作为相对定位用，所以很容易分散注意力，因为你要时时关注光标在哪里。
究其结构通常是在半反射式液晶面板上(ITO透明导电极)覆盖一层压力板，其对压力有高敏感度，当物体施压于其上时会有电流信号产生并且定出压力源位置，并可动态追踪。
这种就是我们媒体报道的on-cell技术。现在亦有In cell Touch触控组件集成于显示面板之内，使面板本身就具有触控功能，不需另外进行与触控面板的贴合与组装即可达到触控的效果与应用，主要是Apple在研究。
触摸屏种类
1. 电阻式触摸屏
模拟电阻式屏
模拟电阻式触摸屏就是我们通常所说的"电阻屏"，是利用压力感应进行控制的一种触摸屏。
它采用两层镀有导电功能的ITO塑料膜，两片ITO设有微粒支点，使屏幕在未被压按时两层ITO间有一定的空隙，处于未导电的状态。
当操作者以指尖或笔尖压按屏幕时，压力将使膜内凹，因变形而使ITO层接触导电，再通过侦测X轴、Y轴电压变化换算出对应的压力点，完成整个屏幕的触控处理机制。
目前，模拟电阻式触摸屏有4线、5线、6线与8线等多种类型。线数越多，代表可侦测的精密度越高，但成本也会相对提高。
另外，电阻屏不支持多点触控、功耗大、寿命较短、同时长期使用会带来检测点漂移，需要校准。但是电阻屏结构简单、成本较低，在电容式触摸屏成熟以前，一度占据大部分触摸屏市场。
数字式电阻屏
数字式电阻屏的基本原理与模拟式的相似，与模拟式电阻屏在玻璃基板上均匀涂布ITO层不同，数字式电阻屏只是利用带有ITO条纹的基板。其中，上下基板的ITO条纹相互垂直。
数字式电阻屏更加类似于一个简单的开关，因此通常被当做一个薄膜开关来使用。数字式电阻屏可以实现多点触控。
2. 电容式触摸屏
表面电容式
表面电容式触摸屏是通过电场感应方式感测屏幕表面的触摸行为。它的面板是一片涂布均匀的ITO层，面板的四个角各有一条出线与控制器相连接，工作时触摸屏的表面产生一个均匀的电场。
表面电容式触摸屏的特点是使用寿命长、透光率高，但是分辨率低、不支持多点触控。
目前，主要应用于大尺寸户外触摸屏，如公共信息平台、公共服务平台等产品上。
投射式电容屏
投射电容式触摸屏利用的是触摸屏电极发射出的静电场线进行感应。投射电容传感技术可分为两种：自我电容和交互电容。
自我电容又称绝对电容，它把被感觉的物体作为电容的另一个极板，该物体在传感电极和被传感电极之间感应出电荷，通过检测该耦合电容的变化来确定位置。但是如果是单点触摸，通过电容变化，在X轴和Y轴方向所确定的坐标只有一组，组合出的坐标也是唯一的。如果在触摸屏上有两点触摸并且这两点不在同一X方向或者同一Y方向，在X和Y方向分别有两个坐标投影，则组合出4个坐标。显然，只有两个坐标是真实的，另外两个就是俗称的"鬼点"。因此，自我电容屏无法实现真正的多点触摸。
交互电容又叫做跨越电容，它是通过相邻电极的耦合产生的电容，当被感觉物体靠近从一个电极到另一个电极的电场线时，交互电容的改变会被感觉到。当横向的电极依次发出激励信号时，纵向的所有电极便同时接收信号，这样可以得到所有横向和纵向电极交汇点的电容值大小，即整个触摸屏的二维平面的电容大小。当人体手指接近时，会导致局部电容量减少，根据触摸屏二维电容变化量数据，可以计算出每一个触摸点的坐标，因此屏上即使有多个触摸点，也能计算出每个触摸点的真实坐标。
在上述两种类型的投射电容式传感器中，传感电容可以按照一定方法进行设计，以便在任何给定时间内都可以探测到手指的触摸，该触摸并不局限于一根手指，也可以是多根手指。
2007年以来苹果公司iPhone、iPad系列产品取得巨大成功，投射式电容屏开始了喷井式的发展，迅速取代电阻式触摸屏，成为现在市场的主流触控技术。
3. 红外线式触摸屏
红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。
红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外线发射管和红外接收管，一一对应成横竖交叉的红外矩阵。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线。据此，可以判断出触摸点在屏幕的位置。
红外线式触摸屏具有透光率高、不受电流、电压和静电的干扰、触控稳定性高等优点。但红外触摸屏会受环境光线的变化、会受到遥控器、高温物体、白炽灯等红外源的影响，而降低它的准确度。
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，且要求在一定的遮光环境中使用。
经过20年的发展，目前先进的红外线式触摸屏在正常工作环境下寿命大于7年，在跟踪手指移动轨迹的时候，精度、平滑度和跟踪速度都可以满足要求，用户的书写可以十分流畅地转换成图像轨迹，完全支持手写识别输入。
红外式触摸屏主要应用于无红外线和强光干扰的各类公共场所、办公室以及要求不是非常精密的工业控制场所。
4. 声波式触摸屏
表面声波式触摸屏
表面声波式触摸屏是通过声波来定位的触控技术。
在触摸屏的四角，分别粘贴了X方向和Y方向的发射和接收声波的传感器，四周则刻有45°的反射条纹。当手指触摸屏幕时，手指吸收了一部分声波能量，而控制器则侦测到接收信号在某一时刻上的衰减，由此可计算出触摸点的位置。
表面声波技术非常稳定，精度非常高，除了一般触摸屏都能响应的X和Y坐标外，还响应其独有的第三轴Z轴坐标，也就是压力轴响应。
在所有类型的触摸屏中，只有表面声波触摸屏具有感知触摸压力的性能。表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响，清晰度较高、透光率好、高度耐久、抗刮伤性良好、反应灵敏、寿命长，能保持清晰透亮的图像质量，没有漂移，只需安装时一次校正，抗暴力性能好，最适合公共信息查询及办公室、机关单位及环境比较清洁的公共场所使用。
弯曲声波式触摸屏
弯曲声波式触摸屏是基于声音脉冲识别的技术。
当物体触碰到触摸屏表面时，传感器将会探测声波的频率，通过将该频率与预先存储在芯片内的标准频率对比，确定触摸点的位置。
表面式触摸屏的声波沿着基板表面传播，而弯曲式的声波在基板内部传播，所以弯曲式的抗环境干扰性能优于表面式。目前弯曲式触摸屏一般用于5寸以上的信息亭、金融设备和贩卖机等。
5. 光学成像式触摸屏
光学成像式触摸屏是一种利用光来定位的触控技术，在屏幕的四角分别设置发光源和光线捕捉感应器，当物体触碰到触摸屏表面，光线发生变化，触控IC模块分析光线感应器的变化确定触控的位置。
光学成像式触摸屏耐久性高，适合在复杂的环境下使用，并且支持多点触控，但是容易受到环境光线、灰尘、昆虫等的影响发生误识别。
6. 电磁感应式触摸屏
电磁感应式触摸屏的感应器设置在显示屏之后，感应器在显示器表面产生一个电磁区域，电子笔触碰到显示器表面时，感应器可以通过计算电磁的改变来确定触控点的位置。
相比于其他触摸屏技术，电磁感应式触摸屏的精确度和分辨率是最高的，耗电量低，更加轻薄，特别适合在战争环境和建筑环境下使用，目前该技术主要应用在美国军方。
其他触摸屏技术目前市场上除了上述触控技术外，还有压力感应式、数字声波导向式、振荡指针式等多种触控技术，一般用于特殊用途。
诺基亚将触控屏带入手机行业
苹果将触控屏发扬光大
早在智能手机市场还属于诺基亚的年代，手机的触控屏还在用电阻屏技术。就在2004年11月诺基亚就推出了带有可触控的手机——诺基亚7710，其屏幕就是采用电阻屏技术；在2008年发布的诺基亚5800 XpressMusic同样搭载了此项技术，它也是首款采用触控技术的S60平台。
正是诺基亚5800的问世，才让广大消费者知道了“电阻屏”这个概念。手机一经推出，就受到了无数消费者的追捧，“瞬间”成为了“街机”。随后在2009年发布的继任者诺基亚5230更是将这一荣誉“发扬光大”，其当年销售量更达到了1.5亿部。
2007年1月9日，在大洋彼岸的另一头，位于美国旧金山的马士孔尼会展中心，正在举行苹果公司全球开发者大会，乔布斯在台上展示全新革命性产品iPhone。随着手机屏幕在乔布斯指尖流畅的滑动，台下的观众尖叫起来，他们在为乔布斯和iPhone呐喊。
这部iPhone则是采用了与诺基亚不同的触控解决方案——电容式触控技术。而这项技术的关键是在玻璃基板两面组成电极结构，苹果通过与台湾的触摸屏制造商宸鸿经过无数日日夜夜的钻研，终于研制出符合要求的电容屏。如果没有宸鸿的“透明玻璃投射式电容技术”，iPhone这个划时代的产品很可能会难产。也正是这个“电容屏”技术的落地，才让乔布斯手中的iPhone改变了世界，带来了更好的触控体验。
经过多年的发展，如今的智能手机产品均已搭载电容式触控屏技术。现如今的智能手机不仅拥有更好的触控体验，同时在屏幕刷新率、功耗、显示色彩等方面均有了较大提升。可以说，触控改变了近30年来人与手机的交互的方式，给我们带来更为便捷的操作体验，让交互变得更加直接。
看到这，肯定会有不少人会疑惑，电阻屏技术为什么在智能手机设备上消失了？这就涉及到了触摸屏技术难以跨越的障碍———透光率。
因为电阻屏是一种传感器，其结构就是PET薄膜加上玻璃，在PET薄膜和玻璃之间涂有ITO（氧化铟锡）涂层，ITO具有很好的导电性，当PET薄膜被触摸时它会向下弯曲，这时候下面的ITO涂层能够相互接触并在该点连通电路，再经过传感器传出相应电信号，经过转换电路送到处理器，通过计算就能转换为屏幕上的X、Y值，从而完成点选动作。
众所周知，玻璃是透光率最好的材料，但电阻屏因为需要有物理形变，所以外层PET膜没法做成钢化玻璃或者其它坚硬的材料。故此，无论是耐用性还是透光性都会有很大的光损失，外加多层结构的原因，更是加剧了光损失的特性。同样是因为结构原因，屏幕结构太多太复杂，并不利于做出轻薄化的机身，也不符合智能手机的发展方向。
此外，电阻屏在操作方式上需要用较大力气才能实现触控，在操作方式上也不是很理想；同时因为技术问题，也无法实现更高的分辨率。综合种种原因，电阻屏已经淡出了个人消费电子领域。
当然，电阻屏因为有着抗干扰性强、不易误触等优点在工业领域依然受到青睐。比如在工业场景中环境比较恶劣，很容易发生漂移的现象且不能带手套操作。电阻屏更加适合这种复杂的工业场景，可以带手套操作，可以使用任何物体来触控，抗电磁干扰能力更强。
随着互联网的快速发展，手机不仅仅是作为移动通讯工具来使用，过去那些打电话、发文字信息等方式如今都被浏览网页、查看图片、观看视频等内容所取代，这就对显示屏的视觉效果提出了很高的要求，这其中屏幕亮度就是一个非常重要的指标。因为玻璃有较高的透光率，所以目前智能手机产品显示外屏均采用的是玻璃材质。相比之下，电容屏不仅技术非常成熟，而且结构相对简单，更容易做保功能上也比电阻屏更强大，不仅可以支持更好的多点触控技术，特别是显示效果要比电阻屏好很多，能够满足多样化的交互需求。
如今，触摸屏技术也在慢慢发展，除了电阻式和电容式触摸屏，现在还出现一种新的触摸屏技术，也就是压感式触摸屏。例如苹果公司在2015年9月发布的iPhone 6s手机，就带有屏幕压感技术，官方称之为“3D Touch”。 通过在显示模组的下方增加了一层压力传感器，当手指按下后造成屏幕显示模组细微形变得差异，来感知力度的大小，从而实现三维触控的新功能。但最后因为功能“感知不强”、成本、软件适配等原因，最终这个功能被取消。
VR时代的全新触控技术
一、力反馈操纵杆：可360度旋转，感知虚拟物体软硬
2019年的国际消费电子展会（CES）上，瑞士的VR摇杆设备研发商Foldaway Haptics展示了一种带有力反馈的触觉操纵杆。该款设备采用折纸状结构，可以360度旋转并向任何方向倾斜。它能够像一个普通的操纵杆一样工作，类似于人们用拇指控制无人机控制器、游戏手柄上的摇杆，更重要的是它能够在任何方向上推拉用户的拇指，比一般摇杆的运动幅度更大，方便了用户的操作。
在本次展会上，Ben Lang使用该款操纵杆和中国台湾消费电子公司HTC的VIVE头显，体验了Foldaway Haptics开发的一个小型演示游戏。在游戏中，他看到了一个高度差不多到人类腰部的微型卡通农场，还有几只动物在农场里跑来跑去。当他伸手去抓动物时，需要按下拇指杆，将动物“抓”在他的手和拇指之间。抓住动物后，拇指杆会变得僵硬，让人们确定他们已经抓住了一些东西。
每只动物的触觉特性都略有不同。例如，猪会有点“软”，它可以让人们用拇指轻松地推动操纵杆。企鹅“更硬”，所以拇指杆会给人施加更大的阻力。
除了向上和向下方向的力反馈之外，操纵杆不仅可以向后推，还可以依靠人们的手指进行360度旋转。更重要的是它能通过力反馈触觉技术将力的方向传递给用户，而其他VR头显操纵杆中简单的震动触觉无法传递方向信息。
二、VR Touch系统：可感知抓取和触摸等多种触觉
在2017年第四届硅谷虚拟现实大会（SVVR 2017）上，法国触觉反馈硬件开发商Go Touch VR演示了名为VR Touch的触觉反馈系统。VR Touch由一块装有马达的扁平塑料片和一个尼龙搭扣松紧带组成，它可以通过塑料片在人们指尖顶部提供不同的力，并利用松紧带将塑料片固定在指尖部位。
现在，比较常见的VR力反馈方式是震动，非常适用于各类射击游戏，能够用户提高射击游戏的体验感。通常来说，震动拥有很好的提醒作用，例如手机震动可以提醒用户，但在一个虚拟世界中，人们的注意往往会被多种事物所吸引，震动不能够给人明显的反馈。如果用户在进行一项精度比较高的操作时，震动有可能还会成为一种干扰。
VR世界中的很多操作很难通过震动传达有意义的、直接的反馈，比如抓取、触摸和操纵对象等动作，但VR Touch触觉技术则在这些方面表现更为出色。它可以让用户用手指触摸和抓取物体感受到力的压迫，给他们一种物体直接推到他们手指上的错觉。
此外，Go Touch的触觉解决方案非常简单和便宜，因为它的设计很容易与一副VR手套配对，或者作为一个单独的模块绑在人们的手指末端以提供触觉感受。
三、ThermoReal技术：在虚拟世界切实感知冷热
2017年，韩国VR体感外设制造商TEGway研发了一项名为ThermoReal的热触觉技术，希望探索热触觉技术在沉浸式游戏中的可行性。
Ben Lang说：“我尝试过几种不同的热触觉设备，但都不能真正让我印象深刻。因为它们不会让我感觉到特别热或冷，再加上其需要很长时间才能激活，所以让我很难因虚拟世界中的某件事感到冷或者热。但在2017年Vive X Batch 2演示日中，我试用了ThermoReal热电皮肤，这让我第一次相信了热触觉技术的可行性。”
ThermoReal是一种基于塞贝克效应的热电发电机，它的反应速度非常快，能够立刻反应热和冷的感觉。不仅是速度，该设备热效应和冷效应的反应程度也很厉害，能够让人明显感觉到非常热，甚至有一种烧伤的错觉。
像ThermoReal这样的热电发电机很常见。TEGway发言人认为，他们设备的外形尺寸是更重要的创新。该设备采用柔性皮肤状导体阵列，可以弯曲并缠绕在各种物体的表面，这使其非常适合集成到VR控制器、手套甚至套装中。
到2020年，该公司已将该技术应用于手臂、手部和VR头显的配件中。在演示游戏中，对面的玩家向用户投掷火球或雪球，用户接到火球或雪球后就可以通过该款手套感受到温度变化。如果火球或雪球击中脸部，用户依托前额安装的触觉单元，就能感觉到抛来物体的温度。
四、3DHaptics控制器：超精准感知力的方向
2018年，日本触觉公司MIRAISENS研发了一款名为3DHaptics的触觉感知设备，能让用户用一个较小的力精准感知力的方向。对此，Ben Lang谈道：“在体验过3DHaptics控制器后，它做到了一些我以前认为不可能的事情，比如大大提高了用户感知力的方向的准确率。”
这款不起眼的原型设备仅靠使用者的双手支撑，用振动来产生外力，并在特定方向上推动或拉动使用者的手。它不会提供一个特别大的力量，但其力的方向非常准确。在体验中，Ben Lang能100%猜对测试人员随机给出的力的方向。
该公司告诉Ben Lang，与现在大多数VR控制器中的触觉引擎相同，3DHaptics控制器只包含两个进行传感的线性谐振执行器（LRA），不同的是，它可以利用LRA的独特频率和波形让自己能够准确感知力的方向。为此，MIRAISENS还申请了多项专利以支撑起其底层技术。
五、HaptX Gloves：采用两种反馈装置，触感极为逼真
美国VR触感手套厂商HaptX在2017年推出了一款名为HaptX Gloves的可穿戴触觉反馈设备。Ben Lang说：“迄今为止，如果说有一款能让我感觉是真正在触摸虚拟物体的设备，那必须是HaptX VR手套。”
该款手套主要提供了两种主要的反馈方式：一是压力反馈，旨在为用户提供更加细致触摸感觉。为此，HaptX Gloves采用了微型气动执行器阵列——小网格形状的充气气囊，可以快速准确地充气和放气。当用户在虚拟世界触摸物体时，这些气囊就会膨胀并按压手掌和指尖，让他们产生一种正在“真实”触摸的感觉。
二是力反馈，它能推回或阻挡用户的动作。为此，HaptX Gloves在每个手指上都搭载了一个机械制动器，可以防止手指进一步弯曲。举个例子，当你抓住棒球时，你的手指会接触到球的两侧并被球挡住。该设备就是模拟了这一点，它会阻止你的手指移动，如果你真的拿到一个实际物体，手指就会停止移动。
郑州博观电子科技有限公司是一家提供科技类物联网开发软硬件定制化方案服务商、也是中原地区领先的物联网终端设备解决方案提供商。致力共享换电柜、智能充电桩、共享洗车机、物联网软硬件等服务平台的方案开发与运维。总部位于河南省郑州市高新区，已取得国家高新技术企业认证证书。经过10多年的业务开拓，公司已经形成了以中原地区为中心、业务遍布全国的经营格局。
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