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电容触摸由于在智能手机上的应用,得到了极大的推广,电容触摸在工业平板电脑上,有着比电阻触摸更高的穿透率与更真实的色彩呈现,可以实现多点触控,具有更轻松灵活的操控性和更长的使用寿命。

在使用体验和性能上,电容触摸的工业平板电脑很明显由于电阻触摸,在经过近几年的推广,技术和产品的成熟度都受到了长远的发展。

目前的电容工业平板电脑性能已相当稳定,针对相关光学性能、线性度、位置漂移等问题也已都有长足的进步,现在的技术成熟度已能满足大多数相关产品的性能要求。

而工业平板电脑采用电容触摸的尺寸限制也在逐渐被突破,比起目前最大尺寸的22英寸,更大尺寸的电容工业平板电脑也在逐步研发样品进行测试。


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工业平板电脑支持多种不同的触摸方式,电阻触摸是目前市面上应用最广泛的触摸方式,也是市场份额最大的触摸技术。

电阻触摸屏的屏体部分是一块多层复合薄膜,由一层玻璃或有机玻璃作为基层,表面涂有一层透明的导电层(ITO膜),上面再盖有一层外表面经过硬化处理、光滑防刮的塑料层。它的内表面也涂有一层ITO,在两层导电层之间有许多细小(小于千分之一英寸)的透明隔离点把它们隔开。当手指接触屏幕时,两层ITO发生接触,电阻发生变化,控制器根据检测到的电阻变化来计算接触点的坐标,再依照这个坐标来进行相应的操作,因此这种技术必须是要施力到屏幕上,才能获得触摸效果。

也正是因为电阻屏的这种技术,所以可以使用手指(哪怕带上手套),指甲,触笔等进行操作,且支持手写识别。从用触笔触控我们又能看出来,电阻屏的精度至少达到单个显示像素,同时不容易留下指纹,而且重要的是电阻屏的成本相对来说比较低廉。自然电阻工业平板电脑销售价格也会有所降低。

由于电阻屏需要施力在屏幕上的根本特性,电阻屏的屏幕外层必须是较柔软的塑料层,所以电阻屏的手机屏按上去都会有些软软的感觉,而且会非常容易产生划痕。有利的方面是不容易摔坏。

电阻工业平板电脑对环境要求不高,基本上不管你身在何处都可以完美使用。但唯一一点不足的就是在阳光下,由于电阻屏额外的屏幕层面会反射大量阳光,所以可视效果不是很好。

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触摸技术抛弃了鼠标和键盘,统一了触觉和视觉,使得工业平板电脑的人机交互更加的直观、便捷,同时也为工业平板电脑的个性化打开了更大的可能。

目前的工业平板电脑市场,中小尺寸主要是电阻触摸和电容触摸。大尺寸则是多种技术并存的竞争状态。

但从长期发展趋势来看,电阻式触摸屏由于在使用寿命和透光率上存在先天不足,未来被其它技术替代是必然的。而电容式触摸屏性能、品质都明显好于电阻式,目前技术也比较成熟,更重要的是它还有技术改进空间,而且成本下降空间也非常大,甚至很有希望比电阻式更低。

目前电容屏出货量少的原因有两方面:一是成本高,二是产品设计周期长。但随着技术的进步,问题也逐渐得到解决,电容式工业平板电脑正在逐渐增多,众多厂商也开始向电容触摸屏开始倾斜生产线。

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工业平板电脑的触控面板有In-cell(内嵌式)及On-cell(外加式)两种形式,而触摸技术也多种多种,电阻式、电容式、红外式、表面声波式、光影像式等等,各种触摸技术发展的水准各不相同,侧重领域也不尽相同。

在选定什么触摸技术是最适合的,首要条件就是屏幕的大小,不同尺寸的屏幕决定着触摸技术的发挥,在中小尺寸的工业平板电脑上,电容式是目前最热门的选择。

但是电容式触摸随着屏幕尺寸的增大,技术的复杂程度就越高,主要的瓶颈包括感测线路的复杂度、讯号干扰问题、扫描及运算的负荷等。

较大尺寸的工业平板电脑比较偏向于声波、红外灯触摸方式,也就是在屏幕边缘装多个影像传感器,透过触控的遮旋光性来运算得出多个触控点。此作法不需布复杂的感测线路,较不会受到屏幕尺寸的限制。

另外,由于电阻触摸技术有着深厚的技术积累,在中小尺寸领域,电阻触摸仍然有很大的市场优势,同时厂商也在积极研发电阻触摸多点触控的解决方案,目前也有了不小的进展。

总体来说,工业平板电脑还是有不小的选择余地,不同的尺寸,不同的使用场景下,都有合适的触摸技术可以选择。

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电容触摸有着很多电阻触摸无法比拟的优势,比如对多点触控的优秀支持,对手手指操作的支持等等,几乎所有最新智能产品都是采用的电容触摸技术。

但是在工业控制领域,电容触摸在工业平板电脑上的应用并没有预想的那样全面打败电阻触摸。这其中有两个重要因素:一个是价格阻碍;另一个则是电容触摸屏相对于电阻式触摸屏的应用优势并不明显。

相比传统电容式触控需要三层导电层,单层电容触控解决方案,可以直接节省高达3美元的成本,并拥有更高的透光率和显示质量,同时提升了生产良率,并简化了生产。

传统的电容式触控屏中需要有X层、Y层和ITO感应器至少三层,采用一个控制IC,然后把它用在多层的ITO解决方案当中,然后再做优化。控制器还必须有其他的元件配合,才能保证有一个可靠的多点的触控。

另外ITO层级减少,光线透过率更好,这是触摸板厂家非常欢迎的事情,这样还可以降低成本。

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电容式触摸相比较于电阻式触摸,对多点触控的支持更自然更直接,技术也更加的成熟,大多数小屏幕的智能设备,都是采用的电容触摸。

而现在中等尺寸的触摸一体机,在越来越广泛的应用领域,对于多点触控的要求也越来越高

电容式多指触控相对于以前的触控技术,在应用中更自然直接,而且实现了电阻式触控所不能实现的功能。电阻式触控只能实现按键,而电容式多指触控可以画图,这是一个很大的变化。多指触控可以去做很多以前不能做的工作。

安卓,Windows7都引入采用了多指触控技术。

目前电容式光学触控模组的成本还比较高,这种方案可以将键盘所占的面积变小甚至没有,这会给触摸一体机屏幕留下较大的空间。成本下降的关键是良率的问题,良率提高和供应商多了以后,成本就会降下来。电容式光学触控模组的成本主要在于材料和工艺。

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为什么大多数小尺寸的工业平板电脑都是电容触摸呢,根据市场研究机构Gartner的数据显示,大部分小尺寸的设备都已经被电容触摸所占领,电容式触摸已经成为常见的触摸方式,每年都有很高的增长率。

在小尺寸的产品上,电容触摸的流畅度,灵敏度,精准度等等都要明显高于电阻触摸,这也是越来越多的小尺寸工业平板电脑使用电容触摸的原因。

在微软在Windows7上开发了多点触摸支持,支持电容式触控方案,并且免除了小尺寸的平板系统授权费。

可以预见,小尺寸的工业平板电脑市场将携带电容触摸技术大幅度增长。


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电阻触摸是工业一体机常用的触摸方式之一,电阻式触摸屏是一种传感器,它将矩形区域中触摸点(X,Y)的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压。这种屏幕可以用四线、五线、七线或八线来产生屏幕偏置电压,同时读回触摸点的电压。

触摸屏包含上下叠合的两个透明层,四线和八线触摸屏由两层具有相同表面电阻的透明阻性材料组成,五线和七线触摸屏由一个阻性层和一个导电层组成,通常还要用一种弹性材料来将两层隔开。当触摸屏表面受到的压力(如通过笔尖或手指进行按压)足够大时,顶层与底层之间会产生接触。所有的电阻式触摸屏都采用分压器原理来产生代表X坐标和Y坐标的电压。

为了在电阻式触摸屏上的特定方向测量一个坐标,需要对一个阻性层进行偏置:将它的一边接VREF,另一边接地。同时,将未偏置的那一层连接到一个ADC的高阻抗输入端。当触摸屏上的压力足够大,使两层之间发生接触时,电阻性表面被分隔为两个电阻。它们的阻值与触摸点到偏置边缘的距离成正比。触摸点与接地边之间的电阻相当于分压器中下面的那个电阻。因此,在未偏置层上测得的电压与触摸点到接地边之间的距离成正比。

所有的触摸屏都能检测到是否有触摸发生,其方法是用一个弱上拉电阻将其中一层上拉,而用一个强下拉电阻来将另一层下拉。如果上拉层的测量电压大于某个逻辑阈值,就表明没有触摸,反之则有触摸。这种方法存在的问题在于触摸屏是一个巨大的电容器,此外还可能需要增加触摸屏引线的电容,以便滤除LCD引入的噪声。弱上拉电阻与大电容器相连会使上升时间变长,可能导致检测到虚假的触摸。


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在小尺寸的工业平板电脑市场,虽然需求很高,但是竞争激烈,利润低薄。所以大尺寸的工业平板电脑市场,虽然技术复杂,拥有很多技术瓶颈,环境干扰等等问题,如何降低设计复杂度,也是开发大尺寸产品的关键。

同时,大尺寸的工业平板电脑的重量也会直线上升,在体积和重量均不低的情况下,在运送过程中防止运送碰撞与压力,均为考虑重点。

而在成本上,触摸屏急速增加的成本也是困难之一,虽然工业平板电脑厂商已经在努力改善,原先成本的差距正逐步拉近中。

但电容触控技术实现的关键,在于感测使用者触按屏幕引起的微弱电流变化,若开发的面板尺寸不断加大,相对触控感测IC接收到的噪声即急遽增加,大面板也带来触控IC更严苛的噪声抑制考验。

此外,电容式触控面板目前的作法,是在ITO进行透明导线涂布,面板越大也代表着阻抗增加,感应时相当大的机会出现感应触发讯号不平均、无法明确确认触发状况的问题。新的方法是采数组扫描改善,将面板区域分割成数个方块区域,透过系统循序进行感测、验证,由于采多任务分析,可补单个感测IC的效能限制,透过多方比对、分析,也能将背景噪声有系统的滤除。


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目前工业平板电脑主流的触控技术有电阻、电容、红外等等触摸方式,电阻触摸技术较为成熟,成本低,但由于厂商众多,价格也被压的很低,利润不高。同时多点触控技术支持也明显不如电容触摸技术,提升触摸体验是现阶段电阻触摸急需要解决的问题。

而电容触摸技术因为在智能手机上还有平板电脑上的应用得到了非常广泛的关注,完美支持多点触控,顺畅的操作体验,让很多工业平板电脑厂家都投入到研发之中,市场上电容触摸的市场份额已经开始赶超电阻触摸的市场份额了。

特别是在大尺寸触摸一体机领域,将有更加优秀的触控体验,但同时技术难度也在增加,随着技术的进步,大尺寸触摸一体机市场将逐渐升温。


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在工业一体机市场上,几个并不会因为尺寸的变大而等比上涨,通常涨幅都远小于屏幕尺寸的比例,价格的定位是视其实行技术基础与相关组件成本而定。

不过尺寸依旧是重要的指标之一,尤其是不同工作场景下的性能需求、精度要求等等。

1、小尺寸(4寸以下)

工业一体机一般不会生产这类小尺寸产品,这类小尺寸产品一般用于个人消费类产品,几乎不会用于工业控制领域。

2、中小尺寸(5~9寸)

工业一体机依旧生产的较少,主要是应用于车载设备上会需求到工业一体机。

3、中大尺寸(10~22寸)

10-22寸的工业一体机是工业控制领域应用的最多的产品,在工业、金融、服务、商业领域均有应用。

4、大尺寸(23寸以上)

大尺寸一般不用于工业环境,在金融服务行业有不小的需求。

工业一体机随着屏幕尺寸的增加,势必要进行重新的设计和整合,才能保证其性能和触摸灵敏度,因此,声波式、红外线式这些可能增加工业一体机体积的触控需求实践技术,市场实际应用有限,反而以电阻式、电容式触控较易受相关业者青睐。

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以往在工业一体机上支持多点触控,就需要安装额外的触摸驱动,如果厂商的开发实力弱小,驱动就很容易出现兼容问题,而且更新频率也慢。

微软在Windows7系统中,推出了直接支持多点触控的功能,让多点触控技术推广的更加迅速。

传统触控面板采用的感测技术,大致可区分为光学式、电容式与电阻式,这些技术都需要在原有的显示面板上加上一层感应膜或是额外的框架,当显示面板尺寸加大时,也会造成产品良率的下降。

另外加上感应膜之后,会降低工业一体机显示面板的亮度与彩度,而且还有感测点飘移需要校正等缺点。最大的缺点还是在于其成本,不论电阻或电容式,其安装成本比例都相当高!

光学内嵌式触控面板解决了多种传统触控面板的问题,它将触控感应的组件直接制作在液晶面板中的TFT数组当中,也就是在制造液晶面板时的半导体制程中,直接加上感测组件在每个像素当中,对制造商来说几乎不需要使用特殊的生产线即可,而且制造成本与一般面板也不会相差太多,直接拉近了光学触摸工业一体机和其他触摸方式的成本。

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早在Windows7系统的时代,微软就发布了微软触控软件包(Microsoft Touch Pack),除了和6款游戏一起发布以外,还专门针对多点触控技术进行了优化,可供工业平板电脑厂商选择安装,提示其多点触控的支持性能。

它包括有Microsoft SurfaceGlobe、Microsoft Surface Collage、Microsoft Blackboard、Microsoft Garden Pond、Microsoft Rebound和Microsoft Surface Lagoon。

Microsoft Surface Globe可能是这套软件包中最好的东西。它利用虚拟地球3D引擎和触摸技术,让你可以3D模型从各个不同角度来查看建筑物,相比之下使得谷歌地图相形见绌。也许微软会把这款程序推广到即将推出的Kumo搜索引擎,此举将会极大地刺激Windows7多触点电脑的销售,并让人们有更多理由来尝试Bing搜索。

Microsoft Surface Collage是一款利用多点触摸快速调整和整理数码照片的工具,并具备图片管理功能

Microsoft Blackboard是一款益智类游戏,用户可借助手势来建造各种虚拟设备。

Microsoft Garden Pond是一款折纸游戏。

Microsoft Rebound是一款推球游戏。

Microsoft Surface Lagoon是一款屏幕保护产品。

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工业平板电脑支持多种触摸方式,电阻式触摸应用领域最广,应用最多,应用时间最长;而发展最快的是电容式触摸方式的工业平板电脑,它具备更高的透光度、分辨率、使用寿命,而且可实现多点触控。

根据去年的数据显示,电容触摸方式已经比电阻触摸方式更加的受欢迎,市场份额已经超过电阻触摸,电容式触摸的工业平板电脑已经成为了下一阶段的重点开发市场。

随着工业平板电脑在终端、电子上的应用越来越多,对工业平板电脑的需求正在爆发式的增长,但我国的相关产业起步较晚,总体产能规模较小,因此,完善上下游产业链,提高产业的配套能力是今后发展我国工业平板电脑产业的重点。

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全平面贴合技术,与传统的贴合技术相比有着更好的影像显示。是目前工业平板电脑前面板贴合的主流发展趋势。

全平面贴合技术是将面板直接用胶水黏贴上外层玻璃(或触控面板),由于中间为真空状态,因此可免去光线的折射问题,但若是传统口字胶贴合,则很容易就可以看出像似两片玻璃一样的叠影现象。此外,全平面贴合更可让屏幕更具高辉度与高画质的真实感,甚至在户外的强光之下,仍可清晰看见工业平板电脑的显示内容。

全平面贴合将会是势不可挡的趋势,但目前挑战在于其贴合难度比触控面板玻璃电容贴合的难度高出许多,而且尺寸越大越难贴合。液晶面板与触控面板这两种产品价格都不低,万一在贴合的过程中损坏,损失将非常庞大。

全贴合技术取消了屏幕间的空气,这有助于减少工业平板电脑显示面板和玻璃之间的反光,可以让屏幕看起来更加通透,增强屏幕的显示效果。采用全贴合技术的工业平板电脑反光可以减少75%

全贴合技术的另外一个好处是工业平板电脑的屏幕再也不会进灰了。触控模块也因为与面板紧密结合让强度有所提升,除此之外,全贴合更能有效降低显示面板噪声对触控讯号所造成的干扰。

虽然说全贴合的优势巨大,但良品率相对较低,因为良率不佳而造成的表面玻璃和甚至面板于贴合过程中的消耗、报废,必然会造成成本的上升,因此脱泡与贴合良率的控制就会成为比材料成本更重要的因素。

由于全贴合技术让屏幕显示效果提升显著,因此它接下来必将是兵家必争之地,而众多厂商的投入也有助于降低成本和加快良品率的改善,相信不久后全贴合技术会在工业平板电脑中得到普及。

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电阻触摸是目前工业一体机应用的最多的触摸方式,也是最古老的触摸方式,当然,这个是相比较于其他触摸方式,电阻触摸40余年的发展历史,确实可以算得上古老。

目前市场上提供的触摸面板,约有一般是电阻触摸屏,在工业一体机上也有一半触摸方式是电阻式触摸。

电阻膜方式的基本构造是,在玻璃基板上形成透明导电膜,在其上夹住隔片,然后设置透明导电薄膜。在上侧的透明导电薄膜和下侧的玻璃基板上分别沿垂直方向施加电场。触摸上侧的透明导电薄膜的任意位置后,该部分就会与下侧的玻璃基板上的透明导电膜短路。通过测量此时的电压下降来计算触摸位置。

而新的技术发展,为了在工业一体机上面实现触摸屏的薄型化,采用薄膜基板代替下侧的玻璃基板;为提高耐久性,采用带透明导电膜的玻璃基板代替上侧的透明导电薄膜。同时在出现了防反射技术应用在工业一体机上。

但是电阻触摸工业一体机目前只能用于常规尺寸,在24寸以下支持良好,高于这个尺寸的进度和良品率会随之下降。

电阻触摸在以前是被认为无法支持多点触控的,不过最近,实现了多点触控的电阻方式触摸面板也已经面世。在电阻膜方式中实现多点触控的是法国Stantum公司。该公司采用数字电阻方式(也称为矩阵电阻方式)代替普通的模拟电阻方式,开发出了可进行多点触控的独自的检测技术。电极构造也与普通的模拟电阻方式不同。采用线状制图的电阻,而非整个面均匀分布的电阻。将其沿交叉方向上下相对,即可形成触摸面板,相信很快也能够应用到工业一体机之上。

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红外触摸是工业一体机是一种触摸方式之一,可以在大屏幕上实现多点触控。红外触摸透射率高,不会影响到工业一体机的显示质量。同时,红外触摸并不限制触摸工具的使用,使用手指或者触摸笔均可实现在工业一体机上的触摸,也不会发生校准漂移,对表面划痕等的耐久性较高。

Windows7以上的Windows系统就支持红外多点触摸,有力的促进了工业一体机红外触摸方式的推广,特别是对于特大屏的推广。

除此之外,将红外发光二极管(LED)沿面板的X方向和Y方向排列,与二极管相对排列光学传感器。用户触摸红外线网眼部分后,此部分会出现阴影,因此可确定位置。目前该方式已经应用于KIOSK终端、POS终端、ATM以及工业一体机上面。

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工业一体机有多种触摸方式,电容、电阻、红外、还有表面声波触摸方式,表面声波触摸技术是利用触摸时工业一体机表面船体的超声波或板波来检测触摸的位置,利用超声波的方式称为超声波表面弹性波方式,利用板波的方式称为声学脉冲波辨识方式。

超声波表面弹性波方式触摸面板采用玻璃制造,在边角部分设置有发送超声波和接收超声波的信号收发元件。为了折回超声波,在面板的周边部分印刷形成了斜向锯齿状的“反射阵列”。信号发送元件发出的超声波沿玻璃表面前进,遇到反射阵列的斜线后折回。遇到相反一侧的斜缝后会再折回来,到达信号接收元件。

通过在各倾斜线上反复进行该动作,使超声波经过面板表面上的所有位置。用手指触摸面板上的某一位置,仅该位置部分会吸收超声波,从而使信号减弱。越是经过较近路径的超声波,其从发信到受信的时间越短,立刻就能返回。经过较远路径的超声波折返需要一定的时间。利用这一特点,可根据信号减弱的时间长短来确定触摸位置。


声学脉冲波辨识方式触摸面板与超声波表面弹性波方式一样采用玻璃制造。玻璃材料本身作为传递声波的物质使用。用手指触摸面板会产生微弱的振动波。

该振动波以同心圆状态传递,通过分析到达面板周边配置的受信传感器的波形,可以计算出位置。与计算地震震中的三角测量相似,但稍有不同。

制造时将触摸面板的某一位置时会到达何种波形信号的数据事先保存在面板上的存储器中。使用时将接收到的信号与保存在存储器中的数据进行比较,从类似的波形座标中锁定位置。由此,容易区分面板以外位置发生的振动带来的噪声等。

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工业一体机的触摸技术分为电阻式、电容式、红外式、表面声波式触摸。

电阻式触摸屏利用压力感应进行控制,包含上下叠合的两个透明层,通常还要用一种弹性材料来将两层隔开。在触摸某点时,两层会在此点接通。四线和八线触摸屏由两层具有相同表面电阻的透明阻性材料组成,五线和七线触摸屏由一个阻性层和一个导电层组成。

所有的电阻式触摸屏都采用分压器原理来产生代表X坐标和Y坐标的电压,分压器是通过将两个电阻进行串联来实现的。

为了在电阻式触摸屏上的特定方向测量一个坐标,需要对一个阻性层进行偏置:将它的一边接VREF,另一边接地。同时,将未偏置的那一层连接到一个ADC的高阻抗输入端。

当触摸屏上的压力足够大,两层之间发生接触时,电阻性表面被分隔为两个电阻。它们的阻值与触摸点到偏置边缘的距离成正比。触摸点与接地边之间的电阻相当于分压器中下面的那个电阻。因此,在未偏置层上测得的电压与触摸点到接地边之间的距离成正比。

四线触摸屏包含两个阻性层。其中一层在屏幕的左右边缘各有一条垂直总线,另一层在屏幕的底部和顶部各有一条水平总线。为了在X轴方向进行测量,将左侧总线偏置为0V,右侧总线偏置为VREF。将顶部或底部总线连接到ADC,当顶层和底层相接触时即可作一次测量。为了在Y轴方向进行测量,将顶部总线偏置为VREF,底部总线偏置为0V。将ADC输入端接左侧总线或右侧总线,当顶层与底层相接触时即可对电压进行测量。


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工业平板电脑和工业一体机在以前,因为成本和技术的原因,多采用电阻式触摸,电容式触摸应用的较少,随着工艺的进步和批量化,电容式触摸屏的成本正在不断降低,已经大幅度接近电阻式触摸的成本,所以在价格上,工业平板电脑开始更加青睐电容式触摸。

在苹果随着iPhone崛起之后,电容式触摸开始为广大消费者所接受,各大面板厂商也开始大量跟进,纷纷投入到研发中。

电容式触摸屏与传统的电阻式触摸屏有很大区别。电阻式触控屏幕在工作时每次只能判断一个触控点,如果触控点在两个以上,就不能做出正确的判断了,所以电阻式触摸屏仅适用于点击、拖拽等一些简单动作的判断。而电容式触摸屏的多点触控,则可以将用户的触摸分解为采集多点信号及判断信号意义两个工作,完成对复杂动作的判断。

在制造工艺、技术等方面的差距,目前国内的电容式工业平板电脑在灵敏度及操作感等方面比起国外厂商的工业平板电脑还略有差距。

其实触摸屏的实现原理大致相同,都是在普通液晶屏上增加透明的触控面板。而我们所说的电阻式及电容式等类型,则是根据其工作原理的不同而划分的。目前触摸屏的分类主要有电阻式、电容式、红外线式、表面声波四种类型的工业平板电脑。

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