究竟任天堂DS、苹果iPhone和HP TouchSmart有什么相同之处?恩,答案很简单——他们都能指指点点。自从水果iPhone问世以来,包括微软、HP、诺基亚、Apple都加入了指指点点的大军。

看到iPhone上方便华丽的多点触摸技术和微软Surface那巨大的屏幕,未来我们使用各种科技产品的方法,必将因为触摸而变。究竟触摸屏幕是怎么回事?未来触摸技术又能达到什么样的程度?这正是本期新技术研习社的重点补习内容

从少到多,触摸屏进化

我们看到能摸的屏幕,就会说这个屏幕是触摸屏。但事实上触摸屏只是一片透明薄膜,并没有任何显示功能。我们只要拆开一部触摸手机,就可以发现屏幕和触摸透明薄膜是完全可以分离的,只是在生产过程中触摸屏和显示屏会被封装在一起,加快生产速度。

下次再听到有人说“液晶屏幕是可以触摸的,又或者OLED屏幕是可以触摸的”之类的错误观点时,你就可以上去狠狠的打脸,对此人说——普通CRT也是能触摸的!你没见过以前很多ATM取款机都是触摸屏的吗?同样的,面对许多JS宣称触摸屏要比普通显示屏画面质量更好的谬论时,你也可以大义凛然的指出他的错误——触摸和显示类型以及显示质量并没有任何的联系。

1971年,美国人Sam Hurst发明了世界上第一个触摸传感器。虽然这东东和我们今天看到的触摸屏并不一样,却被视为触摸屏技术研发的开端。在随后的30年年间,触摸屏已经派生出了红外线式触摸屏、电阻式触摸屏、表面声波触摸屏和电容式触摸屏几种。

我们在公共场合见到的许多触摸系统,大多采用表面声波式触摸屏。表面声波是一种沿介质表面传播的机械波。该种触摸屏的角上装有超声波换能器。能发送一种高频声波跨越屏幕表面,当手指触及屏幕时,触点上的声波即被阻止,由此确定坐标位置

表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响,分辨率极高,有极好的防刮性,寿命长,透光率高,能保持清晰透亮的图像质量,最适合公共场所使用。虽然耐用,但表面声波式触摸屏很容易因为污垢导致定位错误,要经常洗洗更健康。

我们手机、笔记本上用的触摸屏,大部分都是电容式触摸屏。该触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的,在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属导电物质,当有导电物体触碰时,就会改变触点的电容,从而可以探测出触摸的位置。但用戴手套的手或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为增加了更为绝缘的介质。

电容触摸屏能很好地感应轻微及快速触摸、防刮擦、不怕尘埃、水及污垢影响,适合恶劣环境下使用。但由于电容随温度、湿度或环境电场的不同而变化,所以电容式触摸屏稳定性较差,经常需要进行屏幕校正,否则就可能出现触点偏移。

在电容式触摸屏问世后多年,触摸屏都只能每次响应一个触点。一旦我们操控超过一个触点,电容式触摸屏就会因为无法定位而让光标错乱。究其原因,不过是电容式触摸屏的信号线较少,无法实现复杂多重定位所致。

知道了问题的原因,那开发出更复杂、一次可以响应多点压力的触摸屏就不再是什么难事。2006年,苹果就率先申请了2个触摸屏专利,分别是Self capacitace(自我电容型)与Mutual capacitace(相互电容型)。

根据苹果的设计,多点触摸屏幕在导电层上划分出了许多独立的触控单元,而每个单元通过独立的连线连接到外部电路。由于所有的触控单元呈矩阵形排布,所以无论用户手指接触到哪一个部分,系统都能够对相应手指动作产生反应。在初期苹果运用于iPhone的多点触摸屏幕上,最多能同时间响应2个压力点。

通过增加交错矩阵型触控单元设计,还可以提供更为复杂大量的同时压力感应数。微软就在Surface上实现了最多52个压力点的同时感应——随着半导体集成度的不断提升,未来的iPhone说不定也能获得最少3~4个同时压力定位,到时放大缩小图片就不是简单的两指头神功,而可能是一个爪子都能放上去。

 

不仅要灵敏,还要有触

如果你觉得能对这屏幕做各种各样手势就已经很牛很华丽了,那接下来的新技术肯定会让你叹为观止。最先登场的就是超精确、超稳定、完全不会偏移的多点触摸技术——电容投射式(Projected Capacitive Touch Screen ,PCT)触摸屏。

在电容投射式(Projected Capacitive Touch Screen ,PCT)触摸屏上,实现多点触摸会变得相当容易,电容投射式触控屏利用人体的电流感应进行工作。电容式触控屏是一块四层复合玻璃屏,玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO(镀膜导电玻璃),最外层是一薄层矽土玻璃保护层, ITO涂层作为工作面, 四个角上引出四个电极,内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境

当手指触摸在金属层上时,由于人体电场、用户和触控屏表面形成以一个耦合电容,对于高频电流来说,电容是直接导体,于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触控屏四角上的电极中流出,并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比,控制器通过对这四个电流比例的精确计算,得出触摸点的位置信息。

在触摸屏结构方面,将超细微感应线阵列嵌入多层压屏幕中,在前方采用面板保护,从而保护感应介质不受意外或恶意破坏。据介绍,采用此技术的触摸屏结实可靠,具有业界最高的光传输特性,可带手套或不带手套操作。投影电容式感应器的触摸寿命很长,而且无偏移,基本无需维护。

触摸屏虽然直观方便,但你在使用的时候,有没有感觉少了些什么?对了,Touch is good,触摸屏是个平面,按下去一点手感也没有,感觉好奇怪。所以力反馈领域垄断厂商Immersion就推出了基于触摸屏的力反馈技术Touchsence。

根据Immersion的介绍,该技术将为导航设备、媒体播放器等掌上设备的触摸屏幕添加震动功能,给手指一种力反馈,让人感觉到好像正在按下一个真实的按键,而不是光滑的屏幕Touchsense技术将会通过OEM的方式交给其他厂商应用到具体产品上,实现它需要经过电路、机械设计、Firmware、API和震动运行库的通力合作。API经过编程后对触摸输入信息作出反应,执行程序向震动驱动电路发出信号,控制屏幕背后安装的震动发生器,给人以栩栩如生的按键触感。Immersion宣称,Touchsense技术可以用在最大6英寸的触摸屏上。根据诺基亚的计划,他们将有可能率先将Touchsence技术运用到新一代触摸屏手机中,从而再度超越Apple iPhone成为触摸手机的一哥。

结语

从红外线触摸屏到电容触摸屏,我们经历了模糊到精确的蜕变。从单点触摸到多点触摸,我们又迎来了电脑操控方式的变革。在电容投射式触摸屏和触摸屏力反馈技术的推波助澜下一场电子设备操控的革命已经向我们席卷而来。

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