觸摸屏技術的起源、分類與發展曆程
蘋果公司剛剛發售的新一代手機iPhone，令世人驚豔：太酷了———它沒有任何按鍵，全部操作全靠一塊3.5英寸觸摸屏完成。最好玩的是，用兩根手指在屏幕上“捏”一下，就能調整窗口和圖片的大小，就像你真的把它“捏扁”了一樣。這一切效果的實現，都建立在觸摸屏技術不斷發展的基礎上。那麽，觸摸屏的原理是什麽？這項技術經曆了怎樣的發展曆程？我們的手指和新技術一起，將怎樣改變世界?
被逼出來的發明
如果說1964年鼠標的發明，把電腦操作帶入了一個新的時代，那麽觸摸屏的出現，則使圖形化的人機交互界麵變得更為直觀易用。1971年，美國人SamHurst發明了世界上第一個觸摸傳感器。雖然這個儀器和我們今天看到的觸摸屏並不一樣，卻被視為觸摸屏技術研發的開端。
當年，SamHurst在肯尼迪大學當教師，因為每天要處理大量的圖形數據而不勝其煩，就開始琢磨怎樣提高工作效率，用最簡單的方法搞定這些該死的圖形。他把自己的三間地下室改造成了車間，一間用來加工木材，一間製造電子元件，一間用來裝配這些零件，並最終製造出了最早的觸摸屏。這種最早的觸摸屏被命名為“AccuTouch”，由於是手工組裝，一天生產幾台設備。1973年，這項技術被美國《工業研究》雜誌評選為當年100項最重要的新技術產品之一。不久，SamHurst成立了自己的公司，並和西門子公司合作，不斷完善這項技術。這個時期的觸摸屏技術主要被美國軍方采用，直到1982年，Sam Hurst的公司在美國一次科技展會上展出了33台安裝了觸摸屏的電視機，平民百姓才第一次親手“摸”到神奇的觸摸屏。
從此，觸摸屏技術開始廣泛應用於公共服務領域和個人娛樂設備。人們逐漸習慣用“摸”的方式，在電子售貨機上選購商品，在卡拉OK機上點播歌曲，在銀行、醫院、圖書館、機場查詢自己需要的信息。1991年，觸摸屏正式進入中國。1996年中國自主研發的觸摸自助一體機投入生產。今天我們在大街小巷看到的“數字北京信息亭”就離不開觸摸屏技術，有了它，即使不會使用電腦的人也能輕易查到“我在哪裏”、“我要到哪去”。
被誇大的“透光率”
前不久，《福布斯》雜誌評出了2007年十大熱門技術及代表產品，觸摸屏技術高居榜首，而它的代表產品就是蘋果的iPhone.蘋果公司還將在今年第三季度推出搭載了觸摸屏的MP3播放器和筆記本電腦。
既然小小一塊觸摸屏裏就集中了這麽多有趣且實用的技術，為什麽到目前為止，絕大多數的手機和筆記本電腦都沒有使用觸摸屏呢？
這就涉及到了觸摸屏技術始終難以跨越的障礙———“透光率”。
用戶使用手機和筆記本電腦，總希望看到更加鮮豔清晰的圖像，這就對顯示屏的視覺效果提出了很高的要求。眾所周知，目前最好的透光材料是玻璃，但當光線穿過時，玻璃的兩個表麵將分別反射掉3%的光，即單層玻璃的最大透光率是94%，這就使得到達人眼的光線受到了損耗。
而目前應用最廣泛的電容屏和電阻屏，都在玻璃屏幕表麵加蓋了幾層導電塗層。可想而知，它們的透光率更低，圖像的失真也就更嚴重。例如，通常的電阻屏透光率約為75%，電容屏的透光率稍高一些，但也絕不會達到有些商家宣稱的95%—98%.這些誇大宣傳的依據是紅外線通過觸摸屏的透光率，而不是顯示屏上圖像所發出的光線。魚與熊掌難以兼得，是追求更逼真的顯示效果，還是更舒適的操作感受，就是用戶見仁見智的問題了。
觸摸屏的未來
科技總在不停進步，盡管市麵上已經有眾多品牌的觸摸屏手機，iPhone仍能引起轟動的一個重要原因，就在於蘋果公司率先將“多點觸摸”應用到了手機上。以往的手機觸摸屏多采用電阻式，一次隻能感知一個位置的觸摸。而電容式觸摸屏搭配專用軟件，可以同時處理多根手指的觸摸指令。據悉，微軟日前發布的概念計算機Milan也應用了此項技術。
而在不久的將來，還將有更先進的“力反饋觸摸屏”走進我們的生活。不少人會抱怨觸摸屏雖然方便好用，可手指在冷冰冰的玻璃表麵摸來按去，總不如傳統鍵盤的手感好，“力反饋觸摸屏”解決的就是這個問題。美國Immersion觸摸反饋技術公司宣布，他們開發的這項技術可以給觸摸屏添加震動功能，當手指接觸屏幕時將受到一個反作用力的震動，感覺就像是按下了一個真實的按鍵一樣。據說今年年底將有幾家手機廠商的十多款采用“力反饋觸摸屏”的手機上市。
觸摸屏技術還不斷被開發出新的用途，甚至不局限在圖形界麵領域。日本電信電話（NTT）公司下屬的一個研究所，已經研製成功一種觸摸操縱裝置，可以依據手指觸摸的位置及力道，控製機器人手臂動作。該裝置是把觸摸傳感器裝進一個鋁製的圓柱內，就像一個操縱杆，隻需用一根手指觸摸操縱杆的任一部位，傳感器就能分辨出手指移動的距離和壓力強度，將其轉化為機械手的運動。要知道，以往的機械手運動，需要操縱者按動多個按鈕，還要仔細輸入移動軌跡的數據方可執行，並且不能斜向運動。該研究所未來的研究目標是把操縱杆進一步改進成球形，以實現全方位多角度自由移動。
■原理
觸摸定位是如何實現的
從技術上講，觸摸屏就是一個透明的絕對定位係統，通過感知物體接觸來實現相關命令。根據感知觸摸的原理不同，觸摸屏主要分為電阻式、電容式、紅外式和聲波式等類別。
電阻式觸摸屏
這種觸摸屏感受的是“壓力”，其原理是在屏幕上塗有兩層透明氧化金屬，這兩層導體之間夾有許多小於千分之一英寸的透明絕緣點。當手指觸摸屏幕時，就像一顆石子投入平靜的湖水，手指壓力點上的兩層金屬接觸導電，處理器立刻計算出電信號產生的坐標，然後啟動相應位置的程序。電阻屏的技術關鍵就在於導電材料，常用的透明導電塗層材料有氧化銦和鎳金兩種，其中鎳金塗層的延展性更好，但成本較為高昂。
由於隻需受壓即可，電阻式觸摸屏可以用任何固體來觸摸，比如你拿支筆或木棍去碰它，和用手摸的效果完全相同，所以電阻屏可以用來寫字和畫畫。電阻屏也很耐用，不怕灰塵和水汽，但它的弱點是表麵塗層一旦被硬物劃傷，整個觸摸屏可能就報廢了。在使用電阻屏時，一定要注意別用力過猛，尤其是不要用尖利的東西去碰它。
電容式觸摸屏
我們都知道人體可以導電，電容式觸摸屏正是利用了這個原理。在電容式觸摸屏四角有四個電極，它們和屏幕表麵的導電層共同形成一個穩定的電場。當手指摸上來的時候，一小股電流就被人體吸走了，處理器計算這股電流和四個電極的距離，從而得出觸摸點的位置。也就是說，當你使用它的時候，你自己就成了電容式觸摸屏的一個元件。
電容屏的導電層上往往覆蓋有一層矽土玻璃，具有較強的抗剮蹭性。由於兩個導體距離較近時即可導電，不一定需要直接接觸，所以當人體或其他導體靠近它時容易產生誤操作。比如用觸摸屏手機打電話時，你的臉如果碰到屏幕，就可能不小心掛斷電話。正是因為考慮到這個因素，蘋果的iPhone能夠偵測人體麵部特征，在打電話時自動鎖定屏幕。電容式觸摸屏的另一缺點是，假如你戴著手套，就沒辦法使用它了。這一點，用過LG的“巧克力”手機的人應該深有體會。
紅外式觸摸屏
顧名思義，紅外式觸摸屏是利用紅外線矩陣來檢測並定位用戶的觸摸，其屏幕本身並沒有什麽特別，隻是在屏幕四周排滿了紅外線發射管和接收管。當手指擋住某個點上的橫豎兩條紅外線時，處理器就能計算出觸摸點的坐標。和電阻式觸摸屏一樣，紅外屏也可以用任何固體操作，而且可以充分加固屏幕表麵，適應各種惡劣環境，價格也很便宜。一些有特殊安全需求的用戶，譬如銀行，大可采用防暴玻璃作為屏幕表麵，就不怕某些犯罪分子用板磚、鐵棍破壞ATM機了。
早期的紅外式觸摸屏存在分辨率低、易受自然界光線幹擾的弊病，經過不斷改進，現在的紅外屏已經在一定程度上解決了這些問題，但根本性的技術突破尚未出現。有專家說，紅外式觸摸屏將會是觸摸屏產品的最終發展趨勢。
聲波式觸摸屏
聲波式觸摸屏的全稱是“表麵聲波式觸摸屏”，所謂“表麵聲波”，是超聲波的一種，是可以在玻璃或金屬等剛性材料表麵淺層傳播的機械能量波，具有尖銳的頻率特性，穩定並易於分析。聲波式觸摸屏的屏幕表麵可以是平麵、球麵甚至柱麵，安裝在屏幕四角的超聲波發射器和接收器的工作原理類似於紅外式觸摸屏，隻是發出的是超聲波而不是紅外線。
聲波式觸摸屏具有較好的靈敏度和高分辨率，不受溫度和濕度影響，使用壽命很長。但技術難點在於，屏幕上如果沾有灰塵或液體，就會吸收一部分聲波信號，還會阻塞觸摸屏表麵的導波槽，造成故障。使用聲波屏的用戶必須嚴格注意環境衛生，經常擦拭以保持屏幕光潔。影響聲波式觸摸屏推廣應用的因素還包括價格高昂、體積大、不易集成在顯示器內部等。
