指尖上的快感

技术密码

了解你的平板电脑触摸屏

很多人说iPad改变了世界,这或许是因为很多人从iPad开始才接触到平板电脑以及触摸屏的缘故……事实上,虽然iPad经由触摸屏改变了人们对移动设备的使用习惯,但平板电脑可是在iPad之前很多年就出现过了。说到触摸屏,大家既熟悉又陌生,那么现在就让我们一起来回溯这些年我们曾用过的平板触摸屏!

触摸屏是怎么工作的?

无论是什么样的触摸屏,电阻屏也好,电容屏也好,单点触摸屏也好,多点触摸屏也好,实际上在工作原理上都是一样的。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成;触摸检测部件安装在显示屏幕前,用于检测用户触摸位置,接收后将指令送给触摸屏控制器;而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息,并将它转换成触点坐标,再送给CPU,它同时能接收CPU发来的命令并加以执行;最后处理器执行的命令就是我们手指在屏幕上的各种动作。没错,触摸屏的技术原理实际上就是这么简单……

电阻、电容,要分清

很多人往往将多点触控技术和触摸屏类型混为一谈,实际上这是两个概念。如果单纯从技术上去分析触摸屏,我们大概能得出五种触摸屏,分别是矢量压力传感技术触摸屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏以及表面声波技术触摸屏。其中,矢量压力传感技术触摸屏已经过时,目前电阻屏和电容屏多用于流行的移动设备上,这两种屏幕技术不错,但缺陷明显,多用于大型或者室内的一些触摸设备上。下面我们具体介绍电阻屏和电容屏这两种触摸屏技术。

1.电阻式触摸屏

如果说到触摸屏的使用,苹果可能就要靠边站了,虽然苹果的iPad是最早使用电容屏的平板电脑,但平板上的触摸屏最早可是从电阻屏开始的,比如早期带触控笔的一些平板设备。电阻触摸屏的屏体部分是一块与显示器表面非常配合的多层复合薄膜,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,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导电层,在两层导电层之间有许多细小的透明隔离点把它们隔开绝缘。当手指接触屏幕,两层导电层出现一个接触点,因其中一面导电层接通Y轴方向的5V均匀电压场,使得侦测层的电压由零变为非零,控制器侦测到这个接通后,进行A/D转换,并将得到的电压值与5V相比,即可得出触摸点的Y轴坐标,同理得出X轴的坐标,这就是电阻技术触摸屏最基本原理。

电阻屏主要是靠压力感来进行控制,如果还有人使用这类屏幕就会知道,手指或者触控笔用力轻了,屏幕是没有任何反应的(所以用触控笔比较合适)。这种屏最大的问题在于导电层薄了就容易脆断,涂得太厚又会降低透光且形成内反射降低清晰度,用久了屏幕会产生故障,寿命较短,不过这种屏幕不受尘埃、水、污物影响,恶劣环境下依然可以使用。这也不难解释为什么在美剧《24小时》中,杰克总拿着电阻屏的移动设备了……

2.电容式触摸屏

电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导电体内形成一个低电压交流电场。用户触摸屏幕时,由于人体电场,手指与导体层间会形成一个耦合电容,四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器,更能有效地防止外在环境因素对触摸屏造成影响,就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍,电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。

电容式触摸屏的优点很多,在多数环境下可以准确识别,不过缺点也很明显,就是电容触控受温差和湿度影响较大,容易发生漂移。所以不同地域温度环境的人使用同一个电容屏设备,可能会有不同的使用体验,这点即使是我们使用iPhone手机和iPad在不同的城市也能有所感受。当然,电容屏目前是智能移动设备的绝对主流。

从单点到多点的技术迈进

说完触摸屏的技术类别,现在再来谈谈多点触控和单点触控的问题。其实多点触控和单点触控从字面上很好理解。单点触控就是在触摸屏上只能进行一个点的操作,无法在屏幕上多个区域或者点阵上进行操作,比如早期的Palm智能手机以及电子书、电子词典等;而多点触控就是可以在触摸屏的多个区域同时进行操作。举例而言,在早前的智能手机上,我们如果同时按下两个地方,手机是没有响应的,而在现在的智能手机上,我们可以用两根手指甚至多根手指在屏幕不同的区域里进行操作,比如拉动页面或者图片等,这些都算作多点触控。

多点触摸屏幕的工作原理是在导电层上划分出了许多独立的触控单元,每个单元通过独立的引线连接到外部电路。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。从技术原理上来看,电容屏非常容易实现多点触控,所以也有很多人将多点触控直接与电容屏画上了等号。其实不然,电阻屏由于自身的技术架构,所以更多时候是实现单点触控,但这并不等于它无法实现多点触控,事实上在2010年后,部分公司的平板电脑仍然采用电阻屏,却依然可以实现5点触控,所以我们不能简单地将多点触控和采用不同触摸技术的屏幕联系起来。从现在的设备来看,多点触控可以应用在任意触摸屏类型上。无论是哪种技术,其产生的效果则是大同小异,厂商只是根据成本和需求来选择而已。

编 后

从1989年到2012年,平板电脑由诞生起已经度过了23个年头。在这些年里,平板经过了由物理输入到触控操作的过程,而触摸屏的操控技术也从单点发展到了多点。从现在来看,电阻屏由于自身技术限制的原因,已逐渐被淘汰出历史的舞台,即便电阻屏已经支持多点触控,但受成本和效果的影响,恐怕很难翻身。电容屏目前是平板电脑触摸屏的主流,技术成熟,不过如果平板想进一步往大尺寸发展,表面声波触摸屏很有可能在未来占据一席之地。或许不久后,我们就能在众多Ultrabook和平板电脑上看到它的身影。

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触摸屏的工作原理
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为什么很多电阻屏平板搭配的是触控笔?因为一个笔尖只能实现一次接触……这就是单点触控
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售价超过200美元的Nook电子书也是采用单点触控技术
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目前5点触控技术广泛应用在国产平板上,如昂达Vi10、台电 P81HD、原道N12