互聯(lián)網(wǎng)時代，我們最親密的伴侶早已不是親朋好友，而是24小時不離身的——手機。隨時隨地，點點點，滑滑滑，通過一個小小的屏幕了，和整個世界產生聯(lián)系。一個個小小的觸摸屏徹底改變了我們的生活方式。

但是你有沒有想過，為什么你在玻璃板上動動手指頭，機器就知道你要做什么？究竟是什么樣的技術，足以在一個巴掌大的屏幕上支撐起一個龐大的互聯(lián)網(wǎng)世界？

觸摸屏技術的發(fā)展歷程

觸控技術的起源可以追溯到1982年，當時多倫多大學開發(fā)出第一個感知手指壓力的多媒體觸摸顯示屏，成功地實現(xiàn)了多點觸控技術的研發(fā)。

此后，盡管技術人員一直不斷地完善，形成了多種不同應用的觸控顯示技術，但無論其中哪種技術，在應用層面上都停留于小規(guī)模階段，無法為大眾知曉。

人機交互最早通過按鍵、鼠標等實體設備進行，直至2007年蘋果公司成功推出了具有高分辨率、多點觸控功能的第一臺iPhone手機，在電容式技術上實現(xiàn)了多點觸控，這才使得這項技術不斷地家喻戶曉。而在今天，電容觸摸屏已經成為一種智能手機的標準配備。

然后進入了我們所處的觸控時代，實體按鍵不斷減少，甚至出現(xiàn)了所有操作都通過虛擬按鍵實現(xiàn)的產品。現(xiàn)在觸控技術的不斷升級，讓我們可以通過各種手勢、力度、多點觸控等方式，實現(xiàn)平時需要復雜操作才能實現(xiàn)的功能。

觸控面板也叫觸摸屏(Touch Panel, or Touch Screen, or Touch Pad, etc)，觸控技術現(xiàn)今有著極大的消費市場，凡是電子設備都要用到屏幕，如果你不想讓你的屏幕被無聊的鍵盤占據(jù)一半面積，就必須要使用觸摸屏作為人機對話的媒介。觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設備，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互方式。

觸控技術的應用并不局限于手機，在電腦上也有很多應用。早在iPhone推出的2007年，微軟也曾推出一款采用多點觸控技術的概念產品Surface，在業(yè)界引起廣泛關注。如今，更多的電腦產商運用技術，華碩的EeeP 900等產品就是例子。此外，觸控技術還運用于其他領域，比如，有研究院在研究汽車擋風玻璃當信息顯示平臺，可以通過機器識別手勢，進行駕駛操作；有人研究在運動員的訓練中應用觸控技術，通過設點標準動作實現(xiàn)對訓練的監(jiān)控，大大簡化訓練過程。

觸摸屏技術的分類

根據(jù)屏幕表面定位原理不同，可以把觸摸屏技術分為電容式觸摸屏技術和電阻式觸摸屏技術兩類。

1.電阻式觸摸屏技術

電阻屏是利用觸摸屏表面隨著所受壓力的變化，產生屏幕凹凸變形而引起的電阻變化實現(xiàn)精確定位的觸摸屏技術。

電阻屏性能具備以下特點：

a.是一種對外界完全隔離的工作環(huán)境，不怕灰塵、水汽和油污；

b.可以用任何物體來觸摸，可以用來寫字畫畫；

c.電阻觸摸屏的精度只取決于A/D轉換的精度，因此都能輕松達到4096*4096。

電阻屏不支持多點觸控、功耗大、壽命較短、同時長期使用會帶來檢測點漂移，需要校準。但是電阻屏結構簡單、成本較低，在電容式觸摸屏成熟以前，一度占據(jù)大部分觸摸屏市場。

2.電容式觸摸屏技術

電容式觸摸屏是在玻璃表面貼上一層透明的特殊金屬導電物質。當手指觸摸在金屬層上時，觸點的電容就會發(fā)生變化，使與之相連的振蕩器頻率發(fā)生變化，通過測量頻率變化可以確定觸摸位置獲得信息。

電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護導體及感應器，更有效地防止外在環(huán)境因素對觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵?；蛴蜐n，電容式觸摸屏依然能準確算出觸摸位置。
但用戴手套的手或手持不導電的物體觸摸時沒有反應，這是因為增加了更為絕緣的介質。電容觸摸屏能很好地感應輕微及快速觸摸、防刮擦、不怕塵埃、水及污垢影響，適合惡劣環(huán)境下使用。但由于電容隨溫度、濕度或環(huán)境電場的不同而變化，故其穩(wěn)定性較差，分辨率低，易漂移。

電阻式、電容式觸摸屏工作原理

1.電阻式觸摸屏工作原理

電阻式觸控板主要由兩片單面鍍有ITO(氧化銦錫)的薄膜基板組成，上板與下板之間需要填充透光的彈性絕緣隔離物(spacer dot)來分開，如圖所示，下極板必須是剛性的厚玻璃防止變形，而上極板則需要感應外力產生形變所以需要爆玻璃或者塑膠。

正常工作時，上下極板接電壓并且處于斷開狀態(tài)，當外力按下時上極板發(fā)生形變與下極板接觸導通，此時產生電壓變化，通過此電壓變化可以精確測量觸摸點坐標(因為觸摸上下極板接觸后則上下極板由原來的整體電阻變成了一分為二的電阻，而電阻值分壓值與它到邊緣的距離成比例推算X、Y坐標的)。所以電阻式觸摸屏的精度主要取決于這個坐標電壓的轉換精度，所以非常依賴于A/D轉換器的精度(力度大小的電壓敏感性)。

因為電阻式螢幕透過壓力操控，所以不一定要用手來控制，筆、信用卡等都可以操作，即使戴套也沒關系，而且它和外界是隔離的所以它具有防塵防污的優(yōu)勢；不過如果「摸」得太輕，電阻式螢幕不會有反應，要用輕戳才行。電阻式螢幕成本低廉、技術門檻低，而且，操作電阻式觸控螢幕時需要輕敲，所以容易壞，而且靈敏度也不太好，畫畫、寫字并不流暢。

2.電容式觸摸屏工作原理

然而，真正帶來智能手機風潮的是電容式觸摸屏，它是由一片雙面鍍有導電膜的玻璃基板組成，并在上極板上覆蓋一層薄的SiO2介質層。如圖所示，其中上電極是用來與人體(接地)構成平板電容感測電容變化的，而下極板用來屏蔽外界信號干擾的。

工作時，上透明電極需要接電壓并在四個角上引出四個電極，所以當手指觸碰上面的SiO2層時，因人體是導電的，所以人體與上透明電極之間產生足夠的耦合電容，并且根據(jù)與四個角(或周邊)測量的電容值變化來計算出觸控位置坐標(離觸控位置越近則電容越大)。但是這種表面電容式觸控(Surface Capacitive)還是無法滿足現(xiàn)在流行的多點觸控，如果要實現(xiàn)多點觸控必須要使用新技術叫做Projected-Capacitive Touch，它主要改變在于將表面的感應電極鋪設成一層或兩層并且進行圖案化(主要是菱形)，一層負責X方向，一層負責Y方向。然后通過X方向和Y方向電極電容的變化來定位。

由于現(xiàn)在主流都是多點觸控(Multi-Touch)，所以我稍微多講一點他的演變過程，多點觸控的Projected Capacitive主要有兩種：自電容(Self-Capacitive)和互電容(Mutual Capacitive)。

自電容它是直接掃描每個X和Y的電極電容，所以當兩個觸摸點的時候會額外產生兩個虛擬點(Ghost Points)，如圖所示，左邊為兩層電極圖形化示意圖(多為菱形)，它只需要一層ITO層即可，通過光刻形成X和Y電極。右邊為原理圖，從原理圖上看，當同時觸摸(X2, Y0)和(X1, Y3)時，由于量測四個電極的電容，所以會額外多出兩個點(X1, Y0)和(X2, Y3)，這就是Ghost Points，只能靠軟件解決了。雖然自電容有Ghost-Points的問題，但是自電容位置精準靈敏度高，最大的好處是它可以做Single layer ITO膜，但是到大尺寸(>15寸)的時候點數(shù)增加導致管腳增多，成本會很高，而且點數(shù)多了之后中間的線路會走不出來，必須要把ITO變細，所以電阻增大，而且點數(shù)多掃描時間也會增長，看似沒有優(yōu)勢，但是現(xiàn)在蘋果手機貌似就是在走自電容觸控技術，這些技術應該都突破了。

而互電容(Mutual-Cpacitiveor Trans-Capacitive)它需要兩層ITO膜層，通過特殊的結構把X和Y電極在每個節(jié)點上分隔開，這樣它掃描的就是節(jié)點(Intersection)電容，而不是電極電容了。只是這兩層ITO在交點處的接觸必須隔開，需要用到MEMS技術將它類似立交橋架起來。

不管是自電容還是互電容，都是依賴于將電容從人體電容中導到電極上，所以這兩種技術都叫做電荷轉移型電容觸控(Charge-Transfer)。

電容式觸控優(yōu)勢在于速度快，可以滑而不用再用戳的。然而它只能用導電物體操控，它還有個缺點是如果觸控面積比較大(手掌)，可能你還沒碰到就有動作了，因為面積大耦合電容大，所以觸發(fā)了屏幕，所以它對外界電場或溫濕度導致的電場變化比較敏感。但是它是一層玻璃板結構所以透光率比電阻式高可達90%以上。

然而不管是電阻式還是電容式觸摸屏都很難做到均勻電場，所以只能用于20幾寸以下的面板尺寸。如果要做大屏幕觸控必須要使用波動式觸控技術(主要有表面聲波或紅外線波兩種)，它主要在四角或邊緣安裝紅外線或聲波發(fā)射器/接收器，當觸控阻斷聲波或紅外線時，對應的接收器接收不到信號則可以斷定坐標，這種觸控屏怕臟怕灰怕油，太嬌氣了，而且很容易受環(huán)境波動影響。

無論如何，觸摸屏技術已經成了繼鍵盤、鼠標、手寫板、語音輸入后最為普通百姓所易接受的計算機輸入方式。它讓人機交互更為直截了當，以觸摸屏技術為交互窗口的公共信息傳輸系統(tǒng)通過采用先進的計算機技術，運用文字、圖像、動畫、等多種形式，直觀、形象地把各種信息介紹給人們，給人們帶來極大的方便。

我們相信，隨著觸摸屏技術的迅速發(fā)展，觸摸屏的應用領域會越來越廣，性能會越來越好，未來也許會像科幻電影里一樣，隨時隨地可以用手指激活屏幕，接入互聯(lián)網(wǎng)。