触控显示屏的基本原理——从电阻式和电容式的区别说起
不用刻意关注,你大概也能够察觉到带触控屏的手机在近五六年渐渐变得流行普及起来。不仅是手机,包括如数码相机、随身音乐播放器、平板电脑等数码产品,甚至一些新款的家用电器,由于其操作方式的人性化,触控屏的应用一步步延伸到生活的方方面面。
如果你对新款的数码产品比较关注,使用新产品的经验也比较多的话,可能会注意到以下这个事实:近两三年的触控屏与更早些年的相比,在操作体验上有颇为明显的差别。具体来说,早些年的触屏,点击屏幕的时候你要稍微使点力压下去才会有响应;你可以用手指在上面划,也可以用手写笔或者任意比较尖的物品来操作。而近年的很多触屏产品,除了手指以外大部分的物品点击上去都不起作用,相应地,它的反应变得相当灵敏,只要指头跟屏幕表面轻轻触摸上了就能有响应;并且,新的产品也支持更丰富的操作方式比如说多点操作等。同样是触控屏,为什么在操作方式上会有这么显著的不同呢?
其实,触控屏的设计以及运作原理并不是唯一的。市场上的触屏产品,最常见的有两种,分别称为电阻式和电容式。如果你比较细心的话,应该能注意到这两个名字出现在产品的规格参数当中。操作体验的差异正是起源于这些设计原理上的不同。
在我们看起来可能是简简单单一张透明的屏幕,事实上都是有好几层结构在里面的。对电阻式触屏来说,它的核心结构是两层挨得很近的导电薄膜。当手指头或其他东西压到屏幕上一个点上面时,两个导电层便在那一点处接触到一起而导通,在屏幕的横向和竖向检测得到特定的电信号,从而分辨出该接触点的位置坐标,完成一次触发输入的操作。从这样一个基本原理之中就可以理解为什么有些触屏的操作需要使上一点压力。
同样是多层结构,电容式触屏是在一层透明导电薄膜上面盖有透明的绝缘层。当比如人体这样的导电体靠近接触屏幕表面的时候,扭曲了这附近的静电场,其结果相当于在这个绝缘介质层之间引起一个电容的改变,通过这个电容信号的获取和解读得出该点的坐标位置从而完成一次输入。从这里可以看出它与电阻式触屏之间显著的区别:不需要对屏幕施加压力,轻轻一触、一划,即触发了输入动作;虽然操作上更轻松简单一些,但也更容易触发误操作。另一方面,电容式的原理决定了一般的绝缘体如塑料笔、手套等无法作为输入工具对屏幕的电路产生影响,而只能使用人体或者特制的工具,这也是最近常见的触屏产品没有配备手写笔的原因。
除了上面略有提及的不利因素,电容式触屏跟电阻式的较量还在好几个方面处于劣势,比如输入精度较低、存在漂移现象、环境适应性较差、成本较高等,这些成本和技术的问题在早期限制了电容式触屏的普及。尽管如此,电容式却拥有一些关键的先天优势,它可以实现多点触控,也就是可以在同一时间读取多根手指在屏幕上的运动轨迹,这意味着用户可以通过几根手指的操作,组合出多种多样的指令,使人机界面变得非常人性化,操作简单易懂之外还因为指令种类的增加提升了操作效率。可以说多点触控的技术在触控屏的应用普及上是具有关键意义的,然而正是在这一点上面,电阻式触屏由于电路设计的不同,要实现多点触控要比电容式困难得多。因为这样的原因,加上电容屏在机械耐用性和灵敏度上的优势,致使电容屏在解决了一些技术难点之后,近年来发展迅速而在高端市场呈现出超越电阻屏并引领触控屏进一步普及化的大好态势。
(施辉东供稿)