浅谈触控屏技术应用与发展

    上世纪末,自助服务终端如雨后春笋般出现在国内各种商业环境里,ATM机、自助查询机、自助售票机等设备,正以一种人机互动的模式改写着人与人的传统商业交流模式,而正是触控技术化繁为简的神奇功能使之得以轻松实现与普及,通过指尖轻触彩色屏幕上的形象化菜单,操作更为直观,从心理上消除了人与机器的距离感。而今天,随着苹果iphone的风靡,触控技术的进步,触控的触角正伸向生活的各个方面,从手机、MP3、智能控制到电脑、家电、大屏幕,触控几乎成为了未来电子产品的必备功能。触控的魅力,令消费者着迷,令厂商追捧,其前景也为各大分析公司所唱好。

投射电容式触控技术大行其道
    去年九月电子消费品的时尚先锋苹果公司推出iPhone和iPod touch,前者被称为“可以打手机的iPod”,后者则被称作“不能打电话的iPhone”。业已成熟的“多点触控屏”(Multi Touch)技术正是这两款产品的最闪亮之处。iPhone的触控屏魅力颠覆了传统的触控概念,不仅使手机键盘无用武之地,也使以往的单点触控技术产品相形失色。
    针对电阻式触控屏的缺陷,电容式触控屏应运而生,相比之下,后者只需要手指轻触而无需触控笔或施压触控;后者透光率更佳、分辨率更高;另外电容式触控技术采用玻璃外层,因此相较采用塑料外层的电阻式触控,其防火、防刮、防污尘、防静电性能更佳,且无需校正、使用寿命也比较长。
    基于电容式触控技术的上述优势,使多点触控技术具有了实现的可能性,iPhone(Multi-touch)多点触控技术,便舍弃传统电阻式触控,采用了电容式触控技术中的“投射式电容”(projective capacitive)技术。与传统触控技术只能向控制器传达1个触点信息相比,多点触控技术能够记录同时发生的多点触控信息,其中涉及重要零组件,包括:显示面板(Touch Panel)、控制器(Touch Controller)及软件驱动程序(Utility)。它主要利用投射电容双层玻璃,保护层间的感应网络上的静电电场变化,来感应触点位置,进行定位。只要手轻触屏幕时,控制器会计算手和网格间的电容参数,计算出触点的坐标位置。另外,为减少干扰讯号,在玻璃上会镀上氧化铟锡薄膜(ITO Layer),及保护膜以防止电子讯号干扰。

    日前,苹果还宣布将推出仅199美元的第二代iphone 3G手机,而苹果iphone的硬件材料成本和制造成本被披露约为173美元。在手机市场一片混战、利润率越来越薄的今天,苹果的微利政策,意味着他们已经期望通过iphone的普及来涉足觊觎已久的手机通讯增值服务领域。而iphone的普及与成功,势必会引爆投射式电容触控技术的应用,使越来越多的电子产品厂商开始迎接这波触控新浪潮,这项技术也将有机会向各类可携式产品、家电应用领域深入拓展。 
    随着电容式触控技术的不断成熟,以及在成本上逐渐与电阻式触控技术接近,未来一段时间内,投射电容式触控屏将更具吸引力和市场前景。据市场调研公司iSuppli分析表明,由于成本等因素虽然电阻式触控屏市场份额一时难以撼动,但投射电容式触控屏已然势不可挡,2007年它已是增长最快的触控屏类型,出货量为1050万个,销售额达2.22亿美元,未来投射电容式触控屏仍将保持高速增长势头,2013年出货量将达到1.235亿个,销售额将达13亿美元。

更多的触控新技术
    目前,已有八种触控屏技术被商业化应用,包括电阻式触控屏、表面电容式触控屏、投射式电容触控屏、表面声波、红外、弯曲波、active digitizer、光学成像。算上新出现的技术在内,触控屏技术总数今年六月已增加到20种,包括像素光传感器(photo sensor in pixel)、聚合物波导(polymer waveguide)、分布光(distributed light)、应变仪(strain gauge)、多触点(multi-touch)、双重力触摸(dual-force touch)、激光点激发触摸(laser-point activated touch)、3D触摸、力反馈技术(Touchsense)等。当触控市场的蛋糕越做越大,竞争愈来愈激烈,厂商们不得不通过不断研发新技术,以求找到应对市场变化的“杀手锏”。

爱上触摸感觉
    触控技术的不断改进,使得触控屏的应用领域越来越广泛深远,应用形式也越来越多样化,它已不仅是简单的指令输入,而是通过更为人性化的界面与触控方式,让人体会科技带来的便捷与乐趣;它也不仅是公共场合下的简单的人机互动,它与人们日常生活的联系正越来越紧密,几年前,也许拥有一部彩屏手机便是时尚的象征了,今天从几百元到几千元的手机,没有触摸屏几乎是不可想象的,而这股触控时尚,正从手机迅速向各类电子消费品蔓延,并受到人们的亲睐。
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    从Surface到Windows7
    去年五月微软的Surface桌面电脑横空出世,它抛弃了传统电脑的鼠标与键盘,向人们诠释了未来电脑的新概念。设计上,Surface打破了传统的窠臼,将平面与触控融于一体,进一步提高了人机界面的生动性与灵活性,它所有的功能都集成在一张桌面上,用户可随心所欲地进行各种操作,而无需鼠标和键盘。Surfac最初主要面向酒吧、赌场、零售店等商业用途,目前,它已进驻AT&T零售中心,及拉斯维加斯的赌场、酒吧。Surface秘密武器包括投影机、摄像镜头以及红外线感应器,正是这些并不鲜见的设备通过精妙的设计组合,实现了令人惊叹的神奇功能。 


    而随着Surface主要构件的价格下降,已有厂家开始向微软发起挑战,Eyebeam 研发的Cubit便是一种类似于Surface的多点触控计算机,它不但支持Windows、Mac、Linux等平台,还能够实现极低的成本。     
    众所周知,在触摸技术广为应用后,触控技术在电脑上的应用虽非难事,但却一直未能在主流电脑上普及使用,现在,随着相关支持软件的成熟,以及触摸技术的进步,触控屏PC也显露升温之势。一些具有远见的厂家,都已开始对产品和经营策略进行调整,放眼在未来更具潜力的具有触控功能的产品市场。惠普继07年推出TouchSmartIQ770触摸屏电脑后,近期还将推出新一代的TouchSmart触控屏电脑,相对传统的电脑产品,这款产品更酷更炫,指尖可以取代鼠标键盘,轻触屏幕即可进行浏览照片、放音乐、观看视频、玩游戏、接入互联网、观看电视等操作。
    近期,微软公司首次公开展示了其新一代Windows7操作系统的触控屏特性,为用户提供鼠标之外的另一选择。该系统将类似于触控屏的软件移植到PC上,预计于2010年前后推出。该系统的触控屏功能,可让用户通过手指在触摸屏上滑动来对软件进行各种操作,与目前热销的iPhone手机的触摸屏颇为类似。

    智能家居,迪斯尼的梦幻之家
    包括安装了触控屏的家电在内,触控屏早已走进了智能家居市场,它是一个智能家居系统里最为直观的智能化象征,方寸的面板上,用户便可以实现对房间内从灯光、窗帘、音乐到家电、安保等几乎所有设备的控制。如果这还不够的话,迪斯尼刚刚推出的梦幻之家(Innoventions Dream Home),或许更为接近我们对于未来家居的幻想。(具体信息可参考本期杂志文章《明日智能家居样板——迪斯尼梦想之家》的介绍。)
    世界地图书桌以及更宽广的应用
    台大跟Google Map合作,研发了将全球地图转换成可触控桌面的书桌,可以浏览世界地图,还可随意放大缩小,立即看到各国的地理位置。利用电子数字系统传输到机器,再投射到触控桌面上,大到全球五大洲清晰可见,小到像台湾忠孝新生捷运站、永康街、巷弄也清清楚楚。今后,触空屏的应用将越来越灵活,范围越来越广阔。据台湾触控面板生产厂商嵩达光电负责人预测:未来触控屏将会大量应用于学习系统与手写识别产品。另外,由于触控屏人机界面操作简单、快捷的优势,它在会议系统、医疗卫生领域也大有用武之地。 
    更大尺寸的触控屏
    目前,触摸产品的应用潮流将由小尺寸、个人触控产品,像手机、PDA、数码相机等延伸到中大尺寸,如POS、工控计算器、一体机、显示器等更多专业的触摸应用。3M、ELOTouch等也都在致力于开发大尺寸的触控面板。更有消息称:松下已展示了类似Surface的触摸拼墙。 [Page]

鏖战触控市场
    在苹果iphone的刺激之下,不少市场调研公司都看好触控屏的广阔前景。由于触摸屏应用在电子行业的深入渗透,使得触摸几乎成为了大多数电子产品必备功能,这直接导致了市场对于触摸屏的需求也大大增长,据iSuppli公司预测,2008-2012年全球触控屏显示器模块出货量将增长一倍以上,预计2013年全球触控屏模块销售额将从2008年的34亿美元上升到64亿美元,复合年增长率为13.7%。


    在如此“钱景”诱惑之下,更多的厂商希望能分食触控屏市场的大蛋糕。目前触摸屏市场中有100多家供应商,300多家OEM/集成商和众多技术种类。而在触控行业的每个细分市场也蕴含着激烈的竞争。在品牌商品制造商方面,越来越多厂商都希望将触控屏集成到自己的产品当中,并且冀望通过新的触控技术来拔得市场头筹,虽然微软、苹果、三星、惠普这样的大厂占据着技术、人才、金钱等优势,但随着技术的透明化,挑战者亦层出不穷。在OEM方面,加工技术、材料、价格方面的竞争也异常激烈,许多厂商在2007年开始触摸屏的制造与集成业务,更多的厂商在2008年开始这些业务。

触控未来
    从ATM到iphone ,从苹果到微软,从在键盘上飞舞的“无影手”到一触即发的“一指禅”,触控技术对我们现在及未来生活的影响也会越来越大。也许,由于技术和价格的制肘,触控技术在一些领域的应用还未能普及化。比如,触摸电脑的价格因素、文字输入及细节处理等因素,使得触摸电脑推广困难,但未来融合了触摸技术的电脑必将是大势所趋。随着技术的发展,还将会有更多的补充新技术加入,如手势识别、声音识别、形象识别,甚至是意识识别等。触摸屏未来的技术与应用还将有哪些更新的发展,它是否又会随着新技术的到来而寿终正寝,技术的车轮滚滚向前,这将是个考验想象力的问题。