僅僅是在5年前，觸摸屏對(duì)于絕大多數(shù)國(guó)人來(lái)說(shuō)，還是一個(gè)遙遠(yuǎn)而陌生的概念。很多人第一次親身接觸到觸摸屏設(shè)備還是在北京奧運(yùn)會(huì)的各大場(chǎng)館中，只要在屏幕上輕點(diǎn)圖標(biāo)就能獲取自己所需要的信息，的確令人印象深刻。然而，有誰(shuí)能想到，5年后的今天，隨著智能手機(jī)和平板電腦的普及，觸摸屏已經(jīng)成為了我們生活中不可或缺的重要組成部分。那么，這一切到底是怎么發(fā)生的呢？
一個(gè)大學(xué)年輕教師的奇思妙想
盡管觸摸屏已經(jīng)滲透到了我們生活的方方面面，但這項(xiàng)技術(shù)總是給人以高端大氣上檔次的感覺(jué)?？珊苌儆腥酥?，最初發(fā)明這項(xiàng)技術(shù)的美國(guó)人塞繆爾·赫斯特只不過(guò)是一個(gè)平凡的大學(xué)教師。
1971年，赫斯特還是肯塔基大學(xué)研究基金會(huì)的一名青年教師。當(dāng)時(shí)，正好是美國(guó)戰(zhàn)后的嬰兒潮一代扎堆兒上大學(xué)的時(shí)候，大學(xué)里人滿為患，教師的工作量成倍增加。面對(duì)堆積如山的教學(xué)工作，赫斯特決定開(kāi)發(fā)一種新技術(shù)來(lái)提高工作效率。于是，他便將自家的三間地下室改造成了實(shí)驗(yàn)室兼手工作坊。經(jīng)過(guò)數(shù)月的不懈努力，他終于開(kāi)發(fā)出了一款觸摸傳感器。赫斯特將其命名為“AccuTouch”，它的基本功能是通過(guò)把圖形磨具壓在感應(yīng)平板上，或者用筆在感應(yīng)平板上施加壓力，就能將圖像數(shù)據(jù)數(shù)字化存儲(chǔ)。這么看起來(lái)，這個(gè)東西更像是現(xiàn)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域常見(jiàn)的繪圖板。但這項(xiàng)發(fā)明卻實(shí)實(shí)在在地為后來(lái)透明觸摸屏的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
3年后，塞繆爾·赫斯特終于研制出了真正意義上的透明觸摸屏。當(dāng)年的美國(guó)《工業(yè)研究》雜志就把觸摸屏技術(shù)評(píng)為“最重要的100項(xiàng)新技術(shù)產(chǎn)品”之一。此后不久，塞繆爾·赫斯特便成立了自己的公司，并和德國(guó)西門(mén)子公司合作，不斷完善這項(xiàng)技術(shù)。
首先引起美國(guó)軍方的興趣
觸摸屏技術(shù)最早引來(lái)的是美國(guó)軍方的注意。軍方為什么會(huì)對(duì)觸摸屏如此感興趣呢？原來(lái)，從20世紀(jì)50年代末開(kāi)始，美國(guó)軍方就致力于研究利用計(jì)算機(jī)技術(shù)提高武器火控系統(tǒng)的精度。但是，當(dāng)時(shí)的電子計(jì)算機(jī)普遍存在體積龐大、系統(tǒng)復(fù)雜等缺陷，要把它裝到飛機(jī)、坦克和軍艦上去，就必須實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的小型化和集成化。而觸摸屏實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輸入與輸出系統(tǒng)的一體化，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)得以簡(jiǎn)化，有效提高了計(jì)算機(jī)火控系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。因而，在整個(gè)20世紀(jì)70年代，觸摸屏技術(shù)幾乎被軍方徹底壟斷。
直到1982年，赫斯特的公司在美國(guó)舉辦的一次科技展會(huì)上展出了33臺(tái)安裝了觸摸屏的電視機(jī)，平民百姓才第一次親手“摸”到神奇的觸摸屏。不過(guò)，對(duì)于電視這樣的單向媒體而言，觸摸屏顯得昂貴而多余。觸摸屏要真正走入普通大眾的生活，還有漫長(zhǎng)的商業(yè)化道路要走。
最早的電腦觸摸屏好似畫(huà)蛇添足
1983年，惠普推出了第一臺(tái)面向商業(yè)市場(chǎng)的觸摸屏電腦—HP150。其實(shí)，除去觸摸屏之外，HP150幾乎就是一臺(tái)爛俗到極點(diǎn)的IBM PC兼容機(jī)。
HP150搭載的名為紅外線觸摸屏。這種觸摸屏是在顯示屏的四周安放一個(gè)框架，框架的兩邊一邊安放發(fā)光二極管，另一邊安裝紅外線探測(cè)器，這樣就在顯示屏的表面形成了一個(gè)由紅外線組成的柵格。當(dāng)有任何物體進(jìn)入這個(gè)柵格時(shí)，光線會(huì)被阻擋，紅外線探測(cè)器會(huì)收到變化的信號(hào)，控制器就可以確定觸摸的位置坐標(biāo)。這種觸摸屏在當(dāng)時(shí)看來(lái)最大的特點(diǎn)就是原理相對(duì)簡(jiǎn)單、造價(jià)相對(duì)低廉?；萜盏墓こ處焸冞x用這種觸摸屏，顯然是想讓HP150盡可能價(jià)廉物美。
但事實(shí)上，觸摸屏這個(gè)亮點(diǎn)并沒(méi)有給HP150帶來(lái)多少人氣，原因無(wú)他—沒(méi)有必要。因?yàn)樗钶d的MS-DOS本質(zhì)上是一種字符操作系統(tǒng)，即便搭載了觸摸屏顯示器，絕大多數(shù)操作也還是要通過(guò)鍵盤(pán)操作。而用戶(hù)還必須為沒(méi)有太多實(shí)用價(jià)值的觸摸屏支付額外的成本，自然絕大多數(shù)消費(fèi)者都會(huì)望而卻步。
蘋(píng)果“牛頓計(jì)劃”差點(diǎn)半途而廢
在HP150如流星般隕落后不久，曾經(jīng)在消費(fèi)電子領(lǐng)域創(chuàng)造了無(wú)數(shù)奇跡的蘋(píng)果公司便給觸摸屏找到了一個(gè)用武之地。不過(guò)，這件事跟大名鼎鼎的“喬幫主”史蒂夫·喬布斯無(wú)關(guān)。
那是喬布斯在蘋(píng)果內(nèi)部權(quán)力斗爭(zhēng)中失敗，黯然離開(kāi)蘋(píng)果公司一年多以后，工程師史蒂夫·薩科曼也向公司高層表達(dá)了離職的意向。與對(duì)待喬布斯的斷然與決絕不同，時(shí)任蘋(píng)果總裁的約翰·斯高利對(duì)薩科曼青睞有加，極力挽留，并許諾他可以完全按照自己的意愿去開(kāi)發(fā)一款新產(chǎn)品。其實(shí)，這也是斯高利在蘋(píng)果公司內(nèi)部“去喬布斯化”的重要一招。
薩科曼在喬布斯去職前曾有一個(gè)名為“Macintosh手機(jī)”智能電話開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。不過(guò)，這個(gè)項(xiàng)目隨著喬布斯的去職而擱淺。而在得到斯高利的首肯后，薩科曼領(lǐng)導(dǎo)著一個(gè)名為“牛頓”的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)投入了緊張的研發(fā)工作之中。其實(shí)，薩科曼最初對(duì)“牛頓”的期許與二十年后問(wèn)世的iPad有異曲同工之妙，那就是徹底改變?nèi)藗兪褂秒娔X的方式。但這時(shí)掌舵蘋(píng)果的約翰·斯高利充其量不過(guò)是個(gè)缺乏想象力的職業(yè)經(jīng)理人，漸漸地，薩科曼身上那種與喬布斯類(lèi)似的“賽博朋克”風(fēng)格讓斯高利頗為不悅，而大大落后于時(shí)間表的研發(fā)進(jìn)度也讓斯高利失去了耐心。于是，他毫不猶豫地踢走了薩科曼，并準(zhǔn)備解散“牛頓”團(tuán)隊(duì)。
然而，人算不如天算。恰在此時(shí)，微軟發(fā)布了Windows 3.0圖形操作系統(tǒng)，宣告了PC的圖形操作系統(tǒng)時(shí)代到來(lái)。斯高利急需一種全新的產(chǎn)品來(lái)扭轉(zhuǎn)局面。于是，“牛頓”項(xiàng)目幾乎是從斷頭臺(tái)上僥幸逃生。
電阻式觸摸屏表現(xiàn)不如人意
1993年，蘋(píng)果公司的掌上電腦“Apple Newton”正式上市。事實(shí)上，這款產(chǎn)品的正式名稱(chēng)是“MessagePad”，“牛頓”這個(gè)名字則來(lái)自它使用的操作系統(tǒng)“Newton OS”?！芭ｎD”系列毫無(wú)疑問(wèn)在消費(fèi)電子領(lǐng)域最先打開(kāi)局面的一款觸摸屏電腦，其使用的是源于塞繆爾·赫斯特的電阻屏技術(shù)。
電阻式觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面配合的電阻薄膜屏，它是一種多層的復(fù)合薄膜，由一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面涂有一層透明氧化金屬導(dǎo)電層，其中含有兩層透明導(dǎo)體，上面覆蓋有一層光滑防刮的塑料層作為保護(hù)層。在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小的透明隔點(diǎn)，把兩層導(dǎo)電層隔開(kāi)絕緣，并在兩層導(dǎo)體工作面的邊線上各涂有一條銀膠，一端加電壓，另一端接地，這樣就可以在工作面的一個(gè)方向上形成均勻連續(xù)的平等電壓分布。當(dāng)手指或觸端觸及屏幕時(shí)，兩層導(dǎo)電層在觸點(diǎn)位置就有了接觸，壓力使兩層導(dǎo)電層在接點(diǎn)位置產(chǎn)生了一個(gè)接觸，因?yàn)樵趦蓪訉?dǎo)電體之間加有電壓，經(jīng)電阻分壓，在不同的觸點(diǎn)上就會(huì)有不同的電流流動(dòng)，控制裝置就能分辨出顯示屏上施加了壓力的那個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。
在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下，“牛頓”電腦率先實(shí)現(xiàn)了手寫(xiě)識(shí)別功能，并預(yù)置了Notes、Names、Dates等多種個(gè)人資料輔助管理軟件。斯高利后來(lái)將“牛頓”定位為“個(gè)人數(shù)字助理”（PDA：Personal Digital Assistan），希望以此打開(kāi)高端商務(wù)市場(chǎng)。但PDA的概念一出，跟風(fēng)產(chǎn)品便在市場(chǎng)上泛濫開(kāi)來(lái)。在一場(chǎng)混亂的價(jià)格戰(zhàn)中，“牛頓”敗走麥城，蘋(píng)果公司也幾乎因此走到了破產(chǎn)的邊緣。
就在“牛頓”上市的同一年，綽號(hào)“藍(lán)色巨人”的IBM公司與貝爾電話（南方）公司合作推出了帶觸摸屏的IBM Simon手機(jī)。這是歷史上第一款真正意義的觸摸屏智能手機(jī)。在此后的近十年時(shí)間里，以摩托羅拉為代表的各大手機(jī)廠商都推出過(guò)觸摸屏手機(jī)。但是，無(wú)論是從成本、耐用性、可維護(hù)性還是使用習(xí)慣上看，觸摸屏手機(jī)比之普通的按鍵手機(jī)都沒(méi)有明顯的優(yōu)勢(shì)。這種局面直到“喬幫主”攜iPhone手機(jī)臨世，才被徹底改變。
喬布斯iPhone讓觸摸屏咸魚(yú)翻身
關(guān)于“喬幫主”史蒂夫·喬布斯在1997年重回蘋(píng)果，并將這家瀕臨破產(chǎn)的小公司改造成如今世界消費(fèi)電子行業(yè)第一巨頭的傳奇故事，已經(jīng)傳頌了無(wú)數(shù)次。這里只想強(qiáng)調(diào)的是他與觸摸屏的一段不解之緣。
早在喬布斯被斯高利趕出蘋(píng)果之前，他曾經(jīng)設(shè)想過(guò)要開(kāi)發(fā)“Macintosh手機(jī)”，但沒(méi)有成功。重新回到蘋(píng)果后，喬布斯在贏得了iMac和iPod兩場(chǎng)商業(yè)大戰(zhàn)的勝利后，將目光投向了利潤(rùn)豐厚的移動(dòng)通信市場(chǎng)。他要用一款全新的產(chǎn)品徹底改變?nèi)藗儗?duì)“手機(jī)”的看法。
出于喬布斯一貫化繁為簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)理念，他對(duì)新手機(jī)的要求之一就是這款手機(jī)只能有一個(gè)按鍵。要做到這一點(diǎn)，喬布斯毫無(wú)疑問(wèn)只能選擇觸摸屏。但當(dāng)時(shí)，就像當(dāng)年在市場(chǎng)上充斥著“垃圾產(chǎn)品”的MP3播放器一樣，觸摸屏手機(jī)也鮮有成功之作。所以，喬布斯唯一的選擇就是另辟蹊徑，最終他選擇了在當(dāng)時(shí)還屬于尖端技術(shù)的電容式觸摸屏。
電容式觸摸屏的構(gòu)造，主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導(dǎo)體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊保護(hù)玻璃，在觸摸屏的四邊均鍍上狹長(zhǎng)的電極，在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)。當(dāng)觸摸屏幕時(shí)，由于人體電場(chǎng)的存在，手指與導(dǎo)體層間會(huì)形成一個(gè)耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn)，而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏幕后的控制器便會(huì)計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱，準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置。
與當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上常見(jiàn)的電阻式觸摸屏相比，電容觸摸屏有著明顯的優(yōu)勢(shì)。首先，電容觸摸屏只需要觸摸，不需要壓力來(lái)產(chǎn)生信號(hào)，而電阻觸摸屏是靠壓力激活的。其次，電容觸摸屏的平均壽命長(zhǎng)。再次，電阻觸摸屏中，上層的薄膜需要足夠的薄才能有彈性，以便向下彎曲接觸到下面的薄膜，所以易損傷，而電容觸摸屏覆蓋物可以比較厚，并且有玻璃保護(hù)，抗劃傷性好，能更好保護(hù)導(dǎo)體及感應(yīng)器。此外，電容觸摸屏更耐用，不易老化，耐高溫。而且，電容觸摸屏的雙玻璃設(shè)計(jì)，更能有效地防止外在環(huán)境因素對(duì)觸摸屏造成的影響，就算屏幕沾有污穢、塵?；蛴蜐n，電容觸摸屏依然能準(zhǔn)確算出觸摸位置。更為重要的是，此時(shí)的觸摸屏已經(jīng)從早期的模擬觸摸屏發(fā)展成了數(shù)字觸摸屏，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控。這給智能手機(jī)軟件的設(shè)計(jì)提供了前所未有的新空間。試想一下，如果沒(méi)有多點(diǎn)觸控，“西瓜忍者”的樂(lè)趣又何在呢？
