手指輕輕點,觸控螢幕乖乖聽話

高鐵自動售票機不知道你有沒有注意到?在便利商店中,有這麼一台站得高高的螢幕,畫面上有著許多五顏六色的的不同選項,包含了許許多多的優惠折扣與各項繳費的功能訊息,而且還可以叫計程車呢!幾乎生活上的大小事都可以在上面完成,但是令人好奇的是,這個螢幕怎麼沒有鍵盤或滑鼠可以操作啊?

原來這就是最近最流行的觸控螢幕(Touch Panel),所謂的「觸控」,就是只要直接用手指頭點按螢幕就可以作動螢幕的功能,就像是使用滑鼠來點按螢幕一般,而且連文字輸入的鍵盤也省掉了,當需要輸入文字時,螢幕就會出現一個虛擬的鍵盤,只要在螢幕上直接點按需要的文字就可以輸入了,所以就不再需要實體的滑鼠及鍵盤了。

其實觸控螢幕早就已經悄悄地進入了我們的日常生活當中,舉凡銀行的ATM自動提款機、高鐵的自動售票機器、捷運站裡的自動售票機…等,連許多的智慧型手機也都爭相的採用這種觸控螢幕的技術,雖然它的價錢仍然比一般的螢幕價格稍微高了一點,但相對的可以省去鍵盤、滑鼠等裝置,所以整體的價錢並沒有太大的差異,不過還是得視實際使用的狀況而定,而且節省下來的裝置空間也可以拿來放大螢幕,或是縮小產品整機的尺寸。







當我們用手指輕輕地碰觸螢幕、拖曳游標,或是點按螢幕上出現的虛擬鍵盤時,心裡面有沒有感到任何的疑惑,為什麼只要直接碰觸螢幕,就可以執行這些操作呢?這其實只是在原來的螢幕上多貼上了一層薄薄的觸控螢幕,而這個觸控螢幕的原理,說穿了,就是利用電壓、電流、紅外線或是稍音波所製成的感應裝置,其主要功能是用來定位我們的手指頭或是觸控筆在螢幕上的位置,更正確來說是定位螢幕上的X軸及Y軸的觸發位置。所以當我們的手指頭碰觸到螢幕時,觸控螢幕就會發送出類比訊號給系統內的處理晶片,然後晶片會加以解讀並判斷出螢幕上的位置,再透過相關的韌體告訴電腦現在螢幕被接觸的位置,接下來就會下達指令移動游標到相應位置,或是開始反應所點按的動作。

雖然同樣是觸控式的螢幕,不過其感應的方式卻有著許多的不同形式,目前最普遍也常被使用的觸控螢幕大概可以分成以下三種類型:

按壓型(電阻式)觸控螢幕

在所有的觸控螢幕類型中,最早被使用也最被廣泛使用,同時價格也是最便宜的一種。這類觸控面板的感應裝置,有點像是分別塗上了果醬的兩片合在一起的土司,只是這兩片土司的下面被換成了一片透明的玻璃,上面則換成了一片透明的聚酯膠片(PET, Polyethylene terephthalate),果醬則換成了透明的導電金屬薄膜,然後在兩層金屬薄膜的中間再點上棋盤分佈的不導電分隔點,讓上下的金屬薄膜不至於還未被按壓就自己接觸在一起了。

當使用者用的手指按壓在觸控螢幕時,按壓的地方就會因為手指的壓力而使得上下兩層的導電金屬薄膜互相接觸,產生導電的效果,進而改變原本迴路中的阻抗及壓降,經過配合的晶片計算出手指正在按壓的位置,最後再透過對應的軟體,來產生觸控的效果。

至於為何需要一片玻璃(下層)及一片聚酯膠片(上層)來當作兩片土司的材料?這是因為玻璃較為堅硬不易變形,可以作為支撐的底材讓觸控螢幕在按壓的時候不至於軟啪啪,讓人感覺到不舒服,也較能維持螢幕的品質;另外一片聚酯膠片則較為柔軟,需要擺放在螢幕被按壓的上面當作外層,當我們按壓到螢幕的時候,聚酯膠片會產生局部的變形彎曲跟下層的玻璃接觸,當手指離開之後又會回到原來沒有接觸的樣子。

此類型的觸控螢幕一般可以使用手指、簡單的觸控筆,或是任何可以點按的工具就可以操作,不過此類的觸控螢幕也比較不耐長期使用或是在上面劃線,因為其表面的材質為較柔軟的聚酯膠片,比較容易出現刮傷或受損的問題,而內部的分隔點也容易因為長期承受壓按而出現破裂或老化等問題,造成觸控功能的失效。

手指輕碰型(電容式)

筆記型觸控面板第二種形式的觸控螢幕,則是因為比較輕便,所以經常被使用在筆記型的電腦上,iPhone 流行後,現在更被廣泛應用到了大部分的智慧型手機上面,這類型的觸控裝置是在螢幕上覆蓋一片兩面或是兩片各一面都塗上導電金屬薄膜的玻璃板,然後在其最外層需要直接面對使用者操作的那面玻璃上,直接再塗上防刮的保護薄膜。因為此種觸控的感應方式是直接在玻璃板的四邊均勻的放置導電點(也就是電極),使整片玻璃板都被微弱的電場所覆蓋,當我們用手指接觸到螢幕的感應面板時,就會因為手指上的靜電,使得電場裡的電流產生變化,而感應控制晶片就可以依據此變化來計算出手指的位置。

這類的觸控螢幕一般只能使用手指來作動螢幕,而無法使用一般的觸控筆,除非觸控筆可以模擬出人體靜電的效果,因為不用較軟的聚酯膠片及分隔點,因此就比較沒有機構失效等問題,壽命也會比前述的「電阻式」相對耐用,不過價錢當然也就相對的高一點囉

紅外線型

不知道你有沒有留意過科幻電影中的老梗場面,男女主角幾乎需要涉險通過有紅外線警報裝置的走道,才能進入到另一個秘密場所,只要一個不小心阻擋了筆直的紅外線光束,立時就會觸發安全系統,引起警鈴大作或是一陣的機槍掃射。此類的觸控螢幕與紅外線警報器的原理還真有點類似,只不過觸控螢幕把這立體單一的紅外線改成了密密麻麻的平面格子「網」狀而已。

這種觸控面板就不需要在螢幕上塗任何的塗料了,而是由位於螢幕X軸及Y軸兩邊的紅外線發射器,發射出紅外線,然後由位於螢幕另一端的接收器接收訊號,因此在螢幕上形成了一個整齊的矩陣交錯網,一旦手指靠近螢幕的某一處,就會將此部份的紅外線阻斷,而感應器便藉此定位出手指接觸到的位置。

此類觸控面板可以使用任何可以阻斷紅外線的工具來操作,但容易受到外來的其他光源干擾,或是因為蒼蠅或蚊子靠近(機會很小才對),而出現誤動作的情形,因為使用光線感應,所以此類觸控螢幕一般可以被安裝在較大平面顯示螢幕上,如電視機。

文章參考【地球公民365第35期】


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