觸摸屏的歷史

令人難以置信的是，在幾十年前，觸摸屏這種技術(shù)就算是在科幻世界內(nèi)都是天方夜譚。今天，它已經(jīng)成為了無處不在的日?？萍迹?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/107/" target="_blank">手機、平板、柜員機、車站或者電影院里的售票機……在這些便利的背后，有著怎樣的發(fā)明故事呢？

最早的觸摸屏于1967年誕生于美國，這個發(fā)明恐怕是對科幻界的一個巨大嘲諷：就算是當(dāng)時最瘋狂的科幻作家，都想不到觸摸屏這種東西。紅遍全世界、以前沿科技著稱的科幻連續(xù)劇《星球大戰(zhàn)》直到1987年才提到觸摸屏的概念，比現(xiàn)實的科學(xué)家們足足落后了20年。

1967年：第一塊觸摸屏誕生

人們普遍認(rèn)為，美國馬文鎮(zhèn)皇家雷達研究所的約翰遜（E.A. Johnson）是世界上第一個提出觸摸屏概念的人。1965年，這位普通的計算機研究員在《電子通報（Electronics— Letters）》雜志上發(fā)表了一篇簡短的論文《觸摸面板：一種新的電腦輸入設(shè)備》，并在里面描述了自己對電容式觸摸屏的設(shè)想：屏幕的主體是一塊復(fù)合的玻璃屏，內(nèi)表面涂有一層名為ITO的金屬氧化物，四角有四個電極。當(dāng)手指頭觸碰到玻璃屏的時候，由于人體自帶的電場，會令手指頭和玻璃內(nèi)層的金屬層形成一個電容，從而“吸走”該位置的少量電流。這個“泄漏”的電流是從四個電極流出來的，而且理論上流經(jīng)不同電極的部分與手指頭到電極的距離成正比。通過控制器的精密計算，就可以準(zhǔn)確地得到手指頭的位置。

兩年后，約翰遜將這個設(shè)想變成了現(xiàn)實，制造出了人類歷史上第一塊觸摸屏，并將這塊觸摸屏的照片和原理圖發(fā)表在了一本名為《工效學(xué)（Ergonomics）》的雜志上。這是一塊雖然笨重但很令人耳目一新的屏幕，在約翰遜的設(shè)計下，甚至有種魔術(shù)般的效果：無論手指頭點到哪里，屏幕就會在該處發(fā)出亮光。

當(dāng)然，約翰遜的這個發(fā)明也有著致命的缺點：首先，它只能計算一個手指頭的位置，如果屏幕上有多處接觸，控制器的計算就會變得混亂；另外，這塊屏幕對接觸的感應(yīng)是“非黑即白”的，它只記錄兩種信息：有接觸，或者沒有接觸。它不能感知接觸時的力度，輕輕掠過和重重按下對它來說都是一樣的。

約翰遜的觸摸屏誕生后的第二年，歐洲核原子能研究所的幾位專家便向他提出了合作邀請——他們開始一起研究一種用于空中指揮航空的新系統(tǒng)。由于這份工作并不需要觸摸屏有太多的功能，只要定位位置精確就可以了，所以剛剛提到的那些缺點可謂是瑕不掩瑜。綜上所述，約翰遜的電容觸摸屏本應(yīng)該大有作為，但“不幸”的是，就在不久之后，他的后來者開發(fā)出了更加靈敏、更加智能的觸摸屏。于是，電容式觸摸屏還沒來得及吸引大眾的關(guān)注，便被后者耀眼的光芒掩蓋住了。最后，只有英國航空管理局向約翰遜伸出了橄欖枝——觸摸屏指揮系統(tǒng)從1973年開始投入使用，一直工作到了90年代末。

1970年：電阻式觸摸屏誕生

我們剛剛說了一大堆電容式觸摸屏的壞話，那后來者居上的是什么呢？答案就是電阻式觸摸屏。與約翰遜精心研究出來的電容式觸摸屏不同，它的誕生其實還是個意外呢！

電阻式觸摸屏的發(fā)明人是美國發(fā)明家塞繆爾·赫斯特博士（Dr. G. Samuel Hurst），他最初得到電阻式觸摸屏的靈感時，正帶著他的博士學(xué)生們拼命做著物理實驗。后來他的母校、伯利爾學(xué)院是這樣描述那一個意外事件的：

“……當(dāng)時他們那個研究團隊正在用范式加速器來研究原子物理。范式加速器是一種可以高速噴射出帶電粒子的儀器，為了檢測這些粒子，塞繆爾及帕克斯、斯圖爾特等博士生需要整晚蹲守在熒光屏前，記錄這些粒子擊打屏幕后發(fā)出亮光的位置。這些冗長的記錄工作非常浪費時間，于是塞繆爾想到了一個解決方法。他將一塊導(dǎo)電板豎在加速器前以收集噴射出來的帶電粒子，并利用導(dǎo)電板四周的電極記錄粒子位置的坐標(biāo)軸信息，這樣就既高效又準(zhǔn)確了，原本需要幾天的工作如今只需要幾小時就可以完成了?！?/p>

塞繆爾工作的肯塔基大學(xué)很希望他能將這個巧妙的設(shè)想作為專利申報，以防止被別人復(fù)制，但塞繆爾卻犯難了：這個方法雖然巧妙，但它的應(yīng)用范圍實在是太小了，只局限于物理實驗室內(nèi)，完全夠不上評選專利的標(biāo)準(zhǔn)。于是，塞繆爾開始思考能否將這個方法推廣到別的用途上。

1970年，當(dāng)塞繆爾去到橡樹嶺國家實驗室工作時，他開始利用下班的空閑時間研究這個事情。塞繆爾是一個擅長團隊合作的人，他知道自己一個人可能完成不了這項任務(wù)，于是邀請了九位在其他領(lǐng)域各有造詣的好友一起參與到這個目標(biāo)尚不明確的研究活動中來。在他家的地下室里，十位好友開始了研究，并將這個小團隊叫做“Elographics”，意思是“電子制表（electronic graphnics）”。

很快，他們就想到了觸摸屏這個主意，并開發(fā)出了電阻式觸摸屏：和約翰遜的電容式觸摸屏一樣，他們也用到了ITO這種金屬涂層，不同的是，他們將這層金屬涂在一張容易按壓的薄膜之后，當(dāng)用手指頭或別的什么東西觸碰它時，該位置的金屬涂層就會接觸到后面的導(dǎo)電板，帶來電流的通行。導(dǎo)電板上鋪設(shè)有縱橫排列的坐標(biāo)軸，它們可以記錄通行電流的位置。值得注意的是，這時候，這個觸摸屏其實說不上是“屏幕”，因為它根本就不顯示東西。它的長相是一塊白色的桌板，配備一塊觸摸用的塑料筆，看上去和今天的數(shù)繪板差不多（工作原理其實也是一樣的）。

大家可以發(fā)現(xiàn)，塞繆爾的觸摸屏原理和約翰遜大同小異，但它的優(yōu)勢在于，它不要求接觸物一定要自帶電流，一根木頭、一只塑料棍均可（電容式觸摸屏只能感應(yīng)到自帶電流的物體，比如手指頭）；同時，按壓位置的電流大小與按壓力度相關(guān)，當(dāng)按壓力度大的時候，導(dǎo)電板上多出來的電流就會變大，因此，它還能能夠承受并記錄不同力度的按壓，這就比約翰遜的觸摸屏靈活智能多了。

70年代：觸摸屏的推廣

1971年，這十位伙伴申請了電阻式觸摸屏的專利并合作創(chuàng)立了“電子制表（Elographnics）”公司，并開始利用下班時間及周末制造觸摸屏。他們分工明確，是一個很好的手工作坊：有些人負(fù)責(zé)制造傳感器，有些人負(fù)責(zé)計算器編程，有些人負(fù)責(zé)制造導(dǎo)電板，最終在塞繆爾的家里將這些部件手工裝拼在一起。從5月到12月，這群科學(xué)家們加班加點制造出了25臺成品觸摸屏，并將它們命名為“E-100”。

從一開始，這些科學(xué)家們就信心滿滿，因為他們知道觸摸屏的用途會有多廣：只要經(jīng)過特殊的設(shè)計和編程，除了實驗部門、研究機構(gòu)外，工廠的質(zhì)控及生產(chǎn)部門也都能用得上。1971年8月15日，他們以995美元的價格賣出了第一臺觸摸屏，顧客是麻省的科技研究所。1973年，“電子制表”公司榮獲當(dāng)年的“百大科技產(chǎn)品”稱號，之后，生意就開始滾滾而來。

隨著觸摸屏逐漸紅火起來，“電子制表”公司擁有了專門的辦公場地，開始改進并大量生產(chǎn)觸摸屏，還開始雇傭?qū)I(yè)的經(jīng)理和營銷人員，將研究以外的事務(wù)都交給了他們。公司的第一批雇員里，有一位名為泰德·威爾瑪（Ted Wilmart）的銷售代表更是舌燦蓮花，他一下子就以8000美元一部的價格，賣了60部觸摸屏給一家地毯公司，說服他們用觸摸屏來測算地毯上污漬的大小。具體的操作方法很簡單：將地毯放在觸摸屏上，用塑料筆描繪沿著污漬的邊緣描繪一次，計算器經(jīng)過計算就可以得到污漬這個不規(guī)則圖形的面積。這是1964年鼠標(biāo)誕生之后最大的一次計算機輸入技術(shù)突破，普通人也可以用簡單的方法來操作電腦、處理數(shù)據(jù)了。

感謝發(fā)明家們和推銷員們不懈的努力，實用的觸摸屏很快就被推廣到更多的領(lǐng)域，隨之而來的是人們對觸摸屏技術(shù)升級的熱烈渴望。1982年，有人在觸摸屏背后多裝了一個攝像頭，用來探測觸摸屏幕的手指頭有多少個，經(jīng)過更加復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算，多點觸控技術(shù)就橫空出世了！1993年，IBM公司首次生產(chǎn)出了世界上第一臺配備有觸摸屏的電話——“IBM西蒙（IBM Simon）”，當(dāng)然，它的長相在今日看來，實在是讓人不敢恭維。然而，經(jīng)過二十多年技術(shù)的迅猛發(fā)展，今天，我們已經(jīng)熟悉了人手一臺多點觸控手機的生活。這在過去，可是連科幻作家都想象不到的事情呢！

觸摸屏誕生以來的短短幾十年，就顛覆了過去人類對未來的想象。未來，它會有怎么樣的變化呢？目前科學(xué)家們的設(shè)想很容易概括：更大、更輕、更軟。或許有一天，我們能將觸摸屏替換成可折疊的新材料，將它輕松地放進口袋；又或許，生物學(xué)家們能夠先行一步，將觸摸屏植入皮下，讓我們以后更能“手隨心動”；甚至有可能，觸摸屏再次超越了我們的預(yù)想，進化出更加不可思議的功能，今天的我們，只能拭目以待了！