iPhone触摸屏称雄世界

作者： 51Touch 时间：2011-10-31 源于：光明网总点击：

【导读】：在电容式触摸屏领域，苹果的工程师们进行了长期的艰苦实验，并在一些关键技术上取得了突破，这为iPhone日后在业内遥遥领先，打下了坚实的基础。

北京时间10月31日消息，中国触摸屏网讯，正如前文中提到的一样，苏州工厂的工人们正在生产的是一块极其精密的玻璃屏幕，工人们小心翼翼地生产以保证全世界iPhone用户的完美体验。

本文来自：http://www.51touch.com/touchscreen/news/dynamic/201110/31-12247.html

　　iPhone使用的电容式触摸屏的原理相当复杂，它利用人体的电流感应进行工作，其结构是一块四层复合玻璃屏。

　　这块玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层 ITO（氧化铟，透明的导电电阻），最外层是一薄层矽土玻璃保护层（00015mm），夹层ITO涂层作为工作面，四个角上引出四个电极，内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。

　　当我们用手指触摸iPhone的屏幕时，由于人体电场，用户和触控屏表面形成以一个耦合电容，由于屏上接有高频信号，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分别从触控屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。

　　此前市面上的普通触摸屏手机(如摩托罗拉、索尼爱立信、三星、多普达等品牌的产品)通常使用的是电阻式触摸屏。这种触摸屏利用压力感应进行控制，它的主要组成部分是一块与显示屏表面非常匹配的电阻多层复合薄膜屏。

　　然而电阻式触摸屏的技术在功能上仅限于单点触摸，并且由于电阻触摸屏幕正面没有较硬的材质进行保护，在用户的日常使用过程中，比较容易造成屏幕损坏。

　　iPhone的诞生改变了这一切，iPhone的电容式触摸屏解决了电阻触摸屏幕的最大问题——高硬度的触摸外屏的使用，使电容触摸屏有了华丽的外观以及坚硬的外壳，大大促进触摸屏技术的发展。同时因为其特有的设计原理，多点触摸的奇特功能也从不可能变为可能。

　　从这类触摸屏的构造看，它主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层，再在导体层外加上一块保护玻璃层，在触摸屏的四边再铺设长条的电极，它们于导电体内形成低电压交流电场，人们用手接触屏幕后，四边电极发出的电流将会以十次交叉的方式准确测出触摸点的位置。这样的设计也是对产品本身耐用性的保证，一般来说电容式触控屏都能够有充分的空间多加入一块保护玻璃，能在使用中完全避免电阻式触控屏极易产生的水波纹现象，更好地保证触摸屏的画面显示效果。

　　在电容式触控屏触摸原理的基础上，多点触控操作成为目前的最新科技亮点。从原理上说，电阻式触控屏每次只能接受一个触控点，如果触控点增多，系统就无法对此触摸点的位置进行正确判断，从而无法正确响应。而电容式的触控原理就不同，显示屏能够接受两个或更多接触点的分析判断，以此完成更加复杂的程序操作，比如两个手指同时作用放大或缩小图片，还可浏览网页，随时定点放大，使用手机访问互联网不再费劲。

　　我们在第一章当中提到过iPhone多点触摸技术的研发过程：

　　在iPhone研发早期，苹果的工程师们就决定将电容式触摸屏应用到了手机上，这给iPhone带来了完美的多点触控感受。在此之前，许多基于Windows Mobile操作系统的手机，已经实现全触摸控制，不过，苹果的工程师们通过新技术的应用，将消费者对触摸屏的体验完全进行了重新定义。

　　鲜为人知的是，在这项新技术应用在iPhone之前，苹果内部同样有一款半路夭折的产品，成为了iPhone的“垫脚石”，这便是一款叫做“Safari Pad”的记事本大小的产品。该产品由Tim Bucher负责，他后来成为苹果电脑硬件负责人。但是这款“Safari Pad”最终夭折了。不过正是由于Tim Bucher的影响力，乔布斯才最终将多点触摸技术加入到iPhone之中。

　　据相关人士透露，苹果的工程师在转移到iPhone项目之前曾经在一款超小平板电脑重振雄风，并且在这项计划上工作了一年，该设备的大小是目前iPhone Touch的15倍。这款平板电脑同样整合了带有多点触摸技术的Mac OS X系统，该系统正是iPhone随后使用的。

　　电容式触摸屏是在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属导电物质。当手指触摸在金属层上时，触点的电容就会发生变化，使得与之相连的振荡器频率发生变化，通过测量频率变化可以确定触摸位置获得信息。在本质上，电容式触摸屏由触控传感器（sensor）、驱动IC、特种玻璃组成。

　　电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。

　　在电容式触摸屏领域，苹果的工程师们进行了长期的艰苦实验，并在一些关键技术上取得了突破，这为iPhone日后在业内遥遥领先，打下了坚实的基础。

　　值得一提的是，苹果的垂直整合策略在其多点触控取得成功的过程中功不可没。在苹果的工程师们开始开发电容式触摸屏的时候，苹果的iOS操作系统也在同步研发——触摸屏和操作系统在研发初期就完美结合，这和市面上的其他产品完全不同。

　　一家国内平板电脑厂商的老板是我的朋友，他的产品基于Window7操作系统，他曾经向我谈到Window7操作系统一个颇为尴尬的地方：当用户想要关闭一个程序，用手指点向屏幕右上角的那个“X”时，有时点好几次都没有反应——对于质量不好的触摸屏来说，这个角落就是一个死角。

　　这个细节反映了苹果垂直整合战略的强大，在这个产品高度个性化的时代，只有主要的部分由自己研发，并针对同一款产品研发，才能获得最完美的用户体验。

　　小贴士：为什么其他厂商的触摸屏总是感觉不如iPhone顺畅？

　　在iPhone一炮走红后，包括HTC、三星、摩托罗拉、索爱、诺基亚等手机厂商争先恐后地推出了自己的电容式触摸屏手机。

　　但让许多用户感到奇怪的是，同样电容式触控屏，都是高性能处理器，为什么其他手机的触控感受始终不如iPhone？

　　硬件方面的原因主要在两个地方，一是触控屏本身，二是手机自身的硬件设计。

　　同是投射式电容屏，但苹果的和其他各家的还是有很大不同，首先，iPhone的电容屏是交互式电容屏，不同于其他大多数手机采用的绝对式电容屏。

　　所谓绝对式电容屏又称自我式电容屏，它利用被感应的物体（例如人的手指）作为电容的另一个极板，该物体在传感电极和被传感电极之间感应出电荷，从而被感知，报告位置。而iPhone式的交互电容，又称跨越电容，其通过相邻电极的耦合产生电容，当被感应物体从一个电极到另一个电极的电场线时，交互电容的改变被感知，从而报告位置。前一种其实早就被广泛应用在我们的生活中，比如笔记本的触控板，就是一种自我式电容屏，而苹果的也不是什么全新的家伙，汽车上的汽油调节装置广泛应用了跨越电容。

　　这两种电容屏很难说谁优谁劣，绝对式电容屏的控制器检测方式能够很好地排除环境干扰，屏蔽同度噪音，而iPhone的跨越式电容屏则更加准确，更加灵敏，但对环境噪音非常敏感——苹果（Broadcom，苹果触控屏的控制器是Broadcom生产的）牛就牛在这里，它通过它的专利技术，近乎完美地解决了噪音问题。

　　除了技术原理上的优势，iPhone作为手机电容触控应用的先行者，在电容屏制造工艺上也有一套独特的东西，这点让人非常佩服。例如，苹果的触控屏采用的是一种专利保护的单层制造工艺，也就是说它的X，Y ITO在同一层，能避免一些两层图案间的距离变化和贴合误差带来的不良；而对于电容屏的外围电路均匀性，普通电容屏的方法是在IC驱动范围内做成等势电阻，而iPhone的模式则是通过降低外围电路的电阻来达到相对的均匀，降低外围电路电阻方式显然更好，能得到更快的反应速度。

　　所以在电容屏本身方面，iPhone已经占有先手。

　　而iPhone超凡的触控感受最大的功臣其实还不是这块得天独厚的触控屏，而是它独特的手机结构设计。著名电子设备调查机构iSuppli就曾经指出，打破业内常规的把最大部分成本花费在了改善用户体验上，因此，我们看iPhone的硬件架构就可以发现，为了处理一个小小的触控屏，动用了三块芯片，一个Broadcom的模拟信号处理器，用来处理触控屏传感器传来的模拟信号，转换为一组代表x、y位置信息的数据流，一个飞利浦（NXP）ARM7 CPU，用来作为手势算法处理器，把触控指令解析出来（后期iPhone型号把这两个芯片整合在一起成为一个双核结构的处理器，称为改进型Broadcom芯片），而主处理器则有一个高级别的优先独立线程专门处理触控操作类指令。

　　相对于其他电容触控手机大多把除了模数转换之外的大部分触控控制任务都交给主CPU的做法，iPhone能够有“一触即发”的操作快感就不难理解了。

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