多点触摸 LCD显示器的未来

有关LCD显示器在2009年发展的预测我们已经看过很多，16∶9规格的主流化、白光LED背光产品大量涌现、3D显示器的兴起……今天我们要谈的并不是它们，而是一个在今年还很难成为主流，但却是LCD显示器未来发展的一个重要方向，这就是触摸技术在LCD显示器上的应用。

几年前的好莱坞电影《少数派报告》中，男主角汤姆·克鲁斯向我们展示了完全抛弃键盘、鼠标，只通过手势在大屏幕上操控电脑(图1)。随着苹果iPhone手机的出现，我们在手机屏幕上实现了用两只手指操作手机的方式，也因此了解到多点触摸技术。既然手机可以，那么能否在LCD显示器上实现这样的应用呢？回答自然是肯定的，或许就从2009年开始，它将会逐渐改变整个LCD显示器行业的发展之路。

图1 《少数派报告》中汤姆·克鲁斯使用电脑

触摸式显示器的前世今生

要谈触摸技术在显示器上的应用，我们首先应该了解一下触摸屏的发展。触摸屏的历史可追溯到1971年，美国人Sam Hurst发明了世界上早的触摸屏，并率先应用在美国的军队中。1982年，由Sam Hurst开办的公司在一次科技展会上展出了33台安装有触摸屏的电视机，普通民众才第一次亲手“摸”到在当时还显得很神奇的触摸屏。触摸屏进入中国是1991年的事情，因其直观的操作体验，触摸屏迅速在国内的商业展示、卡拉OK、售票系统等领域得到了大量应用。不过直到现在，各种电脑和服务终端机上的触摸屏仍以单点触摸技术为主，这种触摸屏只能响应一个触点，因此只能用一个手指操作，操作方式比较死板。

在2006年的SIGGRAPH大会上，纽约大学的Jefferson Y.Han教授演示了运用在显示屏上的多点触摸技术，其领导研发的新型触摸屏可由双手同时操作，并且支持多人同时操作。在会上的演示中，Jefferson Y.Han同时使用多只手指，在屏幕上画出了好几根线条。与普通的触摸屏技术所不同的是，它可以同时有多个触摸热点得到响应，而且响应时间小于0.1秒(图2)。

图2 Jefferson Y.Han演示多点触摸技术

这种多点触摸技术的核心是FTIR(Frustrated Total Internal Reflection)，即受抑全内反射技术。如图3所示，它是由LED发出的光束从触摸屏截面照向屏幕的表面后产生反射。如果屏幕表层是空气，当入射光的角度满足一定条件时，光就会在屏幕表面完全反射。但是如果有折射率较高的物质(例如手指)压住丙烯酸材料面板，屏幕表面全反射的条件就会被打破，部分光束透过表面，投射到手指表面。凹凸不平的手指表面导致光束产生散射(漫反射)，散射光透过触摸屏后到达光电传感器，光电传感器将光信号转变为电信号，系统由此获得相应的触摸信息。

图3 受抑全内反射技术原理

各大厂商发力多点触摸

多点触摸技术的发展使得各大厂商都开始进一步跟进，包括微软、苹果在内的业界领导者都希望通过新型触摸屏充分释放人手的控制潜力，创造出具有高度自由性的人机界面。

早在2007年5月，微软就对外展示了一种名为Surface Computing(表面计算)的技术，并由此组建了Surface平面触摸式电脑。Surface的相关内容在《微型计算机》上已有不少报道，这里我们就不再过多阐述。只提一下Surface操作中大的特点，这就是它无需鼠标和键盘，只用双手通过触摸屏就能即时、交互地管理自己的数字内容，并能接收多个触摸输入信号，支持多人同时操作(图4)。

图4 微软Surface电脑

可以说，Surface自然的人机交互界面代表了未来操控方式的发展方向，但由于它是以一套整体的平台推出，所以成本太高，短时间内还难以主流化。而单纯地将多点触摸技术应用到LCD显示器上，或许能在更短时间内将这种操控方式引入到普通的桌面应用中来。可喜的是，从软件厂商、面板厂商以及LCD显示器制造商在近的一系列动作来看，多点触摸式LCD显示器或许真的离我们不远了。

软件支持是基础

硬件性能的展现离不开软件的支持。2008年年中，微软在All Things Digital会议上展示了下一代操作系统Windows 7的多点触摸界面(图5)，演示是在一台支持多点触摸的戴尔Latitude XT平板电脑上进行的，据微软CEO鲍尔默表示，Windows 7将完全支持多点触摸技术。虽然支持多点触摸技术只是Windows 7的特色功能之一，但却无疑是该技术进入桌面应用的一道催化剂，因为这就从软件上真正解决了多点触摸技术在LCD显示器上的应用问题。

图5 盖茨和鲍尔默讲解windows 7的多点触摸功能

新型液晶面板形成推力

面板厂商也没闲着。去年年末在日本横滨举行的FPD International2008(国际平面显示器展)上，友达推出了多款新型液晶面板，其中受关注的就是可以用手指、硬笔甚至是指甲进行操作，并且支持多点触摸技术的触摸面板，据悉，这些面板的尺寸涵盖了从4.3英寸到15英寸的多个规格，而其中15英寸产品的应用领域已涉及到PC以及笔记本电脑。作为全球三大液晶面板厂商之一，友达的这一举措无疑传递出多点触摸面板即将应用在LCD显示器以及笔记本电脑上的信息。

多点触摸式LCD显示器新品迭出

有了操作系统以及液晶面板的支持，多点触摸式LCD显示器的新品自然也就逐渐增加。在
WinHEC Taipei2008大会上，广达就展示了一台由广达独力开发的触摸式LCD显示器，它支持多点触摸技术并具有非常高的灵敏度，主要针对消费级市场。与许多产品不同的是，它采用了一种新的触摸技术“Optical Touch”，并兼容Windows 7操作系统。该技术并未使用电容或电阻触摸板，而是在显示屏的上角放置了两个摄像头，用来定位用户手指的位置，并由此将光标移动到相应的坐标上。这种技术也支持旋转、放大、缩小等多点触摸操作。除了运用在桌面级的LCD显示器上之外，该技术还适用于13～15英寸笔记本电脑和超过65英寸的大型显示设备。据悉，采用此技术的LCD显示器将在近期上市。同样是在2008年，青云推出了一款支持多点触摸操作的22英寸宽屏LCD显示器(图6)。

图6 支持多点触摸技术的青云LCD显示器

这款22英寸LCD显示器采用的是表面波技术，它实现触摸操作的部件是由触摸检测部件和触摸屏控制器组成。触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户的触摸位置并送到触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标发给
CPU，后接收CPU发来的命令并加以执行。

青云表示，这款多点触摸式LCD显示器的成本仅比普通产品高出20%左右，未来上市的价格应该完全能被消费者所接受。惠普也在去年发布了一款名为Touch Smart IQ518一体机。采用一体成型、壁挂式外观设计的IQ518虽然并不是纯粹的LCD显示器，但它具有22英寸镜面多点触摸式LCD显示屏，可支持用户通过手指操作浏览、拖曳选取项目，也可用两指放大或缩小屏幕画面(图7)，实现了多点触摸式LCD显示器应有的功能。

图7 支持多点触摸的HP Touch Smart IQ518一体机

写在后

从目前的情况来看，在软件厂商、面板厂商以及LCD显示器制造商的努力下，2009年多点触摸必将成为显示器业界的一种流行趋势。虽然要在今年代替传统LCD显示器成为主流还不现实，但是大量出现在高端形象产品上应该是可以预见的，加上Windows 7不断预热，或会掀起一场多点触摸式LCD显示器应用的高潮。

据市场调查机构iSuppli预估，全球触摸屏技术市场将从2006年的24亿美元快速增长至2012年的44亿美元，支持多点触摸技术的LCD显示器的成本也将以每年10%左右的速度下跌。两三年后，当多点触摸式LCD显示器和传统LCD显示器的价格进一步拉近后，它必将进入千家万户，成为未来显示器的主流。