如今触摸屏已经融入我们工作生活的方方面面、应用在几乎所有领域，比如我们的手机、iPad，银行的ATM机、售货机、售票机、游戏机、电脑、监视器等几乎都用上了这项技术。我们现在已经无法想象，如果没有触摸屏，我们的生活将会怎样？我们已经无法忍受物理按键手机的不便，无法想象ipad如果没有触摸屏，我们该怎么使用。

我们现在已经离不开触摸屏，但是你知道这项伟大的发明最早是由谁提出的吗？历史上第一块触摸屏又是由谁设计的呢？触摸屏是如何发展而来的吗？今天就让我们一起来追根溯源。

历史上第一块触摸屏是谁设计的？

首先让我们把时间回溯到50多年前的1965年，当时英国一本名为《电子通报(Electronics Letters)》杂志刊登了一篇简短的论文，标题为《触摸显示：一种新的电脑输入/输出设备(TouchDisplay-A novel input/output device for computers)》。

约翰逊在《Electronics Letters》上发表的文章

文中提出了一种作为输入/输出装置的触摸显示设想：就是通过手指在一块复合玻璃屏上的触摸产生感应静电电容，通过电容变化的测量实现对玻璃屏触摸动作的计算，从而实现触摸操作。复合玻璃屏设想是由内表面涂覆氧化铟锡(ITO)类的透明金属氧化物层，四角有四个电极构造而成。这种技术后来被称为电容式触摸，而该篇论文也被认为是最早提出触摸显示的文字资料，这篇论文的作者是来自英国马尔文皇家雷达研究所的工程师约翰逊(Eric.A. Johnson)。

约翰逊(Eric.A. Johnson)

在发表了这篇论文之后，约翰逊并没有停止研究的脚步，而是着力把设想变为现实，经过2年的不断努力，1967年，他终于制造出了人类历史上第一块触摸屏。他把这个设计过程和原理又写了一篇论题为《触摸显示：编程人机界面(Touch Displays: A Programmed Man-Machine Interface)》的论文，发表在了《人体工程学(Ergonomics)》杂志上。两年后的1969年，约翰逊的触摸显示发明被授予了美国专利(US patent3482241)。

约翰逊1967年制造的第一块触摸屏

约翰逊设计的触摸屏和现在很不一样，那时只有笨重的CRT显示屏，没有液晶、OLED等轻薄的平板屏幕。尽管有些笨重，但却能显示出令当时人们认为是魔术般的效果，手指点到哪里，屏幕就会在该处发出亮光，并记录手指的位置。当时还只能给出一个手指触摸的位置，屏幕上如有多处接触，控制器的计算就会发生混乱，而且屏幕只能记录有接触或者没有接触这两种感应信息，不能感知手指接触的力度。

也就是说，当时的电容式触摸屏每次只能处理单一触控，距离今天的多点式触控还有很长的路要走。但想想这毕竟是在上世纪60年代，即使只有基本的单点触控功能，也已经很有吸引力了。1973年这一技术被英国航空管理局用于空中交通管制系统，直到90年代末。

历史上第一块电阻式触摸屏是谁开发的？

虽然现在电容式触摸屏大行其道，电阻式触摸屏已经很少使用，但在2007年苹果发布第一台全触摸屏智能手机iPhone之前，电阻式触摸屏式占据绝对市场主导地位。因为当时电阻屏的技术更为成熟，成本更为低廉，使用寿命也比电容屏要长。

电阻式触摸屏的开创者是美国肯塔基大学教授萨姆·赫斯特（Sam Hurst）博士。1971年，他带领的科研团队正在研究原子物理学，繁琐的分析使得研究进展缓慢。赫斯特想了一个办法来解决这个问题，他用导电纸读取一对X、Y坐标，偶然发现了利用压力改变电流传输的电阻式触控，导致了第一个电阻式触摸屏的诞生。他的学生用这个原型将原来需要几天时间才能完成的计算在几个小时内便完成了。赫斯特博士认为，这是一个重大发现，通过进一步改良，这项技术可以与计算机屏幕结合，它将会替代鼠标成为控制计算机的更加便捷的方式。

电阻式触摸屏的开创者萨姆·赫斯特（Sam Hurst）

之后赫斯特博士创立了自己的公司，并于1977年正式开发了可以应用在计算机上的电阻式触摸屏，并很快获得了专利。此后该技术获得快速发展，有无数公司在其基础上开发了不同特性的电阻式触摸屏。

萨姆·赫斯特（右）和同事展示产品

例如在1977年，摩托罗拉公司推出了第一款支持触摸笔输入的掌上电脑Palmpilot；1982年，赫斯特博士与西门子合作，将电阻式触控技术应用于电视机。1996年，Palm公司凭借Pilot系列掌控PDA掌上电脑市场近十年；1999年，摩托罗拉公司推出了第一款集成了电阻式触控屏的手机A6188，支持手写中文。一直到2007年，电阻式触摸屏都是市场上占有绝对优势的触摸屏类型。

摩托罗拉电阻式掌上电脑palmpilot

电阻式触摸屏的原理就是利用压力感应用控制屏幕的导电状态。其结构基本上是薄膜加上玻璃，薄膜和玻璃相邻的一面上均涂有ITO(Indium Tin Oxides，纳米铟锡金属氧化物)涂层，ITO具有很好的导电性和透明性。

当触摸操作时，薄膜下层的ITO会接触到玻璃上层的ITO，经由感应器传出相应的电信号，经过转换电路送到处理器，通过运算转化为屏幕上的X、Y值，从而完成点选的动作，并呈现在屏幕上。

电阻式触摸屏具有很多优势，比如屏幕和控制系统都比较便宜、反应灵敏度很好，而且是一种对外界完全隔离的工作环境，不怕灰尘和水汽，能适应各种恶劣的环境。它可以用任何物体来触摸，稳定性能较好。因此在推出后，迅速被市场接受。

历史上第一块红外式触摸屏是谁开发的？

在电阻式触控技术发明的同时，基于红外技术的触控技术也在进行中。

20世纪70年代，美国Carroll Touch公司最早商业性地开发了红外式触摸屏。这种显示屏把红外LED阵列置于显示屏的两个邻边，把光电二极管（PD）置于LED的对边。当LED开启时，光电二极管探测到LED的信号，当发生触摸动作时，系统会根据红外信号被阻断来识别触摸的位置。

PLATO是第一个通用的计算机辅助教学系统，其第四代产品配备了具备触控功能的半透明等离子显示器，学生可以通过触摸屏幕的任意位置来回答问题，PLATO IV也由此成为第一台在教室使用的触控计算机。

第一台用于课堂的触摸屏电脑PLATO IV

1983年推出的惠普PC-150是最早的商用触屏电脑之一，屏幕上网格红外线可记录手指运动。

但早期的红外式触摸屏分辨率低，易受环境干扰而产生错误动作，要求在一定的遮光环境中使用，而且感应器会堵塞灰尘，需要经常清洁。由于这些局限性，致使红外式触摸屏在发明后相当的长时间内并没有发展起来，电阻式触控技术仍然是炙手可热的应用对象。

历史上第一块多点触摸屏是谁发明的?

触控技术自发明起就有一个难以解决的技术难点——只能实现单次点击，无法多点同时触控。

为了解决这个问题，1982年多伦多大学研发了一种通过内置摄像机追踪手势的平板电脑，这项技术使得屏幕可以同时读取多个触摸点，但这并不是真正意义上多点触摸屏。

大约在同一时间，美国计算机设计师迈伦·克鲁格（Myron Krueger）开发出了一种光学系统，它可以追踪手势运动，这可以说是我们今天使用的触摸屏中手势识别功能的先驱，当然这也不是多点触摸屏。

这第一块具有多点触摸功能的屏幕诞生于1984年，这块屏幕由贝尔实验室的鲍勃·鲍伊（Bob Boie）制造，他将一组透明的电容触摸感应器放置在了一个CRT显示器上，用户第一次可以用手指直接操作多个图形目标，而且屏幕的反应时间很短，这可以说是一个伟大的进步。

到了90年代，能够实现多点触摸的技术已经愈加成熟，1993年IBM和电话公司BellSouth联合发布了第一款将触摸屏与电话相结合的手机产品Simon，该手机采用压力传感触控屏，可替代机械按键。如今这款手机被认为是真正意义上带有日历、通讯录和记事本的智能手机。

IBM的Simon触控智能手机

1998年特拉华大学的教授John Elias和正在攻读博士学位的Wayne Westerman创立了FingerWorks公司，基于韦斯特斯曼的研究，FingerWorks开发了第一批多点触控产品，包括TouchStream LP、MacNTouch和iGesture Pad等产品都广受好评，但是由于价格过高，这些产品在发行之后一直是高端定位，无法真正融入广大消费者。

为什么说2007年是触控屏发展的分水岭

2007年是触控屏发展的分水岭。当年3月，LG公司推出首款具有多点触控功能的电容式触控屏手机Parada。同年6月，苹果公司推出具有高分辨率和多点触控功能的电容式触控屏手机iPhone。史蒂夫.乔布斯在产品发布会上向人们展示了这个小巧简洁的手机，时尚的机身和人性化的控制界面设计，尤其是从左往右滑动的经典解锁界面给人们留下了深刻的印象。

iPhone的出现，第一次让触控屏从之前的曲高和寡，步入到大众消费者之中。在此之后电阻式触控屏开始走下坡路，电容式触控屏昂扬向上，很快在智能移动终端确立起自己的核心地位，并逐渐扩展到中大尺寸屏幕设备上。

为什么2007年后电阻触摸屏会没落，电容触摸屏繁荣了呢？

我们先看看电容式触控技术的原理：它是利用手指等带电体的触摸引起静电电容变化，通过检测电路计算发生电容变化地方的X轴和Y轴坐标，来确定触摸的位置。

电容式触控技术原理

也就是说电容式触摸屏是根据人体自带电流电流来感应的，而电阻式触摸屏是根据压力感应的。虽然电阻触摸屏的成本与技术门槛低，但因为其触控需要按压使两面ITO膜内凹，因变形而使ITO层接触导电使电阻发生变化，所以这种多次变形会让其寿命较短且性能较差；采用多点触控方式时，当两点同时受压，屏幕的压力变得不平衡，导致触控出现误差，因而多点触控的实现程度较难；同时较易因为划伤等导致屏幕触控部分受损，而且透光率低。这一系列缺点使其不能满足高端产品的需求。

电容式触摸屏经过几十年的发展，各项技术已经逐渐完善。它具有响应速度快、可靠性高、支持多点触控等优势，它可以让人机交互操作变得更加丰富和人性化，因此逐渐占据市场。如今已经是各种智能手机、平板电脑，以及很多中型小型触摸屏、一体机的标准配置，使用范围十分广泛。

大尺寸触摸屏幕的福音

无论是电容式触控还是电阻式触控，在大尺寸触控显示方面都面临着瓶颈。电阻式触控的技术原理使其无法应用于大尺寸显示，而电容式触控在2007年之后的很长时间内一直无法突破30英寸以上屏幕的触控，虽然现在已经可以做到100英寸左右，但成本和价格较高，这使得红外触控技术获得了发展机遇。

红外式触摸屏是基于检测红外光线是否被遮挡来检测和定位用户触摸行为的触摸屏。用户在触控屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，据此可以判断出触摸点在屏幕中的位置。

红外式触摸屏具有操作简单、低成本的优势；同时在显示器表面没有电容或电阻触控所需要的高折射率图形层或导电功能层，因此反射小、透射高，不影响显示器的亮度；对触摸物体也无导电性要求，只需要光学遮挡即可。

不过红外式触控也有不足，就是分辨精度不是很高，而且怕强光干扰、灰尘和水，较大的水滴或颗粒物导致产生误触摸信号。因此主要应用于40英寸以上中大尺寸、无红外线和强光干扰的、要求不是非常精密的场所，70英寸以上是红外式触摸屏大显身手的地方。

还有其他触控方式吗？

以上我们谈到了电阻式、电容式、红外式三种触控显示方式，还有其他触控方式吗？

当然了，现在可以实现触控的技术高达十多种，不过目前比较主流的触控技术就是前面已经介绍过的三种，以及声波式、电磁式共五种。

声波式触控技术是通过触摸导致声波的能量或频率信号变化来定位的触控技术。表面声波式触控技术不仅探测稳定，能精确地定位X和Y轴坐标的方向，还可以从接收波形的信号的衰减缺口感应Z方向的坐标，对应触摸压力的大小。衰减缺口越宽、越深，触摸压力越大。表面声波式触控技术适合用于大尺寸及非金属表面，技术门槛与成本价格都比较高，且使用寿命相对较短，还需要提升。

声波式触控技术结构图

电磁式触控技术基于电磁感应实现触控感应，触控模块需要配套一支能够发射电磁信号的笔作为信号发射端。这支笔在靠近触控面板时，发射的电磁信号能被信号接收端的天线阵列感应，并在对应位置的感应线圈中产生电流。电磁式触控的特点具有其他触控方式所不具备的极高精度，主要用于需要高精度书写的领域，但电磁笔的能源模块、通信模块能耗较大，组装难度高、厚度增加，这对大规模产品化产生了影响。

触控屏幕作为一种人机交互输入方式，与传统的显示器、键盘和鼠标输入方式相比，它的输入更为简单、直接、方便、自然，更好地满足了人机交互体验的需求，让屏幕显示从单行传播转化为双向互动，实现了更为智能化的应用体验。

如今随着5G、AI、数字孪生等新技术的发展，加速了柔性显示、超高清显示、全息显示的发展。显示产业正加速融合到智慧城市、智能工业、智能交通、智能家居、智慧医疗等领域。显示已无处不在，这使得触控显示技术将贯穿万物互联，成为未来智能交互的核心。

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