多点触摸 LCD显示器的未来

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