姿势｜戳了你一下！

北大青年 · 公众号 · 人物 · 2019-05-25 23:50

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本报记者

何宗圆　物理学院2017级本科生

制图

金琪灵　医学人文学院2017级本科生

要说一千年之前，读书人的拇指接触得最多的可能是自己的胡须或者下巴，而对于今天的“读书人”而言，触摸屏不容置疑地取代了胡须或下巴的地位。常常，一天下来，拇指在屏幕上要断断续续进行几个小时的摩擦。在享受便捷的人机交互的同时，人们的时间也被一点点吸走。

生活中常见的触摸屏有电阻屏和电容屏，电阻屏一般用在ATM、汽车导航仪等设备上，电容屏则见于各种移动设备上，如智能手机、平板电脑等。

电阻屏的屏幕里层有两层薄膜，两层薄膜分别有一个电极与检测电路连通，正常状态下，两层薄膜是分离的，手指触摸在屏幕上时，会使两层薄膜在手指所在的位置接触，从而使上下薄膜导通，产生一个弱电流通过电路。薄膜上各部分导电性是不同的，所以两层薄膜在不同的点接触会产生不同的电流强度，从而实现定位。

电阻屏的工作建立在两个薄膜的物理接触之上，需要按压才能触发，手指轻轻地触碰是不会使两层薄膜导通的，因此具有很好的防误触能力，屏幕上沾有异物也不会影响电阻屏的正常工作。

但电阻屏也有不少缺点。譬如，电路中的电阻可能老化，也可能随环境条件（如温度、湿度等）发生变化，这时我们就需要进行校准，以重新建立触摸位置与导通电阻值的对应关系。

同时，由于工作原理的限制，电阻屏不能识别接触到屏幕的物体是人的手指还是裤兜布，也不便实现多点触摸的功能。为了克服上述缺点，让人类更愉悦地工作（玩手机），电容屏被发明了。

中学物理知识告诉我们，电容是存储电荷的容器。电容屏就是利用屏幕上积累的电荷来工作的。我们给一块屏幕上的若干个电极加上电压后，屏幕即会带上电荷，没有其它物体接触屏幕时，屏幕上的电荷量是稳定不变的。而当人体与屏幕接触后，因为人的皮肤可以导电，人体与屏幕间从而会产生一个微弱的电流（微弱到无法感知），屏幕上的一部分电荷就会经由人体“溜走”。

为了补充这些“溜走”的电荷，将会有电荷从屏幕上的电极流入，由守恒律可以知道，屏幕与人体间的电流强度等于几个电极上的电流强度之和。就像人站立时两腿受力的相对大小取决于人重心的位置，通过电极的电流的相对大小也取决于皮肤与屏幕接触的位置。测出通过各个电极的电流大小，进行计算，就能解出接触点的位置。由简单的数学原理可知，要解出更多的未知数，就需要更多的方程和已知量。通过增加屏幕上电极的数量，我们就能获得屏幕上更多触摸点的位置，从而实现多点操作。

不难发现，用绝缘体接触电容屏时是不会触发点击操作的，因为绝缘体无法导走屏幕上的电荷。我们只有使用特制的触屏手套才能在戴手套时使用电容屏——因为一般的手套是绝缘的，而触屏手套的指尖处编入了金属丝。

自然界是不存在电阻为无穷大的完美绝缘体的，包有一层胶皮的高压线依然危险，一层薄薄的裤兜布也不能阻止我们的手机“自动”在课程大群里发言。任何物体接触屏幕都会触发电流，只是当物体的导电性差到一定程度时，电流会弱到无法测出，从而不会触发屏幕的响应。贴一层保护膜或者套一个保护袋吃火锅都会使屏幕和手指之间的电流变得更弱，但一般而言都是能被测出的，不会影响我们正常使用触摸屏。但若有小可爱为了万无一失，给自己的爱机贴上三层膜、套上七层火锅保护袋，触摸屏幕没反应不属于质量问题哦。

电容屏的工作原理不止养活了生产手机贴膜和火锅保护袋的人，也养活了做触控笔的人。有的人钟爱手写输入法，有的人喜欢给电子书作手写批注，于是有了对触控笔的需求。电阻屏的工作基于按压，任何一个实物都能当作“触控笔”来使用，用户不必另外花钱。而电容屏的工作基于导电，只有能导走一定电荷的物体接触屏幕时才能触发响应，这样，人们就造出了专用的导电小棍，称为触控笔。我们把触控笔分为两种：被动式和主动式。

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