点点点、滑滑滑，从售票机到平板电脑，触控式屏幕已经非常普及在我们的生活之中了。为什么只是在玻璃板上动动手指，电脑就能知道你想做什么呢？这篇文章要告诉你触控屏幕的运作原理。
用力按效果好──电阻式
触控屏幕依原理不同，可以分成电阻式、电容式、波动（声波、红外线）式等。电阻式触控屏幕的基板是二层玻璃，内侧皆铺上镀有氧化铟锡的导电层，上下层间以一些绝缘的“隔球”隔开，最外面再加上薄薄的防刮板。使用者透过按压，让上下层接触而发出讯号，所以上层是材质较软、触摸后会有微小凹陷的薄玻璃或塑胶，下层则是比较硬的厚玻璃；隔球可以避免用久了以后材料变形，就算不碰也会造成短路而自行启动。
电阻式屏幕在两层导电层之间有电压差异，形成一个电场；按压时会让上下层的电极接触，造成短路和电阻改变，此时控制器测得面板电压变化，而计算出接触点位置、进而输入对应指令。简单来说，使用者触摸屏幕表面时，上层受到手指或笔尖的压力略微下凹、与下层接触；电脑透过电阻变化，反推出接触点在哪里、代表什么功能。
因为电阻式屏幕透过压力操控，所以不一定要用手来控制，笔、信用卡等都可以操作，即使戴上手套也没关系；不过如果“摸”得太轻，电阻式屏幕不会有反应，要用轻戳才行。电阻式屏幕成本低廉、技术门槛低，在附触控笔的个人数位助理（PDA）、店家的点餐柜台、电子字典、信用卡签名机等都很常见。
然而，操作电阻式触控屏幕时需要轻敲，久而久之它容易故障、不太耐用，而且灵敏度也不太好，画画、写字并不流畅。
愈滑愈顺手──电容式
近年来造成滑手机风潮的，则是电容式触控屏幕，它由多层材料结合构成，最外层是高硬度的防刮材质，中间层则是导电基板；表面电容式屏幕以周围四边或四个角当做电极放电，在表面上形成均匀电场。
电容是形容某物体“储存电荷的能力”。当使用者接触屏幕时，由于人体会导电，因此影响了面板的电容量；此时面板中的控制器就会依据四个角落所引发的电流变化差异，推算出手指的位置和该处代表的功能。
目前的智能手机、平板电脑大多都是电容式屏幕，它的优势在于反应速度比电阻式快得多，使用者可以用手指轻松的“滑手机”，不必像使用电阻式屏幕一样要用戳的。然而，电容式屏幕只能用可以导电的物体操控，市售配合的触控笔笔尖也是金属纤维做的，你可以试着拿布娃娃的手操作看看，手机不会有任何反应。此外如果有较大面积的导电体（如手掌或旁人）接近，或导体靠得很近时，没摸到就能引起电容式屏幕动作；当环境温度、湿度改变（例如过热）时，电场也改变，可能造成电容式屏幕控制不准确。
电阻、电容式屏幕的电极形状、位置都需要一番设计，才能制造出均匀电场，所以这两款面板都很难做大，最大大约20几吋。
触控大屏幕──波动式
要把触控式屏幕做大，就有赖这第三种运作原理：波动式触控屏幕，它大体来说可分为表面声波、红外线两种，原理很类似。
表面声波式屏幕是在玻璃基板的角落安装超音波发射器和接受器，基板的四边则加装反射条；当手指或软性物质触碰面板时会阻隔超音波，造成讯号衰减，衰减前与衰减后比对，就能计算出触碰的位置。红外线屏幕则是在玻璃面板相对的边上安装多个红外线发射器和接收器，运作时形成红外线网格；使用者操作时遮断红外线讯号，看哪个侦测器收不到讯号，就能得知触碰点位置。
波动式屏幕最怕脏，灰尘、油污甚至液体都会干扰波动传递，或造成错误判读，所以使用者要不时擦拭一下。另外，红外线屏幕不会受到电流、电压和静电干扰，但对外界光照比较敏感，在光影变化大时，会受干扰或误判。
（本文由《科学少年》授权转载；撰文／林三永；首图图片来源：Flickr-Jeff Kubina 
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