原创专栏-手机报

再造触控市场,Force Touch压力触控技术的现状与未来

李星 2015-08-26 11:16
触控 Force Touch压力触控技术 阅读(3122)
导语ForceTouch也称压感触控、力感触控,目前没有统一的名字,是苹果为区别于之前的Multi-Touch多点触控技术而组合出来的新词。由于ForceTouch可以通过多种不同的方式来实现,行业把这些能够实现检测到触摸压力并关联到应用操作动作的所有技术,统称为压力触控技术,并不一定需要精准的回馈或者线性。

ForceTouch也称压感触控、力感触控,目前没有统一的名字,是苹果为区别于之前的Multi-Touch多点触控技术而组合出来的新词。由于ForceTouch可以通过多种不同的方式来实现,行业把这些能够实现检测到触摸压力并关联到应用操作动作的所有技术,统称为压力触控技术,并不一定需要精准的回馈或者线性。

如果仅仅是从压力感测和关联动作回馈上来看,压力触控跟汽车的电子油门开关原理几乎是一样,踩电子油门的力度大小决定的汽车行驶的启停与速度快慢。

但是随着2015年春季苹果新的12寸MacBook和AppleWatch产品上市,压力触控也成为消费电子行业新的热点话题,由于苹果的压力触摸是跟线性马达进行编码联动,所以压力触控与马达的线性匹配才被行业关注起来。而苹果的这两款新产品也因为配备了这项新的触摸传感技术,可以通过ForceTouch,设备可以感知轻压以及重压的力度差别,并调出不同的对应功能而成为吸引行业眼球的亮点。

另外,苹果将要发布的新品手机,是否也会配备ForceTouch压力触控,并会再引入哪些新的衍生功能,也为整个行业和消费者所期待,希望苹果能给消费电子行业带来新的产业机会以及应用体验。

苹果新的12寸MacBook的ForceTouch触控板是在电容式玻璃面板下方加入了“触觉引擎(TapticEngine)”,可检测到带级度的精细触摸操作;再在四角位置加入4个震动反馈器,来回馈按压的力度,整套系统依据力度、按压时间长短实现物理力度触感感知,并能执行触摸指令。

而苹果AppleWatch的ForceTouch装置则是在显示屏的黑框边上贴了两层夹着压电薄膜的微小电极组成的压电单元组,ForceTouch通过这些压电单元来感知轻点和按压的区别,然后根据实际情境触发线性马达来响应一系列相关点按和力道反应,并予以回馈不同的机能或操控,为屏幕界面的操控开拓出全新的空间,成为人机交互的另一种“通用语言”。

除苹果外,行业里实现压力触控的主要方式有下面几种:电感式、电阻式、电容式、压电式及MEMS,以类似电子称原理的压电式压力触控实现方式最为简单,也最为普遍。

电感式压力触控由于体验差的原因,仍在坚持开发的人很少,电阻式压力触控一般仍要中间有一层压电薄膜来实现,业内很多人也把它归为压电式一类,而MEMS则多少也是采用检测体积电容原理来实现,业内也习惯把它归到电容式一类。

传统的电阻式和电容式的压力触控屏原理,基本上是类似在显示屏模组下面再增加一个电阻触摸屏或电容触摸屏来检测按压力度,跟传统触摸屏的区别在于,传统触摸屏在检测按压动作时,IC主要是提取电路波峰波谷的位置时间点,把波峰波谷的振荡幅度作为噪声被处理削平掉,而压力触控技术则是在对机器本体的噪声进行等化处理后,主要提取电路的波峰波谷值来进行编码处理回馈动量幅度。

随着小型化的压力传感器在各行业中的成熟应用,压力触控也出现了两种实现方式:一种是像电子称一样,在操作面的四个角贴上压力传感器,实现没有方向指向的压力信息回馈;另一种是通过在操作面的四周边框或整个操作面,阵列一组或几组压力传感器来实现压力检测,所获得的信息包括有方向指向压力数据的3D立体信息及移动和动量矢量信息。

目前行业中的难点仍是信号处理的软件算法,如噪声处理、分辨率、线性编码、矢量动量计算、同步协处理等等,应用在消费电子领域的压力触控装置研发,也跟原来的指纹识别技术一样,除传统的压力传感器驱动企业外,主要是原来的触控IC厂商在努力。

压力触控未来的研究的主要方向,除了把驱动功能整合集成到其它的IC上外,另外一个就是行业所谓的“去膜化”问题。

所谓的“去膜化”实际上是为了降低成本,去掉压力薄膜层,最终降低整个系统的材料及生产加工成本,目前电容式压力触控是解决“去膜化”问题的主要方式,甚至有厂商开始研究直接更改现在电容触控IC的运算方法,让目前的电容触摸屏能同时检测操作动作的位置和压力两组同步信号,在不改变现有生产模式的情况下,增加压力触控功能。

压力触控和传统触摸屏的关系,类似于PC的键盘与鼠标的关系,两者既可以同步进行操作,也可以单独提供不同的操作,功能部分同样也存在重叠部分。不同的是,压力触控为人机交互打开了另一条沟通通道,可以让机器部分实现更人性化、有阶度的柔性操作,特别是在物联网时代,压力触控可以更容易实现远程实时交互操作。

鉴于以上原因,不少一线手机品牌厂商纷纷希望了解压力触控技术和寻找压力触控技术的供应商。

针对以上现象,《手机报》将在9月中旬联合压力触控技术的上下游企业,再次举办一场关于“压力触控技术”的盛会,将针对压力触控技术的难点及瓶颈进行探讨;同时还将邀请压力触控技术产业链的上下游企业,破解产业困局。

亮点一:提供最全压力触控的供应链厂商

亮点二:提供最新压力触控的技术分解

(电容式、电阻式、压电式)

会议时间、地点情景请关注微信平台的后续报道。

如需了解会议详情,请联系:

王小姐13380386999;邮箱:sales01@shoujibao.cn

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