北京時間10月15日消息，中國觸摸屏網(wǎng)訊，HD觸覺反饋揭觸控技術(shù)新頁。從觸控到語音和手勢控制，人機接口(HMI)持續(xù)永無止境的發(fā)展。各種推陳出新的用戶接口(UI)——無論任何可能的新技術(shù)——一次又一次地證實對于影響消費者購買的決定至關(guān)重要。

    本文來自：http://www.zc28898.cn/touchscreen/news/dynamic/201810/15-51715.html

沒有比蘋果(Apple)智能型手機——iPhone更好的例子了。Apple由于推出配備創(chuàng)新觸控屏幕(涵蓋整個手機表面)的iPhone，改寫了整個行動市場的競爭格局。消費者十分買賬。

此外，還有一家總部位于加拿大魁北克省的12人新創(chuàng)公司——Boréas Technologies，正將其目標瞄準于更進一步地推動觸控技術(shù)。

如果消費者只需觸控裝置的一小部份區(qū)域，就能感受本地的局部高解析(HD)體驗——例如小面積振動呢？

觸覺社群不斷鼓吹的論調(diào)是HD觸覺反饋最終將讓你從屏幕上即可「體驗到襯衫的質(zhì)感」。

Boréas創(chuàng)辦人兼執(zhí)行長Simon Chaput認為，業(yè)界還需要更多時間，才能達到這樣的發(fā)展。他表示，達到高度HD觸覺反饋的技術(shù)將在「未來五到六年」內(nèi)順利進展——可望達到概念驗證階段。實現(xiàn)HD觸覺反饋的關(guān)鍵就在于結(jié)合觸控感測、觸覺驅(qū)動以及基于壓電技術(shù)的驅(qū)動IC。

Boréas最近推出了「用于HD觸覺反饋的最低功耗壓電驅(qū)動IC，」可設(shè)計于穿戴式裝置以及其他電池供電的消費裝置。Chaput聲稱，Boréas的BOS1901是「目前市場上唯一能夠驅(qū)動壓電致動器(actuator)并加以感知的單一IC解決方案�！�

Boréas對于業(yè)界的主要貢獻就在于顯著降低了功耗和壓電驅(qū)動IC占位面積。

哈佛大學(Harvard University)電子工程與計算機科學教授Gu-Yeon Wei告訴《EE Times》，HD觸覺反饋的機會「豐富且多樣化」，從消費產(chǎn)品到現(xiàn)場應急人員以及擴增實境/虛擬現(xiàn)實(AR/VR)游戲玩家等。他解釋說，這項新技術(shù)可以讓音頻和視訊增加「來自觸控的真實感受」。

Wei說，只需簡單地按壓行動裝置上較小面積的硬表面，使用者就可以感受到局部振動。例如，這種進展將使得系統(tǒng)設(shè)計人員能夠在智能型手機或平板計算機上提供「虛擬按鈕」或「虛擬鍵盤」。而如果在安裝于特斯拉(Tesla)等車輛的大型顯示器上，駕駛?cè)酥恍枰?或3根手指在屏幕上操作，就可以感知到行駛路線，而不必緊盯著前方道路，他補充道。

也許更令人興奮的是觸覺能夠帶給游戲真正身歷其境體驗的承諾。Wei說：「試想一下當你游泳時穿著觸覺緊身套裝，感受到一只鯊魚從旁游過，或者戴著觸覺手套，在AR/VR游戲中擊球的感覺。」

這項技術(shù)一開始是Chaput在Wei的實驗室中最先研究的技術(shù)，后來發(fā)展成為Boréas BOS1901觸覺驅(qū)動IC。在采訪過程中，Wei稱Chaput是「我所見過最好的工程師......聰明、有紀律，而且做事非常仔細�！�

機電vs.壓電

值得注意的是，建構(gòu)Boréas觸覺驅(qū)動器IC的CapDrive技術(shù)平臺，是一種可加以擴展的專有壓電驅(qū)動器架構(gòu)。

Boréas的驅(qū)動IC解決方案充份利用了壓電材料。透過結(jié)合壓電執(zhí)動器與Boréas的壓電驅(qū)動IC，該新創(chuàng)公司認為其解決方案能夠提升HD觸覺反饋，大幅縮短響應時間至幾毫秒，而且還能降低能耗。但這些并不適用于基于偏軸轉(zhuǎn)動慣量(ERM)馬達和線性諧振致動器(LRA)的傳統(tǒng)觸覺解決方案。 

Boréas聲稱其壓電解決方案是功耗最低的觸覺技術(shù)（來源：Boréas）

Chaput解釋，ERM振動通常出現(xiàn)在游戲機中，如Sony PlayStation和大多數(shù)智 慧型手機。但它并未提供感測功能。LRA則定位為中階觸覺解決方案。Chaput說，LRA比ERM的表現(xiàn)更好，但LRA解決方案尺寸「相當大」。

相形之下，壓電采用薄型材料并提供非常短的響應時間。它是唯一提供整合感測功能的解決方案。小米(Xiaomi)曾經(jīng)試著在揚聲器上使用壓電解決方案，但仍存在實施的問題。據(jù)Chaput說，該公司后來已不再使用它了。

Chaput表示，Boréas的壓電驅(qū)動IC解決方案較其他解決方案的能耗更低了10倍。而相較于主要的競爭對手，其響應速度提高了6倍。Chaput說，Boréas壓電驅(qū)動IC的延遲約為300微秒(us)，「這是非常短的響應延遲，感覺幾乎是實時的。」

壓電的致命弱點？

雖然壓電觸覺解決方案以低功耗著稱，但其唯一的弱點就在于需要高驅(qū)動電壓。Chaput說，驅(qū)動壓電致動器需要50～200伏(V)電壓，因而減少了壓電被設(shè)計于電池供電裝置的機會。相形之下，Boréas’壓電驅(qū)動IC設(shè)計約在3～5.5V的范圍。

事實上，Chaput表示，Boréas真正發(fā)明之處在于該公司團隊「從頭開始建打造該驅(qū)動器，使其具有高效的壓電致動器和非常低的失真。」

Boréas驅(qū)動IC由于是「第一款用于壓電致動器的低功率高壓壓電驅(qū)動器」，其用戶可以在其觸覺系統(tǒng)中使用任何現(xiàn)成的壓電致動器。

Chaput說，Boréas’壓電驅(qū)動IC還提供了「獨特的差分輸出，以驅(qū)動一個雙極壓電致動器或兩個單極壓電致動器�！惯@減少了局部觸覺應用所需的驅(qū)動器數(shù)量，從而節(jié)省寶貴的電路板空間。

在Boréas’追求提升HD觸覺反饋的過程中，這一元素可能至關(guān)重要。哈佛大學的Wei解釋說，最終，HD觸覺反饋需要一系列小型觸覺致動器，它們能像「摩斯電碼」(Morse code)一樣協(xié)調(diào)地振動，以傳遞如同「感受到襯衫質(zhì)料」般的知覺。

競爭格局

Boréas驅(qū)動IC的硬件占位面積為4 x 4 x 0.8 mm。Chaput坦承這并不是一款十分小巧的IC。不過，他補充說，作為「在一款芯片中結(jié)合驅(qū)動和感測的完整系統(tǒng)」，它能夠成為空間受限的行動裝置之理想選擇。

可以肯定的是，Boréas并不是唯一一家致力于壓電的HD觸覺反饋芯片供貨商。其競爭對手還包括德州儀器(Texas Instruments；TI)和荷蘭Aito BV。

根據(jù)Chaput團隊從競爭對手網(wǎng)站上數(shù)據(jù)表收集到的信息，他相信BOS1901的功耗性能優(yōu)于主要的競爭IC。 

 

供電電流與輸出電壓的比較（來源：Boreas） （注：Vdd = 3.6V、f = 200 Hz、C = 47 nF。Vdd是供電電壓，f是輸出訊號頻率，而C是輸出負載的電容）

相較于TI或Aito的產(chǎn)品增加離散式解決方案用于電子感測或離散式高壓驅(qū)動器以驅(qū)動壓電致動器，Chaput總結(jié)道：「我們能夠提供更低的功耗和更小的占位面積�！�

隨著BOS1901的推出，Boréas還提供了一個即插即用的開發(fā)工具包，可用于交互式壓電觸覺反饋。據(jù)Chaput稱，目前有15家公司都在開發(fā)系統(tǒng)或評估BOS1901中。

 

BOS1901開發(fā)工具包（來源：Boreas）

Chaput并未透露BOS190采用哪一家或哪一種制程節(jié)點制造，但他補充說，Boréas采用的代工廠可確保為其生產(chǎn)高達數(shù)百萬單位驅(qū)動IC的規(guī)模。

什么是壓電屏，壓電式觸摸屏是什么？

壓電式觸控技術(shù)介于電阻式與電容式觸控技術(shù)之間。電阻式設(shè)計簡單，成本最低，但電阻式觸控較受制于其物理局限性，如透光率較低，高線數(shù)的大偵測面積造成處理器負擔，其應用特性使之易老化從而影響使用壽命。電容式觸控支持多點觸控功能，擁有更高的透光率、更低的整體功耗，其接觸面硬度高，無需按壓，使用壽命較長。壓電式傳感器的觸控屏幕同電容式觸控屏一樣支持多點觸控，而且支持任何物體觸控，不像電容屏只支持類皮膚的材質(zhì)觸控。這樣，壓電式觸控屏幕可以同時具有電容屏幕的多點觸控觸感，又具有電阻屏的精準。

長期以來科學家一直對壓電材料的性質(zhì)產(chǎn)生濃厚興趣，這些材料可以將電能轉(zhuǎn)化成為物理壓力，反之亦然。但如果利用該特性建造電子顯示屏，可研制出能改變形狀或者質(zhì)感的顯示屏。

2010年，這項技術(shù)有望應用于主流消費制造領(lǐng)域，可潛在用于制造移動手機的屏幕，當關(guān)機時屏幕能夠變硬起到一定的保護作用，開機時形成一種可按電式觸摸屏。[

壓電式觸控技術(shù)介于電阻式與電容式觸控技術(shù)之間。電阻式設(shè)計簡單，成本最低，但電阻式觸控較受制于其物理局限性，如透光率較低，高線數(shù)的大偵測面積造成處理器負擔，其應用特性使之易老化從而影響使用壽命。電容式觸控支持多點觸控功能，擁有更高的透光率、更低的整體功耗，其接觸面硬度高，無需按壓，使用壽命較長。壓電式傳感器的觸控屏幕同電容式觸控屏一樣支持多點觸控，而且支持任何物體觸控，不像電容屏只支持類皮膚的材質(zhì)觸控。這樣，壓電式觸控屏幕可以同時具有電容屏幕的多點觸控觸感，又具有電阻屏的精準。

中文名壓電式觸摸屏介于電阻式與電容式觸控技術(shù)特點支持任何物體觸控性質(zhì)觸摸屏

目前，電阻式與電容式觸控是比較主流的兩類觸控技術(shù)，他們各自的優(yōu)缺點如概述里所述。

不過，電容式觸控也有自身的問題需要克服：如在一體化模塊中，液晶屏和銦錫氧化物范本（ITO）做在同一個真空堆棧中，為了達到觸點偵測功效，ITO模板需不斷地掃描像素，這會持續(xù)散發(fā)干擾信號，影響整個模塊的操作。另外，為了不讓ITO的表面電流被隔絕，硬化鍍層一般非常薄，若施加在觸摸屏上的外力過大時，可能傷及ITO，因此降低使用壽命。此外，目前電容式觸控面板的成本還比較高，在大尺寸化應用方面比較困難。

日前，臺灣矽創(chuàng)電子在2009移動手持顯示技術(shù)大會上高調(diào)宣布該公司即將推出其獨創(chuàng)的壓電式觸控芯片，宣稱能夠很好地解決上述兩種觸控技術(shù)存在的問題，從現(xiàn)場的產(chǎn)品演示效果看，的確令人耳目一新。據(jù)矽創(chuàng)電子液晶顯示驅(qū)動事業(yè)群副總經(jīng)理錢金維介紹，由于采用不同的觸控技術(shù)，該技術(shù)很好地克服了電阻和電容兩類觸控技術(shù)的一些先天性的不足。錢金維表示，壓電式觸控技術(shù)基于類似LCD驅(qū)動的原理，通過電壓掃描系統(tǒng)來捕獲觸摸信號，其掃描頻率可達200Hz/5ms,遠高于電容式觸控的掃描頻率。在制程結(jié)構(gòu)上，壓電式觸控介于電阻和電容式之間。他強調(diào)，面板材料的選用直接影響觸控效果，而這同觸控技術(shù)本身沒有直接的關(guān)聯(lián)。“我們同日本一家面板公司合作，透光率可達到95%以上，而采用電阻式觸控只能達到80%左右。”錢金維說，“無論是電阻式的精確還是電容式的優(yōu)點，壓電式觸控技術(shù)都能做到。”

壓電式觸控在耗電特性上更接近電容式觸控特性，即沒有觸摸的動作，就不產(chǎn)生耗電，而電阻式則時刻產(chǎn)生耗電。在接口支持上，壓電式觸控也同樣支持串口、I2C和USB接口。在算法上，矽創(chuàng)已在驅(qū)動IC中內(nèi)置了動作識別的算法，這將大大緩解客戶端軟件和外部處理器的負擔。錢金維表示，從工藝成本上看，電阻式觸控制程轉(zhuǎn)到壓電式觸控制程需要變更生產(chǎn)線設(shè)備，而同電容式的ITO和掩模結(jié)合的制程相比，壓電式觸控制程成本約在其80-90%之間。

據(jù)悉，矽創(chuàng)這款產(chǎn)品將驅(qū)動和傳感部分整合在一個芯片中，單芯片的屏幕尺寸支持范圍在2-10.1英寸。矽創(chuàng)該款芯片在7月份推出工程樣片，之前則是通過FPGA原型的方式給客戶測用。雖然，壓電式觸控技術(shù)擁有諸多優(yōu)點，但錢金維表示多種觸控技術(shù)還將共存發(fā)展。目前，全球觸控面板市場出貨量中臺灣地區(qū)占據(jù)40%以上，其次是日本，占據(jù)35%左右，其余則是中國大陸和韓國。日本的產(chǎn)業(yè)特性比較保守，但其技術(shù)始終保持領(lǐng)先。

壓電屏是壓電式觸控屏的簡稱，壓電式觸控屏的壓電式觸控技術(shù)介于電阻式與電容式觸控技術(shù)之間。電阻式設(shè)計簡單，成本最低，但電阻式觸控較受制于其物理局限性，如透光率較低，高線數(shù)的大偵測面積造成處理器負擔，其應用特性使之易老化從而影響使用壽命。

電容式觸控支持多點觸控功能，擁有更高的透光率、更低的整體功耗，其接觸面硬度高，無需按壓，使用壽命較長。

壓電式傳感器的觸控屏幕同電容式觸控屏一樣支持多點觸控，而且支持任何物體觸控，不像電容屏只支持類皮膚的材質(zhì)觸控。這樣，壓電式觸控屏幕可以同時具有電容屏幕的多點觸控觸感，又具有電阻屏的精準。

目前，電阻式與電容式觸控是比較主流的兩類觸控技術(shù)，他們各自的優(yōu)缺點如概述里所述。不過，電容式觸控也有自身的問題需要克服：如在一體化模塊中，液晶屏和銦錫氧化物范本(ITO)做在同一個真空堆棧中，為了達到觸點偵測功效，ITO模板需不斷地掃描像素，這會持續(xù)散發(fā)干擾信號，影響整個模塊的操作。另外，為了不讓ITO的表面電流被隔絕，硬化鍍層一般非常薄，若施加在觸摸屏上的外力過大時，可能傷及ITO，因此降低使用壽命。此外，目前電容式觸控面板的成本還比較高，在大尺寸化應用方面比較困難。日前，臺灣矽創(chuàng)電子在2009移動手持顯示技術(shù)大會上高調(diào)宣布該公司即將推出其獨創(chuàng)的壓電式觸控芯片，宣稱能夠很好地解決上述兩種觸控技術(shù)存在的問題，從現(xiàn)場的產(chǎn)品演示效果看，的確令人耳目一新。據(jù)矽創(chuàng)電子液晶顯示驅(qū)動事業(yè)群副總經(jīng)理錢金維介紹，由于采用不同的觸控技術(shù)，該技術(shù)很好地克服了電阻和電容兩類觸控技術(shù)的一些先天性的不足。錢金維表示，壓電式觸控技術(shù)基于類似LCD驅(qū)動的原理，通過電壓掃描系統(tǒng)來捕獲觸摸信號，其掃描頻率可達200Hz/5ms,遠高于電容式觸控的掃描頻率。在制程結(jié)構(gòu)上，壓電式觸控介于電阻和電容式之間。他強調(diào)，面板材料的選用直接影響觸控效果，而這同觸控技術(shù)本身沒有直接的關(guān)聯(lián)。ldquo;我們同日本一家面板公司合作，透光率可達到95%以上，而采用電阻式觸控只能達到80%左右。rdquo;錢金維說，ldquo;無論是電阻式的精確還是電容式的優(yōu)點，壓電式觸控技術(shù)都能做到。rdquo;壓電式觸控在耗電特性上更接近電容式觸控特性，即沒有觸摸的動作，就不產(chǎn)生耗電，而電阻式則時刻產(chǎn)生耗電。在接口支持上，壓電式觸控也同樣支持串口、I2C和USB接口。在算法上，矽創(chuàng)已在驅(qū)動IC中內(nèi)置了動作識別的算法，這將大大緩解客戶端軟件和外部處理器的負擔。錢金維表示，從工藝成本上看，電阻式觸控制程轉(zhuǎn)到壓電式觸控制程需要變更生產(chǎn)線設(shè)備，而同電容式的ITO和掩模結(jié)合的制程相比，壓電式觸控制程成本約在其80-90%之間。據(jù)悉，矽創(chuàng)這款產(chǎn)品將驅(qū)動和傳感部分整合在一個芯片中，單芯片的屏幕尺寸支持范圍在2-10.1英寸。矽創(chuàng)該款芯片在7月份推出工程樣片，之前則是通過FPGA原型的方式給客戶測用。雖然，壓電式觸控技術(shù)擁有諸多優(yōu)點，但錢金維表示多種觸控技術(shù)還將共存發(fā)展。目前，全球觸控面板市場出貨量中臺灣地區(qū)占據(jù)40%以上，其次是日本，占據(jù)35%左右，其余則是中國大陸和韓國。日本的產(chǎn)業(yè)特性比較保守，但其技術(shù)始終保持領(lǐng)先。