北京时间10月15日消息，中国触摸屏网讯，HD触觉反馈揭触控技术新页。从触控到语音和手势控制，人机接口(HMI)持续永无止境的发展。各种推陈出新的用户接口(UI)——无论任何可能的新技术——一次又一次地证实对于影响消费者购买的决定至关重要。

    本文来自：http://www.51touch.com/touchscreen/news/dynamic/201810/15-51715.html

没有比苹果(Apple)智能型手机——iPhone更好的例子了。Apple由于推出配备创新触控屏幕(涵盖整个手机表面)的iPhone，改写了整个行动市场的竞争格局。消费者十分买账。

此外，还有一家总部位于加拿大魁北克省的12人新创公司——Boréas Technologies，正将其目标瞄准于更进一步地推动触控技术。

如果消费者只需触控装置的一小部份区域，就能感受本地的局部高解析(HD)体验——例如小面积振动呢？

触觉社群不断鼓吹的论调是HD触觉反馈最终将让你从屏幕上即可「体验到衬衫的质感」。

Boréas创办人兼执行长Simon Chaput认为，业界还需要更多时间，才能达到这样的发展。他表示，达到高度HD触觉反馈的技术将在「未来五到六年」内顺利进展——可望达到概念验证阶段。实现HD触觉反馈的关键就在于结合触控感测、触觉驱动以及基于压电技术的驱动IC。

Boréas最近推出了「用于HD触觉反馈的最低功耗压电驱动IC，」可设计于穿戴式装置以及其他电池供电的消费装置。Chaput声称，Boréas的BOS1901是「目前市场上唯一能够驱动压电致动器(actuator)并加以感知的单一IC解决方案。」

Boréas对于业界的主要贡献就在于显著降低了功耗和压电驱动IC占位面积。

哈佛大学(Harvard University)电子工程与计算机科学教授Gu-Yeon Wei告诉《EE Times》，HD触觉反馈的机会「丰富且多样化」，从消费产品到现场应急人员以及扩增实境/虚拟现实(AR/VR)游戏玩家等。他解释说，这项新技术可以让音频和视讯增加「来自触控的真实感受」。

Wei说，只需简单地按压行动装置上较小面积的硬表面，使用者就可以感受到局部振动。例如，这种进展将使得系统设计人员能够在智能型手机或平板计算机上提供「虚拟按钮」或「虚拟键盘」。而如果在安装于特斯拉(Tesla)等车辆的大型显示器上，驾驶人只需以1或3根手指在屏幕上操作，就可以感知到行驶路线，而不必紧盯着前方道路，他补充道。

也许更令人兴奋的是触觉能够带给游戏真正身历其境体验的承诺。Wei说：「试想一下当你游泳时穿着触觉紧身套装，感受到一只鲨鱼从旁游过，或者戴着触觉手套，在AR/VR游戏中击球的感觉。」

这项技术一开始是Chaput在Wei的实验室中最先研究的技术，后来发展成为Boréas BOS1901触觉驱动IC。在采访过程中，Wei称Chaput是「我所见过最好的工程师......聪明、有纪律，而且做事非常仔细。」

机电vs.压电

值得注意的是，建构Boréas触觉驱动器IC的CapDrive技术平台，是一种可加以扩展的专有压电驱动器架构。

Boréas的驱动IC解决方案充份利用了压电材料。透过结合压电执动器与Boréas的压电驱动IC，该新创公司认为其解决方案能够提升HD触觉反馈，大幅缩短响应时间至几毫秒，而且还能降低能耗。但这些并不适用于基于偏轴转动惯量(ERM)马达和线性谐振致动器(LRA)的传统触觉解决方案。 

Boréas声称其压电解决方案是功耗最低的触觉技术（来源：Boréas）

Chaput解释，ERM振动通常出现在游戏机中，如Sony PlayStation和大多数智 慧型手机。但它并未提供感测功能。LRA则定位为中阶触觉解决方案。Chaput说，LRA比ERM的表现更好，但LRA解决方案尺寸「相当大」。

相形之下，压电采用薄型材料并提供非常短的响应时间。它是唯一提供整合感测功能的解决方案。小米(Xiaomi)曾经试着在扬声器上使用压电解决方案，但仍存在实施的问题。据Chaput说，该公司后来已不再使用它了。

Chaput表示，Boréas的压电驱动IC解决方案较其他解决方案的能耗更低了10倍。而相较于主要的竞争对手，其响应速度提高了6倍。Chaput说，Boréas压电驱动IC的延迟约为300微秒(us)，「这是非常短的响应延迟，感觉几乎是实时的。」

压电的致命弱点？

虽然压电触觉解决方案以低功耗著称，但其唯一的弱点就在于需要高驱动电压。Chaput说，驱动压电致动器需要50～200伏(V)电压，因而减少了压电被设计于电池供电装置的机会。相形之下，Boréas’压电驱动IC设计约在3～5.5V的范围。

事实上，Chaput表示，Boréas真正发明之处在于该公司团队「从头开始建打造该驱动器，使其具有高效的压电致动器和非常低的失真。」

Boréas驱动IC由于是「第一款用于压电致动器的低功率高压压电驱动器」，其用户可以在其触觉系统中使用任何现成的压电致动器。

Chaput说，Boréas’压电驱动IC还提供了「独特的差分输出，以驱动一个双极压电致动器或两个单极压电致动器。」这减少了局部触觉应用所需的驱动器数量，从而节省宝贵的电路板空间。

在Boréas’追求提升HD触觉反馈的过程中，这一元素可能至关重要。哈佛大学的Wei解释说，最终，HD触觉反馈需要一系列小型触觉致动器，它们能像「摩斯电码」(Morse code)一样协调地振动，以传递如同「感受到衬衫质料」般的知觉。

竞争格局

Boréas驱动IC的硬件占位面积为4 x 4 x 0.8 mm。Chaput坦承这并不是一款十分小巧的IC。不过，他补充说，作为「在一款芯片中结合驱动和感测的完整系统」，它能够成为空间受限的行动装置之理想选择。

可以肯定的是，Boréas并不是唯一一家致力于压电的HD触觉反馈芯片供货商。其竞争对手还包括德州仪器(Texas Instruments；TI)和荷兰Aito BV。

根据Chaput团队从竞争对手网站上数据表收集到的信息，他相信BOS1901的功耗性能优于主要的竞争IC。 

 

供电电流与输出电压的比较（来源：Boreas） （注：Vdd = 3.6V、f = 200 Hz、C = 47 nF。Vdd是供电电压，f是输出讯号频率，而C是输出负载的电容）

相较于TI或Aito的产品增加离散式解决方案用于电子感测或离散式高压驱动器以驱动压电致动器，Chaput总结道：「我们能够提供更低的功耗和更小的占位面积。」

随着BOS1901的推出，Boréas还提供了一个即插即用的开发工具包，可用于交互式压电触觉反馈。据Chaput称，目前有15家公司都在开发系统或评估BOS1901中。

 

BOS1901开发工具包（来源：Boreas）

Chaput并未透露BOS190采用哪一家或哪一种制程节点制造，但他补充说，Boréas采用的代工厂可确保为其生产高达数百万单位驱动IC的规模。

什么是压电屏，压电式触摸屏是什么？

压电式触控技术介于电阻式与电容式触控技术之间。电阻式设计简单，成本最低，但电阻式触控较受制于其物理局限性，如透光率较低，高线数的大侦测面积造成处理器负担，其应用特性使之易老化从而影响使用寿命。电容式触控支持多点触控功能，拥有更高的透光率、更低的整体功耗，其接触面硬度高，无需按压，使用寿命较长。压电式传感器的触控屏幕同电容式触控屏一样支持多点触控，而且支持任何物体触控，不像电容屏只支持类皮肤的材质触控。这样，压电式触控屏幕可以同时具有电容屏幕的多点触控触感，又具有电阻屏的精准。

长期以来科学家一直对压电材料的性质产生浓厚兴趣，这些材料可以将电能转化成为物理压力，反之亦然。但如果利用该特性建造电子显示屏，可研制出能改变形状或者质感的显示屏。

2010年，这项技术有望应用于主流消费制造领域，可潜在用于制造移动手机的屏幕，当关机时屏幕能够变硬起到一定的保护作用，开机时形成一种可按电式触摸屏。[

压电式触控技术介于电阻式与电容式触控技术之间。电阻式设计简单，成本最低，但电阻式触控较受制于其物理局限性，如透光率较低，高线数的大侦测面积造成处理器负担，其应用特性使之易老化从而影响使用寿命。电容式触控支持多点触控功能，拥有更高的透光率、更低的整体功耗，其接触面硬度高，无需按压，使用寿命较长。压电式传感器的触控屏幕同电容式触控屏一样支持多点触控，而且支持任何物体触控，不像电容屏只支持类皮肤的材质触控。这样，压电式触控屏幕可以同时具有电容屏幕的多点触控触感，又具有电阻屏的精准。

中文名压电式触摸屏介于电阻式与电容式触控技术特点支持任何物体触控性质触摸屏

目前，电阻式与电容式触控是比较主流的两类触控技术，他们各自的优缺点如概述里所述。

不过，电容式触控也有自身的问题需要克服：如在一体化模块中，液晶屏和铟锡氧化物范本（ITO）做在同一个真空堆栈中，为了达到触点侦测功效，ITO模板需不断地扫描像素，这会持续散发干扰信号，影响整个模块的操作。另外，为了不让ITO的表面电流被隔绝，硬化镀层一般非常薄，若施加在触摸屏上的外力过大时，可能伤及ITO，因此降低使用寿命。此外，目前电容式触控面板的成本还比较高，在大尺寸化应用方面比较困难。

日前，台湾矽创电子在2009移动手持显示技术大会上高调宣布该公司即将推出其独创的压电式触控芯片，宣称能够很好地解决上述两种触控技术存在的问题，从现场的产品演示效果看，的确令人耳目一新。据矽创电子液晶显示驱动事业群副总经理钱金维介绍，由于采用不同的触控技术，该技术很好地克服了电阻和电容两类触控技术的一些先天性的不足。钱金维表示，压电式触控技术基于类似LCD驱动的原理，通过电压扫描系统来捕获触摸信号，其扫描频率可达200Hz/5ms,远高于电容式触控的扫描频率。在制程结构上，压电式触控介于电阻和电容式之间。他强调，面板材料的选用直接影响触控效果，而这同触控技术本身没有直接的关联。“我们同日本一家面板公司合作，透光率可达到95%以上，而采用电阻式触控只能达到80%左右。”钱金维说，“无论是电阻式的精确还是电容式的优点，压电式触控技术都能做到。”

压电式触控在耗电特性上更接近电容式触控特性，即没有触摸的动作，就不产生耗电，而电阻式则时刻产生耗电。在接口支持上，压电式触控也同样支持串口、I2C和USB接口。在算法上，矽创已在驱动IC中内置了动作识别的算法，这将大大缓解客户端软件和外部处理器的负担。钱金维表示，从工艺成本上看，电阻式触控制程转到压电式触控制程需要变更生产线设备，而同电容式的ITO和掩模结合的制程相比，压电式触控制程成本约在其80-90%之间。

据悉，矽创这款产品将驱动和传感部分整合在一个芯片中，单芯片的屏幕尺寸支持范围在2-10.1英寸。矽创该款芯片在7月份推出工程样片，之前则是通过FPGA原型的方式给客户测用。虽然，压电式触控技术拥有诸多优点，但钱金维表示多种触控技术还将共存发展。目前，全球触控面板市场出货量中台湾地区占据40%以上，其次是日本，占据35%左右，其余则是中国大陆和韩国。日本的产业特性比较保守，但其技术始终保持领先。

压电屏是压电式触控屏的简称，压电式触控屏的压电式触控技术介于电阻式与电容式触控技术之间。电阻式设计简单，成本最低，但电阻式触控较受制于其物理局限性，如透光率较低，高线数的大侦测面积造成处理器负担，其应用特性使之易老化从而影响使用寿命。

电容式触控支持多点触控功能，拥有更高的透光率、更低的整体功耗，其接触面硬度高，无需按压，使用寿命较长。

压电式传感器的触控屏幕同电容式触控屏一样支持多点触控，而且支持任何物体触控，不像电容屏只支持类皮肤的材质触控。这样，压电式触控屏幕可以同时具有电容屏幕的多点触控触感，又具有电阻屏的精准。

目前，电阻式与电容式触控是比较主流的两类触控技术，他们各自的优缺点如概述里所述。不过，电容式触控也有自身的问题需要克服：如在一体化模块中，液晶屏和铟锡氧化物范本(ITO)做在同一个真空堆栈中，为了达到触点侦测功效，ITO模板需不断地扫描像素，这会持续散发干扰信号，影响整个模块的操作。另外，为了不让ITO的表面电流被隔绝，硬化镀层一般非常薄，若施加在触摸屏上的外力过大时，可能伤及ITO，因此降低使用寿命。此外，目前电容式触控面板的成本还比较高，在大尺寸化应用方面比较困难。日前，台湾矽创电子在2009移动手持显示技术大会上高调宣布该公司即将推出其独创的压电式触控芯片，宣称能够很好地解决上述两种触控技术存在的问题，从现场的产品演示效果看，的确令人耳目一新。据矽创电子液晶显示驱动事业群副总经理钱金维介绍，由于采用不同的触控技术，该技术很好地克服了电阻和电容两类触控技术的一些先天性的不足。钱金维表示，压电式触控技术基于类似LCD驱动的原理，通过电压扫描系统来捕获触摸信号，其扫描频率可达200Hz/5ms,远高于电容式触控的扫描频率。在制程结构上，压电式触控介于电阻和电容式之间。他强调，面板材料的选用直接影响触控效果，而这同触控技术本身没有直接的关联。ldquo;我们同日本一家面板公司合作，透光率可达到95%以上，而采用电阻式触控只能达到80%左右。rdquo;钱金维说，ldquo;无论是电阻式的精确还是电容式的优点，压电式触控技术都能做到。rdquo;压电式触控在耗电特性上更接近电容式触控特性，即没有触摸的动作，就不产生耗电，而电阻式则时刻产生耗电。在接口支持上，压电式触控也同样支持串口、I2C和USB接口。在算法上，矽创已在驱动IC中内置了动作识别的算法，这将大大缓解客户端软件和外部处理器的负担。钱金维表示，从工艺成本上看，电阻式触控制程转到压电式触控制程需要变更生产线设备，而同电容式的ITO和掩模结合的制程相比，压电式触控制程成本约在其80-90%之间。据悉，矽创这款产品将驱动和传感部分整合在一个芯片中，单芯片的屏幕尺寸支持范围在2-10.1英寸。矽创该款芯片在7月份推出工程样片，之前则是通过FPGA原型的方式给客户测用。虽然，压电式触控技术拥有诸多优点，但钱金维表示多种触控技术还将共存发展。目前，全球触控面板市场出货量中台湾地区占据40%以上，其次是日本，占据35%左右，其余则是中国大陆和韩国。日本的产业特性比较保守，但其技术始终保持领先。