觸覺(jué)觸控板的優(yōu)勢(shì)：觸覺(jué)技術(shù)將如何改進(jìn)下一代計(jì)算機(jī)

人們?cè)谶x擇新的計(jì)算機(jī)時(shí)，常常會(huì)忽視觸控板。很少有客戶(hù)會(huì)僅僅根據(jù)觸控板的品質(zhì)來(lái)決定購(gòu)買(mǎi)計(jì)算機(jī)，然而有些客戶(hù)現(xiàn)在開(kāi)始注意到這些不可或缺的硬件了（如圖1）。一些技 術(shù)產(chǎn)品評(píng)論都稱(chēng)贊蘋(píng)果更大尺寸的觸控板；微軟在2017 年通過(guò)更新精確觸控板驅(qū)動(dòng)程序改善了PC 用戶(hù)體驗(yàn)；聯(lián)想的Yoga 9i 筆記本電腦則探索了全新的觸控板外形設(shè)計(jì)。觸控板是筆記本電腦用戶(hù)體驗(yàn)的重要組成部分，OEM 廠商正投入更多資源進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)。

圖1 筆記本電腦的觸控板

雖然觸控板看起來(lái)好像是簡(jiǎn)單的模塊，但它包含了先進(jìn)技術(shù)，用各種不同的設(shè)計(jì)和硬件類(lèi)型讓用戶(hù)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，比如沒(méi)有移動(dòng)部件的靜態(tài)觸控板，或者由移動(dòng)部件和按鈕組成的機(jī)械觸控板。業(yè)界最新趨勢(shì)是讓用戶(hù)使用觸覺(jué)觸控板與筆記本電腦進(jìn)行交互。OEM廠商的技術(shù)選擇主要取決于自己的內(nèi)部目標(biāo)，例如設(shè)計(jì)更纖薄的超極本、達(dá)到價(jià)格目標(biāo)或改善用戶(hù)體驗(yàn)。就像蘋(píng)果在2015 年推出配備首款Force Touch觸控板的12 英寸MacBook 一樣，下面讓我們來(lái)看看促使計(jì)算機(jī)OEM 廠商轉(zhuǎn)用觸覺(jué)觸控板的最大原因是什么。

1   觸覺(jué)觸控板更纖薄

計(jì)算機(jī)OEM 廠商從較常見(jiàn)的機(jī)械觸控板轉(zhuǎn)向觸覺(jué)觸控板技術(shù)的最大原因是縮小整個(gè)模塊的尺寸（圖2）。機(jī)械觸控板的厚度通常達(dá)4 mm，而觸覺(jué)觸控板的厚度范圍則從3 mm 直到1.8 mm，具體取決于OEM 廠商所使用的觸覺(jué)技術(shù)。雖然削減1 mm 似乎不是什么大不了的事情，但在厚度小于15 mm 的超極本中，這確實(shí)非常重要。讓我們看看觸控板下方組件的配置情況，以了解超薄模塊的價(jià)值。

在筆記本電腦設(shè)計(jì)中，有一個(gè)非常重要的硬件位于觸控板的下方，就是電池。由于電池和觸控板爭(zhēng)奪相同的空間，這意味著使用更薄的觸控板就可以提供更多空間來(lái)容納更大的電池。如果OEM 廠商想要設(shè)計(jì)更大的觸控板，就會(huì)顯著影響計(jì)算機(jī)的整體電池續(xù)航時(shí)間。較大且較厚的觸控板會(huì)占用原本電池使用的寶貴空間。

圖2 觸覺(jué)觸控板更纖薄

2   觸覺(jué)觸控板實(shí)現(xiàn)更好的用戶(hù)體驗(yàn)

機(jī)械觸控板使用鉸鏈設(shè)計(jì)來(lái)移動(dòng)，鉸鏈通常連接在觸控板上部1/3 的某個(gè)位置，以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和點(diǎn)擊操作。這意味著觸控板存在著無(wú)法點(diǎn)擊的“死區(qū)”（通常在頂部）。此外，還需要提供空間讓觸控板的部件自由移動(dòng)，而整個(gè)表面上的點(diǎn)擊感可能不是一致的。因?yàn)橛脩?hù)無(wú)法使用整個(gè)觸控板表面與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，機(jī)械觸控板提供的用戶(hù)體驗(yàn)不佳并浪費(fèi)空間。無(wú)怪乎計(jì)算機(jī)OEM 廠商正在尋找更好的方法來(lái)構(gòu)建更有吸引力的觸控板！

觸覺(jué)觸控板整個(gè)模塊表面都可以點(diǎn)擊，用戶(hù)永遠(yuǎn)不會(huì)處于“死區(qū)”。此外，點(diǎn)擊由計(jì)算機(jī)生成，意味著設(shè)計(jì)人員可以利用這項(xiàng)技術(shù)來(lái)定制用戶(hù)體驗(yàn)。根據(jù)不同相關(guān)情境，點(diǎn)擊效果可有所不同。例如，蘋(píng)果使用iPhone 中的觸覺(jué)引擎向用戶(hù)傳達(dá)不同類(lèi)型的通知（成功、警告和錯(cuò)誤），設(shè)計(jì)人員也可以使用觸覺(jué)觸控板方法，通過(guò)觸覺(jué)在計(jì)算機(jī)和用戶(hù)之間傳達(dá)信息。

3   觸覺(jué)觸控板模塊可以加入力傳感器

觸覺(jué)觸控板可為筆記本電腦帶來(lái)的一項(xiàng)出色功能是感應(yīng)施加到表面的壓力大小（圖3）。由于觸控板不會(huì)移動(dòng)（至少移動(dòng)很?。梢詫⒂|控板安裝在力傳感器上并檢測(cè)用戶(hù)對(duì)設(shè)備施加的力量，使用戶(hù)使用不同力度來(lái)觸發(fā)不同類(lèi)型的事件。

圖3 觸覺(jué)觸控板帶有力傳感器

例如，蘋(píng)果Force Touch 觸控板使用壓力感應(yīng)來(lái)觸發(fā)Mac OS 子菜單。設(shè)計(jì)人員可以利用這項(xiàng)技術(shù)為其應(yīng)用增添不同功能。此外，如果廠商選擇以壓電執(zhí)行器來(lái)構(gòu)建觸控板模塊，還可以利用壓電效應(yīng)將執(zhí)行器用于觸覺(jué)和力量感應(yīng)。

4   現(xiàn)有多種觸覺(jué)技術(shù)，廠商需要仔細(xì)選擇

現(xiàn)有多種不同技術(shù)可用于構(gòu)建觸覺(jué)觸控板，計(jì)算機(jī)OEM 廠商可以選擇適合其目標(biāo)的技術(shù)。線(xiàn)性諧振執(zhí)行器（LRA）和壓電執(zhí)行器是兩種主要選擇。設(shè)計(jì)人員可以使用LRA 在觸控板上創(chuàng)建觸覺(jué)反饋，同時(shí)使用定制LRA 設(shè)計(jì)來(lái)滿(mǎn)足其需求。目前蘋(píng)果MacBook 的Force Touch 觸控板就是使用LRA技術(shù)。

高端智能手機(jī)中使用的振動(dòng)電機(jī)也采用與LRA 相同的原理。對(duì)于觸覺(jué)觸控板來(lái)說(shuō)，LRA 是最便宜的選擇，但它也存在一些缺點(diǎn)：

●   LRA 觸控板沒(méi)有壓電觸覺(jué)觸控板那么纖薄。

●   LRA 無(wú)法完全復(fù)制機(jī)械觸控板的精確點(diǎn)擊感，只能提供與之接近的使用體驗(yàn)，不如壓電觸覺(jué)方案那樣令人信服和身臨其境。

●   相比使用壓電觸覺(jué)方案的觸控板，LRA 消耗較多電能。

壓電執(zhí)行器是可用于觸控板的下一代觸覺(jué)電機(jī)，具有許多超越LRA 的優(yōu)勢(shì)。首先，它支持更纖薄的觸控板設(shè)計(jì)；其次，相比LRA，它具有更快速、更強(qiáng)烈的觸覺(jué)反饋，從而生成更清晰的點(diǎn)擊操作。在進(jìn)行壓電觸覺(jué)點(diǎn)擊時(shí)，用戶(hù)不會(huì)去關(guān)注，這意味著效果非常好，讓用戶(hù)不會(huì)關(guān)注其與單純機(jī)械點(diǎn)擊的區(qū)別。在點(diǎn)擊時(shí)用戶(hù)不去關(guān)注，可能是用戶(hù)對(duì)觸覺(jué)觸控板的最大贊譽(yù)。在體驗(yàn)不好時(shí)用戶(hù)才會(huì)注意到觸覺(jué)，因?yàn)橛小安徽！焙推婀值母杏X(jué)。

最后，結(jié)合Boréas Technologies 的驅(qū)動(dòng)器和其專(zhuān)有CapDriveTM 技術(shù)，壓電致動(dòng)器比LRA 節(jié)約功耗多達(dá)10 倍。

5   啟動(dòng)您的觸覺(jué)觸控板項(xiàng)目

現(xiàn)在已經(jīng)了解了為什么所有高端計(jì)算機(jī)中最終都將使用觸覺(jué)觸控板，您可以開(kāi)始您的觸覺(jué)觸控板項(xiàng)目了。Boréas Technologies 能夠幫助廠商選擇觸覺(jué)技術(shù)，為您的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提供技術(shù)支持，并向您介紹使用Boréas 壓電驅(qū)動(dòng)器的壓電執(zhí)行器和觸控板模塊制造商。

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年8月期）