觸控面板的新技術

 

刊登日期:2010/10/25
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一、手指不需接觸畫面的操作技術
日本東京大學的石川正俊教授等人開發了新的操作技術,即使手指不接觸畫面也可以進行3D方式的操控。其做法是在靠近畫面的地方安裝高速攝影機(每秒可以拍攝154個畫面),加上獨有的影像處理技術,能夠捕捉細微而高速的手指動作,進而執行相應的畫面動作。例如當手指接近畫面時,影像會放大;手指左右搖擺時,畫面中的動作是旋轉物體或翻頁;如果手指前後快速移動,便是按鍵(click)的動作。配合未來的3D影像顯示,這樣的技術可以提供一種新的操控方式。

東大的研究團隊已經將攝影機與處理晶片整合在一起,完成的元件大約只有指尖大小,即使在可攜式機器上也很容易安裝。未來期望與電機或軟體業者合作,應用於新式的高功能攜帶型終端設備。

二、使用電場控制技術的觸覺回饋觸控面板
觸摸觸控面板時手指會感覺到振動之類的回饋訊號,不但可以增加操作的真實感,也可以增加觸控面板的功能,這種將觸覺回饋技術用在觸控面板上的構想與實例越來越多。傳統的觸覺回饋技術,通常是利用小型馬達或壓電元件產生的振動來運作,而東芝情報System近來發表的觸覺回饋裝置,是利用微弱的電場變化來表現多種觸摸感覺,這是非常稀有的做法。

除了能表現多種觸摸感覺之外,電場觸覺回饋的優點是不需要機構組件,所以沒有振動的聲音,也不容易損壞。電場觸覺回饋裝置可以安裝在電子設備的正面、側面或背面,也可以安裝在彎曲面上。另外,提供觸覺回饋的區域也可以人為控制,例如只有在畫面上顯示按鍵的地方觸摸,才會有觸覺的回饋。東芝情報System在一台Apple iPod touch上外掛這種電場觸覺回饋裝置,當手指掃過畫面上的按鍵時,可以微妙地感覺按鍵的存在。如果在觸控面板或PC的畫面上顯示各種材料的表面,也可以給使用者「毛刷狀的表面」、「粗糙的表面」或「凹凸不平的表面」等觸覺。這種電場觸覺回饋技術是由芬蘭的Senseg Oy公司所開發,關於技術細節,Senseg並沒有詳細說明,但是大致如圖一所示。


圖一、利用電場變化產生觸覺回饋的示意圖

這個技術使用一種專用的帶正電薄膜,薄膜與控制模組連接;控制模組可以改變電場的強度或週期,給予使用者各種觸摸的感覺。除了控制的方法之外,正電薄膜材料的選擇也很重要;薄膜的厚度是在微米(m)級,光的穿透率在90%以上。Senseg表示,薄膜的使用尺寸基本上沒有限制。除了專用薄膜與控制模組之外,該公司也提供控制軟體和多種觸覺的資料庫。

這種技術所增加的成本很低,雖然實際金額與數量有關,但是據說一片薄膜大約只增加10~20日元。除了東芝情報System之外,Senseg也希望用在別家的產品上,預計2011年上半年可以用在筆記型電腦或平板電腦的觸控面板上,下半年可以用在手機上。

Senseg公司是芬蘭的新創事業公司,員工大約20人,除了芬蘭赫爾辛基之外,在東京和美國矽谷都有辦事處。該公司預定2010年在台灣和韓國也設立辦事處。

三、利用壓力感測技術的觸覺回饋觸控面板
Sony Computer Science研究所(Sony CSL) 2010年5月發表,在觸覺回饋技術上增加壓力感測功能,可以測出觸摸的壓力,進而設計出新的觸控面板使用者介面。當觸摸的力量改變時,畫面上圖示(icon)的切換速度也會改變,用力按的時候,圖示就會高速切換。

觸覺回饋技術是利用以壓電元件製成的致動器(actuator),而壓力的感測是利用電阻值隨力量大小而變化的Force Sensing Resistor(FSR)。為了裝在手機上,必須致力於致動器的低電壓化與小型化。使用16層的多層結構壓電元件,可以將驅動電壓降低到9V,「如果昇壓的話,即使用手機的二次電池應該也能驅動。」CSL人員這樣表示。在小型化方面,可以做到30mm3mm0.8mm的尺寸。

試作的手機採用6個FSR和2個壓電致動器,安裝在顯示區邊緣(bezel)的下方,其中FSR分別配置在上部、中央、下部三個地方的左右兩邊(各一個),而致動器則安裝在中央區域的左右(各一個)。Sony CSL並未提及實用化的時間,但裝置在Sony Ericsson手機的可能性看起來很高。


資料來源: 材料世界網整理
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