最近，媒體報導蘋果新一代手機 iPhone 6s 中會採用 Force Touch 技術。其實，早在 Apple Watch 和 MacBook 系列筆電上就已經有所應用，不過這次的版本與之前不同。因為 MacBook 觸控板和 Apple Watch 可感應兩種不同水準的壓力，即輕點和按壓。而根據外媒爆料，新一代 iPhone 的「3D Touch Display」可以感應三種不同水準的壓力，有輕點、按壓和更強的按壓。
所以，「3D Touch」的命名很可能因此而來。
因為專業的緣故，我在新一代觸覺振動技術上耕耘多年，看到這個消息覺得很興奮，覺得觸覺互動的春天來了。帶著對「觸覺互動」、下一代「人機對話」的好奇，我在這裡來科普一下蘋果的新「外星科技」：3D Touch 技術，以及由此開啟的更廣闊方向－觸覺互動。
一、由 Force Touch 開啟的「觸覺互動」大門
Force Touch，即壓力觸覺，指透過感應壓力的產生和改變，從而實現電學資料的變化，再透過電學資料而產生指令，最後達到壓力而間接實現指令的過程。
壓力觸覺的研究探索，已經有很多年了。其中，美國 Z-origin 的 Z-Tohch 則是較早的觸控探索者，後來，微軟、黑莓都相繼提出觸控方面的專利和應用，但由於各類原因，其觸控給顧客感受，並不完美。
前不久，華為也在中國發表了其壓力觸控螢幕的手機 MATE S，其採用的技術方案暫未拆解清楚，但以其比上一款更薄的宣傳，其技術方案與蘋果有些許差異，但卻沒能引起產業的熱議，蘋果的影響力之大可想而知。
蘋果發表的壓力觸控，以蘋果慣有的風格而言，應該是比較成熟和完善的，所以才會發表在手機上。因此，蘋果的號召力，讓壓力觸控開啟了「觸覺互動」的大門。
目前的手機，對於觸覺回饋的應用，僅僅停留在振動和提醒上。但是，美國「IMMERSION」公司等振動和觸控行業的公司，已經布局了基於「觸覺互動」的大量技術儲備與專利，其中軟體系統和硬體均有中國科技公司的身影。
比如 TI 公司早前推出過基於高電壓的新一代振動馬達的驅動晶片；IMMERSION 公司布局了多項振動回饋專利，其網站也顯示推出新一代振動回饋方案；中國如衡業新材等，也在研發「新一代觸摸回饋」的核心硬體。
這次蘋果推出了「Force Touch」的技術應用，為更廣大的「人機觸覺互動」打開了大門，讓用戶邁進了新一代「觸覺互動」的時代。
二、3D Touch 的技術原理
壓力觸控的原理，其實很容易理解：
螢幕感應手指壓力——透過手指壓力的面積變化——從而產生不同的電學信號——壓力感測器件根據電信號進行處理——手機 CPU 接收壓力感測器訊號——手機 CPU 產生相應的指令——顧客感知由壓力產生的指令變化（比如螢幕變化、功能表）
下圖就是展示使用者如何透過按壓方式，獲得手機 / 平板回應的這一完整流程：
從上圖所示，觸覺回饋的技術原理，由觸摸產生的壓力、壓力的辨識、辨識後的回饋指令這三大部分組成，其中很重要的是觸覺感測器「Force Touch Sensors」，它是按壓觸摸的重要零件。
而手機構造的輕薄，也對觸摸感測器與 FPC 提出很高的要求，相對於平板和電腦來說必須非常輕薄。這次蘋果手機反而增加厚度，是因為「Force Touch」的關鍵零件所產生的厚度，也就是加入了 Force Touch 壓力模組。不過也有傳，蘋果在下一代手機上，會縮小這個厚度，那麼蘋果屆時會在哪裡做何改動？（編按：蘋果的作法是把相關的感應器整合進 in-cell 的面板中，官方釋出的影片就有部分說明）
三、3D Touch 的構造
1、整體觸控構造：
根據目前對 iPhone 6s 的拆解，其採用的螢幕依然是 Incell 螢幕，供應商為 JDI 等日本公司，Incell 螢幕的觸控層在 COVER GLASS 之下，而且還要加上「Force Touch」的物理零件，因此，螢幕的構造必須非常精巧。
2、觸控層的特殊變革 / 材料變化
雖然依然是 Incell 螢幕，而其觸控層是否引入了最新的革命性材料，暫時尚未可知，但從網路上能看到：蘋果要求其日本供應商供應奈米銀螢幕，因此，行業看好的 SILVER NANO WIRE（奈米銀）是否已經應用與新一代蘋果中，暫未確認。
▲ SILVER NANO WIRE。
蘋果的專利顯示，蘋果將原有的觸控層，接近液晶的部分，將其中 ITO 的 VCOM 層切割成平行線，就是為了壓力觸控的實現。
3、壓力感測器部分
根據對蘋果 Mac 的公開拆解，Mac 上有四個壓力感測器，分別位於觸控的四方，而且還有一個由磁性材料組成的「回饋體系」。
▲ Mac 的觸控板拆解。
從以上拆解的 Mac 觸控板上看，Force Touch 早已應用在 Mac 上，由於 Mac 面積和厚度，都更適合進行壓力觸感層的處理，因此，蘋果手機的採用，也來自於在 Mac 上使用的工藝積累。
必須要看到的是，Mac 上有個專門的「回饋系統」──
由磁性材料組成的「回饋器」，它的作用是對用戶按壓時進行聲音或震動的回饋，讓用戶的體驗更有「真實感」。
▲ 網上流出的蘋果 iPhone 6s 的拆解：比 iPhone 6 略厚，因為內置了觸控感測器。
由於目前還沒有真實完整的 iPhone 6s 拆解，特別是針對其壓力觸控部分的逐件拆解，因此，如何精巧地將壓力觸控部分放置其中是一大難題。且根據媒體公布手機厚度增加，應該起觸控控制器件的作用，但目前尚無法做到非常輕薄，有其物理極限。
下一代的 iPhone 7，蘋果已經表示會更薄，而更薄是來自於觸控部分的變化，還是蘋果本身其他零件結構的變化，不得而知，只能等相關消息放出，我們再做深入分析。
四、「觸覺互動」才是 Force Touch 開啟的未來
1、觸覺互動的起源與雛形
壓力傳感技術，只是「觸覺回饋體系」的開局，下一代手機有望在觸覺回饋體系上，衍生出很多令消費者驚呼的應用。目前的 Force Touch 技術，只有指令和螢幕功能的變化，還沒有來自「手機對顧客的物理回饋」。
──這就是未來的「觸覺互動」。
觸覺互動不僅包括手機軟體體系的回饋，也包括手機「硬體體系的回饋」。比如，當你觸摸螢幕上的仙人掌， 如果能感到一種刺手的感覺，這就是對「觸覺互動」的通俗詮釋。更通俗來說，就是模擬、真實的感覺。
幾年前，日本在觸覺振動零件的推動下，生產了幾款可以快速回應振動的手機和平板，但當時的這些產品和壓力觸控都沒有多大關係：
比如，日本 DOCOMO 生產一款「RAKURAKU」老人手機，其振動回饋可以讓老人在觸摸螢幕時有觸感，像在按壓鍵盤一樣的實物感，還曾風靡一時；日本松下也推出獨特振動回饋的平板；南韓 PANTECH（潘泰）也推出過精敏振動的平板等。
▲ 日本富士通的 RAKURAKU 老人手機。
但由於當時沒有提出由壓力傳導，再透過物理回饋而組成一個閉環回路，這些置入了觸覺振動零件的產品並沒有引起行業的熱議，但這已經算是「觸覺互動的雛形」。
2、觸覺互動的關鍵器件：物理回饋器件
觸覺互動體系，離不開一個關鍵零件：觸覺振動回饋零件， 它要求的回饋速度和精度，根本不是現有的偏轉振動馬達或直線振動馬達所能達到的。它需要全新的振動回饋零件，其中包括磁性材料、壓電陶瓷材料，而壓電陶瓷材料與 MEMS 工藝結合的器件，被認為是最佳的回饋零件。
而頗悲傷的是，目前壓電 MEMS 器件也在突破之中。現在存在的局限性有：體積只適合 PAD，離手機對體積的要求有距離、功耗問題，但目前由多層陶瓷帶來的功耗大大降低，有望解決這一問題。
從事關鍵硬體研發的有日本的科技企業，也有中國年輕的海歸科技企業的身影。比如有從事陶瓷振動材料與零件研發的的科研朋友常和我坦言：我們堅信這一趨勢，透過材料與結構技術，已經將電壓由 100V以上降到 36V，並在部分大尺寸的平板上進行試用，但應用於手機上面，還需要在體積等方面進行諸多改進。
▲ 中國企業衡業新材研發的「新一代陶瓷振動零件」原型。
3 、「觸覺互動」的未來
蘋果引領的「觸覺互動」，有著廣闊的未來應用前景，它不僅讓顧客有真正的「人機對話」體驗感，更會產生更多更大的應用市場，比如物聯網的應用等，也將翻開手機應用的新一頁。
更重要的是，觸覺回饋也將帶來行業的一系列連鎖反應，將催生更多新材料、新工藝、新零件的革命，特別是新材料與 MEMS 工藝的結合，將在其中得到廣泛的應用。
引用 : 雷鋒網