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clearforce压感屏技术

ClearForce 是一种 多点、区域、压力感应技术,它允许在手机或平板的任何一块玻璃屏幕下方,实现多点、不同区域的压力感应,而不仅仅局限于传统的几个物理按键。

clearforce压感屏技术-图1
(图片来源网络,侵删)

这项技术由中国公司 汇顶科技 研发,并曾一度被视为继电容触摸技术之后,移动交互领域的下一个革命性突破。


ClearForce 是什么?

核心定义: ClearForce 是一种基于 TFT(薄膜晶体管)阵列 的电容式压力感应技术,它通过在 TFT 阵列中增加一层特殊的 压力感应层,来检测用户施加在屏幕上的压力大小和位置。

通俗理解: 想象一下,你现在的手机屏幕只能感知“触摸”(On/Off),就像用手指轻轻碰一下它,它就知道你点了哪里,而 ClearForce 技术则更进一步,它不仅能知道你“点了哪里”,还能知道你“用多大力气去点”。


工作原理

ClearForce 的技术原理可以分解为以下几个关键步骤:

clearforce压感屏技术-图2
(图片来源网络,侵删)
  1. 结构叠加: 在传统电容触摸屏的 ITO(氧化铟锡)导电层TFT 阵列 之间,汇顶科技增加了一层 透明的、高灵敏度的压力感应层,这层材料通常是特殊的纳米材料或金属网格。

  2. 信号采集: 当用户用手指或触控笔按压屏幕时,压力会传递到这层感应层,导致其发生微小的形变,这种形变会改变感应层下方 TFT 阵列中像素电极的电容值。

  3. 信号处理: 屏幕下方的驱动芯片会持续扫描并测量每个像素点的电容值,当有压力施加时,对应区域的电容值会发生特定变化,芯片通过算法分析这些变化的 幅度位置,从而判断出:

    • 压力大小: 按压越用力,电容变化幅度越大。
    • 按压位置: 哪些像素点的电容发生了变化。
    • 多点识别: 可以同时识别多个不同位置、不同压力的触摸点。
  4. 输出指令: 处理器根据芯片分析出的压力和位置信息,将其转换成相应的指令,驱动操作系统执行不同的操作,轻触是“点击”,重压是“返回主页”。

    clearforce压感屏技术-图3
    (图片来源网络,侵删)

主要特点与优势

ClearForce 技术相比传统的电容触摸和苹果的 3D Touch(已停用)技术,具有以下独特优势:

  1. 全屏任意区域感应: 这是 ClearForce 最大的特点,它不需要像 3D Touch 那样依赖特定位置(如屏幕底部)的传感器,可以在屏幕的 任何位置 实现压力感应,交互设计更加自由。

  2. 多点压力感应: 支持同时检测多个触点的压力,你可以用一根手指轻点,另一根手指重压,系统可以同时识别并执行两种不同的操作,实现了前所未有的复杂交互。

  3. 成本效益高: 它是在现有 TFT 阵列的基础上进行改造,无需增加额外的传感器(如 3D Touch 的压力传感器),这使得它的制造成本相对较低,更容易被中低端手机采用。

  4. 方案灵活: 压力感应的阈值和功能可以由软件灵活定义,厂商可以根据自己的产品定位,自定义“轻压”、“重压”的力度标准和对应的操作。

  5. 功耗低: 作为一种电容式技术,其功耗远低于基于光学或超声波的方案,对移动设备的续航影响很小。


应用场景与交互体验

ClearForce 技术为用户和开发者带来了丰富的交互可能性:

  1. 增强游戏体验:

    • 在赛车游戏中,轻踩是“加速”,重踩是“氮气加速”。
    • 在射击游戏中,轻按是“瞄准”,重压是“开镜”或“连发”。
    • 在音乐游戏中,可以控制音符的力度强弱。
  2. 提升日常操作效率:

    • 压力快捷键: 在屏幕边缘的任意位置设置一个“压力热区”,重压即可返回主页、打开多任务或启动特定应用。
    • 压力预览: 在图标上重压,可以快速预览内容(如图片、邮件、链接),无需进入应用。
    • 压力缩放: 在地图或图片上,用两根手指轻压是“放大”,重压是“缩小”,提供了比传统 pinch-to-zoom 更丰富的控制维度。
  3. 创意输入与绘图:

    • 在绘图应用中,压力大小可以控制笔画的粗细和颜色深浅,实现类似数位板的体验。
    • 在笔记应用中,可以区分轻重笔迹,让手写笔记更有层次感。
  4. 人机交互创新: 为设备厂商提供了全新的设计思路,可以将虚拟按键“隐藏”在屏幕的任何角落,实现更高屏占比和一体化的美学设计。


市场现状与挑战

尽管 ClearForce 技术前景广阔,但在实际市场推广中却面临了诸多挑战,导致其并未成为主流。

  1. 市场推广与教育成本高: 压力感应是一项全新的交互方式,需要厂商投入大量资源去教育市场和用户,培养用户的使用习惯,而用户习惯的改变是缓慢且困难的。

  2. 缺乏杀手级应用: 在很长一段时间内,很少有应用能够充分利用 ClearForce 的多点压力特性来提供不可替代的体验,大多数场景都可以通过现有手势(如长按、双击)完成,用户感知不强。

  3. 来自苹果 3D Touch 的竞争与替代: 苹果的 3D Touch 技术虽然定位高端,且需要特定硬件,但它凭借强大的生态号召力,率先在市场中建立了“压力感应”的用户认知,随着苹果自身在 iOS 13.4 中推出了更通用的 Haptic Touch(触感触摸),并逐步淘汰了 3D Touch,整个行业对“压力感应”的热情也随之降温,Haptic Touch 通过长按+振动反馈模拟了压力感应的效果,成本极低,足以满足大部分场景。

  4. 安卓生态的惯性: 安卓阵营拥有众多厂商,难以形成像苹果那样的统一标准,ClearForce 作为一项第三方技术,需要各个厂商、芯片供应商和软件开发商的协同支持,推广难度巨大。

ClearForce 无疑是一项非常优秀和前瞻性的技术。 它在理论上提供了比现有触摸技术更丰富、更自然的交互维度,尤其是在多点压力感应和全屏任意区域感应方面具有压倒性优势。

由于 市场时机、用户习惯培养成本、缺乏杀手级应用以及来自低成本替代方案(如 Haptic Touch)的竞争 等多重因素,ClearForce 技术并未能像电容触摸技术一样普及开来。

尽管如此,汇顶科技在 ClearForce 上积累的技术和专利,仍然为其在指纹识别、屏下摄像头等其他领域的技术创新奠定了坚实的基础,ClearForce 作为一项探索性的技术,它证明了人类与设备交互的无限可能,其设计理念也为未来的交互发展提供了宝贵的参考。

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