屏上触觉反馈技术：重新定义人机交互，带来全新体验

汽车智能座舱的高速发展，为触摸屏行业带来了新的应用需求。

车载设备呈现人机交互信息内容和电子设备数量增加，以及大屏化、多屏化等新的发展趋势，如今大多车辆中控上搭载的屏幕，首先是用虚拟按键代替了绝大部分的物理按键，其次车内显示屏越来越大，但是随之而来的弊端——超大的显示屏会在行驶过程中分散驾驶员的注意力，很可能导致交通事故的发生，影响驾驶安全，所以车机大屏迫切需要一种快速形成肌肉记忆的操作方案实现“盲操”，重塑用户体验。

方寸之间的较量，也就由此展开。

作为人类三大感官之一的触觉，它可应用于整个汽车的人机交互（HMI）中，以提供一种触觉的、拟形的设计方法，其应用范围非常广，可以有效帮助驾驶员在行车过程中与视觉和听觉形成立体互补。

通过触觉反馈技术，可以加速关键功能按键肌肉记忆的形成过程，同时兼具行车安全性和驾车体验舒适性的优势。

触觉反馈器能通过作用力、振动等一系列动作为使用者再现触感。这一力学刺激可被应用于计算机模拟中的虚拟场景或者虚拟对象的辅助创建和控制，以及加强对于机械和设备的远程操控，适用于各种智能设备、家电中的触摸面板，节省设备内部空间，提供更丰富的振动反馈。

据悉在今年5月10日，美国圣何塞的国际显示周（SID Display Week 2022），作为全球物联网创新企业的京东方科技集团股份有限公司（BOE），推出的“车载触觉感知交互显示屏”，为车载交互领域带来一项创新突破，而这一新突破，便是采用了屏上触觉反馈技术。

▲BOE（京东方）车载触觉感知交互显示屏惊艳亮相 2022 SID

上图展品（白色方向盘手柄中间的显示设备）中，基于一块普通的6.95英寸显示屏，在显示屏光滑的玻璃表面上，再现按键、旋钮、拨盘和滑动条等不同功能的真实触觉，并同时实现屏幕发声功能，增强人机交互体验。

BOE（京东方）车载触觉感知交互显示屏，内置鸣笛、座椅调节和电话救援三个操作界面，用户触碰不同虚拟按键时，可体验到各异的触觉感受。除了常规的振动以外，用户还可感知到条状纹理、按钮边缘的凹凸、旋钮换挡时的卡顿等，同时屏幕本身还可发出不同的提示音，多模态信息反馈帮助驾驶员在开车过程中实现“盲操作”。

注：以上信息内容来自BOE创新汇

BOE（京东方）车载触觉感知交互显示屏的推出，真正的核心技术是背后强大的算法，基于触觉反馈执行单元，让用户通过触觉，精准感知到操作效果，为汽车驾驶者和乘坐者响应及时、逼真、安全、愉悦的汽车交互体验。

随着触觉模拟技术研究的日渐深入，目前市面上出现了电磁式、压电式、气动式及电刺激式等多种激发方式的触觉反馈执行。

从实际使用效果以及市场反馈来看，电磁式需要复杂的机构，结构较厚重，还有响应时间较长等缺点；气动式需要复杂的喷嘴阵列及气动元件，控制难大；电刺激式主要用于游戏中痛觉等的模拟，设备庞大。

因此，在常规领域，轻便可靠又易于驱动的压电式触觉反馈元件占大多数。

压电式触觉反馈技术的实现原理：利用压电陶瓷的正逆压电效应，当对陶瓷施压外力时，陶瓷产生形变，内部的极化状态发生变化，从而产生电荷；当给陶瓷加载驱动电压时，陶瓷产生机械形变，故引起振动。

▲驱动电路示例

市面上压电陶瓷单元产品五花八门、良莠不齐，经过多方面的调研和比较，BPH-6206S-2.0MF-HF这款压电陶瓷脱颖而出。

BPH-6206S-2.0MF-HF依靠低电压驱动，高可靠性、压感适中、整体均匀振动、震感较强，适用于触觉与反馈应用场景。

基于该压电陶瓷与基板构成的压电式触觉反馈执行器，设计轻薄，节省触控模组的空间，满足小封装尺寸要求；且功耗低适用于功耗受限的移动设备，可有效节省耗电；加速度、力和响应时间，可提供更精准快速的触觉反馈，由于可通过脉冲控制自由变化振幅和频率，因此可应对多样振动形式；针对定位在特定设备区域的反馈以及可根据用户与设备互动交流的方法按频率改变的振动与脉冲等。

综上所述可靠性更高、能耗更低、小体积设计的压电陶瓷执行器更适用于车载中控面板、车载显示屏、触控面板、笔记本电脑、可穿戴式设备等，更符合人们对成熟电子产品的期待。

从传统汽车座舱中各种复杂且老式的功能性物理按键到现在作为智能汽车人机交互关键部件的触摸屏，屏幕所承载的功能将越来越多，用户对于屏幕的要求也会越来越高，可以预见的是，高性能触摸屏除了应用于车载移动终端，还可广泛拓展应用于人工智能、工控设备以及智能家居、医用设备、航海等场景，前景十分广阔，由此可以推断，未来压电陶瓷的市场一定十分可观。

审核编辑：符乾江