指尖上的“黑科技”:扒一扒触摸屏的前世今生,2022年市场前景如何?

达人爱硬件 2022-01-22

科技智能手机触摸屏

3441 字丨阅读本文需 9 分钟

在使用计算机时,人常靠键盘、鼠标、手写板或语音输入命令来实现人机沟通。除了这些,还有一种方法更直接简便,无须鼠标和光标,也无须再有第二个动作,只要手指一触即是命令,这一神奇的简化,使这一技术拥有强大的魔力,这就是触摸屏技术。

现在的手机,除了那种最普通最普通的老年机,想必都是触摸屏了吧,从手机,到iPad,再到电脑,生活中各处都有着触摸屏技术!那么,你知道触摸屏的发展史呢?未来又会往怎么样的方向发展?2022年中国触摸屏行业市场又会朝着怎么样的方向发展?

触摸屏技术的发展史

1971年,美国人山姆·哈斯特发明了世界上第一个触摸屏传感器。虽然这个仪器和人们今天看到的触摸屏并不一样,但它却被视为触摸屏技术研发的开端。当年,山姆·哈斯特在肯尼迪大学当教师,因为每天要处理大量的图形数据而不胜其烦,就开始琢磨怎样提高工作效率,用最简单的方法搞定这些复杂的图形。他把自己的三间地下室改造成了车间,一间用来加工木材,一间制造电子元件,一间用来装配这些零件,并最终制造出了最早的触摸屏。

这款触摸屏被命名为“AccuTouch”, 1973年,这项技术被美国《工业研究》杂志评选为当年100项最重要的新技术产品之一。随后,山姆·哈斯特成立了自己的公司,并和西门子公司合作,不断完善这项技术。这个时期的触摸屏技术主要被美国军方采用,直到1982年,山姆·哈斯特的公司在美国一次科技展会上展出了33台安装了触摸屏的电视机,平民百姓才第一次亲手“摸”到神奇的触摸屏。从此,触摸屏技术开始广泛应用于公共服务领域和个人娱乐设备。人们逐渐习惯用“摸”的方式,在电子售货机上选购商品,在卡拉OK机上点播歌曲,在银行、医院、图书馆、机场查询自己需要的信息。

1994年,IBM推出了新品手机Simo Personal Communicator,它采用了压力传感黑白屏,以替代物理按键。这款手机配备了触摸笔,用于记录文字,此外,它还可以发送传真。尽管IBM这款产品拥有与当代智能手机类似的功能,但并没有被认为是第一款智能手机。目前业内公认的第一款智能手机是2000年面市的爱立信R380。

1997年摩托罗拉PalmPilot掌上电脑采用了电阻式触摸屏,用触摸笔输入,但是操控并不精确。2007年3月,LG推出Parada手机,其搭载多点电容式触摸屏,且不需要触摸笔,精确度也较高。2007年6月,苹果推出了搭载多点电容式触摸屏手机iPhone,电容式触摸屏因此取得飞速发展,逐渐取代电阻式触摸屏,成为了主流的触摸操作技术。

早期的触屏手机屏幕是电阻式触摸屏,这种触摸屏由一层玻璃或有机玻璃作为基层,表面涂有一层透明的导电层(OTI,氧化铟),上面再盖有一层外表面硬化处理光滑防刮、内表面也涂有一层OTI的塑料层,两层OTI导电层出现一个接触点,将触摸转换成XY坐标。电阻式触摸屏不受尘埃水污物影响,但是容易被锐利物件所破坏,而且由于经常被触动,表层OTI使用一定时间后会出现细小裂纹,甚至变型,最终导致触摸失灵。

另外,这种触屏技术体验较差,其中一个原因就是当时的触屏都需要触摸笔,之后包括摩托罗拉、索尼爱立信、HTC和LG在内的厂商都在摸索更好的触屏技术。2007年iPhone手机的推出成为触控行业发展的一个里程碑,同时也开启了触摸屏向主流操控界面迈进的征程。

iPhone作为触屏手机最大的变化就是由电阻式触摸屏换成了电容式触摸屏。电容式触摸屏利用人体电场,手指与导体层间会形成一个耦合电容,四边电极发出的电流会流向触点,触摸点的位置这样被算出。电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器,更有效地防止外在环境因素对触摸屏造成影响。

如今,触摸屏越触摸屏技术也在慢慢发展,除了电阻式和电容式触屏,现在还出现一种新的触摸屏,也就是压感式触摸屏

不过,压感式触摸屏也分为压感式电容屏和压感式电磁屏,亦如电容式触控屏和电阻式触控屏的区别。压感式电磁屏加入了电磁屏压感技术,可以判断出使用压力的大小,不过需要专用笔才能对压力进行精确识别,如果不使用专用笔,就只是普通的电容屏,例如三星的note系列手机全是采用电磁屏压感技术。

而压感式电容屏则可以不用专用笔就能感受压力的有无,但是并不能对压力的大小进行识别,例如苹果的3D Touch,与三星比,压力大小的判断能力相差几千倍。

超声波触控来了

近些年来触控行业蓬勃发展,进入这个市场的厂商越来越多,技术也在不断发展、完善,新技术也在不断代替旧技术,人类对于触控技术也在不断探索。近日,软件定义智能交互领域的先行者“显通科技”推出了可在大型显示屏和可穿戴设备上实现虚拟控制的超声波触控解决方案,为消费产品的用户体验和用户界面带来创新和变革。

该技术可以使设计人员即使是在最微小的表面上也能实现触控和压力交互,同时,无惧室外复杂环境且防水的交互性,为可穿戴设备解锁了全新的用户体验和功能。发布的两款触控解决方案适用于小型可穿戴设备和大型智能显示屏,小至耳机、智能手表、智能眼镜等,大至15-24 英寸的智能显示屏。

随着越来越多的设备采用触控交互方式,使用场景也变得复杂和多样化,现有的电容式触控方案使用场景局限性越发凸显,仅限于在玻璃屏幕上进行交互,不能应用在金属、塑料等材料上,触控方式很难拓展到屏幕之外的地方。

而超声波触控技术相对于传统电容式触控技术最大的优势则在于它并不依托于材料本身,不仅可以在屏幕上实施,还可以在金属、木头或者塑料等材质均可实现。通过把超声波信号发射到相应物体上,只要手指轻触其覆盖范围,就可以将超声波反弹,而接收器接收到信号之后,即可精准定位手指位置,并判断手指压力大校因此超声波触控技术实际上并不受材料限制。

显通科技在2021年12月举办的线上发布会,推出了可在大型显示屏和可穿戴设备上实现虚拟控制的超声波触控解决方案——SDSWave解决方案套件。此次发布的可穿戴解决方案包括:一颗超低功耗和高精度的SNT8255处理器;手势识别引擎,可以精确识别力度和手势来启动虚拟控制操作设备中的应用程序和内置功能。

超声波触控方案得到了全球很多手机巨头的支持,在很多旗舰智能手机产品中都可以看到这一解决方案的应用。比如在2021年上半年显通科技与联想拯救者的合作,利用四个超声波肩键让联想拯救者电竞手机2 Pro可以获得类似游戏手柄的操作感觉,即便没有实体按键也可以无缝地实现诸如瞄准、射击、开镜等游戏操作。

超声波触控解决方案目前仍然是一项较新的技术,这也意味着它有巨大的市场空间,未来超声波技术势必是大势所趋。根据IDC数据,2015-2020年我国可穿戴设备出货量稳步上升,2020年已达1.07亿台,可穿戴设备需求持续扩大。2021年二季度,我国可穿戴设备中,手表和手环市场占比分别达到26.8%和17.8%,耳戴设备占比则达到55.4%。其中触摸屏运用较多的产品是智能手表和智能手环,根据IDC预测,2021-2024年智能手表及手环全球市场出货量CAGR将分别达到14.3%和2.4%,中国市场也将同步增长,为触摸屏行业带来大量需求。此外,PC、显示器、平板电脑等智能设备仍属增量市场,且规模庞大,超声波触控技术有着很大的拓展空间。

2022年中国触摸屏行业怎么发展?

智能手机:需求长期存在

根据工信部数据,2013-2020年我国智能手机出货量呈现波动性变化,随着中国智能手机市场的日趋饱和,消费者对新设备的需求放缓,出货量在2017年开始出现连续下滑。2020年我国智能手机共出货2.96亿部,同比减少20.4%。2021年1-10月我国智能手机出货量达2.82万部,同比增加12%。

尽管近年来我国智能手机出货量整体呈下降趋势,但随着智能手机的不断更新换代以及居民消费水平的提高,智能手机市场将由增量向存量转移,换机需求将始终存在,因此对触摸屏的需求也将长期存在。

平板电脑:需求回暖

新冠疫情给人们的工作、学习、生活带来了巨大改变,远程办公在许多行业开始施行,在线教育突飞猛进发展,视频娱乐增长迅速,使得平板电脑、笔记本电脑市场出现大幅增长。IDC数据显示,2015-2018年,中国的平板电脑市场一直处于下行状态,但降幅逐渐放缓,2019年起中国平板电脑市场有所回暖,2020全年出货量约2339万台,同比增长4.37%。未来中国平板电脑市场将会借助国内在线教育的蓬勃发展、生产力工具使用以及影音游戏等娱乐需求的提升而继续保持增长趋势。

可穿戴设备:需求持续扩大

根据IDC数据,2015-2020年我国可穿戴设备出货量稳步上升,2020年已达1.07亿台。

2021年二季度,我国可穿戴设备中,手表和手环市场占比分别达到26.8%和17.8%,耳戴设备占比则达到55.4%。其中触摸屏运用较多的产品是智能手表和智能手环,根据IDC预测,2021-2024年智能手表及手环全球市场出货量CAGR将分别达到14.3%和2.4%,中国市场也将同步增长,为触摸屏行业带来大量需求。

触摸屏出货量增速提高

在个人消费电子领域需求增加,国内疫情逐渐得到控制,且下游其他应用领域高速发展的情况下,预计未来我国触摸屏行业将有所回温,年复合增长率将略微提高,2027年我国触摸屏行业出货量将达到18亿片左右,市场规模有望超过2100亿元。

综上所述,我国个人消费电子领域触摸屏需求整体扩大,可穿戴设备和平板电脑需求持续增加,智能手机需求则由增量转为存量,需求下降但长期稳定存在。未来我国触摸屏行业将逐渐摆脱目前经营效益下降的困境,出货量及市场规模增速均将有所提高。

本文来源:前瞻产业研究院,手机中国,三易生活,北京参考网

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