iPhone 7 的 home 鍵整合進螢幕的可能性有多少?讓我們先從 Touch ID 說起

作者 | 發布日期 2016 年 07 月 06 日 7:02 | 分類 Apple , iPhone , 零組件 follow us in feedly

日前有韓國媒體傳出,蘋果會把 iPhone 7 的 Touch ID 與 Home 鍵整合到螢幕、內嵌在玻璃,並移除實體的 Home 鍵。而坊間目前對於蘋果 Home 鍵的方案,除了這項比較新的猜測,也包括升級 Touch ID,將它變成一片感應式的觸控小板。那麼,假如蘋果真的有意推出 Home 鍵 2.0,比較有可能採用哪項方案?



指紋辨識與螢幕整合並非新技術

早在 2008 年(iPhone 正式發售的隔一年),蘋果就已經申請過一項專利,描述如何將指紋感應器整合到玻璃底下。在文件中,蘋果也提供了三種方式,包括組裝、刻蝕與貼印(Print),以將指紋感應器藏在螢幕背後。儘管文件沒有標示蘋果的這項技術可以在螢幕面積的多少比例上實現指紋辨識,不過蘋果明白指出,在一般的指紋辨識情境上,使用者不會看到任何指紋感應器的 UI 提示,甚至感覺不到它的存在。只有在指紋辨識失敗時,畫面才會出現圖示,指引用戶將手指重新放到感應器上方的玻璃。

Apple Patent

▲ 蘋果早年的專利指出可以在滑動解鎖的過程就偷偷完成指紋辨識。(Source:USPTO

而 8 年後,LG 也在今年發表了一項類似的技術,透過將指紋感應器黏貼在螢幕底下,並以 UI 指示用戶在螢幕表面按壓圖示、找到對應這枚指紋感應器的位置進而解鎖。有趣的是,儘管在螢幕底下整合指紋感應器的技術在市場上看似成熟不少,蘋果在 2013 年發表的 iPhone 5s,以及後續搭載 Touch ID 功能的機種,卻不是採用最初的專利,而是將指紋辨識實體化,整合到 Home 鍵,那麼,蘋果有可能會把實體 Home 鍵換成虛擬 UI Home 鍵、以一枚全新的「小白點」取代使用近 10 年的 Home 鍵嗎?這或許可以比較一下現有 Touch ID 的設計。

 

現有 Touch ID 的設計

Apple

▲ Touch ID 的設計組件。(Source:Apple

現有的實體 Touch ID 總共有四片組件,在外觀可見的部份,包括一圈會搭配機種顏色的不鏽鋼環,用來當作指紋感應器的啟動開關,以及覆蓋在 Home 鍵本體的藍寶石水晶,可以保護底下的零件。至於隱藏在 Home 鍵底下的組件,則包括一片由 AuthenTec 研發的指紋感應器(蘋果在 2012 年收購了 AuthenTec,並立刻將產品用在隔年推出的 iPhone 5s),以及用來啟動 Home 鍵功能的觸控開關。

當用戶將手指放上 Home 鍵的瞬間,即使螢幕還沒喚醒,外圍的不鏽鋼環就會先偷跑,藉由手指的微電流,一邊觸發底下的指紋感應器,一邊啟動電場,再傳送極微小的電流到用戶的指頭執行電容機制,以比對用戶的指紋。

在這個過程中,藍寶石水晶的保護片具有重要的意義。一方面這片硬度僅次於鑽石的晶體,長期下來能夠保持 Home 鍵的平整,確保電流傳遞不會因為表面導電層的磨損而影響指紋感應器的準度,另一方面,這樣的高硬度,也能確保蘋果在維持表面防護力的前提下,盡可能減少保護層的厚度,讓手指更接近指紋感應器,以因應 AuthenTec 指紋感應器電場較弱、不能穿透太厚的保護層以感應手指的問題,這也是蘋果採用介電常數也優於玻璃的藍寶石水晶玻璃,而且儘可能把厚度降低,據了解 Apple Touch ID 覆蓋的藍寶石水晶玻璃的厚度不到 1mm。

接著當用戶的指頭出力按下 Home 鍵、喚醒螢幕後,由於 Touch ID 已經抓準按下 Home 鍵前的空檔預先辨識,因此用戶會在體驗上,得到解鎖反應很快的小錯覺,提升滿意度。有趣的是,這樣的機制也產生了一項副作用──在速度快上一倍的第二代 Touch ID 上(搭載於 iPhone 6s),由於多了一小段偷跑的時間差,反而給了用戶解鎖速度太快的負擔。

而蘋果對此的軟體解決方案,則是在 iOS 10 增設了拿起 iPhone 螢幕便會自動喚醒的功能(A9 處理器與後續機種限定),讓用戶體驗一段完整的指紋辨識過程,在提升使用者體驗之餘,也親手解除為了提升體驗、在較慢的第一代 Touch ID 上創造的小錯覺。

 

在螢幕上整合 Touch ID 的困難

觀察現有的 Touch ID 機制上不難發現,蘋果即便有意改變設計,在螢幕上整合指紋辨識,將會立即遇到幾項困難。

首先,現有的 Touch ID 設計需要一個實體的金屬環來創造電場,以快速啟動指紋感應器,然而現行 iPhone 螢幕的表面玻璃並不具備這樣的功能與設計空間。即使蘋果透過螢幕自動喚醒等其他技術來觸發感應器,在沒有其他更明顯的好處下,蘋果其實沒必要以多餘的能耗來交換這項新設計。

第二項困難,是除了實體金屬,Touch ID 還需要藍寶石水晶來維護導電層,如果面板全面採用藍寶石水晶玻璃,目前蘋果手邊仍沒有完整的藍寶石供應鏈可應付 iPhone 的全年出貨所需的整機,加上 Touch ID 為了維持導電所以用上了厚度只有 1mm 的藍寶石水晶,如果面板的厚度對硬度夠,但卻有著易碎的問題,如果真的要做成面板恐怕會引發更多的問題。

而第三個難處,則是目前的 iPhone 除了 LED 顯示器,還要加上一整層電容感應器,來測量 3D Touch 的按壓力道,也必須騰出空間給 Taptic Engine,以創造 3D Touch 的回饋。總總設計都讓人難以想像,在持續想把手機做薄的前提下,蘋果會在這樣擁擠的螢幕底下,再加上一塊突出的指紋感應器,就為了創造「Touch ID 虛擬化」的行銷熱點。

 

移除實體 Home 鍵等同重新設計

此外,相比在推出 iPhone 5s 的前一年有收購 AuthenTec 的大動作(總額 3.56 億美元),蘋果既沒有明顯的徵兆會回頭使用自家在 2008 年推出的專利技術,也不太可能和 LG 簽約訂購只推出不滿半年的感應技術。與此同時,不論在硬體上或軟體上,蘋果都仍然在針對現有的 Touch ID 方案進行優化,包括推出第二代感應器,以及在 iOS 10 改善原本的指紋辨識流程。

依照現有 Touch ID 組件在供應鏈上的成熟,蘋果短期內較合適的方案,應該還是增加出貨量、壓低成本,將第二代 Touch ID 安裝到更多 iOS 裝置,並減少第一代 Touch ID 的庫存(iPhone SE 對此助益良多),而不是試驗更困難的工程技術。

值得一提的是,儘管蘋果不乏為了更好的產品體驗而打磨新技術的歷史,例如為了讓 Mac 的 FaceTime 提示燈平時更隱蔽,而研發成果細微到肉眼幾乎看不見的雷射鑽孔技術,在 iPhone 上除移實體 Touch ID,已經象徵蘋果必須更深層地改造 iPhone 的工業設計,以及用戶體驗。例如在最基本的層面上,要引導用戶如何在螢幕上解鎖,便需要新的 UI 方案。而對視障人士而言,一片略微凹陷的實體 Home 鍵,其實是一項極直覺的操作工具,能夠快速使用 Siri,或是 VoiceOver,然而若改用新的虛擬 Home 鍵,代表蘋果必須重新設計這些輔助功能。

此外,將 Touch ID 全面虛擬化,更涉及到軟體層面,複雜化原本直接配對 A 系列處理器的硬體加密。該如何維護加密時的安全性,設計 iOS 系統失靈、當機時的解鎖方案,都將是一道道難關。同時若移除 Home 鍵這個經典設計,也等同蘋果產品在工業設計語言上的轉變,對於後賈伯斯時代的蘋果設計師,也是一項巨大的挑戰。總體來說,我們認為蘋果在短期內,在螢幕上整合 Touch ID,機會應該是較小的。

 

可能的新 Home 鍵

回過頭來,蘋果有沒有可能在 iPhone 推出 Home 鍵 2.0?在現有設計上較有可能的方案,應該是把 Home 鍵整合進 3D Touch,連動安裝在手機下半部的 Taptic Engine,將 Home 鍵轉型為類似 MacBook 觸控板上的 Force Touch,創造震動的效果,如果真能模擬到如此,有金屬環的 Home 鍵是不是一個實體按鍵其實也就沒那麼重要了,也是目前看來最可行的。

不過這項功能正如 3D Touch 以及 Force Touch,儘管已經藉由硬體打開空間,在操作上延展了新面向,不過數位功能的填補仍在持續,甚至仍在探索,既談不上特別實用,蘋果也同時面對將 Home 鍵這個簡約實用的設計變得更複雜的悖論。不過,這或許會是 iPhone 7 可以夾藏驚喜的地帶。

至於短期內想見到整合進觸控螢幕的 Touch ID,較有可能的產品或許不在 iPhone,而是 MacBook 的多點觸控板。或許蘋果會優先在 Mac 上嘗試搭載多點觸控的新版 Touch ID,並初步整合供應鏈。

(首圖來源:Flickr/Kārlis Dambrāns CC BY 2.0)

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