info@panadisplay.com
Introducció al principi tècnic de la pantalla tàctil

Introducció al principi tècnic de la pantalla tàctil

May 12, 2017

Hi ha una varietat de tecnologies de pantalla tàctil amb diferents mètodes de sensació de contacte.

Resistiu

Un panell de pantalla tàctil resistiva comprèn diverses capes, la més important de les quals són dues capes fines i transparents resistents elèctricament separades per un espai fi. Aquestes capes s'enfronten entre si amb una llacuna fina entre. La pantalla superior (la pantalla que es toca) té un recobriment a la superfície inferior de la pantalla. Just a sota hi ha una capa resistiva similar a la part superior del substrat. Una capa té connexions conductores al llarg dels seus costats, l'altre al llarg de la part superior i inferior. S'aplica una tensió a una sola capa, i la detecta l'altra. Quan un objecte, com ara una punta de dit o un llapis, premeu cap avall a la superfície exterior, les dues capes toquen per connectar-se en aquest punt: el panell es comporta com un parell de divisors de tensió, un eix alhora. En canviar ràpidament entre cada capa, es pot llegir la posició d'una pressió a la pantalla.


El toc de resistència s'utilitza en restaurants, fàbriques i hospitals a causa de la seva alta resistència als líquids i contaminants. Un avantatge important de la tecnologia tàctil resistiva és el seu baix cost. A més, ja que només es necessita una pressió suficient per detectar el tacte, es pot utilitzar amb guants o utilitzar qualsevol element rígid com a substitut del dit / estil. Els desavantatges inclouen la necessitat de prémer cap avall, i un risc de danys per objectes punxants. Les pantalles tàctils resistives també pateixen un contrast més pobre, a causa de tenir reflexos addicionals de les capes addicionals de material (separades per un buit d'aire) que es col·loquen sobre la pantalla. Aquest és el tipus de pantalla tàctil que utilitza Nintendo en la família DS, la família 3DS i el Wii U GamePad.


Ona acústica de superfície

La tecnologia d'ona acústica de superfície (SAW) utilitza ones ultrasòniques que passen pel panell de pantalla tàctil. Quan es toca el tauler, s'absorbeix una part de l'ona. Aquest canvi en les ones ultrasòniques registra la posició de l'esdeveniment tàctil i envia aquesta informació al controlador per al seu processament. Els panells de pantalla tàctil d'ona acústica de superfície poden ser danyats per elements exteriors. Els contaminants a la superfície també poden interferir amb la funcionalitat de la pantalla tàctil.


Capacitiu

Un panell de pantalla tàctil capacitiva consisteix en un aïllant com el vidre, recobert amb un conductor transparent com l'òxid d'indi (ITO). Com que el cos humà també és un conductor elèctric, tocar la superfície de la pantalla resulta en una distorsió del camp electrostàtic de la pantalla, mesurable com a canvi de capacitat. Es poden utilitzar diferents tecnologies per determinar la ubicació del toc. La ubicació s'envia al controlador per al seu processament.


A diferència d'una pantalla tàctil resistiva, no es pot utilitzar una pantalla tàctil capacitiva a través de la majoria de tipus de material elèctricament aïllant, com guants. Aquest desavantatge afecta especialment la usabilitat en l'electrònica de consum, com ara les tableta tàctil i els telèfons intel·ligents capacitius en temps fred. Es pot superar amb un llapis capacitiu especial, o un guant d'aplicació especial amb un pegat brodat de fil conductor que passa a través d'ell i posa't en contacte amb la punta de l'usuari.


Els fabricants de pantalles capacitores més grans segueixen desenvolupant pantalles tàctils més fines i més precises, amb pantalles tàctils per als dispositius mòbils que ara es produeixen amb tecnologia 'in-cell' que elimina una capa, com ara les pantalles Super AMOLED de Samsung, mitjançant la construcció dels condensadors a l'interior de la pantalla. Aquest tipus de pantalla tàctil redueix la distància visible (entre mil·límetres) entre el dit de l'usuari i el que l'usuari està tocant a la pantalla, creant un contacte més directe amb el contingut que es mostra i permetent que les taps i els gestos siguin més responsables.


Un condensador simple de plaques paral·leles té dos conductors separats per una capa dielèctrica. La major part de l'energia d'aquest sistema es concentra directament entre les plaques. Alguns dels abocaments d'energia a l'àrea fora de les plaques, i les línies de camp elèctric associades a aquest efecte es diuen camps de franges. Part del repte de fer un sensor capacitiu pràctic és dissenyar un conjunt de traces de circuits impresos que dirigeixen els camps de franja en una àrea de detecció activa accessible per a un usuari. Un condensador de plaques paral·leles no és una bona opció per a aquest patró de sensor. Col·locar un dit al costat dels camps elèctrics de franja afegeix superfície conductiva al sistema capacitiu. La capacitat d'emmagatzematge addicional de càrrega afegida pel dit es coneix com a capacitància del dit, CF. La capacitat del sensor sense dit present és denotada com CP en aquest article, que significa capacitat de paràsit.


Capacitat de superfície

En aquesta tecnologia bàsica, només un costat de l'aïllant es recobreix amb una capa conductora. S'aplica una petita tensió a la capa, resultant en un camp electrostàtic uniforme. Quan un conductor, com un dit humà, toca la superfície sense recobrir, es forma un condensador dinàmicament. El controlador del sensor pot determinar la ubicació del toc de forma indirecta a partir del canvi en la capacitat, tal com es mesura des dels quatre racons del plafó. Com que no té peces mòbils, és moderadament durador però té una resolució limitada, és propens a falses senyals d'acoblament capacitiu paràsit i necessita calibratge durant la fabricació. Per tant, s'utilitza amb més freqüència en aplicacions senzilles com controls industrials i quioscos.


Capacitat projectada


TouchScreen_projective_capacitive.svg.png

Esquema de pantalla tàctil capacitiva projectada


La tecnologia de tacte capacitatiu projectat (PCT, també PCAP) és una variant de la tecnologia tàctil capacitiva. Totes les pantalles tàctils PCT estan formades per una matriu de files i columnes de material conductor, en capes sobre fulls de vidre. Això es pot fer gravant una única capa conductora per formar un patró d'elèctrodes de reixeta o gravant dues capes perpendiculars de material conductiu amb línies paral·leles o pistes per formar una graella. La tensió aplicada a aquesta graella crea un camp electrostàtic uniforme, que es pot mesurar. Quan un objecte conductor, com un dit, entra en contacte amb un panell PCT, distorsiona el camp electrostàtic local en aquest punt. Això es mesura com un canvi de capacitat. Si un dit posa el buit entre dues de les "pistes", el camp de càrrega és interromput i detingut pel controlador. La capacitància es pot canviar i mesurar en cada punt individual de la graella (intersecció). Per tant, aquest sistema pot rastrejar amb precisió els tocs. A causa de que la capa superior d'un PCT és de vidre, és una solució més robusta que la tecnologia tàctil resistiva menys costosa. A més, a diferència de la tecnologia tàctil capacitiva tradicional, és possible que un sistema PCT detecti un llapis passiu o dits amb guants. Tanmateix, la humitat a la superfície del panell, l'alta humitat o la pols recopilada poden interferir amb l'acompliment d'un sistema PCT. Hi ha dos tipus de PCT: capacitancia mútua i autocapacitat.


Capacitat mútua

Aquest és un enfocament comú del PCT, que fa ús del fet que la majoria dels objectes conductors poden mantenir una càrrega si estan molt a prop. En els sensors capacitius mútua, un condensador es forma inherentment per la traça de la fila i la traça de columna en cada intersecció de la graella. Una matriu de 16 per 14, per exemple, tindria 224 condensadors independents. S'aplica una tensió a les files o columnes. Portar un dit o un llapis conductor prop de la superfície del sensor canvia el camp electrostàtic local que redueix la capacitat de mutu. El canvi de capacitància en cada punt individual de la graella es pot mesurar per determinar amb precisió la posició tàctil mesurant la tensió en l'altre eix. La capacitància mútua permet l'operació multitáctil on es pot fer un seguiment detallat de múltiples dits, palmes o styli alhora.


Autocapacitat

Els sensors d'autocapacitat poden tenir la mateixa xarxa XY que els sensors de capacitació mutus, però les columnes i les files funcionen de forma independent. Amb l'autocontrol, la càrrega capacitiva d'un dit es mesura en cada columna o elèctrode de fila per un comptador actual. Aquest mètode produeix un senyal més fort que la capacitància mútua, però no pot resoldre amb més precisió més d'un dit, el que resulta en "fantasmes" o en la detecció d'ubicació fora de lloc.


Ús de styli en pantalles capacitives

Les pantalles tàctils capacitades no necessàriament necessiten ser operades per un dit, però fins fa poc l'estic especial requerit podria ser bastant costós de comprar. El cost d'aquesta tecnologia ha disminuït considerablement en els últims anys i els estils qualitatius estan àmpliament disponibles per a un càrrec nominal, i sovint es lliuren gratuïtament amb accessoris mòbils.


Reixa d'infrarojos


QQ截图20170512101344.png

Els sensors d'infrarojos es van muntar al voltant de la pantalla de visualització de l'entrada de pantalla tàctil d'un usuari en aquest terminal PLATO V el 1981. Es mostra la brillantor característica de la taronja característica de plasma monocromàtic.


Una pantalla tàctil d'infrarojos utilitza una sèrie de parells d'infrarojos LED XY i fotodetector al voltant de les vores de la pantalla per detectar una interrupció del patró de bigues LED. Aquestes bigues LED es creuen entre si en patrons verticals i horitzontals. Això ajuda als sensors a recollir la ubicació exacta del toc. Un avantatge important d'aquest sistema és que pot detectar essencialment qualsevol entrada, incloent-hi un dit, dit guantat, llapis o llapis. Generalment s'utilitza en aplicacions a l'aire lliure i sistemes de punt de venda que no poden dependre d'un conductor (com un dit nu) per activar la pantalla tàctil. A diferència de les pantalles tàctils capacitives, les pantalles tàctils d'infrarojos no requereixen cap dibuix en el vidre que augmenti la durabilitat i la claredat òptica del sistema general. Les pantalles tàctils infraroges són sensibles a la brutícia / pols que poden interferir amb les bigues d'infrarojos i pateixen paralaje en superfícies corbes i premses accidentals quan l'usuari passa el dit sobre la pantalla mentre busca l'element que es vol seleccionar.


Projecció acrílica infraroja

S'utilitza una fulla acrílica translúcida com a pantalla de projecció posterior per mostrar informació. Les vores de la làmina acrílica estan il·luminades per LED infrarojos i les càmeres infraroges estan enfocades a la part posterior de la xapa. Els objectes col·locats al full són detectats per les càmeres. Quan l'usuari toca la fulla, la deformació provoca fugues de llum infraroja, que pugen als punts de màxima pressió que indiquen la ubicació tàctil de l'usuari. Les taules PixelSense de Microsoft utilitzen aquesta tecnologia.


Imatge òptica

Les pantalles tàctils òptiques són un desenvolupament relativament modern en tecnologia de pantalla tàctil, en què dos o més sensors d'imatge es col·loquen al voltant de les vores (principalment les cantonades) de la pantalla. Els llums de seguretat infrarojos es col·loquen al camp de visió de la càmera a l'altre costat de la pantalla. Un toc apareix com una ombra i cada parell de càmeres es pot identificar per localitzar el toc o fins i tot mesurar la mida de l'objecte que toca (vegeu casco visual). Aquesta tecnologia està augmentant en popularitat, a causa de la seva escalabilitat, versatilitat i accessibilitat, especialment per a unitats més grans.


Tecnologia de senyal dispersiva

Introduït el 2002, per 3M, aquest sistema utilitza sensors per detectar la piezoelectricitat en el vidre que es produeix a causa d'un toc. Els algorismes complexos interpreten aquesta informació i proporcionen la ubicació real del toc. [35] La tecnologia afirma no estar afectada per la pols i altres elements exteriors, inclosos els ratlladors. Atès que no hi ha necessitat d'elements addicionals a la pantalla, també assegura que ofereix una excel·lent claredat òptica. A més, atès que les vibracions mecàniques s'utilitzen per detectar un esdeveniment tàctil, es pot utilitzar qualsevol objecte per generar aquests esdeveniments, inclosos els dits i el llapis. Un inconvenient és que després del toc inicial el sistema no pot detectar un dit immòbil.


Reconeixement de pols acústic

La clau d'aquesta tecnologia és que un toc en qualsevol posició de la superfície genera una ona sonora en el substrat que produeix un so combinat únic després d'haver estat recollit per tres o més transductors diminuts units a les vores de la pantalla tàctil. El so és llavors digitalitzat pel controlador i comparat amb una llista de sons pre-gravats per a cada posició de la superfície. La posició del cursor s'actualitza instantàniament a la ubicació tàctil. Es fa un seguiment del tacte en moviment per la ràpida repetició d'aquest procés. S'ignoren els sons extrangents i ambientals ja que no coincideixen amb cap perfil de so emmagatzemat. La tecnologia es diferencia d'altres intents de reconèixer la posició de contacte amb els transductors o els micròfons en l'ús d'un mètode simple de visualització de la taula, en lloc de requerir un maquinari de processament de senyal potent i costós per intentar calcular la ubicació tàctil sense cap referència. Igual que amb el sistema de tecnologia de senyal dispersiva, no es pot detectar un dit immòbil després del toc inicial. Tanmateix, pel mateix motiu, el reconeixement tàctil no es veu alterat per cap objecte de descans. La tecnologia va ser creada per SoundTouch Ltd a principis de la dècada de 2000, descrita per la família de patents EP1852772, introduïda al mercat per la divisió Elo de Tyco International el 2006 com a Reconeixement de pols acústic. La pantalla tàctil utilitzada per Elo està feta de vidre normal, proporcionant una bona durabilitat i claredat òptica. APR sol ser capaç de funcionar amb ratlles i pols a la pantalla amb una bona precisió. La tecnologia també és adequada per a pantalles que són físicament més grans.