Jako nowe urządzenie wejściowe, ekran dotykowy jest obecnie najprostszym, najwygodniejszym i naturalnym sposobem interakcji człowiek-komputer.
Ekran dotykowy, zwany także „ekranem dotykowym” lub „panelem dotykowym”, to indukcyjne urządzenie wyświetlające ciekłokrystaliczne, które może odbierać sygnały wejściowe, takie jak styki; po dotknięciu przycisków graficznych na ekranie można uruchomić dotykowy system sprzężenia zwrotnego na ekranie. Różne urządzenia łączące są sterowane zgodnie z zaprogramowanymi programami, które można wykorzystać do zastąpienia mechanicznych paneli przycisków i tworzenia żywych efektów audio i wideo na ekranach LCD. Główne obszary zastosowań ekranów dotykowych Ruixiang to sprzęt medyczny, pola przemysłowe, urządzenia przenośne, inteligentny dom, interakcja człowiek-komputer itp.
Typowe klasyfikacje ekranów dotykowych
Obecnie na rynku dostępnych jest kilka głównych typów ekranów dotykowych: rezystancyjne ekrany dotykowe, powierzchniowe pojemnościowe ekrany dotykowe i indukcyjne pojemnościowe ekrany dotykowe, powierzchniowe ekrany akustyczne z falą akustyczną, podczerwień i falą zginającą, aktywny digitalizator i ekrany dotykowe z obrazem optycznym. Mogą być ich dwa typy, jeden wymaga ITO, jak na przykład trzy pierwsze typy ekranów dotykowych, a drugi nie wymaga ITO w konstrukcji, jak te ostatnie typy ekranów. Obecnie na rynku najczęściej stosowane są rezystancyjne ekrany dotykowe oraz pojemnościowe ekrany dotykowe wykorzystujące materiały ITO. Poniżej przedstawiono wiedzę związaną z ekranami dotykowymi, ze szczególnym uwzględnieniem ekranów rezystancyjnych i pojemnościowych.
Struktura ekranu dotykowego
Typowa konstrukcja ekranu dotykowego składa się zazwyczaj z trzech części: dwóch przezroczystych warstw przewodnika oporowego, warstwy izolacyjnej pomiędzy dwoma przewodnikami i elektrod.
Rezystancyjna warstwa przewodząca: górne podłoże jest wykonane z tworzywa sztucznego, dolne podłoże jest wykonane ze szkła, a podłoże jest pokryte przewodzącym tlenkiem indu i cyny (ITO). Tworzy to dwie warstwy ITO oddzielone izolującymi sworzniami o grubości około jednej tysięcznej cala.
Elektroda: Jest wykonana z materiałów o doskonałej przewodności (takich jak srebrny atrament), a jej przewodność jest około 1000 razy większa niż ITO. (Pojemnościowy panel dotykowy)
Warstwa izolacyjna: Wykorzystuje bardzo cienką elastyczną folię poliestrową PET. Po dotknięciu powierzchnia wygina się w dół i pozwala dwóm warstwom powłoki ITO znajdującym się poniżej na kontakt ze sobą w celu połączenia obwodu. Dlatego ekran dotykowy może osiągnąć klucz dotykowy. powierzchniowy pojemnościowy ekran dotykowy.
Rezystancyjny ekran dotykowy
Mówiąc najprościej, rezystancyjny ekran dotykowy to czujnik, który wykorzystuje zasadę wykrywania nacisku, aby uzyskać dotyk. ekran rezystancyjny
Zasada rezystancyjnego ekranu dotykowego:
Kiedy palec człowieka naciśnie powierzchnię ekranu rezystancyjnego, elastyczna folia PET wygnie się w dół, umożliwiając kontakt górnej i dolnej powłoki ITO, tworząc punkt dotykowy. Przetwornik ADC służy do wykrywania napięcia punktu w celu obliczenia wartości współrzędnych osi X i Y. rezystancyjny ekran dotykowy
Rezystancyjne ekrany dotykowe zwykle wykorzystują cztery, pięć, siedem lub osiem przewodów do generowania napięcia polaryzacji ekranu i odczytywania punktu raportowania. Tutaj bierzemy głównie cztery linie jako przykład. Zasada jest następująca:
1. Dodaj stałe napięcie Vref do elektrod X+ i X- i podłącz Y+ do przetwornika ADC o wysokiej impedancji.
2. Pole elektryczne pomiędzy dwiema elektrodami rozkłada się równomiernie w kierunku od X+ do X-.
3. Kiedy dłoń się dotyka, w punkcie dotyku stykają się dwie warstwy przewodzące, a potencjał warstwy X w punkcie dotyku jest kierowany do przetwornika ADC podłączonego do warstwy Y w celu uzyskania napięcia Vx. ekran rezystancyjny
4. Poprzez Lx/L=Vx/Vref można otrzymać współrzędne punktu x.
5. W ten sam sposób podłącz Y+ i Y- do napięcia Vref, można uzyskać współrzędne osi Y, a następnie podłącz elektrodę X+ do przetwornika ADC o wysokiej impedancji. Jednocześnie czteroprzewodowy rezystancyjny ekran dotykowy może nie tylko uzyskać współrzędne X/Y styku, ale także zmierzyć nacisk styku.
Dzieje się tak dlatego, że im większy nacisk, tym pełniejszy styk i mniejszy opór. Mierząc rezystancję, można określić ilościowo ciśnienie. Wartość napięcia jest proporcjonalna do wartości współrzędnych, dlatego należy ją skalibrować, obliczając, czy występuje odchylenie wartości napięcia punktu współrzędnych (0, 0). ekran rezystancyjny
Zalety i wady rezystancyjnego ekranu dotykowego:
1. Rezystancyjny ekran dotykowy może ocenić tylko jeden punkt dotyku za każdym razem, gdy działa. Jeśli są więcej niż dwa punkty dotykowe, nie można ich poprawnie ocenić.
2. Ekrany rezystancyjne wymagają folii ochronnych i stosunkowo częstszych kalibracji, ale na rezystancyjne ekrany dotykowe nie ma wpływu kurz, woda i brud. rezystancyjny panel dotykowy
3. Powłoka ITO rezystancyjnego ekranu dotykowego jest stosunkowo cienka i łatwa do złamania. Jeśli jest zbyt gruby, zmniejszy transmisję światła i spowoduje wewnętrzne odbicia, które zmniejszą przejrzystość. Chociaż do ITO dodano cienką plastikową warstwę ochronną, nadal można ją łatwo naostrzyć. Jest uszkodzony przez przedmioty; a ponieważ jest często dotykany, po pewnym okresie użytkowania na powierzchni ITO pojawią się małe pęknięcia, a nawet odkształcenia. Jeśli jedna z zewnętrznych warstw ITO ulegnie uszkodzeniu i pęknie, straci swoją rolę przewodnika, a żywotność ekranu dotykowego nie będzie długa. . rezystancyjny panel dotykowy
pojemnościowe ekrany dotykowe, pojemnościowe ekrany dotykowe
W przeciwieństwie do rezystancyjnych ekranów dotykowych, dotyk pojemnościowy nie opiera się na nacisku palca w celu utworzenia i zmiany wartości napięcia w celu wykrycia współrzędnych. Wykorzystuje głównie prądową indukcję organizmu ludzkiego do pracy. pojemnościowe ekrany dotykowe
Zasada pojemnościowego ekranu dotykowego:
Ekrany pojemnościowe działają na każdy obiekt posiadający ładunek elektryczny, w tym na ludzką skórę. (Ładunek przenoszony przez ludzkie ciało) Pojemnościowe ekrany dotykowe są wykonane z materiałów takich jak stopy lub tlenek indu i cyny (ITO), a ładunki są przechowywane w sieciach mikroelektrostatycznych, które są cieńsze od włosa. Kiedy palec kliknie w ekran, niewielka ilość prądu zostanie pochłonięta z punktu styku, powodując spadek napięcia na elektrodzie narożnej, a cel sterowania dotykiem osiąga się poprzez wykrywanie słabego prądu ludzkiego ciała. Dlatego ekran dotykowy nie reaguje, gdy zakładamy rękawiczki i dotykamy go. wyświetlany pojemnościowy ekran dotykowy
Klasyfikacja typu wykrywania ekranu pojemnościowego
W zależności od rodzaju indukcji można ją podzielić na pojemność powierzchniową i pojemność przewidywaną. Projektowane ekrany pojemnościowe można podzielić na dwa typy: ekrany samopojemnościowe i ekrany pojemnościowe wzajemne. Przykładem jest bardziej powszechny wzajemny ekran pojemnościowy, który składa się z elektrod napędzających i elektrod odbiorczych. powierzchniowy pojemnościowy ekran dotykowy
Powierzchniowy pojemnościowy ekran dotykowy:
Powierzchniowy pojemnościowy ma wspólną warstwę ITO i metalową ramę, wykorzystującą czujniki umieszczone w czterech rogach i cienką warstwę równomiernie rozmieszczoną na powierzchni. Kiedy palec klika na ekranie, ludzki palec i ekran dotykowy działają jak dwa naładowane przewodniki, zbliżając się do siebie, tworząc kondensator sprzęgający. W przypadku prądu o wysokiej częstotliwości kondensator jest przewodnikiem bezpośrednim, więc palec pobiera bardzo mały prąd z punktu styku. Prąd wypływa z elektrod w czterech rogach ekranu dotykowego. Natężenie prądu jest proporcjonalne do odległości palca od elektrody. Kontroler dotykowy oblicza położenie punktu dotykowego. wyświetlany pojemnościowy ekran dotykowy
Przewidywany pojemnościowy ekran dotykowy:
Stosuje się jeden lub więcej starannie zaprojektowanych, trawionych ITO. Warstwy ITO są wytrawione w celu utworzenia wielu elektrod poziomych i pionowych, a niezależne chipy z funkcjami czujnikowymi są ułożone w rzędach/kolumnach, tworząc matrycę jednostki czujnikowej osi i współrzędnych o przewidywanej pojemności. : Osie X i Y są używane jako oddzielne rzędy i kolumny jednostek wykrywających współrzędne w celu wykrywania pojemności każdej jednostki wykrywającej siatkę. powierzchniowy pojemnościowy ekran dotykowy
Podstawowe parametry ekranu pojemnościowego
Liczba kanałów: liczba linii kanałów podłączonych od chipa do ekranu dotykowego. Im więcej kanałów, tym wyższy koszt i bardziej skomplikowane okablowanie. Tradycyjna zdolność własna: M+N (lub M*2, N*2); pojemność wzajemna: M+N; incell pojemność wzajemna: M*N. pojemnościowe ekrany dotykowe
Liczba węzłów: liczba prawidłowych danych, które można uzyskać poprzez próbkowanie. Im więcej węzłów, tym więcej danych można uzyskać, obliczone współrzędne są dokładniejsze, a powierzchnia styku, którą można podeprzeć, jest mniejsza. Pojemność własna: taka sama jak liczba kanałów, pojemność wzajemna: M*N.
Odstęp między kanałami: odległość między sąsiednimi środkami kanałów. Im więcej węzłów, tym mniejszy będzie odpowiedni skok.
Długość kodu: tylko wzajemna tolerancja musi zwiększyć sygnał próbkujący, aby zaoszczędzić czas próbkowania. Schemat wzajemnej pojemności może mieć sygnały na wielu liniach napędowych jednocześnie. To, ile kanałów ma sygnały, zależy od długości kodu (przeważnie są to 4 kody). Ponieważ wymagane jest dekodowanie, gdy długość kodu jest zbyt duża, będzie to miało pewien wpływ na szybkie przesuwanie. pojemnościowe ekrany dotykowe
Pojemnościowe ekrany dotykowe oparte na zasadzie rzutowanego ekranu pojemnościowego
(1) Pojemnościowy ekran dotykowy: Zarówno elektrody poziome, jak i pionowe są napędzane metodą wykrywania pojedynczego końca.
Szklana powierzchnia samogenerującego pojemnościowego ekranu dotykowego wykorzystuje ITO do tworzenia poziomych i pionowych układów elektrod. Te poziome i pionowe elektrody tworzą odpowiednio kondensatory z masą. Pojemność ta jest powszechnie nazywana pojemnością własną. Kiedy palec dotknie ekranu pojemnościowego, pojemność palca zostanie nałożona na pojemność ekranu. W tym momencie ekran samopojemnościowy wykrywa poziome i pionowe układy elektrod i określa odpowiednio współrzędne poziome i pionowe na podstawie zmian pojemności przed i po dotyku, a następnie współrzędne dotyku łączą się w płaszczyznę.
Pojemność pasożytnicza wzrasta, gdy palec dotyka: Cp'=Cp + Cpalec, gdzie Cp- jest pojemnością pasożytniczą.
Wykrywając zmianę pojemności pasożytniczej, określa się miejsce dotknięcia palca. pojemnościowe ekrany dotykowe
Weźmy na przykład dwuwarstwową strukturę pojemności własnej: dwie warstwy ITO, elektrody poziome i pionowe są odpowiednio uziemione, tworząc kanały własnej pojemności i M+N. Pojemnościowy ekran dotykowy LCD ips
W przypadku ekranów samopojemnościowych, jeśli jest to pojedyncze dotknięcie, projekcja w kierunkach osi X i Y jest unikalna, podobnie jak połączone współrzędne. Jeśli na ekranie dotykowym zostaną dotknięte dwa punkty i znajdują się one w różnych kierunkach osi XY, pojawią się 4 współrzędne. Ale oczywiście tylko dwie współrzędne są prawdziwe, a pozostałe dwie są powszechnie znane jako „punkty widma”. Pojemnościowy ekran dotykowy LCD ips
Dlatego główna charakterystyka ekranu samopojemnościowego określa, że można go dotykać tylko jednym punktem i nie można uzyskać prawdziwego wielodotyku. Pojemnościowy ekran dotykowy LCD ips
Wzajemny pojemnościowy ekran dotykowy: koniec wysyłający i odbierający są różne i krzyżują się w pionie. pojemnościowy wielodotyk
Użyj ITO do wykonania elektrod poprzecznych i elektrod podłużnych. Różnica w stosunku do pojemności własnej polega na tym, że pojemność powstanie w miejscu przecięcia dwóch zestawów elektrod, to znaczy, że dwa zestawy elektrod tworzą odpowiednio dwa bieguny pojemności. Kiedy palec dotyka ekranu pojemnościowego, wpływa to na sprzężenie między dwiema elektrodami przymocowanymi do punktu dotykowego, zmieniając w ten sposób pojemność między dwiema elektrodami. pojemnościowy wielodotyk
Podczas wykrywania wzajemnej pojemności elektrody poziome wysyłają sekwencyjnie sygnały wzbudzenia, a wszystkie elektrody pionowe odbierają sygnały w tym samym czasie. W ten sposób można uzyskać wartości pojemności w punktach przecięcia wszystkich elektrod poziomych i pionowych, czyli wielkość pojemności całej dwuwymiarowej płaszczyzny ekranu dotykowego, aby można było ją zrealizować. wielodotykowy.
Pojemność sprzęgająca maleje, gdy dotyka jej palec.
Wykrywając zmianę pojemności sprzęgającej, określa się położenie dotkniętego palcem. CM - kondensator sprzęgający. pojemnościowy wielodotyk
Weźmy na przykład dwuwarstwową strukturę pojemności własnej: dwie warstwy ITO nakładają się na siebie, tworząc kondensatory M*N i kanały sterujące M+N. pojemnościowy wielodotyk
Technologia multi-touch opiera się na wzajemnie kompatybilnych ekranach dotykowych i dzieli się na technologię Multi-TouchGesture i Multi-Touch All-Point, która polega na wielodotykowym rozpoznawaniu kierunku gestu i pozycji dotyku palca. Jest szeroko stosowany w rozpoznawaniu gestów telefonu komórkowego i dotyku dziesięcioma palcami. Scena oczekiwania. Można rozpoznawać nie tylko gesty i rozpoznawanie wielu palców, ale dozwolone są także inne formy dotyku inne niż palce, a także rozpoznawanie za pomocą dłoni, a nawet dłoni w rękawiczkach. Metoda skanowania Multi-Touch All-Point wymaga osobnego skanowania i wykrywania punktów przecięcia każdego wiersza i kolumny ekranu dotykowego. Liczba skanów jest iloczynem liczby wierszy i liczby kolumn. Na przykład, jeśli ekran dotykowy składa się z M wierszy i N kolumn, należy go przeskanować. Punkty przecięcia są M*N razy, tak że można wykryć zmianę każdej wzajemnej pojemności. Kiedy następuje dotknięcie palcem, wzajemna pojemność zmniejsza się, aby określić położenie każdego punktu dotyku. pojemnościowy wielodotyk
Typ struktury pojemnościowego ekranu dotykowego
Podstawowa konstrukcja ekranu podzielona jest od góry do dołu na trzy warstwy, szkło ochronne, warstwę dotykową i panel wyświetlacza. Podczas procesu produkcji ekranów telefonów komórkowych szkło ochronne, ekran dotykowy i ekran wyświetlacza muszą być dwukrotnie sklejone.
Ponieważ szkło ochronne, ekran dotykowy i ekran wyświetlacza przechodzą za każdym razem proces laminowania, wydajność zostanie znacznie zmniejszona. Jeśli uda się zmniejszyć liczbę warstw, wydajność pełnego laminowania niewątpliwie ulegnie poprawie. Obecnie bardziej potężni producenci paneli wyświetlaczy mają tendencję do promowania rozwiązań On-Cell lub In-Cell, to znaczy mają tendencję do tworzenia warstwy dotykowej na ekranie wyświetlacza; podczas gdy producenci modułów dotykowych lub producenci materiałów wyższego szczebla preferują OGS, co oznacza, że warstwa dotykowa jest wykonana na szkle ochronnym. pojemnościowy wielodotyk
In-Cell: odnosi się do metody osadzania funkcji panelu dotykowego w pikselach ciekłokrystalicznych, to znaczy osadzania funkcji czujnika dotykowego w ekranie wyświetlacza, co może sprawić, że ekran będzie cieńszy i lżejszy. Jednocześnie ekran In-Cell musi być osadzony w pasującym układzie scalonym dotykowym, w przeciwnym razie łatwo będzie prowadzić do błędnych sygnałów wykrywania dotyku lub nadmiernych szumów. Dlatego ekrany In-Cell są całkowicie samowystarczalne. pojemnościowy wielodotyk
On-Cell: odnosi się do sposobu osadzenia ekranu dotykowego pomiędzy podłożem filtra barwnego a polaryzatorem ekranu wyświetlacza, czyli z czujnikiem dotykowym na panelu LCD, co jest znacznie mniej skomplikowane niż technologia In Cell. Dlatego najczęściej używanym ekranem dotykowym na rynku jest ekran Oncell. pojemnościowy ekran dotykowy ips
OGS (One Glass Solution): Technologia OGS integruje ekran dotykowy i szkło ochronne, powleka wnętrze szkła ochronnego warstwą przewodzącą ITO oraz wykonuje powlekanie i fotolitografię bezpośrednio na szkle ochronnym. Ponieważ szkło ochronne OGS i ekran dotykowy są ze sobą zintegrowane, zwykle należy je najpierw wzmocnić, następnie pokryć, wytrawić i na koniec przyciąć. Cięcie szkła hartowanego w ten sposób jest bardzo kłopotliwe, wiąże się z wysokimi kosztami, niską wydajnością i powoduje powstawanie włoskowatych pęknięć na krawędziach szkła, które zmniejszają jego wytrzymałość. pojemnościowy ekran dotykowy ips
Porównanie zalet i wad pojemnościowych ekranów dotykowych:
1. Pod względem przejrzystości ekranu i efektów wizualnych najlepszy jest OGS, a za nim plasują się In-Cell i On-Cell. pojemnościowy ekran dotykowy ips
2. Cienkość i lekkość. Ogólnie rzecz biorąc, In-Cell jest najlżejszy i najcieńszy, a zaraz za nim plasuje się OGS. On-Cell jest nieco gorszy od dwóch pierwszych.
3. Pod względem wytrzymałości ekranu (odporność na uderzenia i upadki) On-Cell jest najlepszy, OGS jest na drugim miejscu, a In-Cell jest najgorszy. Warto podkreślić, że OGS bezpośrednio integruje szkło ochronne Corning z warstwą dotykową. Proces przetwarzania osłabia wytrzymałość szkła, a ekran jest również bardzo delikatny.
4. Pod względem dotyku czułość dotyku OGS jest lepsza niż ekranów On-Cell/In-Cell. Jeśli chodzi o obsługę wielodotyku, palców i rysika Stylus, OGS jest w rzeczywistości lepszy niż In-Cell/On-Cell. Komórka. Ponadto, ponieważ ekran In-Cell bezpośrednio integruje warstwę dotykową i warstwę ciekłokrystaliczną, szum wykrywania jest stosunkowo duży, a do filtrowania i przetwarzania korekcji wymagany jest specjalny układ dotykowy. Ekrany OGS nie są tak bardzo zależne od chipów dotykowych.
5. Wymagania techniczne, In-Cell/On-Cell są bardziej złożone niż OGS, a kontrola produkcji jest również trudniejsza. pojemnościowy ekran dotykowy ips
Stan ekranu dotykowego i trendy rozwojowe
Wraz z ciągłym rozwojem technologii ekrany dotykowe ewoluowały od ekranów rezystancyjnych w przeszłości do ekranów pojemnościowych, które są obecnie szeroko stosowane. Obecnie ekrany dotykowe Incell i Incell od dawna zajmują główny nurt rynku i są szeroko stosowane w różnych dziedzinach, takich jak telefony komórkowe, tablety i samochody. Ograniczenia tradycyjnych ekranów pojemnościowych wykonanych z folii ITO stają się coraz bardziej oczywiste, takie jak wysoka odporność, łatwość stłuczenia, trudności w transporcie itp. Szczególnie w scenach zakrzywionych, zakrzywionych lub elastycznych, przewodność i przepuszczalność światła ekranów pojemnościowych Słaba . Aby sprostać zapotrzebowaniu rynku na wielkoformatowe ekrany dotykowe oraz potrzebom użytkowników w zakresie ekranów dotykowych, które są lżejsze, cieńsze i lepsze w trzymaniu, pojawiły się zakrzywione i składane, elastyczne ekrany dotykowe, które są stopniowo stosowane w telefonach komórkowych, ekranach dotykowych samochodów, rynki edukacyjne, wideokonferencje itp. Sceny. Zakrzywiona powierzchnia składana, elastyczny dotyk staje się przyszłym trendem rozwojowym. pojemnościowy ekran dotykowy ips
Czas publikacji: 13 września 2023 r