Como um novo dispositivo de entrada, a tela sensível ao toque é atualmente a forma mais simples, conveniente e natural de interação humano-computador.
A tela sensível ao toque, também conhecida como "tela sensível ao toque" ou "painel sensível ao toque", é um dispositivo indutivo de exibição de cristal líquido que pode receber sinais de entrada, como contatos; quando os botões gráficos na tela são tocados, o sistema de feedback tátil na tela pode Vários dispositivos de conexão são acionados de acordo com programas pré-programados, que podem ser usados para substituir painéis de botões mecânicos e criar efeitos de áudio e vídeo vívidos através de telas LCD. As principais áreas de aplicação das telas sensíveis ao toque da Ruixiang são equipamentos médicos, campos industriais, dispositivos portáteis, casa inteligente, interação humano-computador, etc.
Classificações comuns de telas sensíveis ao toque
Existem vários tipos principais de telas sensíveis ao toque no mercado hoje: telas sensíveis ao toque resistivas, telas sensíveis ao toque capacitivas de superfície e telas sensíveis ao toque capacitivas indutivas, ondas acústicas de superfície, infravermelho e ondas curvas, digitalizador ativo e telas sensíveis ao toque de imagem óptica. Podem ser dois tipos, um tipo requer ITO, como os três primeiros tipos de telas sensíveis ao toque, e o outro tipo não requer ITO na estrutura, como os últimos tipos de telas. Atualmente no mercado, as telas sensíveis ao toque resistivas e as telas sensíveis ao toque capacitivas usando materiais ITO são as mais utilizadas. A seguir são apresentados conhecimentos relacionados às telas sensíveis ao toque, com foco em telas resistivas e capacitivas.
Estrutura da tela sensível ao toque
Uma estrutura típica de tela sensível ao toque geralmente consiste em três partes: duas camadas condutoras resistivas transparentes, uma camada de isolamento entre os dois condutores e eletrodos.
Camada condutora resistiva: O substrato superior é feito de plástico, o substrato inferior é feito de vidro e o óxido de índio-estanho condutor (ITO) é revestido no substrato. Isso cria duas camadas de ITO, separadas por alguns pivôs isolantes com cerca de um milésimo de polegada de espessura.
Eletrodo: É feito de materiais com excelente condutividade (como tinta prateada) e sua condutividade é cerca de 1000 vezes maior que a do ITO. (Painel de toque capacitivo)
Camada de isolamento: Utiliza um filme elástico de poliéster PET muito fino. Quando a superfície é tocada, ela se curva para baixo e permite que as duas camadas de revestimento ITO abaixo entrem em contato uma com a outra para conectar o circuito. É por isso que a tela sensível ao toque pode tocar na tecla. tela de toque capacitiva de superfície.
Tela de toque resistiva
Simplificando, uma tela sensível ao toque resistiva é um sensor que usa o princípio da detecção de pressão para obter toque. tela resistiva
Princípio da tela de toque resistiva:
Quando o dedo de uma pessoa pressiona a superfície da tela resistiva, o filme elástico PET se curva para baixo, permitindo que os revestimentos ITO superior e inferior entrem em contato um com o outro para formar um ponto de contato. Um ADC é usado para detectar a tensão do ponto para calcular os valores das coordenadas dos eixos X e Y. tela sensível ao toque resistiva
As telas sensíveis ao toque geralmente usam quatro, cinco, sete ou oito fios para gerar tensão de polarização da tela e ler o ponto de relatório. Aqui tomamos principalmente quatro linhas como exemplo. O princípio é o seguinte:
1. Adicione uma tensão constante Vref aos eletrodos X+ e X- e conecte Y+ a um ADC de alta impedância.
2. O campo elétrico entre os dois eletrodos é distribuído uniformemente na direção de X+ a X-.
3. Quando a mão toca, as duas camadas condutoras entram em contato no ponto de contato, e o potencial da camada X no ponto de contato é direcionado para o ADC conectado à camada Y para obter a tensão Vx. tela resistiva
4. Através de Lx/L=Vx/Vref, podem ser obtidas as coordenadas do ponto x.
5. Da mesma forma, conecte Y+ e Y- à tensão Vref, as coordenadas do eixo Y podem ser obtidas e, em seguida, conecte o eletrodo X+ ao ADC de alta impedância para obter. Ao mesmo tempo, a tela sensível ao toque resistiva de quatro fios pode não apenas obter as coordenadas X/Y do contato, mas também medir a pressão do contato.
Isso ocorre porque quanto maior a pressão, mais completo será o contato e menor será a resistência. Medindo a resistência, a pressão pode ser quantificada. O valor da tensão é proporcional ao valor da coordenada, por isso precisa ser calibrado calculando se há desvio no valor da tensão do ponto de coordenada (0, 0). tela resistiva
Vantagens e desvantagens da tela de toque resistiva:
1. A tela de toque resistiva só pode avaliar um ponto de toque cada vez que funciona. Se houver mais de dois pontos de contato, não será possível julgar corretamente.
2. As telas resistivas exigem películas protetoras e calibrações relativamente mais frequentes, mas as telas sensíveis ao toque não são afetadas por poeira, água e sujeira. painel de tela de toque resistivo
3. O revestimento ITO da tela de toque resistiva é relativamente fino e fácil de quebrar. Se for muito grosso, reduzirá a transmissão da luz e causará reflexão interna para reduzir a clareza. Embora uma fina camada protetora de plástico seja adicionada ao ITO, ele ainda é fácil de ser afiado. Está danificado por objetos; e por ser tocado com frequência, pequenas rachaduras ou mesmo deformações aparecerão na superfície do ITO após um determinado período de uso. Se uma das camadas externas do ITO for danificada e quebrar, ela perderá seu papel de condutor e a vida útil da tela sensível ao toque não será longa. . painel de tela de toque resistivo
telas sensíveis ao toque capacitivas, telas sensíveis ao toque capacitivas
Ao contrário das telas sensíveis ao toque resistivas, o toque capacitivo não depende da pressão dos dedos para criar e alterar valores de tensão para detectar coordenadas. Ele usa principalmente a indução atual do corpo humano para funcionar. telas sensíveis ao toque capacitivas
Princípio capacitivo da tela de toque:
As telas capacitivas funcionam através de qualquer objeto que contenha carga elétrica, incluindo a pele humana. (A carga transportada pelo corpo humano) As telas sensíveis ao toque capacitivas são feitas de materiais como ligas ou óxido de índio e estanho (ITO), e as cargas são armazenadas em redes microeletrostáticas que são mais finas que o cabelo. Quando um dedo clica na tela, uma pequena quantidade de corrente será absorvida do ponto de contato, causando uma queda de tensão no eletrodo de canto, e o objetivo do controle de toque é alcançado pela detecção da corrente fraca do corpo humano. É por isso que a tela sensível ao toque não responde quando colocamos luvas e tocamos nela. tela de toque capacitiva projetada
Classificação do tipo de detecção de tela capacitiva
De acordo com o tipo de indução, pode ser dividida em capacitância superficial e capacitância projetada. As telas capacitivas projetadas podem ser divididas em dois tipos: telas autocapacitivas e telas capacitivas mútuas. A tela capacitiva mútua mais comum é um exemplo, que é composta por eletrodos de acionamento e eletrodos de recepção. tela de toque capacitiva de superfície
Tela de toque capacitiva de superfície:
O capacitivo de superfície possui uma camada ITO comum e uma estrutura metálica, utilizando sensores localizados nos quatro cantos e uma película fina distribuída uniformemente pela superfície. Quando um dedo clica na tela, o dedo humano e a tela sensível ao toque atuam como dois condutores carregados, aproximando-se um do outro para formar um capacitor de acoplamento. Para corrente de alta frequência, o capacitor é um condutor direto, então o dedo retira uma corrente muito pequena do ponto de contato. A corrente flui dos eletrodos nos quatro cantos da tela sensível ao toque. A intensidade da corrente é proporcional à distância do dedo ao eletrodo. O controlador de toque calcula a posição do ponto de toque. tela de toque capacitiva projetada
Tela de toque capacitiva projetada:
Um ou mais ITO gravados cuidadosamente projetados são usados. Essas camadas ITO são gravadas para formar vários eletrodos horizontais e verticais, e chips independentes com funções de detecção são escalonados em linhas/colunas para formar uma matriz de unidade de detecção de coordenadas de eixo de capacitância projetada. : Os eixos X e Y são usados como linhas e colunas separadas de unidades de detecção de coordenadas para detectar a capacitância de cada unidade de detecção de grade. tela de toque capacitiva de superfície
Parâmetros básicos da tela capacitiva
Número de canais: O número de linhas de canais conectadas do chip à tela sensível ao toque. Quanto mais canais houver, maior será o custo e mais complexa será a fiação. Autocapacidade tradicional: M+N (ou M*2, N*2); capacidade mútua: M+N; capacidade mútua incell: M*N. telas sensíveis ao toque capacitivas
Número de nós: O número de dados válidos que podem ser obtidos por amostragem. Quanto mais nós houver, mais dados podem ser obtidos, as coordenadas calculadas são mais precisas e a área de contato que pode ser suportada é menor. Autocapacidade: igual ao número de canais, capacidade mútua: M*N.
Espaçamento entre canais: distância entre centros de canais adjacentes. Quanto mais nós houver, menor será o passo correspondente.
Comprimento do código: apenas a tolerância mútua precisa aumentar o sinal de amostragem para economizar tempo de amostragem. O esquema de capacitância mútua pode ter sinais em múltiplas linhas de transmissão ao mesmo tempo. Quantos canais possuem sinais depende do comprimento do código (geralmente 4 códigos são a maioria). Como a decodificação é necessária, quando o comprimento do código é muito grande, isso terá um certo impacto no deslizamento rápido. telas sensíveis ao toque capacitivas
Princípio da tela capacitiva projetada telas sensíveis ao toque capacitivas
(1) Tela de toque capacitiva: Os eletrodos horizontais e verticais são acionados por um método de detecção de extremidade única.
A superfície de vidro da tela de toque capacitiva autogerada usa ITO para formar conjuntos de eletrodos horizontais e verticais. Esses eletrodos horizontais e verticais formam capacitores com o solo, respectivamente. Essa capacitância é comumente chamada de autocapacitância. Quando um dedo toca a tela capacitiva, a capacitância do dedo será sobreposta à capacitância da tela. Neste momento, a tela autocapacitiva detecta os arranjos de eletrodos horizontais e verticais e determina as coordenadas horizontais e verticais, respectivamente, com base nas mudanças na capacitância antes e depois do toque e, em seguida, nas coordenadas de toque combinadas em um plano.
A capacitância parasita aumenta quando o dedo toca: Cp'=Cp + Cfinger, onde Cp- é a capacitância parasita.
Ao detectar a mudança na capacitância parasita, é determinado o local tocado pelo dedo. telas sensíveis ao toque capacitivas
Tomemos como exemplo a estrutura de autocapacitância de camada dupla: duas camadas de ITO, eletrodos horizontais e verticais são aterrados respectivamente para formar autocapacitância e canais de controle M+N. tela de toque capacitiva lcd ips
Para telas autocapacitivas, se for um único toque, a projeção nas direções do eixo X e do eixo Y é única, e as coordenadas combinadas também são únicas. Se dois pontos forem tocados na tela sensível ao toque e os dois pontos estiverem em direções diferentes do eixo XY, aparecerão 4 coordenadas. Mas, obviamente, apenas duas coordenadas são reais, e as outras duas são comumente conhecidas como “pontos fantasmas”. tela de toque capacitiva lcd ips
Portanto, as principais características da tela autocapacitiva determinam que ela só pode ser tocada por um único ponto e não pode atingir o verdadeiro multitoque. tela de toque capacitiva lcd ips
Tela de toque capacitiva mútua: A extremidade de envio e a extremidade de recepção são diferentes e se cruzam verticalmente. multitoque capacitivo
Use ITO para fazer eletrodos transversais e eletrodos longitudinais. A diferença da autocapacitância é que uma capacitância será formada onde os dois conjuntos de eletrodos se cruzam, ou seja, os dois conjuntos de eletrodos formam respectivamente os dois pólos da capacitância. Quando um dedo toca a tela capacitiva, isso afeta o acoplamento entre os dois eletrodos ligados ao ponto de toque, alterando assim a capacitância entre os dois eletrodos. multitoque capacitivo
Ao detectar a capacitância mútua, os eletrodos horizontais enviam sinais de excitação em sequência e todos os eletrodos verticais recebem sinais ao mesmo tempo. Desta forma, podem ser obtidos os valores de capacitância nos pontos de intersecção de todos os eletrodos horizontais e verticais, ou seja, o tamanho da capacitância de todo o plano bidimensional da tela sensível ao toque, para que possa ser realizado. multitoque.
A capacitância do acoplamento diminui quando um dedo toca nele.
Ao detectar a mudança na capacitância do acoplamento, a posição tocada pelo dedo é determinada. CM - capacitor de acoplamento. multitoque capacitivo
Tomemos como exemplo a estrutura de autocapacitância de camada dupla: duas camadas de ITO se sobrepõem para formar capacitores M*N e canais de controle M+N. multitoque capacitivo
A tecnologia multitoque é baseada em telas sensíveis ao toque mutuamente compatíveis e é dividida em tecnologia Multi-TouchGesture e Multi-Touch All-Point, que é o reconhecimento multitoque da direção do gesto e da posição do toque do dedo. É amplamente utilizado no reconhecimento de gestos de telefones celulares e no toque de dez dedos. Cena de espera. Não só os gestos e o reconhecimento de vários dedos podem ser reconhecidos, mas também são permitidas outras formas de toque que não sejam os dedos, bem como o reconhecimento usando as palmas das mãos, ou mesmo mãos usando luvas. O método de digitalização Multi-Touch All-Point requer digitalização separada e detecção dos pontos de intersecção de cada linha e coluna da tela sensível ao toque. O número de varreduras é o produto do número de linhas e do número de colunas. Por exemplo, se uma tela sensível ao toque consistir em M linhas e N colunas, ela precisará ser digitalizada. Os pontos de intersecção são M*N vezes, para que a mudança em cada capacitância mútua possa ser detectada. Quando há um toque de dedo, a capacitância mútua diminui para determinar a localização de cada ponto de contato. multitoque capacitivo
Tipo de estrutura de tela de toque capacitiva
A estrutura básica da tela é dividida em três camadas de cima para baixo, vidro protetor, camada de toque e painel de exibição. Durante o processo de produção de telas de telefones celulares, o vidro protetor, a tela sensível ao toque e a tela precisam ser colados duas vezes.
Como o vidro protetor, a tela sensível ao toque e a tela passam sempre por um processo de laminação, a taxa de rendimento será bastante reduzida. Se o número de laminações puder ser reduzido, a taxa de rendimento da laminação completa será, sem dúvida, melhorada. Atualmente, os fabricantes de painéis de exibição mais poderosos tendem a promover soluções On-Cell ou In-Cell, ou seja, tendem a fazer a camada de toque na tela; enquanto os fabricantes de módulos de toque ou fabricantes de materiais upstream tendem a preferir o OGS, o que significa que a camada de toque é feita em vidro protetor. multitoque capacitivo
In-Cell: refere-se ao método de incorporação de funções do painel de toque em pixels de cristal líquido, ou seja, incorporação de funções de sensor de toque dentro da tela, o que pode tornar a tela mais fina e leve. Ao mesmo tempo, a tela In-Cell deve ser incorporada com um IC de toque correspondente, caso contrário, isso levará facilmente a sinais de detecção de toque errôneos ou ruído excessivo. Portanto, as telas In-Cell são puramente independentes. multitoque capacitivo
On-Cell: refere-se ao método de incorporação da tela sensível ao toque entre o substrato do filtro de cores e o polarizador da tela do display, ou seja, com sensor de toque no painel LCD, o que é muito menos difícil que a tecnologia In Cell. Portanto, a tela sensível ao toque mais utilizada no mercado é a tela Oncell. tela de toque capacitiva ips
OGS (One Glass Solution): A tecnologia OGS integra a tela sensível ao toque e o vidro protetor, reveste o interior do vidro protetor com uma camada condutora ITO e realiza revestimento e fotolitografia diretamente no vidro protetor. Como o vidro protetor OGS e a tela sensível ao toque estão integrados, eles geralmente precisam ser reforçados primeiro, depois revestidos, gravados e, finalmente, cortados. Cortar vidro temperado dessa maneira é muito problemático, tem alto custo, baixo rendimento e causa a formação de algumas rachaduras nas bordas do vidro, o que reduz a resistência do vidro. tela de toque capacitiva ips
Comparação de vantagens e desvantagens das telas sensíveis ao toque capacitivas:
1. Em termos de transparência de tela e efeitos visuais, OGS é o melhor, seguido por In-Cell e On-Cell. tela de toque capacitiva ips
2. Magreza e leveza. De modo geral, o In-Cell é o mais leve e fino, seguido pelo OGS. On-Cell é um pouco pior que os dois primeiros.
3. Em termos de resistência da tela (resistência ao impacto e resistência à queda), On-Cell é o melhor, OGS é o segundo e In-Cell é o pior. Deve-se ressaltar que o OGS integra diretamente o vidro protetor Corning com a camada de toque. O processo de processamento enfraquece a resistência do vidro e a tela também fica muito frágil.
4. Em termos de toque, a sensibilidade ao toque do OGS é melhor do que a das telas On-Cell/In-Cell. Em termos de suporte para multitoque, dedos e caneta Stylus, o OGS é realmente melhor que In-Cell/On-Cell. Célula. Além disso, como a tela In-Cell integra diretamente a camada de toque e a camada de cristal líquido, o ruído de detecção é relativamente grande e um chip de toque especial é necessário para o processamento de filtragem e correção. As telas OGS não dependem tanto de chips de toque.
5. Os requisitos técnicos, In-Cell/On-Cell são mais complexos que OGS e o controle de produção também é mais difícil. tela de toque capacitiva ips
Status quo da tela sensível ao toque e tendências de desenvolvimento
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia, as telas sensíveis ao toque evoluíram de telas resistivas no passado para telas capacitivas que agora são amplamente utilizadas. Hoje em dia, as telas sensíveis ao toque Incell e Incell ocupam há muito tempo o mercado convencional e são amplamente utilizadas em vários campos, como telefones celulares, tablets e automóveis. As limitações das telas capacitivas tradicionais feitas de filme ITO estão se tornando cada vez mais óbvias, como alta resistência, fácil de quebrar, difícil de transportar, etc. Especialmente em cenas curvas ou curvas ou flexíveis, a condutividade e a transmitância de luz das telas capacitivas são ruins. . Para atender à demanda do mercado por telas sensíveis ao toque de grande porte e às necessidades dos usuários por telas sensíveis ao toque que sejam mais leves, mais finas e melhores de segurar, surgiram telas sensíveis ao toque flexíveis, curvas e dobráveis, que são gradualmente usadas em telefones celulares, telas sensíveis ao toque de automóveis, mercados educacionais, videoconferência, etc. Cenas. O toque flexível dobrável de superfície curva está se tornando a tendência de desenvolvimento futuro. tela de toque capacitiva ips
Horário da postagem: 13 de setembro de 2023