Як новий пристрій введення, сенсорний екран наразі є найпростішим, зручним і природним способом взаємодії людини з комп’ютером.
Сенсорний екран, також відомий як «сенсорний екран» або «сенсорна панель», — це індуктивний рідкокристалічний дисплей, який може отримувати вхідні сигнали, наприклад контакти;коли графічні кнопки на екрані торкаються, система тактильного зворотного зв’язку на екрані може керувати різними з’єднувальними пристроями відповідно до попередньо запрограмованих програм, які можна використовувати для заміни механічних панелей кнопок і створення яскравих аудіо- та відеоефектів через РК-екрани.Основними сферами застосування сенсорних екранів Ruixiang є медичне обладнання, промислові галузі, кишенькові пристрої, розумний дім, взаємодія людини з комп’ютером тощо.
Загальні класифікації сенсорних екранів
Сьогодні на ринку є кілька основних типів сенсорних екранів: резистивні сенсорні екрани, поверхневі ємнісні сенсорні екрани та індуктивні ємнісні сенсорні екрани, поверхневі акустичні хвилі, інфрачервоні та згинальні хвилі, активні сенсорні екрани з оцифровкою та оптичні сенсорні зображення.Їх може бути двох типів, один тип вимагає ITO, як, наприклад, перші три типи сенсорних екранів, а інший тип не вимагає ITO в структурі, як, наприклад, останні типи екранів.Зараз на ринку найбільш широко використовуються резистивні сенсорні екрани та ємнісні сенсорні екрани з використанням матеріалів ITO.Нижче представлено знання, пов’язані з сенсорними екранами, зосереджуючись на резистивних і ємнісних екранах.
Структура сенсорного екрану
Типова структура сенсорного екрана зазвичай складається з трьох частин: двох прозорих резистивних шарів провідника, ізолювального шару між двома провідниками та електродів.
Резистивний провідний шар: Верхня підкладка виготовлена з пластику, нижня підкладка виготовлена зі скла, і на підкладку нанесено провідний оксид індію та олова (ITO).Це створює два шари ITO, розділені кількома ізолюючими опорами товщиною приблизно тисячну дюйма.
Електрод: він виготовлений із матеріалів із чудовою провідністю (наприклад, срібні чорнило), а його провідність приблизно в 1000 разів перевищує ITO.(Ємнісна сенсорна панель)
Ізоляційний шар: використовується дуже тонка еластична поліефірна плівка PET.Коли поверхня торкається, вона згинається вниз і дозволяє двом шарам покриття ITO знизу стикатися один з одним, щоб з’єднати схему.Ось чому сенсорний екран може досягати сенсорної клавіші.поверхневий ємнісний сенсорний екран.
Резистивний сенсорний екран
Простіше кажучи, резистивний сенсорний екран – це датчик, який використовує принцип визначення тиску для досягнення дотику.резистивний екран
Принцип резистивного сенсорного екрану:
Коли палець людини натискає на поверхню резистивного екрана, еластична ПЕТ-плівка згинається вниз, дозволяючи верхньому та нижньому покриттям ITO стикатися одне з одним, утворюючи точку дотику.АЦП використовується для визначення напруги точки для обчислення значень координат осей X і Y.резистивний сенсорний екран
Резистивні сенсорні екрани зазвичай використовують чотири, п’ять, сім або вісім проводів для генерування напруги зміщення екрана та зчитування точки звіту.Тут ми в основному беремо чотири рядки як приклад.Принцип полягає в наступному:
1. Додайте постійну напругу Vref до електродів X+ і X- і підключіть Y+ до АЦП з високим опором.
2. Електричне поле між двома електродами рівномірно розподілено в напрямку від X+ до X-.
3. Коли рука торкається, два провідні шари стикаються в точці дотику, і потенціал шару X у точці дотику спрямовується на АЦП, підключений до шару Y, щоб отримати напругу Vx.резистивний екран
4. За допомогою Lx/L=Vx/Vref можна отримати координати точки x.
5. Таким же чином підключіть Y+ і Y- до напруги Vref, можна отримати координати осі Y, а потім підключіть електрод X+ до високоімпедансного АЦП, щоб отримати.У той же час чотирипровідний резистивний сенсорний екран може не тільки отримувати координати X/Y контакту, але й вимірювати тиск контакту.
Це пояснюється тим, що чим більший тиск, тим повніший контакт і менший опір.Вимірюючи опір, тиск можна визначити кількісно.Значення напруги пропорційне значенню координати, тому його потрібно відкалібрувати, обчисливши, чи є відхилення значення напруги в точці координат (0, 0).резистивний екран
Переваги та недоліки резистивного сенсорного екрану:
1. Резистивний сенсорний екран може оцінювати лише одну точку дотику кожного разу, коли він працює.Якщо є більше двох точок дотику, це не можна правильно оцінити.
2. Резистивні екрани потребують захисних плівок і відносно частішого калібрування, але на резистивні сенсорні екрани не впливає пил, вода та бруд.резистивна сенсорна панель
3. ITO-покриття резистивного сенсорного екрана є відносно тонким і його легко зламати.Якщо він занадто товстий, це зменшить пропускання світла та призведе до внутрішнього відбиття, що зменшить чіткість.Хоча до ITO додається тонкий пластиковий захисний шар, його все одно легко заточити.Пошкоджується предметами;і через те, що до нього часто торкаються, через певний період використання на поверхні ITO з’являться невеликі тріщини або навіть деформація.Якщо один із зовнішніх шарів ITO буде пошкоджений і зламаний, він втратить свою роль провідника, і термін служби сенсорного екрану буде недовгим..резистивна сенсорна панель
ємнісні сенсорні екрани, ємнісні сенсорні екрани
На відміну від резистивних сенсорних екранів, ємнісний дотик не покладається на тиск пальців для створення та зміни значень напруги для визначення координат.Для роботи в основному використовується індукція струму людського тіла.ємнісні сенсорні екрани
Принцип ємнісного сенсорного екрану:
Ємнісні екрани працюють через будь-який предмет, який утримує електричний заряд, включаючи шкіру людини.(Заряд, який переноситься тілом людини) Ємнісні сенсорні екрани виготовлені з таких матеріалів, як сплави або оксид індію-олова (ITO), а заряди зберігаються в мікроелектростатичних мережах, тонших за волосся.Коли палець клацає по екрану, невелика кількість струму буде поглинатися з точки контакту, викликаючи падіння напруги в кутовому електроді, і мета сенсорного керування досягається шляхом сприйняття слабкого струму людського тіла.Ось чому сенсорний екран не реагує, коли ми надягаємо рукавички і торкаємось до нього.проектований ємнісний сенсорний екран
Класифікація типу ємнісного датчика екрана
За типом індукції її можна розділити на поверхневу ємність і проектовану ємність.Проектовані ємнісні екрани можна розділити на два типи: самоємнісні екрани та взаємні ємнісні екрани.Прикладом є більш поширений взаємний ємнісний екран, який складається з керуючих і приймальних електродів.поверхневий ємнісний сенсорний екран
Поверхневий ємнісний сенсорний екран:
Поверхнева ємність має загальний шар ITO та металеву раму, в якій використовуються датчики, розташовані в чотирьох кутах, і тонка плівка, рівномірно розподілена по поверхні.Коли палець клацає по екрану, палець людини та сенсорний екран діють як два заряджених провідники, які наближаються один до одного, утворюючи конденсатор зв’язку.Для струму високої частоти конденсатор є прямим провідником, тому палець витягує дуже малий струм від контактної точки.Струм витікає з електродів у чотирьох кутах сенсорного екрана.Сила струму пропорційна відстані від пальця до електрода.Сенсорний контролер обчислює положення точки дотику.проектований ємнісний сенсорний екран
Проектований ємнісний сенсорний екран:
Використовується один або кілька ретельно розроблених вигравіруваних ITO.Ці шари ITO витравлені для формування кількох горизонтальних і вертикальних електродів, а незалежні мікросхеми з функціями чутливості розташовані в шаховому порядку в рядках/стовпцях, щоб сформувати матрицю чутливих одиниць із координатою осі з прогнозованою ємністю.: Осі X і Y використовуються як окремі рядки та стовпці датчиків координат для визначення ємності кожного датчика сітки.поверхневий ємнісний сенсорний екран
Основні параметри ємнісного екрана
Кількість каналів: кількість ліній каналів, підключених від мікросхеми до сенсорного екрана.Чим більше каналів, тим вище вартість і складніше розводка.Традиційна самоємність: M+N (або M*2, N*2);взаємна ємність: M+N;взаємна ємність осередку: M*N.ємнісні сенсорні екрани
Кількість вузлів: кількість дійсних даних, які можна отримати шляхом вибірки.Чим більше вузлів, тим більше даних можна отримати, обчислені координати точніші, а площа контакту, яку можна підтримувати, менша.Власна ємність: така ж, як кількість каналів, взаємна ємність: M*N.
Відстань між каналами: відстань між сусідніми центрами каналів.Чим більше вузлів, тим меншим буде відповідний крок.
Довжина коду: лише взаємна толерантність потребує збільшення сигналу вибірки, щоб заощадити час вибірки.Схема взаємної ємності може мати сигнали на кількох лініях приводу одночасно.Скільки каналів мають сигнали, залежить від довжини коду (зазвичай 4 коди складають більшість).Оскільки потрібне декодування, коли довжина коду занадто велика, це матиме певний вплив на швидке ковзання.ємнісні сенсорні екрани
Ємнісні сенсорні екрани за принципом проекційного ємнісного екрана
(1) Ємнісний сенсорний екран: як горизонтальні, так і вертикальні електроди керуються одностороннім методом вимірювання.
Скляна поверхня самогенерованого ємнісного сенсорного екрана використовує ITO для формування горизонтальних і вертикальних масивів електродів.Ці горизонтальні та вертикальні електроди утворюють конденсатори з землею відповідно.Цю ємність зазвичай називають власною ємністю.Коли палець торкається ємнісного екрана, ємність пальця буде накладена на ємність екрана.У цей час самоємнісний екран виявляє горизонтальні та вертикальні масиви електродів і визначає відповідно горизонтальні та вертикальні координати на основі змін ємності до та після дотику, а потім координати дотику об’єднані в площину.
Паразитна ємність збільшується при дотику пальця: Cp'=Cp + Cпальця, де Cp- — паразитна ємність.
Виявляючи зміну паразитної ємності, визначається місце, до якого торкнувся палець.ємнісні сенсорні екрани
Візьмемо для прикладу двошарову структуру власної ємності: два шари ITO, горизонтальний і вертикальний електроди заземлені відповідно, щоб утворити власну ємність, і канали керування M+N.ips lcd ємнісний сенсорний екран
Для самоємнісних екранів, якщо це один дотик, проекція в напрямках осей X і Y є унікальною, а комбіновані координати також унікальні.Якщо на сенсорному екрані торкнутися двох точок, які знаходяться в різних напрямках осі XY, з’являться 4 координати.Але, очевидно, лише дві координати реальні, а дві інші широко відомі як «точки-привиди».ips lcd ємнісний сенсорний екран
Таким чином, принципові характеристики самоємнісного екрана визначають, що до нього можна торкнутися лише однією точкою і не можна досягти справжнього мультидотику.ips lcd ємнісний сенсорний екран
Взаємний ємнісний сенсорний екран: кінець відправлення та кінець приймача різні та перетинаються вертикально.ємнісний мультитач
Використовуйте ITO для виготовлення поперечних електродів і поздовжніх електродів.Відмінність від власної ємності полягає в тому, що ємність утворюється там, де два набори електродів перетинаються, тобто два набори електродів відповідно утворюють два полюси ємності.Коли палець торкається ємнісного екрана, це впливає на зв’язок між двома електродами, прикріпленими до точки дотику, таким чином змінюючи ємність між двома електродами.ємнісний мультитач
При виявленні взаємної ємності горизонтальні електроди посилають сигнали збудження послідовно, а всі вертикальні електроди отримують сигнали одночасно.Таким чином можна отримати значення ємності в точках перетину всіх горизонтальних і вертикальних електродів, тобто розмір ємності всієї двовимірної площини сенсорного екрана, щоб це можна було реалізувати.мультитач.
Ємність зв'язку зменшується, коли до нього доторкається палець.
Виявляючи зміну ємності зв’язку, визначається положення, до якого торкнувся палець.СМ - конденсатор зв'язку.ємнісний мультитач
Візьмемо як приклад двошарову структуру власної ємності: два шари ITO перекривають один одного, утворюючи M*N конденсаторів і M+N каналів керування.ємнісний мультитач
Технологія Multi-touch базується на взаємно сумісних сенсорних екранах і поділяється на технологію Multi-TouchGesture і Multi-Touch All-Point, яка є розпізнаванням напряму жестів і позиції дотику пальців за допомогою мультидотику.Він широко використовується в мобільному телефоні для розпізнавання жестів і дотиків десятьма пальцями.Сцена очікування.Можна розпізнавати не тільки жести та розпізнавання кількома пальцями, але й інші форми дотику без пальців, а також розпізнавання за допомогою долонь або навіть рук у рукавичках.Метод сканування Multi-Touch All-Point вимагає окремого сканування та визначення точок перетину кожного рядка та стовпця сенсорного екрана.Кількість сканувань є добутком кількості рядків на кількість стовпців.Наприклад, якщо сенсорний екран складається з M рядків і N стовпців, його потрібно відсканувати.Точки перетину є M*N разів, щоб можна було виявити зміну кожної взаємної ємності.Коли відбувається дотик пальцем, взаємна ємність зменшується, щоб визначити розташування кожної точки дотику.ємнісний мультитач
Тип конструкції сенсорного ємнісного екрану
Основна структура екрана розділена на три шари зверху вниз: захисне скло, сенсорний шар і панель дисплея.У процесі виробництва екранів мобільних телефонів захисне скло, сенсорний екран і екран дисплея потрібно склеїти двічі.
Оскільки захисне скло, сенсорний екран і екран дисплея щоразу проходять процес ламінування, коефіцієнт ресурсу буде значно зменшений.Якщо кількість ламінувань можна зменшити, коефіцієнт виходу повного ламінування, безсумнівно, підвищиться.Наразі потужніші виробники панелей дисплеїв, як правило, просувають рішення On-Cell або In-Cell, тобто вони прагнуть зробити сенсорний шар на екрані дисплея;тоді як виробники сенсорних модулів або виробники первинних матеріалів, як правило, віддають перевагу OGS, що означає, що сенсорний шар виготовляється на захисному склі.ємнісний мультитач
In-Cell: стосується методу вбудовування функцій сенсорної панелі в рідкокристалічні пікселі, тобто вбудовування функцій сенсорного датчика всередину екрана дисплея, що може зробити екран тоншим і легшим.У той же час, екран In-Cell має бути вбудований з відповідною сенсорною мікросхемою, інакше це легко призведе до помилкових сигналів розпізнавання дотику або надмірного шуму.Тому екрани In-Cell є суто автономними.ємнісний мультитач
On-Cell: відноситься до методу вбудовування сенсорного екрана між підкладкою кольорового фільтра та поляризатором екрана дисплея, тобто за допомогою сенсорного датчика на РК-панелі, що набагато легше, ніж технологія In Cell.Тому найбільш часто використовуваним сенсорним екраном на ринку є екран Oncell.ips ємнісний сенсорний екран
OGS (One Glass Solution): технологія OGS об’єднує сенсорний екран і захисне скло, покриває внутрішню частину захисного скла ITO-провідним шаром і виконує покриття та фотолітографію безпосередньо на захисному склі.Оскільки захисне скло OGS і сенсорний екран інтегровані разом, їх зазвичай потрібно спочатку зміцнити, потім нанести покриття, протравлювати та, нарешті, вирізати.Різати загартоване скло таким способом дуже складно, має високу вартість, низьку продуктивність і спричиняє утворення волосяних тріщин на краях скла, що знижує міцність скла.ips ємнісний сенсорний екран
Порівняння переваг і недоліків ємнісних сенсорних екранів:
1. З точки зору прозорості екрана та візуальних ефектів OGS є найкращим, за ним йдуть In-Cell і On-Cell.ips ємнісний сенсорний екран
2. Тонкість і легкість.Загалом, In-Cell є найлегшим і найтоншим, за ним йде OGS.On-Cell трохи гірше перших двох.
3. З точки зору міцності екрану (стійкість до ударів і падінь), On-Cell є найкращим, OGS — другим, а In-Cell — найгіршим.Слід зазначити, що OGS безпосередньо інтегрує захисне скло Corning із сенсорним шаром.Процес обробки послаблює міцність скла, а екран також дуже крихкий.
4. З точки зору дотику, чутливість до дотику OGS краща, ніж у екранів On-Cell/In-Cell.З точки зору підтримки мультидотику, пальців і стилуса Stylus OGS насправді кращий, ніж In-Cell/On-Cell.Стільниковий.Крім того, оскільки екран In-Cell безпосередньо інтегрує сенсорний шар і рідкокристалічний шар, шум зондування відносно великий, і для обробки фільтрації та корекції потрібен спеціальний сенсорний чіп.Екрани OGS не так сильно залежать від сенсорних чіпів.
5. Технічні вимоги In-Cell/On-Cell є складнішими, ніж OGS, і контроль виробництва також складніший.ips ємнісний сенсорний екран
Статус-кво сенсорного екрану та тенденції розвитку
З постійним розвитком технологій сенсорні екрани еволюціонували від резистивних екранів у минулому до ємнісних екранів, які зараз широко використовуються.Зараз сенсорні екрани Incell і Incell давно зайняли основний ринок і широко використовуються в різних сферах, таких як мобільні телефони, планшети та автомобілі.Обмеження традиційних ємнісних екранів із плівки ITO стають дедалі очевиднішими, наприклад, висока стійкість, легкість ламання, складність транспортування тощо. Особливо у вигнутих, вигнутих або гнучких сценах провідність і світлопроникність ємнісних екранів погані. .Щоб задовольнити попит ринку на сенсорні екрани великого розміру та потреби користувачів у сенсорних екранах, які легші, тонші та краще триматися, з’явилися вигнуті та складані гнучкі сенсорні екрани, які поступово використовуються в мобільних телефонах, сенсорних екранах автомобілів, освітні ринки, відеоконференції тощо. Сцени.Вигнута поверхня, що складається, flexible touch стає трендом майбутнього розвитку.ips ємнісний сенсорний екран
Час публікації: 13 вересня 2023 р