Touchscreen (Italiano)

Esistono varie tecnologie touchscreen con diversi metodi di rilevamento del tocco.

ResistiveEdit

Un pannello touchscreen resistivo comprende diversi strati sottili, i più importanti dei quali sono due strati trasparenti elettricamente resistivi uno di fronte all’altro con uno spazio sottile tra. Lo strato superiore (quello che viene toccato) ha un rivestimento sulla superficie inferiore; appena sotto di esso è uno strato resistivo simile sulla parte superiore del suo substrato., Uno strato ha connessioni conduttive lungo i suoi lati, l’altro lungo la parte superiore e inferiore. Una tensione viene applicata a uno strato e rilevata dall’altro. Quando un oggetto, come una punta delle dita o una punta dello stilo, preme verso il basso sulla superficie esterna, i due strati toccano per diventare collegati in quel punto. Il pannello si comporta quindi come una coppia di divisori di tensione, un asse alla volta. Passando rapidamente tra ogni strato, è possibile rilevare la posizione della pressione sullo schermo.

Resistive touch è utilizzato in ristoranti, fabbriche e ospedali grazie alla sua elevata tolleranza per liquidi e contaminanti., Uno dei principali vantaggi della tecnologia resistive-touch è il suo basso costo. Inoltre, poiché è necessaria solo una pressione sufficiente per rilevare il tocco, possono essere utilizzati con i guanti o utilizzando qualsiasi cosa rigida come sostituto delle dita. Gli svantaggi includono la necessità di premere verso il basso e il rischio di danni da oggetti appuntiti. Touchscreen resistivi soffrono anche di contrasto più poveri, a causa di avere riflessi aggiuntivi (cioè abbagliamento) dagli strati di materiale posto sopra lo schermo. Questo è il tipo di touchscreen che è stato utilizzato da Nintendo nella famiglia DS, la famiglia 3DS, e il Wii U GamePad.,

Surface acoustic waveEdit

La tecnologia Surface acoustic wave (SAW) utilizza onde ultrasoniche che passano sopra il pannello touchscreen. Quando il pannello viene toccato, una parte dell’onda viene assorbita. Il cambiamento delle onde ultrasoniche viene elaborato dal controller per determinare la posizione dell’evento touch. I pannelli touchscreen a onde acustiche superficiali possono essere danneggiati da elementi esterni. I contaminanti sulla superficie possono anche interferire con la funzionalità del touchscreen.,

CapacitiveEdit

Un pannello touchscreen capacitivo è costituito da un isolante, come il vetro, rivestito con un conduttore trasparente, come l’ossido di indio stagno (indi)., Come il corpo umano è anche un conduttore elettrico, toccando la superficie dello schermo si traduce in una distorsione del campo elettrostatico dello schermo, misurabile come un cambiamento di capacità. Diverse tecnologie possono essere utilizzate per determinare la posizione del tocco. La posizione viene quindi inviata al controller per l’elaborazione. Esistono touchscreen che utilizzano argento invece di exist, poiché causes causa diversi problemi ambientali dovuti all’uso di indio., Il controller è tipicamente un chip ASIC (Integral Metal-oxide-semiconductor) CMOS (Application-specific Integrated Circuit), che a sua volta invia solitamente i segnali a un processore di segnale digitale CMOS (DSP) per l’elaborazione.

A differenza di un touchscreen resistivo, alcuni touchscreen capacitivi non possono essere utilizzati per rilevare un dito attraverso materiale elettricamente isolante, come i guanti. Questo svantaggio colpisce soprattutto l’usabilità nell’elettronica di consumo, come i tablet PC touch e gli smartphone capacitivi nella stagione fredda quando le persone possono indossare i guanti., Può essere superato con uno speciale stilo capacitivo, o un guanto speciale-applicazione con una patch ricamata di filo conduttivo che consente il contatto elettrico con la punta delle dita dell”utente.

Un alimentatore switching di bassa qualità con una tensione di conseguenza instabile e rumorosa può interferire temporaneamente con la precisione, l’accuratezza e la sensibilità dei touch screen capacitivi.

Alcuni produttori di display capacitivi continuano a sviluppare touchscreen più sottili e precisi., Quelli per dispositivi mobili vengono ora prodotti con tecnologia” in-cell”, come negli schermi Super AMOLED di Samsung, che elimina uno strato costruendo i condensatori all’interno del display stesso. Questo tipo di touchscreen riduce la distanza visibile tra il dito dell”utente e ciò che l” utente sta toccando sullo schermo, riducendo lo spessore e il peso del display, che è auspicabile in smartphone.

Un semplice condensatore a piastra parallela ha due conduttori separati da uno strato dielettrico. La maggior parte dell’energia in questo sistema è concentrata direttamente tra le piastre., Parte dell’energia si riversa nell’area esterna alle piastre e le linee di campo elettrico associate a questo effetto sono chiamate campi di frange. Parte della sfida di realizzare un pratico sensore capacitivo consiste nel progettare un insieme di tracce di circuiti stampati che dirigano i campi di frange in un’area di rilevamento attiva accessibile a un utente. Un condensatore a piastra parallela non è una buona scelta per un tale modello di sensore. Posizionare un dito vicino a campi elettrici frange aggiunge superficie conduttiva al sistema capacitivo., La capacità di memoria di carica aggiuntiva aggiunta dal dito è nota come capacità del dito o CF. La capacità del sensore senza un dito presente è nota come capacità parassitaria o CP.

Capacità superficialeedit

In questa tecnologia di base, solo un lato dell’isolante è rivestito con uno strato conduttivo. Una piccola tensione viene applicata allo strato, risultando in un campo elettrostatico uniforme. Quando un conduttore, come un dito umano, tocca la superficie non rivestita, un condensatore viene formato dinamicamente., Il controller del sensore può determinare la posizione del tocco indirettamente dalla variazione della capacità misurata dai quattro angoli del pannello. Poiché non ha parti mobili, è moderatamente resistente ma ha una risoluzione limitata, è soggetto a falsi segnali da accoppiamento capacitivo parassita e necessita di calibrazione durante la fabbricazione. È quindi più spesso utilizzato in applicazioni semplici come controlli industriali e chioschi.,

Sebbene alcuni metodi standard di rilevamento della capacità siano proiettivi, nel senso che possono essere utilizzati per rilevare un dito attraverso una superficie non conduttiva, sono molto sensibili alle fluttuazioni di temperatura, che espandono o contraggono le piastre di rilevamento, causando fluttuazioni nella capacità di queste piastre. Queste fluttuazioni provocano un sacco di rumore di fondo, quindi è necessario un forte segnale del dito per un rilevamento accurato. Ciò limita le applicazioni a quelle in cui il dito tocca direttamente l’elemento sensibile o viene rilevato attraverso una superficie non conduttiva relativamente sottile.,

Proiettata capacitanceEdit

” Projected capacitive touch (PCT; anche PCAP), la tecnologia è una variante della tecnologia touch capacitiva, ma dove la sensibilità al tocco, precisione, la risoluzione e la velocità del touch è stata notevolmente migliorata con l’uso di una semplice forma di “Intelligenza Artificiale”. Questa elaborazione intelligente consente di proiettare il rilevamento delle dita, in modo accurato e affidabile, attraverso vetri molto spessi e persino doppi vetri.,

Alcuni moderni touch screen PCT sono composti da migliaia di tasti discreti, ma la maggior parte dei touch screen PCT sono costituiti da una matrice x / y di righe e colonne di materiale conduttivo, stratificate su lastre di vetro.Questo può essere fatto sia incidendo un singolo strato conduttivo per formare un modello di griglia di elettrodi, incidendo due strati separati, perpendicolari di materiale conduttivo con linee parallele o tracce per formare una griglia, o formando una griglia x/y di fine, isolamento rivestito fili in un unico strato ., Il numero di dita che possono essere rilevate simultaneamente è determinato dal numero di punti di cross-over (x * y) . Tuttavia, il numero di punti di cross-over può essere quasi raddoppiato utilizzando un layout reticolo diagonale, dove, invece di x elementi sempre e solo attraversando y elementi, ogni elemento conduttivo attraversa ogni altro elemento .

Lo strato conduttivo è spesso trasparente, essendo fatto di ossido di indio stagno (Indi), un elettrico trasparente conductor.In alcuni disegni, tensione applicata a questa griglia crea un campo elettrostatico uniforme, che può essere misurata., Quando un oggetto conduttivo, come un dito, entra in contatto con un pannello PCT, distorce il campo elettrostatico locale in quel punto. Questo è misurabile come un cambiamento nella capacità. Se un dito colma il divario tra due delle “tracce”, il campo di carica viene ulteriormente interrotto e rilevato dal controller. La capacità può essere modificata e misurata in ogni singolo punto della griglia. Questo sistema è in grado di tracciare con precisione i tocchi.

A causa dello strato superiore di un PCT essendo di vetro, è più robusto di meno costoso tecnologia touch resistivo., A differenza della tradizionale tecnologia touch capacitiva, è possibile che un sistema PCT percepisca uno stilo passivo o un dito guantato. Tuttavia, l’umidità sulla superficie del pannello, l’umidità elevata o la polvere raccolta possono interferire con le prestazioni.Questi fattori ambientali, tuttavia, non sono un problema con i touchscreen a base di “filo sottile” a causa del fatto che i touchscreen a base di filo hanno una capacità “parassitaria” molto più bassa e c’è una maggiore distanza tra i conduttori vicini.

Esistono due tipi di PCT: capacità reciproca e auto-capacità.,

Mutual capacitanceEdit

Questo è un approccio PCT comune, che sfrutta il fatto che la maggior parte degli oggetti conduttivi sono in grado di mantenere una carica se sono molto vicini tra loro. Nei sensori capacitivi reciproci, un condensatore è intrinsecamente formato dalla traccia di riga e dalla traccia di colonna ad ogni intersezione della griglia. Un array 16×14, ad esempio, avrebbe 224 condensatori indipendenti. Una tensione viene applicata alle righe o alle colonne. Portare un dito o uno stilo conduttivo vicino alla superficie del sensore cambia il campo elettrostatico locale, che a sua volta riduce la capacità reciproca., La variazione di capacità in ogni singolo punto della griglia può essere misurata per determinare con precisione la posizione di tocco misurando la tensione nell’altro asse. La capacità reciproca consente il funzionamento multi-touch in cui più dita, palme o stili possono essere monitorati con precisione allo stesso tempo.

Self-capacitanceEdit

I sensori di auto-capacità possono avere la stessa griglia XY dei sensori di capacità reciproca, ma le colonne e le righe funzionano in modo indipendente., Con l’auto-capacità, il carico capacitivo di un dito viene misurato su ogni elettrodo di colonna o riga da un misuratore di corrente o dal cambiamento di frequenza di un oscillatore RC.

Un dito può essere rilevato ovunque lungo l’intera lunghezza di una riga. Se il dito viene rilevato anche da una colonna, si può presumere che la posizione del dito si trovi all’intersezione di questa coppia riga/colonna.Ciò consente il rilevamento rapido e preciso di un solo dito, ma causa qualche ambiguità se si desidera rilevare più di un dito., Due dita possono avere quattro possibili posizioni di rilevamento, solo due delle quali sono vere. Tuttavia, desensibilizzando selettivamente qualsiasi punto di contatto in conflitto, i risultati contrastanti sono facilmente eliminati. Ciò consente di utilizzare “Auto capacità” per il funzionamento multi-touch.

In alternativa, l’ambiguità può essere evitata applicando un segnale “de-sensibilizzante” a tutte le colonne tranne una . Questo lascia solo una breve sezione di qualsiasi riga sensibile al tatto. Selezionando una sequenza di queste sezioni lungo la riga, è possibile determinare la posizione accurata di più dita lungo quella riga., Questo processo può quindi essere ripetuto per tutte le altre righe fino a quando l’intero schermo è stato scansionato.

I livelli touch screen auto-capacitivi vengono utilizzati su telefoni cellulari come Sony Xperia Sola, Samsung Galaxy S4, Galaxy Note 3, Galaxy S5 e Galaxy Alpha.

Auto capacità è molto più sensibile di capacità reciproca ed è utilizzato principalmente per singolo tocco, semplice gestualità e di prossimità di rilevamento in cui il dito non ha nemmeno bisogno di toccare la superficie di vetro.La capacità reciproca viene utilizzata principalmente per applicazioni multitouch.,Molti produttori di touchscreen utilizzano tecnologie di capacità sia auto che reciproche nello stesso prodotto, combinando così i loro vantaggi individuali.

Uso di stili su schermi capacitivimodifica

I touchscreen capacitivi non devono necessariamente essere azionati da un dito, ma fino a poco tempo fa gli stili speciali richiesti potevano essere piuttosto costosi da acquistare. Il costo di questa tecnologia è diminuito notevolmente negli ultimi anni e gli stili capacitivi sono ora ampiamente disponibili per una carica nominale, e spesso regalati gratuitamente con accessori mobili., Questi sono costituiti da un albero elettricamente conduttivo con una punta di gomma morbida conduttiva, collegando così resistivamente le dita alla punta dello stilo.

Griglia a infrarossi

Un touchscreen a infrarossi utilizza una serie di coppie di LED a infrarossi XY e fotorivelatori attorno ai bordi dello schermo per rilevare un’interruzione del pattern dei raggi LED. Questi fasci di LED si incrociano in schemi verticali e orizzontali. Questo aiuta i sensori a rilevare la posizione esatta del tocco. Un grande vantaggio di un tale sistema è che può rilevare essenzialmente qualsiasi oggetto opaco tra cui un dito, un dito guantato, uno stilo o una penna., Viene generalmente utilizzato in applicazioni esterne e sistemi POS che non possono fare affidamento su un conduttore (come un dito nudo) per attivare il touchscreen. A differenza dei touchscreen capacitivi, i touchscreen a infrarossi non richiedono alcun motivo sul vetro che aumenta la durata e la chiarezza ottica del sistema complessivo. I touchscreen a infrarossi sono sensibili allo sporco e alla polvere che possono interferire con i raggi infrarossi e soffrono di parallasse nelle superfici curve e di pressioni accidentali quando l’utente passa un dito sullo schermo durante la ricerca dell’elemento da selezionare.,

Proiezione acrilica infrarossamodifica

Un foglio acrilico traslucido viene utilizzato come schermo di retroproiezione per visualizzare le informazioni. I bordi del foglio acrilico sono illuminati da LED a infrarossi e le telecamere a infrarossi sono focalizzate sul retro del foglio. Gli oggetti posizionati sul foglio sono rilevabili dalle telecamere. Quando il foglio viene toccato dall’utente, la deformazione provoca perdite di luce infrarossa che picchi nei punti di massima pressione, indicando la posizione di tocco dell’utente. I tablet PixelSense di Microsoft utilizzano questa tecnologia.,

Optical imagingEdit

I touchscreen ottici sono uno sviluppo relativamente moderno della tecnologia touchscreen, in cui due o più sensori di immagine (come i sensori CMOS) sono posizionati attorno ai bordi (principalmente agli angoli) dello schermo. Le retroilluminazione a infrarossi sono posizionate nel campo visivo del sensore sul lato opposto dello schermo. Un tocco blocca alcune luci dai sensori e la posizione e le dimensioni dell’oggetto commovente possono essere calcolate (vedi scafo visivo). Questa tecnologia sta crescendo in popolarità grazie alla sua scalabilità, versatilità e convenienza per touchscreen più grandi.,

Tecnologia del segnale dispersivomodifica

Introdotto nel 2002 da 3M, questo sistema rileva un tocco utilizzando sensori per misurare la piezoelettricità nel vetro. Algoritmi complessi interpretano queste informazioni e forniscono la posizione effettiva del tocco. La tecnologia non è influenzata dalla polvere e da altri elementi esterni, inclusi i graffi. Poiché non vi è alcuna necessità di elementi aggiuntivi sullo schermo, afferma anche di fornire un’eccellente chiarezza ottica. Qualsiasi oggetto può essere utilizzato per generare eventi touch, comprese le dita guantate., Uno svantaggio è che dopo il tocco iniziale, il sistema non può rilevare un dito immobile. Tuttavia, per lo stesso motivo, gli oggetti a riposo non interrompono il riconoscimento tattile.

Acoustic pulse recognitionEdit

La chiave di questa tecnologia è che un tocco in qualsiasi posizione sulla superficie genera un’onda sonora nel substrato che quindi produce un segnale combinato unico come misurato da tre o più piccoli trasduttori attaccati ai bordi del touchscreen. Il segnale digitalizzato viene confrontato con un elenco corrispondente a ogni posizione sulla superficie, determinando la posizione del tocco., Un tocco in movimento viene tracciato dalla rapida ripetizione di questo processo. I suoni estranei e ambientali vengono ignorati poiché non corrispondono a nessun profilo sonoro memorizzato. La tecnologia si differenzia da altre tecnologie basate sul suono utilizzando un semplice metodo di ricerca piuttosto che costosi hardware di elaborazione del segnale. Come con il sistema dispersive signal technology, un dito immobile non può essere rilevato dopo il tocco iniziale. Tuttavia, per lo stesso motivo, il riconoscimento tattile non viene interrotto da alcun oggetto a riposo., La tecnologia è stata creata da SoundTouch Ltd nei primi anni 2000, come descritto dalla famiglia di brevetti EP1852772, e introdotta sul mercato dalla divisione Elo di Tyco International nel 2006 come riconoscimento acustico degli impulsi. Il touchscreen utilizzato da Elo è realizzato in vetro ordinario, dando una buona durata e chiarezza ottica. La tecnologia di solito mantiene la precisione con graffi e polvere sullo schermo. La tecnologia è anche adatta a display fisicamente più grandi.