Er zijn verschillende touchscreentechnologieën met verschillende methoden om aanraking te detecteren.
ResistiveEdit
een resistief touchscreen bestaat uit verschillende dunne lagen, waarvan de belangrijkste twee transparante elektrisch resistieve lagen zijn die met een dunne spleet naar elkaar toe gericht zijn. De bovenste laag (die wordt aangeraakt) heeft een coating aan de onderzijde; net onder het is een soortgelijke resistieve laag op de top van het substraat., Een laag heeft geleidende verbindingen langs de zijkanten, de andere langs boven en onder. Een spanning wordt op de ene laag aangebracht en door de andere waargenomen. Wanneer een object, zoals een vingertop of stylus tip, op het buitenoppervlak drukt, raken de twee lagen elkaar aan om op dat punt verbonden te raken. Het paneel gedraagt zich dan als een paar spanningsdelers, één as per keer. Door snel tussen elke laag te schakelen, kan de positie van de druk op het scherm worden gedetecteerd.
Resistive touch wordt gebruikt in restaurants, fabrieken en ziekenhuizen vanwege de hoge tolerantie voor vloeistoffen en contaminanten., Een groot voordeel van resistive-touch technologie is de lage kosten. Bovendien, omdat alleen voldoende druk nodig is om de aanraking te voelen, kunnen ze worden gebruikt met handschoenen aan, of door het gebruik van iets stars als een vinger vervanging. Nadelen zijn onder meer de noodzaak om naar beneden te drukken, en een risico op schade door scherpe voorwerpen. Resistieve touchscreens lijden ook aan een slechter contrast, als gevolg van het hebben van extra reflecties (dwz schittering) van de lagen materiaal geplaatst over het scherm. Dit is het type touchscreen dat werd gebruikt door Nintendo in de DS-familie, de 3DS-familie en de Wii U-GamePad.,
Surface acoustic wavedit
Surface acoustic wave (SAW) – technologie maakt gebruik van ultrasone golven die over het touchscreen gaan. Wanneer het paneel wordt aangeraakt, wordt een deel van de Golf geabsorbeerd. De verandering in ultrasone golven wordt verwerkt door de controller om de positie van de aanraakgebeurtenis te bepalen. Oppervlakte akoestische golf touchscreen panelen kunnen worden beschadigd door externe elementen. Verontreinigingen op het oppervlak kunnen ook de functionaliteit van het touchscreen verstoren.,
CapacitiveEdit
capacitief touchscreen van een mobiele telefoon
De Casio TC500 Capacitief touch sensor horloge uit 1983, met schuine licht bloot de touch sensor pads en sporen geëtst op het bovenste horloge glazen oppervlak.
een capacitief touchscreen bestaat uit een isolator, zoals glas, bekleed met een transparante geleider, zoals indium tinoxide (Ito)., Aangezien het menselijk lichaam ook een elektrische geleider is, resulteert het aanraken van het oppervlak van het scherm in een vervorming van het elektrostatische veld van het scherm, meetbaar als een verandering in capaciteit. Verschillende technologieën kunnen worden gebruikt om de locatie van de aanraking te bepalen. De locatie wordt vervolgens naar de controller gestuurd voor verwerking. Touchscreens die zilver gebruiken in plaats van Ito bestaan, omdat Ito verschillende milieuproblemen veroorzaakt door het gebruik van indium., De controller is meestal een complementaire metal-oxide-semiconductor (CMOS) application-specific integrated circuit (ASIC) chip, die op zijn beurt meestal stuurt de signalen naar een CMOS digital signal processor (DSP) voor verwerking.
In tegenstelling tot een resistief touchscreen kunnen sommige capacitieve touchscreens niet worden gebruikt om een vinger te detecteren door middel van elektrisch isolatiemateriaal, zoals handschoenen. Dit nadeel beïnvloedt vooral de bruikbaarheid in consumentenelektronica, zoals touch tablet-pc ‘ s en Capacitieve smartphones bij koud weer wanneer mensen handschoenen kunnen dragen., Het kan worden overwonnen met een speciale capacitieve stylus, of een speciale toepassing handschoen met een geborduurde patch van geleidende draad waardoor elektrisch contact met de vingertop van de gebruiker.
een voedingseenheid in de schakelmodus van lage kwaliteit met een dienovereenkomstig onstabiele, lawaaierige spanning kan de precisie, nauwkeurigheid en gevoeligheid van capacitieve touchscreens tijdelijk verstoren.
sommige fabrikanten van capacitieve beeldschermen blijven dunnere en nauwkeurigere touchscreens ontwikkelen., Die voor mobiele apparaten worden nu geproduceerd met” in-cell “- technologie, zoals in Samsung ‘ S Super AMOLED-schermen, die een laag elimineert door de condensatoren in het scherm zelf te bouwen. Dit type touchscreen vermindert de zichtbare afstand tussen de vinger van de gebruiker en wat de gebruiker aanraakt op het scherm, waardoor de dikte en het gewicht van het scherm, wat wenselijk is in smartphones.
een eenvoudige condensator met parallelle platen heeft twee geleiders die door een diëlektrische laag van elkaar zijn gescheiden. Het grootste deel van de energie in dit systeem is direct geconcentreerd tussen de platen., Sommige van de energie morst over in het gebied buiten de platen, en de elektrische veldlijnen geassocieerd met dit effect worden franje velden genoemd. Een deel van de uitdaging van het maken van een praktische capacitieve sensor is het ontwerpen van een set printed circuit sporen die franje velden direct naar een actieve sensor gebied toegankelijk voor een gebruiker. Een parallel-plaat condensator is geen goede keuze voor een dergelijk sensorpatroon. Het plaatsen van een vinger in de buurt van franje elektrische velden voegt geleidende oppervlakte aan het capacitieve systeem., De extra laadopslagcapaciteit die door de vinger wordt toegevoegd, staat bekend als vingercapaciteit, of CF. De capaciteit van de sensor zonder vinger is bekend als parasitaire capaciteit, of CP.
oppervlaktecapaciteitsdit
in deze basistechnologie is slechts één zijde van de isolator bekleed met een geleidende laag. Een kleine spanning wordt aangebracht op de laag, wat resulteert in een uniform elektrostatisch veld. Wanneer een geleider, zoals een menselijke vinger, het niet-gecoate oppervlak raakt, wordt een condensator dynamisch gevormd., De sensor ‘ s controller kan de locatie van de aanraking indirect bepalen van de verandering in de capaciteit zoals gemeten vanaf de vier hoeken van het paneel. Omdat het geen bewegende delen heeft, is het matig duurzaam, maar heeft het een beperkte resolutie, is het gevoelig voor valse signalen van parasitaire capacitieve koppeling en heeft het kalibratie nodig tijdens de fabricage. Het wordt daarom meestal gebruikt in eenvoudige toepassingen zoals industriële controles en kiosken.,
hoewel sommige standaard capaciteits detectiemethoden projectief zijn, in die zin dat ze kunnen worden gebruikt om een vinger door een niet-geleidend oppervlak te detecteren, zijn ze zeer gevoelig voor temperatuurschommelingen, die de sensorplaten uitzetten of samentrekken, waardoor schommelingen in de capaciteit van deze platen ontstaan. Deze fluctuaties resulteren in veel achtergrondruis, dus een sterk vingersignaal is vereist voor nauwkeurige detectie. Dit beperkt toepassingen aan die waar de vinger direct het ontdekkende element raakt of door een vrij dun niet geleidend oppervlak wordt ontdekt.,
Projected capacitancedit
achterkant van een Multitouchbol, gebaseerd op projected capacitive touch (PCT) – technologie
8 x 8 geprojecteerd touchscreen met capaciteit, Vervaardigd met 25 micron isolatie gecoate koperdraad, ingebed in een heldere polyesterfilm.,
dit diagram laat zien hoe acht ingangen naar een touchscreen of toetsenbord 28 unieke kruispunten creëert, in tegenstelling tot 16 kruispunten die gemaakt worden met een standaard X/y multiplexed touchscreen .,
Schema van geprojecteerd capacitief touchscreen
Projected capacitive touch (PCT; ook PCAP) technologie is een variant van capacitieve touch technologie, maar waar de gevoeligheid voor aanraking, nauwkeurigheid, resolutie en snelheid van aanraking sterk zijn verbeterd door het gebruik van een eenvoudige vorm van “Artificial Intelligence”. Deze intelligente verwerking maakt het mogelijk om vingerdetectie nauwkeurig en betrouwbaar te projecteren door zeer dik glas en zelfs dubbel glas.,
sommige moderne PCT-aanraakschermen bestaan uit duizenden discrete toetsen, maar de meeste PCT-aanraakschermen zijn gemaakt van een X/y-matrix van rijen en kolommen van geleidend materiaal, gelaagd op glasplaten.Dit kan worden gedaan door het etsen van een enkele geleidende laag om een rasterpatroon van elektroden te vormen, door het etsen van twee afzonderlijke, loodrechte lagen geleidend materiaal met parallelle lijnen of sporen om een raster te vormen, of door het vormen van een X/y-raster van fijne, isolatie gecoate draden in een enkele laag ., Het aantal vingers dat gelijktijdig kan worden gedetecteerd wordt bepaald door het aantal kruispunten (x * y) . Het aantal kruispunten kan echter bijna worden verdubbeld door een diagonaal rooster te gebruiken, waarbij in plaats van x-elementen alleen y-elementen kruisen, elk geleidend element elk ander element kruist .
de geleidende laag is vaak transparant, gemaakt van Indium tinoxide (Ito), een transparante elektrische conductor.In sommige ontwerpen, spanning toegepast op dit raster creëert een uniform elektrostatisch veld, dat kan worden gemeten., Wanneer een geleidend voorwerp, zoals een vinger, in contact komt met een PCT-Paneel, vervormt het op dat punt het lokale elektrostatische veld. Dit is meetbaar als een verandering in capaciteit. Als een vinger de kloof tussen twee van de “tracks” overbrugt, wordt het laadveld verder onderbroken en gedetecteerd door de controller. De capaciteit kan worden veranderd en gemeten op elk afzonderlijk punt op het net. Dit systeem is in staat om nauwkeurig te volgen aanrakingen.
omdat de bovenste laag van een PCT glas is, is deze steviger dan de goedkopere resistive touch-technologie., In tegenstelling tot traditionele capacitieve touch technologie, is het mogelijk voor een PCT-systeem om een Passieve stylus of gloved vinger te voelen. Echter, vocht op het oppervlak van het paneel, hoge luchtvochtigheid, of opgevangen stof kan interfereren met de prestaties.Deze omgevingsfactoren zijn echter geen probleem met aanraakschermen op basis van” fijne draad”, omdat aanraakschermen op basis van draad een veel lagere” parasitaire ” capaciteit hebben en er een grotere afstand is tussen naburige geleiders.
Er zijn twee soorten PCT ‘ s: wederzijdse capaciteit en zelfcapaciteit.,
Wederzijdse capaciteitedit
Dit is een gemeenschappelijke PCT-benadering, waarbij gebruik wordt gemaakt van het feit dat de meeste geleidende objecten een lading kunnen vasthouden als ze zeer dicht bij elkaar liggen. In onderlinge capacitieve sensoren wordt een condensator inherent gevormd door het rijspoor en het kolomspoor op elke kruising van het raster. Een 16×14 array, bijvoorbeeld, zou 224 onafhankelijke condensatoren hebben. Een spanning wordt toegepast op de rijen of kolommen. Het brengen van een vinger of geleidende stylus dicht bij het oppervlak van de sensor verandert het lokale elektrostatische veld, wat op zijn beurt de wederzijdse capaciteit vermindert., De capaciteitsverandering op elk afzonderlijk punt op het net kan worden gemeten om de aanraaklocatie nauwkeurig te bepalen door de spanning in de andere as te meten. Wederzijdse capaciteit maakt multi-touch bediening mogelijk waarbij meerdere vingers, handpalmen of styli tegelijkertijd nauwkeurig kunnen worden gevolgd.
Self-capacitancedit
self-capacitance sensors kunnen hetzelfde X-Y-raster hebben als Wederzijdse capacitance sensors, maar de kolommen en Rijen werken onafhankelijk van elkaar., Bij zelfcapacitieve weerstand wordt de capacitieve belasting van een vinger gemeten op elke kolom of rijelektrode door een stroommeter, of de verandering in frequentie van een RC oscillator.
een vinger kan overal over de gehele lengte van een rij worden gedetecteerd. Als die vinger ook door een kolom wordt gedetecteerd, dan kan worden aangenomen dat de vingerpositie zich op het snijpunt van dit rij/kolompaar bevindt.Dit zorgt voor een snelle en nauwkeurige detectie van een enkele vinger, maar het veroorzaakt enige dubbelzinnigheid als meer dan één vinger moet worden gedetecteerd., Twee vingers kunnen vier mogelijke detectieposities hebben, waarvan slechts twee waar zijn. Echter, door selectief te de-sensibiliseren om het even welke touch-points in contention, conflicterende resultaten worden gemakkelijk geëlimineerd. Hierdoor kan “Self Capacitance” worden gebruikt voor multi-touch operatie.
als alternatief kan dubbelzinnigheid worden vermeden door een “de-sensibiliserend” signaal toe te passen op alle kolommen behalve één . Dit laat slechts een kort deel van elke rij gevoelig voor aanraking. Door een reeks van deze secties langs de rij te selecteren, is het mogelijk om de nauwkeurige positie van meerdere vingers langs die rij te bepalen., Dit proces kan dan worden herhaald voor alle andere rijen totdat het hele scherm is gescand.
Zelfcapacitieve touchscreenlagen worden gebruikt op mobiele telefoons zoals de Sony Xperia Sola, de Samsung Galaxy S4, Galaxy Note 3, Galaxy S5 en Galaxy Alpha.
Zelfcapaciteit is veel gevoeliger dan Wederzijdse capaciteit en wordt voornamelijk gebruikt voor enkelvoudige aanraking, eenvoudige gebaren en nabijheidsdetectie waarbij de vinger niet eens het glasoppervlak hoeft aan te raken.Wederzijdse capaciteit wordt voornamelijk gebruikt voor multitouch toepassingen.,Veel fabrikanten van touchscreen gebruiken zowel zelf-als Wederzijdse capaciteitstechnologieën in hetzelfde product, waardoor hun individuele voordelen worden gecombineerd.
gebruik van styli op capacitieve schermbewerking
capacitieve touchscreens hoeven niet per se met een vinger te worden bediend, maar tot voor kort kan de vereiste speciale styli vrij duur zijn om aan te schaffen. De kosten van deze technologie is sterk gedaald in de afgelopen jaren en Capacitieve styli zijn nu op grote schaal beschikbaar voor een nominale lading, en vaak weggegeven gratis met mobiele accessoires., Deze bestaan uit een elektrisch geleidende schacht met een zachte geleidende rubberen punt, waardoor de vingers resistief met de punt van de stylus worden verbonden.
Infrarood gridEdit
infraroodsensoren gemonteerd rond het display horloge voor een gebruiker ‘ s touchscreen ingang op deze PLATO V terminal in 1981. De karakteristieke oranje gloed van het monochromatische plasmascherm wordt geïllustreerd.,
een infrarood touchscreen maakt gebruik van een reeks X-Y infrarood LED-en fotodetectorparen rond de randen van het scherm om een verstoring in het patroon van LED-stralen te detecteren. Deze LED-balken kruisen elkaar in verticale en horizontale patronen. Dit helpt de sensoren pick-up van de exacte locatie van de aanraking. Een belangrijk voordeel van een dergelijk systeem is dat het in wezen elk ondoorzichtig object met inbegrip van een vinger, gloved vinger, stylus of pen kan detecteren., Het wordt over het algemeen gebruikt in buitentoepassingen en kassasystemen die niet kunnen vertrouwen op een geleider (zoals een blote vinger) om het touchscreen te activeren. In tegenstelling tot capacitieve touchscreens vereisen infrarood touchscreens geen patroon op het glas, wat de duurzaamheid en optische helderheid van het totale systeem verhoogt. Infrarood-touchscreens zijn gevoelig voor vuil en stof dat de infraroodstralen kan verstoren, en lijden aan parallax in gebogen oppervlakken en per ongeluk drukken wanneer de gebruiker met een vinger over het scherm zweeft tijdens het zoeken naar het te selecteren item.,
Infrarood acryl projectiedit
een doorzichtige acrylplaat wordt gebruikt als een achterprojectiescherm om informatie weer te geven. De randen van de acrylplaat worden verlicht door infrarood-LED ’s en infraroodcamera’ s zijn gericht op de achterkant van de plaat. Objecten die op het vel worden geplaatst, kunnen door de camera ‘ s worden gedetecteerd. Wanneer het blad door de gebruiker wordt aangeraakt, resulteert de vervorming in lekkage van infrarood licht dat pieken op de punten van maximale druk, wat de aanraaklocatie van de gebruiker aangeeft. Microsoft ‘ s PixelSense tablets maken gebruik van deze technologie.,
Optical imagingEdit
Optische touchscreens zijn een relatief moderne ontwikkeling in touchscreentechnologie, waarbij twee of meer beeldsensoren (zoals CMOS-sensoren) rond de randen (meestal de hoeken) van het scherm worden geplaatst. Infrarood-backlights worden aan de andere kant van het scherm in het gezichtsveld van de sensor geplaatst. Een aanraking blokkeert sommige lichten van de sensoren, en de locatie en grootte van het aanraakobject kan worden berekend (zie visuele romp). Deze technologie groeit in populariteit vanwege de schaalbaarheid, veelzijdigheid en betaalbaarheid voor grotere touchscreens.,
Dispersive signal technologyEdit
Dit systeem werd in 2002 geïntroduceerd door 3M en detecteert een aanraking door gebruik te maken van sensoren om de piëzo-elektriciteit in het glas te meten. Complexe algoritmen interpreteren deze informatie en bieden de werkelijke locatie van de aanraking. De technologie wordt niet beïnvloed door stof en andere buitenelementen, waaronder krassen. Omdat er geen behoefte is aan extra elementen op het scherm, beweert het ook uitstekende optische helderheid te bieden. Elk object kan worden gebruikt om aanraakgebeurtenissen te genereren, inclusief handschoenenvingers., Een nadeel is dat het systeem na de eerste aanraking geen bewegingloze vinger kan detecteren. Om dezelfde reden verstoren rustobjecten de aanraakherkenning echter niet.
Acoustic pulse recognitionEdit
de sleutel tot deze technologie is dat een aanraking op een willekeurige plaats op het oppervlak een geluidsgolf in het substraat genereert die vervolgens een uniek gecombineerd signaal produceert, gemeten door drie of meer kleine transducers die aan de randen van het touchscreen zijn bevestigd. Het gedigitaliseerde signaal wordt vergeleken met een lijst die overeenkomt met elke positie op het oppervlak, waardoor de aanraaklocatie wordt bepaald., Een bewegende aanraking wordt gevolgd door een snelle herhaling van dit proces. Vreemde en omgevingsgeluiden worden genegeerd omdat ze niet overeenkomen met een opgeslagen geluidsprofiel. De technologie verschilt van andere op geluid gebaseerde technologieën door gebruik te maken van een eenvoudige opzoekmethode in plaats van dure hardware voor signaalverwerking. Net als bij het dispersieve signaal technologie systeem, een bewegingloze vinger kan niet worden gedetecteerd na de eerste aanraking. Om dezelfde reden wordt de aanraakherkenning echter niet verstoord door rustgevende objecten., De technologie werd ontwikkeld door SoundTouch Ltd in de vroege jaren 2000, zoals beschreven door de patentfamilie EP1852772, en op de markt gebracht door Tyco International ‘ s ELO divisie in 2006 als akoestische Pulsherkenning. Het touchscreen dat door Elo wordt gebruikt, is gemaakt van gewoon glas, wat een goede duurzaamheid en optische helderheid geeft. De technologie behoudt meestal nauwkeurigheid met krassen en stof op het scherm. De technologie is ook zeer geschikt voor displays die fysiek groter zijn.