istnieje wiele technologii ekranów dotykowych z różnymi metodami wykrywania dotyku.
Rezystancjaedytuj
Rezystancyjny panel Dotykowy składa się z kilku cienkich warstw, z których najważniejsze są dwie przezroczyste elektrycznie rezystancyjne warstwy skierowane do siebie z cienką szczeliną między. Górna warstwa (ta, która jest dotykana) ma powłokę na dolnej powierzchni; tuż pod nią znajduje się podobna warstwa rezystancyjna na wierzchu podłoża., Jedna warstwa ma połączenia przewodzące wzdłuż jej boków, druga wzdłuż góry i dołu. Napięcie jest przyłożone do jednej warstwy i wyczuwane przez drugą. Gdy obiekt, taki jak koniuszek palca lub końcówka rysika, naciska na zewnętrzną powierzchnię, dwie warstwy dotykają się, aby połączyć się w tym punkcie. Panel zachowuje się wtedy jak para dzielników napięcia, jedna oś na raz. Poprzez szybkie przełączanie między każdą warstwą można wykryć położenie nacisku na ekranie.
Rezystancyjny dotyk jest stosowany w restauracjach, fabrykach i szpitalach ze względu na wysoką tolerancję na płyny i zanieczyszczenia., Główną zaletą technologii rezystancyjnej jest jej niski koszt. Dodatkowo, ponieważ tylko wystarczający nacisk jest konieczny do wyczucia dotyku, mogą być używane z rękawiczkami lub używając czegoś sztywnego jako substytutu palców. Wady obejmują konieczność naciśnięcia i ryzyko uszkodzenia przez ostre przedmioty. Rezystancyjne ekrany dotykowe cierpią również z powodu gorszego kontrastu, ze względu na dodatkowe odbicia (tj. odblaski) od warstw materiału umieszczonych nad ekranem. Jest to rodzaj ekranu dotykowego, który był używany przez Nintendo w rodzinie DS, rodziny 3DS i GamePad Wii U.,
Surface acoustic waveEdit
Technologia Surface acoustic wave (SAW) wykorzystuje fale ultradźwiękowe, które przechodzą przez panel Ekranu Dotykowego. Po dotknięciu panelu część fali jest pochłaniana. Zmiana fal ultradźwiękowych jest przetwarzana przez sterownik w celu określenia pozycji zdarzenia dotykowego. Panele z Ekranem dotykowym Surface acoustic wave mogą być uszkodzone przez elementy zewnętrzne. Zanieczyszczenia na powierzchni mogą również zakłócać funkcjonalność ekranu dotykowego.,
CapacitiveEdit
Casio pojemnościowy zegarek z czujnikiem dotykowym tc500 z 1983 roku, z kątowym światłem odsłaniającym podkładki czujnika dotykowego i ślady wytrawione na górnej powierzchni szklanej zegarka.
pojemnościowy panel dotykowy składa się z izolatora, takiego jak szkło, pokrytego przezroczystym przewodnikiem, takim jak tlenek indu cyny (ito)., Ponieważ ludzkie ciało jest również przewodnikiem elektrycznym, dotknięcie powierzchni ekranu powoduje zniekształcenie pola elektrostatycznego ekranu, mierzalne jako zmiana pojemności. Różne technologie mogą być stosowane do określenia lokalizacji dotyku. Lokalizacja jest następnie wysyłana do kontrolera w celu przetworzenia. Istnieją ekrany dotykowe, które używają srebra zamiast ito, ponieważ ito powoduje kilka problemów środowiskowych z powodu stosowania indu., Kontroler jest zwykle komplementarnym układem scalonym (ASIC) półprzewodników metalowo-tlenkowych (CMOS), który z kolei zazwyczaj wysyła sygnały do cyfrowego procesora sygnałowego CMOS (DSP) w celu przetworzenia.
W przeciwieństwie do rezystancyjnego ekranu dotykowego, niektóre pojemnościowe ekrany dotykowe nie mogą być używane do wykrywania palca przez materiał izolujący elektrycznie, taki jak rękawice. Ta wada szczególnie wpływa na użyteczność w elektronice użytkowej, takiej jak tablety dotykowe i smartfony pojemnościowe w chłodne dni, gdy ludzie mogą nosić rękawiczki., Można go pokonać za pomocą specjalnego pojemnościowego rysika lub specjalnej rękawicy z haftowaną łatką przewodzącej nici umożliwiającej kontakt elektryczny z opuszkami palców użytkownika.
niskiej jakości zasilacz impulsowy o odpowiednio niestabilnym, hałaśliwym napięciu może tymczasowo zakłócać precyzję, dokładność i czułość pojemnościowych ekranów dotykowych.
niektórzy producenci wyświetlaczy pojemnościowych nadal opracowują cieńsze i dokładniejsze ekrany dotykowe., Te dla urządzeń mobilnych są obecnie produkowane w technologii „In-cell”, takich jak w ekranach Super AMOLED Samsunga, który eliminuje warstwę budując Kondensatory wewnątrz samego wyświetlacza. Ten rodzaj ekranu dotykowego zmniejsza widoczną odległość między palcem użytkownika a tym, czego użytkownik dotyka na ekranie, zmniejszając grubość i wagę wyświetlacza, co jest pożądane w smartfonach.
prosty Kondensator płytkowy ma dwa przewodniki oddzielone warstwą dielektryczną. Większość energii w tym systemie jest skoncentrowana bezpośrednio między płytami., Część energii rozlewa się na obszar poza płytami, a linie pola elektrycznego związane z tym efektem nazywane są polami frędzlowymi. Jednym z wyzwań związanych z wykonaniem praktycznego czujnika pojemnościowego jest zaprojektowanie zestawu śladów obwodów drukowanych, które kierują pola frędzli do aktywnego obszaru wykrywania dostępnego dla użytkownika. Kondensator płytkowy równoległy nie jest dobrym wyborem dla takiego wzoru czujnika. Umieszczenie palca w pobliżu frędzli pola elektrycznego dodaje powierzchnię przewodzącą do układu pojemnościowego., Dodatkowa pojemność ładowania dodana przez palec jest znana jako pojemność palca lub CF. Pojemność czujnika bez obecności palca jest znana jako pojemność pasożytnicza lub CP.
pojemność Powierzchniaedytuj
w tej podstawowej technologii tylko jedna strona izolatora jest pokryta warstwą przewodzącą. Na warstwę nakłada się niewielkie napięcie, co powoduje jednolite pole elektrostatyczne. Kiedy przewodnik, taki jak ludzki palec, dotyka niepowlekanej powierzchni, kondensator jest dynamicznie formowany., Kontroler czujnika może określić położenie dotyku pośrednio na podstawie zmiany pojemności mierzonej z czterech narożników panelu. Ponieważ nie ma ruchomych części, jest umiarkowanie trwały, ale ma ograniczoną rozdzielczość, jest podatny na fałszywe sygnały z pasożytniczego sprzężenia pojemnościowego i wymaga kalibracji podczas produkcji. Jest więc najczęściej stosowany w prostych aplikacjach, takich jak sterowanie przemysłowe i kioski.,
chociaż niektóre standardowe metody wykrywania pojemności są projekcyjne, w tym sensie, że mogą być używane do wykrywania palca przez nieprzewodzącą powierzchnię, są bardzo wrażliwe na wahania temperatury, które rozszerzają lub kurczą płytki wykrywające, powodując wahania pojemności tych płyt. Te wahania powodują dużo szumów tła, więc silny sygnał palca jest wymagany do dokładnego wykrycia. Ogranicza to zastosowania do tych, w których palec dotyka bezpośrednio elementu czujnikowego lub jest wyczuwany przez stosunkowo cienką nieprzewodzącą powierzchnię.,
Projected capacitanceEdit
ekran dotykowy o przekątnej 8 x 8, wykonany z drutu miedzianego pokrytego izolacją 25 mikronów, osadzonego w przezroczystej folii poliestrowej.,
ten diagram pokazuje, jak osiem wejść do kratowego ekranu dotykowego lub klawiatury tworzy 28 unikalnych przecięć, w przeciwieństwie do 16 przecięć utworzonych za pomocą standardowego multipleksowanego ekranu dotykowego x / y .,
schemat projected-Pojemnościowy Ekran dotykowy
Projected capacitive Touch (PCT; także PCAP) technologia jest wariantem technologii pojemnościowego dotyku, ale gdzie czułość na dotyk, dokładność, rozdzielczość i szybkość dotyku zostały znacznie poprawione przez zastosowanie prostego forma „sztucznej inteligencji”. To inteligentne przetwarzanie umożliwia precyzyjne i niezawodne wyświetlanie detekcji palcami przez bardzo grube szkło, a nawet podwójne szyby.,
niektóre nowoczesne ekrany dotykowe PCT składają się z tysięcy dyskretnych klawiszy, ale większość ekranów dotykowych PCT jest wykonana z matrycy X/y rzędów i kolumn przewodzącego materiału, warstw na arkuszach szkła.Można to zrobić poprzez trawienie pojedynczej warstwy przewodzącej w celu utworzenia wzoru siatki elektrod, trawienie dwóch oddzielnych, prostopadłych warstw materiału przewodzącego z równoległymi liniami lub ścieżkami w celu utworzenia siatki, lub tworząc siatkę X / y cienkich, powlekanych izolacją drutów w pojedynczej warstwie ., Liczba palców, które można wykryć jednocześnie, jest określona przez liczbę punktów krzyżowych (x * y). Jednak liczba punktów krzyżowych może być prawie podwojona za pomocą ukośnego układu kratowego, gdzie zamiast elementów x tylko przecinających elementy y, każdy element przewodzący przecina każdy inny element .
warstwa przewodząca jest często przezroczysta, wykonana jest z tlenku Indu (Ito), przezroczystego elektrycznego conductor.In niektóre konstrukcje, napięcie przyłożone do tej siatki tworzy jednolite pole elektrostatyczne, które można zmierzyć., Kiedy obiekt przewodzący, taki jak palec, wchodzi w kontakt z panelem PCT, zniekształca lokalne pole elektrostatyczne w tym punkcie. Jest to mierzalne jako zmiana pojemności. Jeśli palec wypełnia lukę między dwoma „torami”, pole ładowania jest dalej przerywane i wykrywane przez kontroler. Pojemność może być zmieniana i mierzona w każdym punkcie siatki. System ten jest w stanie dokładnie śledzić dotknięcia.
ze względu na to, że górna warstwa PCT jest szklana, jest wytrzymalsza niż tańsza rezystancyjna technologia dotykowa., W przeciwieństwie do tradycyjnej pojemnościowej technologii dotykowej, system PCT może wyczuć pasywny rysik lub palec w rękawiczce. Jednak wilgoć na powierzchni panelu, wysoka wilgotność lub zebrany kurz mogą zakłócać wydajność.Te czynniki środowiskowe nie stanowią jednak problemu z ekranami dotykowymi na bazie ” cienkiego drutu „ze względu na fakt, że ekrany dotykowe na bazie drutu mają znacznie niższą” pasożytniczą ” pojemność i istnieje większa odległość między sąsiednimi przewodami.
istnieją dwa rodzaje PCT: pojemność wzajemna i pojemność własna.,
wzajemna pojemnośćedytuj
jest to powszechne podejście PCT, które wykorzystuje fakt, że większość obiektów przewodzących jest w stanie utrzymać ładunek, jeśli są bardzo blisko siebie. We wzajemnych czujnikach pojemnościowych kondensator jest z natury tworzony przez ślad wiersza i ślad kolumny na każdym przecięciu siatki. Na przykład układ 16×14 miałby 224 niezależne Kondensatory. Napięcie jest stosowane do wierszy lub kolumn. Zbliżenie palca lub rysika przewodzącego do powierzchni czujnika zmienia lokalne pole elektrostatyczne, co z kolei zmniejsza wzajemną pojemność., Zmiana pojemności w każdym punkcie na siatce może być zmierzona w celu dokładnego określenia lokalizacji dotyku poprzez pomiar napięcia w drugiej osi. Wzajemna pojemność umożliwia obsługę wielodotykową, w której wiele palców, dłoni lub styli może być dokładnie śledzonych w tym samym czasie.
SELF-capacitanceEdit
SELF-capacitanceedit może mieć taką samą siatkę X-Y jak wzajemne Czujniki pojemnościowe, ale kolumny i wiersze działają niezależnie., Przy samoczynnej pojemności obciążenie pojemnościowe palca jest mierzone na każdej kolumnie lub elektrodzie rzędu za pomocą miernika prądu lub zmiany częstotliwości oscylatora RC.
palec może być wykryty w dowolnym miejscu na całej długości rzędu. Jeżeli ten palec jest również wykrywany przez kolumnę, to można założyć, że położenie palca znajduje się na przecięciu tej pary wiersz/kolumna.Pozwala to na szybkie i dokładne wykrycie pojedynczego palca, ale powoduje pewne niejasności, jeśli ma być wykryty więcej niż jeden palec., Dwa palce mogą mieć cztery możliwe pozycje detekcji, z których tylko dwa są prawdziwe. Jednak poprzez selektywną de-uwrażliwienie wszelkich punktów styku w sporze, sprzeczne wyniki są łatwo eliminowane. Umożliwia to wykorzystanie „pojemności własnej” do obsługi wielodotykowej.
Alternatywnie można uniknąć niejednoznaczności, stosując sygnał „de-sensitizing” do wszystkich kolumn z wyjątkiem jednej . Pozostawia to tylko krótki odcinek każdego rzędu wrażliwy na dotyk. Wybierając sekwencję tych sekcji wzdłuż rzędu, możliwe jest określenie dokładnej pozycji wielu palców wzdłuż tego rzędu., Proces ten można następnie powtórzyć dla wszystkich pozostałych wierszy, aż do zeskanowania całego ekranu.
Samoprzylepne warstwy ekranu dotykowego są używane w telefonach komórkowych, takich jak Sony Xperia Sola, Samsung Galaxy S4, Galaxy Note 3, Galaxy S5 i Galaxy Alpha.
pojemność własna jest znacznie bardziej wrażliwa niż pojemność wzajemna i jest używana głównie do pojedynczego dotyku, prostego gestu i wykrywania zbliżeń, w których palec nie musi nawet dotykać powierzchni szkła.Wzajemna pojemność jest używana głównie do zastosowań multitouch.,Wielu producentów ekranów dotykowych stosuje zarówno własne, jak i wzajemne technologie pojemnościowe w tym samym produkcie, łącząc w ten sposób swoje indywidualne korzyści.
używanie rysików na ekranach pojemnościowychedytuj
pojemnościowe ekrany dotykowe niekoniecznie muszą być obsługiwane palcem, ale do niedawna wymagany specjalny rysik może być dość drogi w zakupie. Koszt tej technologii znacznie spadł w ostatnich latach i pojemnościowe styli są obecnie powszechnie dostępne za nominalną opłatą, a często rozdawane za darmo z akcesoriami mobilnymi., Składają się one z przewodzącego elektrycznie wału z miękką przewodzącą gumową końcówką, dzięki czemu Oporowo łączą palce z końcówką rysika.
Infrared gridEdit
czujniki podczerwieni zamontowane wokół zegarka wyświetlacza dla wejścia ekranu dotykowego użytkownika na tym terminalu PLATO V w 1981 roku. Monochromatyczny wyświetlacz plazmowy ” s charakterystyczny pomarańczowy blask jest zilustrowany.,
Ekran Dotykowy na podczerwień wykorzystuje szereg par podczerwieni LED i fotodetektorów XY wokół krawędzi ekranu, aby wykryć zakłócenia w wzorze wiązek LED. Te wiązki LED krzyżują się ze sobą w pionowych i poziomych wzorach. Pomaga to czujnikom wykryć dokładną lokalizację dotyku. Główną zaletą takiego systemu jest to, że może wykryć praktycznie każdy nieprzezroczysty obiekt, w tym palec, palec w rękawiczce, rysik lub pióro., Jest zwykle stosowany w zastosowaniach zewnętrznych i systemach POS, które nie mogą polegać na przewodniku (takim jak goły palec), aby aktywować ekran dotykowy. W przeciwieństwie do pojemnościowych ekranów dotykowych, ekrany dotykowe na podczerwień nie wymagają żadnego wzoru na szkle, co zwiększa trwałość i klarowność optyczną całego systemu. Ekrany dotykowe na podczerwień są wrażliwe na brud i kurz, które mogą zakłócać promienie podczerwieni, i cierpią z powodu paralaksy w zakrzywionych powierzchniach i przypadkowego naciśnięcia, gdy użytkownik unosi palec nad ekranem podczas wyszukiwania elementu do wyboru.,
projekcja akrylowa na Podczerwieńedytuj
półprzezroczysty arkusz akrylowy jest używany jako ekran projekcji tylnej do wyświetlania informacji. Krawędzie arkusza akrylowego są podświetlane diodami podczerwieni, a kamery na podczerwień są skupione na tylnej części arkusza. Obiekty umieszczone na arkuszu są wykrywalne przez kamery. Gdy arkusz jest dotykany przez użytkownika, deformacja powoduje wyciek światła podczerwonego, który osiąga szczyty w punktach maksymalnego ciśnienia, wskazując lokalizację dotyku użytkownika. Tablety PixelSense firmy Microsoft wykorzystują tę technologię.,
optyczne ekrany dotykoweedytuj
optyczne ekrany dotykowe są stosunkowo nowoczesnym rozwinięciem technologii ekranu dotykowego, w której dwa lub więcej czujników obrazu (takich jak czujniki CMOS) są umieszczone wokół krawędzi (głównie narożników) ekranu. Podświetlenia podczerwieni umieszczone są w polu widzenia czujnika po przeciwnej stronie ekranu. Dotyk blokuje niektóre światła z czujników, a położenie i rozmiar dotykającego obiektu można obliczyć (patrz wizualny kadłub). Technologia ta zyskuje na popularności ze względu na skalowalność, wszechstronność i przystępność cenową dla większych ekranów dotykowych.,
Technologia sygnału Dyspersyjnegoedytuj
wprowadzony w 2002 roku przez firmę 3M system wykrywa dotyk za pomocą czujników do pomiaru piezoelektryczności w szkle. Złożone algorytmy interpretują te informacje i dostarczają rzeczywistą lokalizację dotyku. Technologia jest odporna na kurz i inne elementy zewnętrzne, w tym zadrapania. Ponieważ nie ma potrzeby stosowania dodatkowych elementów na ekranie, twierdzi on również, że zapewnia doskonałą klarowność optyczną. Do generowania zdarzeń dotykowych można użyć dowolnego obiektu, w tym palców w rękawiczce., Minusem jest to, że po pierwszym dotknięciu system nie może wykryć nieruchomego palca. Jednak z tego samego powodu obiekty spoczynkowe nie zakłócają rozpoznawania dotyku.
rozpoznawanie impulsów Akustycznychedytuj
kluczem do tej technologii jest to, że dotyk w dowolnym miejscu na powierzchni generuje falę dźwiękową w podłożu, która następnie wytwarza unikalny połączony sygnał, mierzony przez trzy lub więcej małych przetworników przymocowanych do krawędzi ekranu dotykowego. Cyfrowy sygnał porównywany jest z listą odpowiadającą każdej pozycji na powierzchni, określając lokalizację dotyku., Poruszający dotyk jest śledzony przez szybkie powtarzanie tego procesu. Dźwięki zewnętrzne i otoczenia są ignorowane, ponieważ nie pasują do żadnego zapisanego profilu dźwiękowego. Technologia różni się od innych technologii opartych na dźwięku, używając prostego sposobu wyszukiwania, a nie drogiego sprzętu do przetwarzania sygnału. Podobnie jak w przypadku systemu technologii sygnału rozproszonego, nieruchomy palec nie może zostać wykryty po pierwszym dotknięciu. Jednak z tego samego powodu rozpoznawanie dotyku nie jest zakłócane przez żadne spoczynkowe obiekty., Technologia została stworzona przez SoundTouch Ltd na początku 2000 roku, zgodnie z opisem rodziny patentowej EP1852772 i wprowadzona na rynek przez oddział Elo Tyco International w 2006 roku jako Acoustic Pulse Recognition. Ekran dotykowy używany przez Elo wykonany jest ze zwykłego szkła, co zapewnia dobrą trwałość i klarowność optyczną. Technologia zwykle zachowuje dokładność z zadrapaniami i kurzem na ekranie. Technologia jest również dobrze przystosowana do wyświetlaczy, które są fizycznie większe.