det finns en mängd olika pekskärmstekniker med olika metoder för avkänning av beröring.
ResistiveEdit
en resistiv pekskärmspanel består av flera tunna skikt, varav de viktigaste är två transparenta elektriskt resistiva skikt som vetter mot varandra med ett tunt mellanrum mellan. Det översta lagret (det som berörs) har en beläggning på undersidan; precis under det är ett liknande resistivt skikt ovanpå dess substrat., Ett lager har ledande anslutningar längs sidorna, den andra längs topp och botten. En spänning appliceras på ett lager och avkänns av den andra. När ett föremål, t.ex. en fingertopp eller en pennspets, trycker ner på den yttre ytan, berör de två skikten för att bli anslutna vid den punkten. Panelen beter sig sedan som ett par spänningsdelare, en axel i taget. Genom att snabbt växla mellan varje lager kan tryckpositionen på skärmen detekteras.
resistiv beröring används i restauranger, fabriker och sjukhus på grund av sin höga tolerans för vätskor och föroreningar., En stor fördel med resistiv touch-teknik är dess låga kostnad. Dessutom, eftersom endast tillräckligt tryck är nödvändigt för att beröringen ska avkännas, kan de användas med handskar på, eller genom att använda något styvt som fingerbyte. Nackdelar inkluderar behovet av att trycka ner och risk för skador av skarpa föremål. Resistiva pekskärmar lider också av sämre kontrast, på grund av att de har ytterligare reflektioner (dvs bländning) från de materialskikt som placeras över skärmen. Detta är den typ av pekskärm som användes av Nintendo i DS-familjen, 3DS-familjen och Wii U GamePad.,
Surface acoustic waveEdit
Surface acoustic wave (SAW) – tekniken använder ultraljudsvågor som passerar över pekskärmspanelen. När panelen berörs absorberas en del av vågen. Förändringen i ultraljudsvågor behandlas av regulatorn för att bestämma positionen för beröringshändelsen. Surface akustiska våg pekskärmspaneler kan skadas av yttre element. Föroreningar på ytan kan också störa pekskärmens funktionalitet.,
Kapacitivbeedit
kapacitiv pekskärm på en mobiltelefon
Casio Tc500 kapacitiv peksensor klocka från 1983, med Vinklad ljus utsätta touch sensor kuddar och spår etsade på toppen titta glasytan.
en kapacitiv pekskärmspanel består av en isolator, såsom glas, belagd med en transparent ledare, såsom indium tennoxid (ito)., Eftersom den mänskliga kroppen är också en elektrisk ledare, vidrör ytan av skärmen resulterar i en förvrängning av skärmen ” s elektrostatiska fält, mätbar som en förändring i kapacitans. Olika tekniker kan användas för att bestämma platsen för beröringen. Platsen skickas sedan till styrenheten för bearbetning. Pekskärmar som använder silver istället för detatt existera, eftersom detatt orsaka flera miljöproblem på grund av användningen av indium., Styrenheten är typiskt en komplementär metalloxid-halvledare (CMOS) applikationsspecifik integrerad krets (ASIC) chip, som i sin tur vanligtvis skickar signalerna till en CMOS digital signalprocessor (DSP) för bearbetning.
Till skillnad från en resistiv pekskärm kan vissa kapacitiva pekskärmar inte användas för att detektera ett finger genom elektriskt isolerande material, såsom handskar. Denna nackdel påverkar särskilt användbarheten i konsumentelektronik, till exempel pekplattor och kapacitiva smartphones i kallt väder när människor kan ha på sig handskar., Den kan övervinnas med en speciell kapacitiv penna eller en speciell applikationshandske med broderad lapp av ledande tråd som möjliggör elektrisk kontakt med användarens fingertopp.
en strömförsörjningsenhet av låg kvalitet med en därmed instabil, bullrig spänning kan tillfälligt störa precisionen, noggrannheten och känsligheten hos kapacitiva pekskärmar.
vissa kapacitiva bildskärmstillverkare fortsätter att utveckla tunnare och mer exakta pekskärmar., De för Mobila enheter produceras nu med” in-cell ”- teknik, som i Samsung”s Super AMOLED-skärmar, som eliminerar ett lager genom att bygga kondensatorerna inuti själva skärmen. Denna typ av pekskärm minskar det synliga avståndet mellan användarens finger och vad användaren rör på skärmen, vilket minskar skärmens tjocklek och vikt, vilket är önskvärt i smartphones.
en enkel parallellplattkondensator har två ledare åtskilda av ett dielektriskt skikt. Det mesta av energin i detta system är koncentrerat direkt mellan plattorna., En del av energin spiller över in i området utanför plattorna, och de elektriska fältlinjerna i samband med denna effekt kallas fringing fält. En del av utmaningen att göra en praktisk kapacitiv sensor är att utforma en uppsättning tryckta kretsspår som direkt kantar fält till ett aktivt avkänningsområde tillgängligt för en användare. En parallellplattskondensator är inte ett bra val för ett sådant sensormönster. Att placera ett finger nära fringing elektriska fält lägger ledande yta till det kapacitiva systemet., Den extra laddningskapaciteten som läggs till av fingret är känd som fingerkapacitans eller CF. Sensorns kapacitans utan ett finger närvarande är känd som parasitisk kapacitans eller CP.
ytkapacitet
i denna grundläggande teknik är endast en sida av isolatorn belagd med ett ledande skikt. En liten spänning appliceras på skiktet, vilket resulterar i ett enhetligt elektrostatiskt fält. När en ledare, som ett mänskligt finger, berör den obelagda ytan, bildas en kondensator dynamiskt., Sensorns regulator kan bestämma platsen för beröringen indirekt från förändringen i kapacitansen mätt från panelens fyra hörn. Eftersom den inte har några rörliga delar är den måttligt hållbar men har begränsad upplösning, är benägen för falska signaler från parasitisk kapacitiv koppling och behöver kalibrering under tillverkningen. Det används därför oftast i enkla applikationer som industriella kontroller och kiosker.,
även om vissa standardkapacitansdetektionsmetoder är projektiva, i den meningen att de kan användas för att detektera ett finger genom en icke-ledande yta, är de mycket känsliga för temperaturfluktuationer, som expanderar eller kontraherar avkänningsplattorna, vilket orsakar fluktuationer i kapacitansen hos dessa plattor. Dessa fluktuationer resulterar i mycket bakgrundsbrus, så en stark fingersignal krävs för noggrann detektering. Detta begränsar tillämpningar till dem där fingret direkt berör avkänningselementet eller avkänns genom en relativt tunn icke-ledande yta.,
Projected capacitanceEdit
baksidan av en multitouch Globe, baserat på projicerad kapacitiv touch (PCT) teknik
8 x 8 projicerad kapacitans pekskärm tillverkad med 25 mikron isolering belagd koppartråd inbäddad i en klar polyesterfilm.,
det här diagrammet visar hur åtta ingångar till en gitter pekskärm eller knappsats skapar 28 unika korsningar, i motsats till 16 korsningar skapade med en standard X/y multiplexad pekskärm .,
Schema för projicerad kapacitiv pekskärm
projicerad kapacitiv touch (PCT; även PCAP) teknik är en variant av kapacitiv touch-teknik men där känslighet för beröring, noggrannhet, upplösning och hastighet av beröring har förbättrats avsevärt genom användning av en enkel form av ”artificiell intelligens”. Denna intelligenta bearbetning möjliggör finger avkänning projiceras, exakt och tillförlitligt, genom mycket tjockt glas och även tvåglasfönster.,
vissa moderna PCT-pekskärmar består av tusentals diskreta nycklar, men de flesta PCT-pekskärmar är gjorda av en X/y-matris av rader och kolumner av ledande material, skiktade på glasskivor.Detta kan göras antingen genom etsning ett enda ledande skikt för att bilda ett rutmönster av elektroder, genom etsning två separata, vinkelräta skikt av ledande material med parallella linjer eller spår för att bilda ett rutnät, eller genom att bilda ett x / y rutnät av fina, isolering belagda trådar i ett enda skikt ., Antalet fingrar som kan detekteras samtidigt bestäms av antalet korspunkter (x * y) . Antalet korspunkter kan emellertid nästan fördubblas med hjälp av en diagonal gitterlayout, där varje ledande element i stället för x-element endast någonsin korsar y-element korsar varje annat element .
det ledande skiktet är ofta transparent, tillverkat av indiumtennoxid (ito), en transparent elektrisk conductor.In vissa mönster, spänning som appliceras på detta rutnät skapar ett enhetligt elektrostatiskt fält som kan mätas., När ett ledande föremål, som ett finger, kommer i kontakt med en PCT-panel, snedvrider det lokala elektrostatiska fältet vid den tiden. Detta är mätbart som en förändring i kapacitans. Om ett finger överbryggar klyftan mellan två av ”spåren”, avbryts laddningsfältet ytterligare och detekteras av regulatorn. Kapacitansen kan ändras och mätas vid varje enskild punkt på gallret. Detta system kan noggrant spåra beröringar.
på grund av det översta lagret av en PCT är glas, det är robustare än billigare resistiv touch-teknik., Till skillnad från traditionell kapacitiv touch-teknik är det möjligt för ett PCT-system att känna av en passiv stylus eller gloved finger. Fukt på panelens yta, hög luftfuktighet eller uppsamlat damm kan emellertid störa prestanda.Dessa miljöfaktorer är dock inte ett problem med” fina tråd ”- baserade pekskärmar på grund av att trådbaserade pekskärmar har en mycket lägre” parasitisk ” kapacitans, och det finns större avstånd mellan angränsande ledare.
det finns två typer av PCT: ömsesidig kapacitans och självkapacitans.,
ömsesidig kapacitanceedit
detta är ett vanligt PCT-tillvägagångssätt, vilket använder sig av det faktum att de flesta ledande objekt kan hålla en laddning om de är mycket nära varandra. I ömsesidiga kapacitiva sensorer bildas en kondensator i sig av raden spår och kolumnspår vid varje skärningspunkt av gallret. En 16×14-array skulle till exempel ha 224 oberoende kondensatorer. En spänning appliceras på raderna eller kolumnerna. Att föra ett finger eller ledande stylus nära sensorns yta ändrar det lokala elektrostatiska fältet, vilket i sin tur minskar den ömsesidiga kapacitansen., Kapacitansförändringen vid varje enskild punkt på gallret kan mätas för att noggrant bestämma beröringsplatsen genom att mäta spänningen i den andra axeln. Ömsesidig kapacitans möjliggör multi-touch-operation där flera fingrar, palmer eller styli kan spåras exakt samtidigt.
självkapacitanceedit
självkapacitanssensorer kan ha samma X-Y-rutnät som ömsesidiga kapacitanssensorer, men kolumnerna och raderna fungerar oberoende., Med självkapacitans mäts den kapacitiva belastningen på ett finger på varje kolumn eller radelektrod med en strömmätare eller förändringen i frekvensen hos en RC-oscillator.
ett finger kan upptäckas var som helst längs hela längden på en rad. Om det fingret också detekteras av en kolumn kan det antas att fingerpositionen ligger i skärningspunkten för detta rad/kolumnpar.Detta möjliggör snabb och noggrann upptäckt av ett enda finger, men det orsakar viss tvetydighet om mer än ett finger ska detekteras., Två fingrar kan ha fyra möjliga detekteringspositioner, varav endast två är sanna. Men genom att selektivt de-sensibilisera eventuella beröringspunkter i strid, elimineras motstridiga resultat lätt. Detta gör att ”Självkapacitans” kan användas för multi-touch Drift.
alternativt kan tvetydighet undvikas genom att använda en ”de-sensibiliserande” signal till alla utom en av kolumnerna . Detta lämnar bara en kort del av någon rad känslig för beröring. Genom att välja en sekvens av dessa sektioner längs raden är det möjligt att bestämma den exakta positionen för flera fingrar längs den raden., Denna process kan sedan upprepas för alla andra rader tills hela skärmen har skannats.
självkapacitiva pekskärmslager används på mobiltelefoner som Sony Xperia Sola, Samsung Galaxy S4, Galaxy Note 3, Galaxy S5 och Galaxy Alpha.
självkapacitans är mycket känsligare än ömsesidig kapacitans och används främst för enkel beröring, enkel gestiring och närhet avkänning där fingret inte ens behöver röra glasytan.Ömsesidig kapacitans används huvudsakligen för multitouch-applikationer.,Många pekskärmstillverkare använder både själv och ömsesidig kapacitansteknik i samma produkt och kombinerar därmed deras individuella fördelar.
användning av styli på kapacitiva skärmerredigera
kapacitiva pekskärmar behöver inte nödvändigtvis drivas av ett finger, men tills nyligen kan den speciella styli som krävs vara ganska dyr att köpa. Kostnaden för denna teknik har sjunkit kraftigt under de senaste åren och kapacitiv styli är nu allmänt tillgänglig för en nominell avgift och ges ofta bort gratis med mobila tillbehör., Dessa består av en elektriskt ledande axel med en mjuk ledande gummispets och därigenom resistivt förbinder fingrarna med spetsen av pennan.
infraröd gridEdit
infraröda sensorer monterade runt visningsvakten för en användares pekskärmsinmatning på denna Plato V-terminal 1981. Den monokromatiska plasmadisplayen ” s karakteristiska orange glöd illustreras.,
en infraröd pekskärm använder en rad x-y infraröd LED och fotodetektorpar runt kanterna på skärmen för att upptäcka en störning i mönstret av LED-strålar. Dessa LED-strålar korsar varandra i vertikala och horisontella mönster. Detta hjälper sensorerna att hämta den exakta platsen för beröringen. En stor fördel med ett sådant system är att det kan upptäcka i huvudsak något ogenomskinligt föremål inklusive ett finger, handskar finger, penna eller penna., Det används vanligtvis i utomhusapplikationer och POS-system som inte kan förlita sig på en ledare (till exempel ett finger) för att aktivera pekskärmen. Till skillnad från kapacitiva pekskärmar kräver infraröda pekskärmar ingen mönstring på glaset vilket ökar hållbarheten och den optiska klarheten i det övergripande systemet. Infraröda pekskärmar är känsliga för smuts och damm som kan störa de infraröda strålarna, och lider av parallax i böjda ytor och oavsiktlig tryckning när användaren svävar ett finger över skärmen medan du söker efter objektet som ska väljas.,
infraröd akryl projectionEdit
en genomskinlig akryl ark används som en bakre projektion skärm för att visa information. Kanterna på akrylplåten är upplysta av infraröda lysdioder och infraröda kameror är inriktade på baksidan av arket. Objekt som placeras på arket kan detekteras av kamerorna. När arket berörs av användaren resulterar deformationen i läckage av infrarött ljus som toppar vid punkterna för maximalt tryck, vilket indikerar användarens beröringsplats. Microsofts PixelSense tabletter använder denna teknik.,
optisk bildredigera
optiska pekskärmar är en relativt modern utveckling inom pekskärmsteknik, där två eller flera bildsensorer (t.ex. CMOS-sensorer) placeras runt kanterna (mestadels hörnen) på skärmen. Infraröda bakgrundsbelysning placeras i sensorns synfält på den motsatta sidan av skärmen. En touch blockerar vissa ljus från sensorerna, och platsen och storleken på det rörande objektet kan beräknas (se visuellt skrov). Denna teknik växer i popularitet på grund av dess skalbarhet, mångsidighet och överkomliga priser för större pekskärmar.,
Dispersive signal technologyEdit
introducerades 2002 av 3M, upptäcker detta system en touch med hjälp av sensorer för att mäta piezoelektricitet i glaset. Komplexa algoritmer tolkar denna information och ger den faktiska platsen för beröringen. Tekniken påverkas inte av damm och andra yttre element, inklusive repor. Eftersom det inte finns något behov av ytterligare element på skärmen, hävdar den också att ge utmärkt optisk klarhet. Alla objekt kan användas för att generera beröring händelser, inklusive handskar fingrar., En nackdel är att systemet efter den första kontakten inte kan upptäcka ett rörlöst finger. Men av samma anledning stör vilande föremål inte beröringsigenkänning.
acoustic pulse recognitionEdit
nyckeln till denna teknik är att en touch på någon position på ytan genererar en ljudvåg i substratet som sedan producerar en unik kombinerad signal mätt med tre eller flera små givare som är fästa vid kanterna på pekskärmen. Den digitaliserade signalen jämförs med en lista som motsvarar varje position på ytan och bestämmer beröringsplatsen., En rörlig beröring spåras genom snabb upprepning av denna process. Främmande och omgivande ljud ignoreras eftersom de inte matchar någon lagrad ljudprofil. Tekniken skiljer sig från annan ljudbaserad teknik genom att använda en enkel uppslagsmetod snarare än dyr signalbehandlingshårdvara. Som med det dispersiva signaltekniksystemet kan ett rörlöst finger inte detekteras efter den första kontakten. Men av samma anledning störs inte beröringskänslan av några vilande föremål., Tekniken skapades av SoundTouch Ltd i början av 2000-talet, som beskrivs av patentfamiljen EP1852772, och introducerades på marknaden av Tyco International”s Elo division 2006 som akustisk Pulsigenkänning. Pekskärmen som används av Elo är gjord av vanligt glas, vilket ger god hållbarhet och optisk klarhet. Tekniken behåller vanligtvis noggrannhet med repor och damm på skärmen. Tekniken är också väl lämpad för skärmar som är fysiskt större.