Det finnes i dag flere typer berøringsskjermer. De er: resistiv (dobbelt-lag), overflatekapasitiv og induktiv kapasitiv, akustisk overflatebølge, infrarød og bøyende bølge, aktiv digitalisering og optisk bildebehandling. . De kan deles inn i to typer. Den ene typen krever ITO, for eksempel de tre første typene berøringsskjermer, og den andre typen struktur krever ikke ITO, slik som sistnevnte typer skjermer.
Berøringsskjermer er overalt rundt oss. Når det gjelder personlige bærbare enheter som PDA-er, sparer berøringsskjermer plass og er enkle å bære, i tillegg til bedre menneskelig-datamaskininteraksjon. For tiden på markedet er resistive berøringsskjermer og kapasitive berøringsskjermer som bruker ITO-materialer de mest brukte.
Resistiv berøringsskjerm
ITO er den engelske forkortelsen for indium tin oxide, som er en gjennomsiktig elektrisk leder. Egenskapene til dette stoffet kan justeres ved å justere forholdet mellom indium og tinn, avsetningsmetoden, graden av oksidasjon og størrelsen på krystallkornene. Tynne ITO-materialer har god gjennomsiktighet, men høy impedans; tykke ITO-materialer har lav impedans, men gjennomsiktigheten vil forringes. Ved avsetning på PET polyesterfilm bør reaksjonstemperaturen falle under 150 grader, noe som vil føre til ufullstendig oksidasjon av ITO. I påfølgende applikasjoner vil ITO bli utsatt for luft- eller luftbarrierer, og impedansen for enhetsarealet vil variere på grunn av selv-oksidasjon. Endring av tid. Dette gjør at den resistive berøringsskjermen må kalibreres ofte.
Figur 1 er et tverrsnitt- fra siden av den resistive berøringsskjermen. Overflaten som berøres av fingeren er et hardt belegg for å beskytte det underliggende PET-laget. PET-laget er en tynn, fleksibel PET-film som bøyer seg nedover når overflaten berøres, og lar de to lagene av ITO-belegget under komme i kontakt med hverandre og koble sammen kretsen på dette punktet. Mellom de to ITO-lagene er noen isolasjonsstøttepunkter som er omtrent en tusendels tomme tykke for å skille de to lagene. Nederst er det et gjennomsiktig hardt bunnlag for å støtte strukturen over, vanligvis glass eller plast.
Flerlagsstrukturen til den resistive berøringsskjermen vil føre til mye lystap. For håndholdte enheter er det vanligvis nødvendig å øke bakgrunnslyskilden for å gjøre opp for problemet med dårlig lysoverføring, men dette vil også øke batteriforbruket. Fordelen med den resistive berøringsskjermen er at skjermen og kontrollsystemet er relativt billig, og responsfølsomheten er også veldig god.
kapasitiv berøringsskjerm
Kapasitiv berøringsskjerm må også bruke ITO-materiale, og dets lave strømforbruk og lange levetid, men den høyere kostnaden gjør den mindre bekymret før. Det vennlige-maskingrensesnittet og den jevne operasjonsytelsen levert av Apples iPhone har gjort den kapasitive berøringsskjermen populær på markedet, og ulike kapasitive berøringsskjermprodukter har dukket opp etter hverandre. Og etter hvert som prosessen skrider frem og masseproduksjonen, fortsetter kostnadene å synke, og den begynner gradvis å erstatte den resistive berøringsskjermen.
Den overflatekapasitive berøringsskjermen bruker bare et enkelt lag med ITO, når en finger berører overflaten av skjermen, vil en viss mengde elektrisk ladning overføres til menneskekroppen. For å gjenopprette disse ladningstapene, fylles ladningen på fra de fire hjørnene av skjermen. Mengden ladning som legges til i hver retning er proporsjonal med avstanden til berøringspunktet, og vi kan beregne posisjonen til berøringspunktet ut fra dette.
Overflatekapasitans ITO-belegg krever vanligvis lineariserte metallelektroder i periferien av skjermen for å redusere påvirkningen av hjørne-/kanteffekter på det elektriske feltet. Noen ganger er det et ITO-skjermingslag under ITO-belegget for å blokkere støy. Den overflatekapasitive berøringsskjermen må kalibreres minst én gang før den kan brukes.
Sammenlignet med den overflatekapasitive berøringsskjermen, kan den induktive kapasitive berøringsskjermen trenge gjennom et tykkere dekklag og krever ikke korrigering. Den induktive kapasitive typen etser forskjellige ITO-moduler på de to lagene med ITO-belegg. Det er nødvendig å vurdere den totale impedansen til modulene, impedansen til forbindelseslinjene mellom modulene og den parasittiske kapasitansen som genereres ved skjæringspunktet mellom de to lagene av ITO-moduler. Og for å oppdage fingerberøringen, bør området til ITO-modulen være mindre enn området til fingeren. Når et diamantmønster brukes, styres diagonallengden vanligvis til 4 til 6 mm.
I figur 3 er de grønne og blå ITO-modulene plassert på de to lagene med ITO-belegg. De kan betraktes som kontinuerlig skiftende glidere i X- og Y-retningene. Ulike ITO-moduler i X- og Y-retningene må skannes separat. Finn berøringspunktets plassering og berøringsbanen. Mellom de to lagene med ITO-belegg er det et PET- eller glassisolasjonslag. Sistnevnte har bedre lysgjennomgang, tåler større trykk, og har høyere utbytte. Den kan belegges direkte på LCD-overflaten gjennom en spesiell prosess, men den er også tyngre. Jo tynnere dette isolasjonslaget er, desto bedre er lystransmittansen, men desto større er parasittisk kapasitans mellom de to lagene av ITO.
Berøringsposisjonen som detekteres av den kapasitive berøringsskjermen tilsvarer krysspunktet der den maksimale kapasitansendringen registreres. For X-- eller Y--aksen er det vektet gjennomsnitt av signalmengden til forskjellige ITO-moduler for å få posisjonsmengden, og da er systemet under berøringsskjermen. Berøringspunktet eller sporet vises på LCD-skjermen.
Når det er to fingre som berører (to røde punkter), vil det være to maksimale verdier på hver akse. På dette tidspunktet er det to mulige kombinasjoner, og systemet kan ikke nøyaktig lokalisere og bedømme. Dette er det vi vanligvis kaller speilende prikker (to blå prikker).
I tillegg er bunnen av berøringsskjermen LCD-skjermen, og overflaten er også ledende. Dette vil generere parasittisk kapasitans med den tilstøtende ITO-belagte ITO-modulen. Vi trenger vanligvis å reservere et visst luftlag mellom de to lagene. Reduser påvirkningen av parasittisk kapasitans.
Kapasitiv berøringsskjermløsning
Blant dagens kapasitive berøringsskjermløsninger er Cypress PSoC-produkter i en ledende posisjon med programmerbar, fleksibel design, god konsistens og effektivt PSoC Express / PSoC-designerutviklingsmiljø.
PSoC CapSense-teknologi er implementert ved hjelp av CSA- eller CSD-moduler basert på prinsippet om kapasitiv sensing. Det vil være parasittiske kapasitanser mellom tilstøtende sensormoduler eller ledninger på PCB eller berøringsskjerm (se Cp i figur 4). Når en finger nærmer seg eller berører to tilstøtende sensormoduler, tilsvarer det å legge til to kapasitanser. Det tilsvarer kondensatoren Cf koblet parallelt med Cp. Ved å bruke PSoCs CSA- og CSD-teknologi kan du oppdage endringen på denne kapasitansen, for å finne ut om det er en fingerberøring.
Fordelene med PSoC-berøringsskjermløsningen gjenspeiles også i:
1. Det er en enkelt-brikkeløsning, som reduserer de eksterne komponentene sammenlignet med den tradisjonelle løsningen og reduserer den totale stykklistekostnaden for systemet.
2. Ved å bruke I2C-USB Bridge og andre relaterte verktøy, kombinert med PSoC Express / PSoC-designerutviklingsmiljøet, kan du spare utviklingstid og kostnader betydelig.
3. PSoCs interne IO og ulike analoge/digitale moduler kan rekonfigureres dynamisk, og designet kan oppdateres for å møte nye krav uten å endre skjemaet og PCB. Den støtter også en rekke kommunikasjonsgrensesnitt I2C / UART / SPI / USB, etc., og kan enkelt kobles til verter med ulike grensesnitt, noe som vil redusere kostnadene for systemoppdateringer.
4. PSoC kan fleksibelt stille inn parametere som svar på endringer i det ytre miljøet-RF-interferens/temperaturendringer/effektsvingninger osv., og har blitt mye brukt i berøringskontroll av LCD-skjermer, mobiltelefoner, digitale kameraer og hvitevarer.
5. I tillegg til å kontrollere berøring, kan PSoC også realisere verdiøkende funksjoner- som LED-baklyskontroll, motorkontroll, strømstyring og I/O-utvidelse.
PSoC har blitt brukt på berøringsskjermer i forskjellige størrelser. Hvis du ønsker å realisere kontrollen av overflatekapasitive berøringsskjermer, kan du bruke CY8C21x34- eller CY8C24x94-serien for å realisere den gjennom CSD-modulen, som vist i figur 5. Kontrollen av den induktive kapasitive berøringsskjermen kan realiseres av CY8C20x34-serien gjennom CSA-modulen, eller av CY8C21x34- eller CY8C24x94-serien gjennom CSD-modulen.
I utformingen av berøringsskjermprodukter må ytelse og kostnad veies. Kostnadene for resistive berøringsskjermer er lave, konkurransen er hard, og det er visse begrensninger i ytelse og applikasjoner.
1. Den kapasitive berøringsskjermen trenger bare berøring, ikke trykk for å generere signaler.
2. Den kapasitive berøringsskjermen trenger kun én gang eller ingen kalibrering i det hele tatt etter produksjon, mens motstandsteknologien krever regelmessig kalibrering.
3. Levetiden til den kapasitive løsningen vil bli lengre, fordi delene i den kapasitive berøringsskjermen ikke krever noen bevegelse. På resistive berøringsskjermer må den øvre ITO-filmen være tynn nok til å være fleksibel for å bøye seg nedover for å komme i kontakt med den nedre ITO-filmen.
4. Kapasitansteknologi er overlegen motstandsteknologi når det gjelder lystap og systemstrømforbruk.
5. Valget mellom kapasitiv teknologi eller resistiv teknologi avhenger hovedsakelig av objektet som berører skjermen. Hvis den berøres av en finger, er en kapasitiv berøringsskjerm et bedre valg. Trenger du en pekepenn, enten det er plast eller metall, kan en resistiv berøringsskjerm gjøre jobben. Den kapasitive berøringsskjermen kan også bruke en pekepenn, men den trenger en spesiell pekepenn for å samarbeide.
6. Den kapasitive overflatetypen kan brukes for berøringsskjermer i stor-størrelse, og den relative kostnaden er også lav, men for øyeblikket kan den ikke støtte gestgjenkjenning; den induktive kapasitive typen brukes hovedsakelig for små og mellomstore-berøringsskjermer, og kan støtte gestgjenkjenning.
7. Kapasitiv teknologi er-slitasjebestandig, har lang levetid og har lave vedlikeholdskostnader når brukere bruker den. Derfor kan de totale driftskostnadene til produsenten reduseres ytterligere.
Utviklingstrenden av kapasitiv berøringsskjerm
Kapasitive berøringsskjermer har blitt brukt på iPhones og andre håndholdte enheter. Plassering av et enkelt-punktspor/simulering av et dobbelt-klikk på en mus er dens grunnleggende funksjon, og gjenkjenning og anvendelse av fler-fingerbevegelser har blitt et hot spot i nåværende marked. I bærbare applikasjoner holder brukeren enheten i den ene hånden og kan kun operere med den andre hånden. Derfor er det spesielt viktig å gjenkjenne bevegelsesoperasjoner som griping/oversettelse av flere-finger, strekking/komprimering, rotasjon og sidevending. Den PSoC induktive kapasitive berøringsskjermen kan allerede oppnå multi-punktdeteksjon for å støtte gjenkjenning av to-bevegelser. Det er forutsigbart at kapasitive berøringsskjermer som støtter gestgjenkjenning vil skinne i markedet.
