Er zijn momenteel verschillende soorten touchscreens. Dit zijn: resistief (dubbele-laag), oppervlaktecapacitief en inductief capacitief, akoestische oppervlaktegolf, infrarood en buiggolf, actieve digitizer en optische beeldvorming. . Ze kunnen worden onderverdeeld in twee soorten. Het ene type vereist ITO, zoals de eerste drie typen aanraakschermen, en het andere type structuur vereist geen ITO, zoals de laatste typen schermen.
Touchscreens zijn overal om ons heen. Op het gebied van persoonlijke draagbare apparaten zoals PDA's besparen aanraakschermen ruimte en zijn ze gemakkelijk mee te nemen, evenals een betere menselijke-computerinteractie. Momenteel op de markt worden resistieve aanraakschermen en capacitieve aanraakschermen met ITO-materialen het meest gebruikt.
Resistief touchscreen
ITO is de Engelse afkorting voor indiumtinoxide, een transparante elektrische geleider. De eigenschappen van deze stof kunnen worden aangepast door de verhouding van indium tot tin, de depositiemethode, de mate van oxidatie en de grootte van de kristalkorrels aan te passen. Dunne ITO-materialen hebben een goede transparantie, maar een hoge impedantie; dikke ITO-materialen hebben een lage impedantie, maar de transparantie zal verslechteren. Bij het afzetten op PET-polyesterfilm moet de reactietemperatuur onder de 150 graden dalen, wat zal leiden tot onvolledige oxidatie van ITO. In volgende toepassingen zal ITO worden blootgesteld aan lucht- of luchtbarrières, en de oppervlakte-impedantie zal variëren als gevolg van zelf-oxidatie. Verandering van tijd. Hierdoor moet het resistieve touchscreen vaak worden gekalibreerd.
Afbeelding 1 is een zijaanzicht in een -doorsnede van het resistieve aanraakscherm. Het oppervlak dat met de vinger wordt aangeraakt, is een harde coating om de onderliggende PET-laag te beschermen. De PET-laag is een dunne, flexibele PET-film die naar beneden buigt wanneer het oppervlak wordt aangeraakt, en waardoor de twee lagen ITO-coating eronder contact met elkaar kunnen maken en het circuit op dit punt kunnen verbinden. Tussen de twee ITO-lagen bevinden zich enkele isolatiepunten van ongeveer een duizendste inch dik om de twee lagen te scheiden. Aan de onderkant bevindt zich een transparante harde onderlaag om de structuur erboven te ondersteunen, meestal glas of plastic.
De meer-laagse structuur van het resistieve touchscreen zorgt voor veel lichtverlies. Voor draagbare apparaten is het meestal nodig om de achtergrondverlichtingsbron te vergroten om het probleem van slechte lichttransmissie te compenseren, maar dit zal ook het batterijverbruik verhogen. Het voordeel van het resistieve touchscreen is dat het scherm en het besturingssysteem relatief goedkoop zijn en dat de responsgevoeligheid ook erg goed is.
capacitief touchscreen
Capacitief touchscreen moet ook ITO-materiaal gebruiken, en het lage stroomverbruik en de lange levensduur, maar de hogere kosten maken het eerder minder bezorgd. De gebruiksvriendelijke -machine-interface en soepele werking van Apple's iPhone hebben het capacitieve touchscreen populair gemaakt op de markt, en verschillende capacitieve touchscreen-producten zijn de een na de ander verschenen. En naarmate het proces vordert en de massaproductie, blijven de kosten dalen en begint het geleidelijk het resistieve aanraakscherm te vervangen.
Het capacitieve aanraakscherm aan het oppervlak gebruikt slechts een enkele laag ITO, wanneer een vinger het oppervlak van het scherm aanraakt, wordt een bepaalde hoeveelheid elektrische lading op het menselijk lichaam overgedragen. Om deze ladingsverliezen te recupereren, wordt de lading weer aangevuld vanuit de vier hoeken van het scherm. De hoeveelheid lading die in elke richting wordt toegevoegd, is evenredig met de afstand van het aanraakpunt, en we kunnen hieruit de positie van het aanraakpunt berekenen.
Oppervlaktecapaciteit ITO-coating vereist gewoonlijk gelineariseerde metalen elektroden aan de rand van het scherm om de invloed van hoek-/randeffecten op het elektrische veld te verminderen. Soms zit er een ITO-afschermingslaag onder de ITO-coating om ruis te blokkeren. Het capacitieve aanraakscherm aan het oppervlak moet ten minste één keer worden gekalibreerd voordat het kan worden gebruikt.
Vergeleken met het capacitieve aanraakscherm aan het oppervlak, kan het inductieve capacitieve aanraakscherm een dikkere deklaag doordringen en hoeft het niet te worden gecorrigeerd. Het inductieve capacitieve type etst verschillende ITO-modules op de twee lagen ITO-coatings. Het is noodzakelijk om rekening te houden met de totale impedantie van de modules, de impedantie van de verbindingslijnen tussen de modules en de parasitaire capaciteit die wordt gegenereerd op de kruising van de twee lagen ITO-modules. En om de vingeraanraking te detecteren, moet het gebied van de ITO-module kleiner zijn dan het gebied van de vinger. Wanneer een ruitpatroon wordt gebruikt, wordt de diagonale lengte meestal geregeld op 4 tot 6 mm.
In figuur 3 bevinden de groene en blauwe ITO-modules zich op de twee lagen ITO-coating. Ze kunnen worden beschouwd als continu veranderende schuifregelaars in de X- en Y-richtingen. Verschillende ITO-modules in de X- en Y-richtingen moeten afzonderlijk worden gescand. Verkrijg de locatie van het aanraakpunt en het traject van de aanraking. Tussen de twee lagen ITO-coating bevindt zich een isolatielaag van PET of glas. Deze laatste heeft een betere lichttransmissie, kan meer druk aan en heeft een hoger rendement. Het kan via een speciaal proces direct op het LCD-oppervlak worden geplateerd, maar het is ook zwaarder. Hoe dunner deze isolatielaag, hoe beter de lichttransmissie, maar hoe groter de parasitaire capaciteit tussen de twee lagen van ITO.
De aanraakpositie die wordt gedetecteerd door het capacitieve aanraakscherm komt overeen met het kruispunt waar de maximale capaciteitsveranderingswaarde wordt gedetecteerd. Voor de X-- of Y--as is dit het gewogen gemiddelde van de signaalhoeveelheid van verschillende ITO-modules om de positiehoeveelheid te verkrijgen, en dan bevindt het systeem zich onder het aanraakscherm. Het aanraakpunt of de track wordt weergegeven op het LCD-scherm.
Wanneer twee vingers elkaar raken (twee rode punten), zijn er op elke as twee maximale waarden. Op dit moment zijn er twee mogelijke combinaties en het systeem kan het niet nauwkeurig lokaliseren en beoordelen. Dit noemen we meestal spiegelende stippen (twee blauwe stippen).
Bovendien is de onderkant van het aanraakscherm het LCD-scherm en het oppervlak is ook geleidend. Dit genereert parasitaire capaciteit met de aangrenzende ITO-gecoate ITO-module. Meestal moeten we een bepaalde luchtlaag tussen de twee lagen reserveren. Verminder de invloed van parasitaire capaciteit.
Capacitieve touchscreen-oplossing
Van de huidige capacitieve touchscreen-oplossingen hebben Cypress PSoC-producten een leidende positie met een programmeerbaar, flexibel ontwerp, goede consistentie en een efficiënte PSoC Express / PSoC-ontwikkelomgeving voor ontwerpers.
PSoC CapSense-technologie wordt geïmplementeerd met behulp van CSA- of CSD-modules op basis van het principe van capacitieve detectie. Er zullen parasitaire capaciteiten zijn tussen aangrenzende detectiemodules of draden op de PCB of het aanraakscherm (zie Cp in figuur 4). Wanneer een vinger twee aangrenzende detectiemodules nadert of aanraakt, komt dit overeen met het toevoegen van twee capaciteiten. Het komt overeen met de condensator Cf die parallel is geschakeld met Cp. Met behulp van de CSA- en CSD-technologie van PSoC kan de verandering van deze capaciteit worden gedetecteerd, om te bepalen of er een vingeraanraking is.
De voordelen van de PSoC-touchscreenoplossing komen ook tot uiting in:
1. Het is een enkele-chipoplossing, die de externe componenten reduceert in vergelijking met de traditionele oplossing en de totale stuklijstkosten van het systeem verlaagt.
2. Door gebruik te maken van I2C-USB Bridge en andere gerelateerde tools, gecombineerd met de PSoC Express / PSoC designer ontwikkelomgeving, kunt u ontwikkeltijd en kosten aanzienlijk besparen.
3. De interne IO van PSoC en verschillende analoge/digitale modules kunnen dynamisch opnieuw worden geconfigureerd en het ontwerp kan worden bijgewerkt om aan nieuwe vereisten te voldoen zonder het schema en de PCB te wijzigen. Het ondersteunt ook een verscheidenheid aan communicatie-interfaces I2C / UART / SPI / USB, enz., en kan eenvoudig worden aangesloten op hosts met verschillende interfaces, waardoor de kosten van systeemupdates worden verlaagd.
4. PSoC kan flexibel parameters instellen als reactie op veranderingen in de externe omgeving-RF-interferentie/temperatuurveranderingen/stroomschommelingen, enz., en wordt veel gebruikt bij aanraakbediening van LCD-schermen, mobiele telefoons, digitale camera's en witte goederen.
5. Naast het aansturen van aanrakingen, kan PSoC ook functies met toegevoegde waarde- zoals LED-achtergrondverlichting, motorbesturing, energiebeheer en I/O-uitbreiding realiseren.
PSoC is toegepast op touchscreens van verschillende afmetingen. Als u de besturing van capacitieve aanraakschermen aan het oppervlak wilt realiseren, kunt u de CY8C21x34- of CY8C24x94-serie gebruiken om dit te realiseren via de CSD-module, zoals weergegeven in afbeelding 5. De besturing van het inductieve capacitieve aanraakscherm kan worden gerealiseerd door de CY8C20x34-serie via de CSA-module, of door de CY8C21x34 of CY8C24x94-serie via de CSD-module.
Bij het ontwerp van producten met aanraakscherm moeten prestaties en kosten worden afgewogen. De kosten van resistieve aanraakschermen zijn laag, de concurrentie is hevig en er zijn bepaalde beperkingen in prestaties en toepassingen.
1. Het capacitieve touchscreen heeft alleen aanraking nodig, geen druk om signalen te genereren.
2. Het capacitieve touchscreen hoeft na productie slechts één keer of helemaal niet te worden gekalibreerd, terwijl de weerstandstechnologie regelmatig moet worden gekalibreerd.
3. De levensduur van de capacitieve oplossing zal langer zijn, omdat de onderdelen in het capacitieve touchscreen geen beweging nodig hebben. Bij resistieve aanraakschermen moet de bovenste ITO-film dun genoeg zijn om flexibel te zijn om naar beneden te buigen om contact te maken met de onderste ITO-film.
4. Capaciteitstechnologie is superieur aan weerstandstechnologie in termen van lichtverlies en systeemstroomverbruik.
5. De keuze tussen capacitieve technologie of resistieve technologie hangt vooral af van het object dat het scherm raakt. Als het met een vinger wordt aangeraakt, is een capacitief touchscreen een betere keuze. Als u een stylus nodig heeft, of deze nu van plastic of metaal is, kan een resistief aanraakscherm het werk doen. Het capacitieve touchscreen kan ook een stylus gebruiken, maar heeft een speciale stylus nodig om mee te werken.
6. Het oppervlakte-capacitieve type kan worden gebruikt voor grote-aanraakschermen, en de relatieve kosten zijn ook laag, maar momenteel kan het geen gebarenherkenning ondersteunen; het inductieve capacitieve type wordt voornamelijk gebruikt voor kleine en middelgrote-aanraakschermen en kan gebarenherkenning ondersteunen.
7. Capacitieve technologie is -slijtagebestendig, heeft een lange levensduur en heeft lage onderhoudskosten wanneer gebruikers het gebruiken. Daarom kunnen de totale bedrijfskosten van de fabrikant verder worden verlaagd.
De ontwikkelingstrend van capacitief touchscreen:
Capacitieve aanraakschermen zijn toegepast op iPhones en andere draagbare apparaten. Het positioneren van een enkel-punts spoor/het simuleren van een dubbele-klik op een muis is de basisfunctie, en de herkenning en toepassing van bewegingen met meerdere-vingerbewegingen is een hot spot geworden in de huidige markt. Bij draagbare toepassingen houdt de gebruiker het apparaat in één hand en kan hij alleen met de andere hand bedienen. Daarom is het bijzonder belangrijk om gebaren te herkennen, zoals meerdere-vinger grijpen/vertalen, uitrekken/comprimeren, draaien en pagina's omslaan. Het PSoC inductieve capacitieve touchscreen kan al multi-puntdetectie bereiken om gebarenherkenning met twee-vingers te ondersteunen. Het is te voorzien dat capacitieve touchscreens die gebarenherkenning ondersteunen op de markt zullen schitteren.
