Как новое устройство ввода, сенсорный экран в настоящее время является самым простым, удобным и естественным способом взаимодействия человека с компьютером.
Сенсорный экран, также известный как «сенсорный экран» или «сенсорная панель», представляет собой индуктивное жидкокристаллическое устройство отображения, которое может принимать входные сигналы, такие как контакты;при прикосновении к графическим кнопкам на экране система тактильной обратной связи на экране может управлять различными подключаемыми устройствами в соответствии с заранее запрограммированными программами, которые можно использовать для замены механических кнопочных панелей и создания ярких аудио- и видеоэффектов с помощью ЖК-экранов.Основными областями применения сенсорных экранов Ruixiang являются медицинское оборудование, промышленные области, портативные устройства, умный дом, взаимодействие человека и компьютера и т. д.
Распространенная классификация сенсорных экранов
Сегодня на рынке представлено несколько основных типов сенсорных экранов: резистивные сенсорные экраны, поверхностно-емкостные сенсорные экраны и индуктивно-емкостные сенсорные экраны, сенсорные экраны с поверхностными акустическими волнами, инфракрасными волнами и изгибными волнами, сенсорные экраны с активным дигитайзером и оптическими изображениями.Их может быть два типа, один тип требует ITO, как первые три типа сенсорных экранов, а другой тип не требует ITO в структуре, как последние типы экранов.В настоящее время на рынке наиболее широко используются резистивные сенсорные экраны и емкостные сенсорные экраны с использованием материалов ITO.Ниже представлены знания, связанные с сенсорными экранами, с упором на резистивные и емкостные экраны.
Структура сенсорного экрана
Типичная структура сенсорного экрана обычно состоит из трех частей: двух прозрачных слоев резистивного проводника, изолирующего слоя между двумя проводниками и электродов.
Слой резистивного проводника: верхняя подложка изготовлена из пластика, нижняя подложка изготовлена из стекла, а подложка покрыта проводящим оксидом индия и олова (ITO).При этом создаются два слоя ITO, разделенные изолирующими шарнирами толщиной около тысячной доли дюйма.
Электрод: он изготовлен из материалов с превосходной проводимостью (например, серебряные чернила), а его проводимость примерно в 1000 раз выше, чем у ITO.(емкостная сенсорная панель)
Изоляционный слой: используется очень тонкая эластичная полиэфирная пленка ПЭТ.При прикосновении к поверхности она изгибается вниз и позволяет двум слоям покрытия ITO, расположенным ниже, контактировать друг с другом для соединения цепи.Вот почему сенсорный экран может достигать сенсорного ключа.поверхностно-емкостный сенсорный экран.
Резистивный сенсорный экран
Проще говоря, резистивный сенсорный экран — это датчик, который использует принцип измерения давления для достижения прикосновения.резистивный экран
Принцип резистивного сенсорного экрана:
Когда палец человека нажимает на поверхность резистивного экрана, эластичная ПЭТ-пленка изгибается вниз, позволяя верхнему и нижнему покрытиям ITO контактировать друг с другом, образуя точку касания.АЦП используется для определения напряжения точки для расчета значений координат по осям X и Y.резистивный сенсорный экран
В резистивных сенсорных экранах обычно используются четыре, пять, семь или восемь проводов для генерации напряжения смещения экрана и считывания точки сообщения.Здесь в качестве примера мы в основном возьмем четыре строки.Принцип следующий:
1. Добавьте постоянное напряжение Vref к электродам X+ и X- и подключите Y+ к АЦП с высоким импедансом.
2. Электрическое поле между двумя электродами равномерно распределено в направлении от Х+ к Х-.
3. Когда рука касается, два проводящих слоя вступают в контакт в точке касания, и потенциал слоя X в точке касания направляется на АЦП, подключенный к слою Y, для получения напряжения Vx.резистивный экран
4. Через Lx/L=Vx/Vref можно получить координаты точки x.
5. Таким же образом подключите Y+ и Y- к напряжению Vref, можно получить координаты оси Y, а затем для получения подключите электрод X+ к высокоомному АЦП.В то же время четырехпроводной резистивный сенсорный экран может не только получать координаты X/Y контакта, но и измерять давление контакта.
Это связано с тем, что чем больше давление, тем полнее контакт и тем меньше сопротивление.Измерив сопротивление, можно определить давление.Значение напряжения пропорционально значению координаты, поэтому его необходимо калибровать, вычисляя, есть ли отклонение значения напряжения точки координаты (0, 0).резистивный экран
Преимущества и недостатки резистивного сенсорного экрана:
1. Резистивный сенсорный экран может определять только одну точку касания при каждом срабатывании.Если точек касания более двух, это не может быть оценено правильно.
2. Резистивные экраны требуют защитных пленок и относительно более частой калибровки, но на резистивные сенсорные экраны не влияет пыль, вода и грязь.резистивная сенсорная панель
3. Покрытие ITO резистивного сенсорного экрана относительно тонкое и его легко сломать.Если он слишком толстый, это уменьшит пропускание света и приведет к внутреннему отражению, снижающему четкость.Хотя на ITO добавлен тонкий пластиковый защитный слой, его все равно легко затачивать.Он поврежден предметами;а поскольку к нему часто прикасаются, после определенного периода использования на поверхности ITO появляются небольшие трещины или даже деформация.Если один из внешних слоев ITO повредится и сломается, он потеряет роль проводника и срок службы сенсорного экрана будет недолгим..резистивная сенсорная панель
емкостные сенсорные экраны, емкостные сенсорные экраны
В отличие от резистивных сенсорных экранов, емкостное касание не зависит от давления пальца для создания и изменения значений напряжения для определения координат.Для работы он в основном использует индукцию тока человеческого тела.емкостные сенсорные экраны
Принцип емкостного сенсорного экрана:
Емкостные экраны работают через любой объект, содержащий электрический заряд, включая кожу человека.(Заряд, переносимый человеческим телом) Емкостные сенсорные экраны изготавливаются из таких материалов, как сплавы или оксид индия-олова (ITO), а заряды накапливаются в микроэлектростатических сетях, которые тоньше волоса.Когда палец щелкает по экрану, небольшое количество тока поглощается из точки контакта, вызывая падение напряжения на угловом электроде, а цель сенсорного управления достигается за счет определения слабого тока человеческого тела.Вот почему сенсорный экран не реагирует, когда мы надеваем перчатки и прикасаемся к нему.проекционно-емкостный сенсорный экран
Классификация типов сенсоров емкостного экрана
В зависимости от типа индукции ее можно разделить на поверхностную и проектируемую емкость.Проекционно-емкостные экраны можно разделить на два типа: самоемкостные экраны и взаимно-емкостные экраны.Примером является более распространенный взаимно-емкостной экран, который состоит из возбуждающих и приемных электродов.поверхностно-емкостный сенсорный экран
Поверхностный емкостный сенсорный экран:
Поверхностно-емкостная конструкция имеет общий слой ITO и металлический каркас, в котором используются датчики, расположенные по четырем углам, и тонкая пленка, равномерно распределенная по поверхности.Когда палец щелкает по экрану, человеческий палец и сенсорный экран действуют как два заряженных проводника, приближаясь друг к другу, образуя разделительный конденсатор.Для тока высокой частоты конденсатор является прямым проводником, поэтому палец потребляет очень небольшой ток от точки контакта.Ток течет от электродов в четырех углах сенсорного экрана.Сила тока пропорциональна расстоянию от пальца до электрода.Сенсорный контроллер вычисляет положение точки касания.проекционно-емкостный сенсорный экран
Проекционный емкостный сенсорный экран:
Используются один или несколько тщательно разработанных травленых ITO.Эти слои ITO травятся, образуя множество горизонтальных и вертикальных электродов, а независимые чипы с сенсорными функциями располагаются в шахматном порядке в строках/столбцах, образуя матрицу сенсорного блока с координатами по осям проецируемой емкости.: оси X и Y используются как отдельные строки и столбцы блоков датчиков координат для определения емкости каждого блока датчиков сетки.поверхностно-емкостный сенсорный экран
Основные параметры емкостного экрана
Количество каналов: количество линий каналов, подключенных от чипа к сенсорному экрану.Чем больше каналов, тем выше стоимость и сложнее проводка.Традиционная собственная емкость: M+N (или M*2, N*2);взаимная емкость: M+N;взаимная емкость ячеек: M*N.емкостные сенсорные экраны
Количество узлов: количество действительных данных, которые можно получить путем выборки.Чем больше узлов, тем больше данных можно получить, точнее рассчитываются координаты и меньше поддерживаемая площадь контакта.Собственная емкость: такая же, как количество каналов, взаимная емкость: M*N.
Расстояние между каналами: расстояние между центрами соседних каналов.Чем больше узлов, тем меньше будет соответствующий шаг.
Длина кода: только взаимная толерантность необходима для увеличения сигнала выборки, чтобы сэкономить время выборки.Схема взаимной емкости может одновременно передавать сигналы на несколько линий привода.Сколько каналов имеют сигналы, зависит от длины кода (обычно 4 кода — это большинство).Поскольку требуется декодирование, если длина кода слишком велика, это окажет определенное влияние на быстрое скольжение.емкостные сенсорные экраны
Емкостные сенсорные экраны по принципу проекционно-емкостного экрана
(1) Емкостный сенсорный экран: как горизонтальные, так и вертикальные электроды приводятся в действие по одностороннему методу измерения.
Стеклянная поверхность самогенерируемого емкостного сенсорного экрана использует ITO для формирования горизонтальных и вертикальных решеток электродов.Эти горизонтальный и вертикальный электроды образуют конденсаторы с землей соответственно.Эту емкость обычно называют собственной емкостью.Когда палец касается емкостного экрана, емкость пальца накладывается на емкость экрана.В это время самоемкостный экран обнаруживает горизонтальные и вертикальные массивы электродов и определяет горизонтальные и вертикальные координаты соответственно на основе изменений емкости до и после прикосновения, а затем координаты прикосновения объединяются в плоскость.
Паразитная емкость увеличивается при касании пальца: Cp'=Cp + Cfinger, где Cp- — паразитная емкость.
Путем обнаружения изменения паразитной емкости определяется место, к которому прикоснулся палец.емкостные сенсорные экраны
В качестве примера возьмем двухслойную структуру собственной емкости: два слоя ITO, горизонтальный и вертикальный электроды заземлены соответственно для формирования собственной емкости и каналов управления M+N.ips lcd емкостный сенсорный экран
Для самоемкостных экранов, если это одно касание, проекция в направлениях осей X и Y уникальна, и объединенные координаты также уникальны.Если на сенсорном экране коснуться двух точек и эти две точки находятся в разных направлениях оси XY, появятся 4 координаты.Но очевидно, что только две координаты являются реальными, а две другие широко известны как «точки-призраки».ips lcd емкостный сенсорный экран
Таким образом, основные характеристики самоемкостного экрана определяют, что к нему можно прикоснуться только одной точкой, и он не может обеспечить истинное мультитач.ips lcd емкостный сенсорный экран
Взаимно-емкостный сенсорный экран: передающая и принимающая стороны различаются и пересекаются вертикально.емкостный мультитач
Используйте ITO для изготовления поперечных и продольных электродов.Отличие от собственной емкости состоит в том, что емкость образуется в месте пересечения двух наборов электродов, то есть два набора электродов соответственно образуют два полюса емкости.Когда палец касается емкостного экрана, это влияет на связь между двумя электродами, прикрепленными к точке касания, тем самым изменяя емкость между двумя электродами.емкостный мультитач
При обнаружении взаимной емкости горизонтальные электроды последовательно посылают сигналы возбуждения, а все вертикальные электроды принимают сигналы одновременно.Таким образом, можно получить значения емкости в точках пересечения всех горизонтальных и вертикальных электродов, то есть размер емкости всей двумерной плоскости сенсорного экрана, чтобы это можно было реализовать.мультитач.
Емкость связи уменьшается при прикосновении к ней пальца.
Путем обнаружения изменения емкости связи определяется положение, к которому прикасается палец.СМ – конденсатор связи.емкостный мультитач
В качестве примера возьмем двухслойную структуру собственной емкости: два слоя ITO перекрывают друг друга, образуя конденсаторы M*N и каналы управления M+N.емкостный мультитач
Технология мультитач основана на взаимно совместимых сенсорных экранах и делится на технологию Multi-TouchGesture и Multi-Touch All-Point, которая представляет собой мультитач-распознавание направления жеста и положения касания пальца.Он широко используется в распознавании жестов мобильных телефонов и касании десяти пальцев.Сцена ожидания.Могут распознаваться не только жесты и распознавание нескольких пальцев, но также разрешены другие формы прикосновения, не связанные с пальцами, а также распознавание с использованием ладоней или даже рук в перчатках.Метод сканирования Multi-Touch All-Point требует отдельного сканирования и обнаружения точек пересечения каждой строки и столбца сенсорного экрана.Количество сканирований является произведением количества строк и количества столбцов.Например, если сенсорный экран состоит из M строк и N столбцов, его необходимо просканировать.Точки пересечения составляют M*N раз, так что можно обнаружить изменение каждой взаимной емкости.При прикосновении пальца взаимная емкость уменьшается, чтобы определить местоположение каждой точки касания.емкостный мультитач
Тип структуры емкостного сенсорного экрана
Базовая структура экрана разделена на три слоя сверху вниз: защитное стекло, сенсорный слой и панель дисплея.В процессе производства экранов мобильных телефонов защитное стекло, сенсорный экран и экран дисплея необходимо склеивать дважды.
Поскольку защитное стекло, сенсорный экран и экран дисплея каждый раз проходят процесс ламинирования, производительность значительно снижается.Если количество ламинаций можно уменьшить, выход продукции при полном ламинировании, несомненно, повысится.В настоящее время более мощные производители дисплейных панелей склонны продвигать решения On-Cell или In-Cell, то есть они стремятся создать сенсорный слой на экране дисплея;в то время как производители сенсорных модулей или производители исходных материалов склонны отдавать предпочтение OGS, что означает, что сенсорный слой изготовлен на защитном стекле.емкостный мультитач
In-Cell: относится к методу внедрения функций сенсорной панели в жидкокристаллические пиксели, то есть встраивания функций сенсорного датчика внутрь экрана дисплея, что может сделать экран тоньше и легче.В то же время в экран In-Cell должна быть встроена соответствующая сенсорная микросхема, в противном случае это легко приведет к ошибочным сигналам сенсорного восприятия или чрезмерному шуму.Таким образом, экраны In-Cell полностью автономны.емкостный мультитач
On-Cell: относится к методу встраивания сенсорного экрана между подложкой цветного фильтра и поляризатором экрана дисплея, то есть с помощью сенсорного датчика на ЖК-панели, что гораздо менее сложно, чем технология In Cell.Поэтому наиболее часто используемым сенсорным экраном на рынке является экран Oncell.ips емкостный сенсорный экран
OGS (One Glass Solution): технология OGS объединяет сенсорный экран и защитное стекло, покрывает внутреннюю часть защитного стекла проводящим слоем ITO и выполняет нанесение покрытия и фотолитографию непосредственно на защитное стекло.Поскольку защитное стекло OGS и сенсорный экран объединены вместе, обычно их сначала необходимо укрепить, затем нанести покрытие, протравить и, наконец, разрезать.Резка закаленного стекла таким способом очень хлопотна, имеет высокую стоимость, низкую производительность и приводит к образованию микротрещин по краям стекла, которые снижают прочность стекла.ips емкостный сенсорный экран
Сравнение преимуществ и недостатков емкостных сенсорных экранов:
1. С точки зрения прозрачности экрана и визуальных эффектов лучшим является OGS, за ним следуют In-Cell и On-Cell.ips емкостный сенсорный экран
2. Тонкость и легкость.Вообще говоря, In-Cell — самый легкий и тонкий, за ним следует OGS.On-Cell немного хуже первых двух.
3. По прочности экрана (ударопрочность и устойчивость к падению) On-Cell — лучший, OGS — второй, а In-Cell — худший.Следует отметить, что OGS напрямую объединяет защитное стекло Corning с сенсорным слоем.Процесс обработки ослабляет прочность стекла, к тому же экран становится очень хрупким.
4. С точки зрения касания чувствительность OGS лучше, чем у экранов On-Cell/In-Cell.С точки зрения поддержки мультитач, пальцев и стилуса Stylus OGS на самом деле лучше, чем In-Cell/On-Cell.Клетка.Кроме того, поскольку экран In-Cell напрямую объединяет сенсорный слой и слой жидких кристаллов, шум восприятия относительно велик, и для обработки фильтрации и коррекции требуется специальный сенсорный чип.OGS-экраны не так уж зависимы от сенсорных чипов.
5. Технические требования In-Cell/On-Cell более сложны, чем OGS, и контроль производства также сложнее.ips емкостный сенсорный экран
Статус-кво сенсорных экранов и тенденции развития
С постоянным развитием технологий сенсорные экраны превратились из резистивных экранов в прошлом в емкостные, которые сейчас широко используются.В настоящее время сенсорные экраны Incell и Incell уже давно заняли основной рынок и широко используются в различных областях, таких как мобильные телефоны, планшеты и автомобили.Ограничения традиционных емкостных экранов, изготовленных из пленки ITO, становятся все более очевидными, например, высокое сопротивление, легкость разрушения, сложность транспортировки и т. д. Особенно в изогнутых или изогнутых или гибких сценах проводимость и светопропускание емкостных экранов плохие. .Чтобы удовлетворить рыночный спрос на сенсорные экраны большого размера и потребности пользователей в сенсорных экранах, которые легче, тоньше и лучше держаться, появились изогнутые и складные гибкие сенсорные экраны, которые постепенно используются в мобильных телефонах, автомобильных сенсорных экранах, рынки образования, видеоконференции и т.п. Сцены.Гибкое прикосновение к изогнутой поверхности становится тенденцией будущего развития.ips емкостный сенсорный экран
Время публикации: 13 сентября 2023 г.