Dom > Razstava > Vsebine

Uvod v tehnično načelo zaslona na dotik

May 12, 2017

Obstajajo različne tehnologije na dotik z različnimi načini zaznavanja dotika.

Odporen

Ojačevalna plošča na dotik obsega več plasti, od katerih sta najpomembnejša dva tanka, prozorna električno uporovna sloja, ločena s tankim prostorom. Te plasti se med seboj soočajo s tanko vrzeljo. Na zgornjem zaslonu (dotaknjenem zaslonu) je premaz na spodnji površini zaslona. Pod njim je podoben uporovni sloj na vrhu podlage. En sloj ima prevodne povezave vzdolž njenih strani, drugi pa na vrhu in dnu. Napetost se nanaša na eno plast in zaznava druga. Ko se predmet, kot je vrh konice prsta ali pisala, pritisne na zunanjo površino, se obe plasti dotaknite, da se priključita na tej točki: plošča se nato obnaša kot par napetostnih razdelilnikov, ena os naenkrat. S hitrim preklapljanjem med posameznimi sloji lahko beremo položaj tlaka na zaslonu.


Odporen dotik se uporablja v restavracijah, tovarnah in bolnišnicah zaradi visoke odpornosti proti tekočinam in kontaminantom. Glavna prednost tehnologije uporovnega dotika je nizka cena. Poleg tega, ker je potreben le zadosten pritisk za zaznavanje dotika, se lahko uporabljajo z rokavicami ali z uporabo kakršnihkoli toge, kot nadomestek za prst / pisalo. Slabosti vključujejo potrebo po pritisku navzdol in nevarnost poškodb zaradi ostrih predmetov. Uporovni zasloni na dotik tudi trpijo zaradi slabega kontrasta, ker imajo dodatne odseve iz dodatnih plasti materiala (ločeni z zračno režo), ki je nameščena na zaslonu. To je tip zaslona na dotik, ki ga uporablja Nintendo v družini DS, družini 3DS in Wii U GamePad.


Površinski akustični val

Tehnologija površinske akustične valove (SAW) uporablja ultrazvočne valove, ki prehajajo preko plošče na dotik. Ko se plošča dotakne, se del valov absorbira. Ta sprememba ultrazvočnih valov registrira položaj dogodka na dotik in te informacije pošlje v krmilnik za obdelavo. Zunanji elementi lahko poškodujejo površinske akustične valovne plošče na dotik. Onesnaževala na površini lahko vplivajo tudi na funkcionalnost zaslona na dotik.


Kapacitivni

Kapacitivni zaslon na dotik je sestavljen iz izolatorja, kot je steklo, prevlečeno s prozornim vodnikom, kot je indijski kositrov oksid (ITO). Ker je človeško telo tudi električni vodnik, dotik površin zaslona povzroči izkrivljanje elektrostatičnega polja zaslona, merljivo kot sprememba kapacitivnosti. Za določitev lokacije dotika se lahko uporabijo različne tehnologije. Mesto se nato pošlje v krmilnik za obdelavo.


Za razliko od uporovnega zaslona na dotik, z večino vrst električno izolacijskih materialov, kot so rokavice, ni mogoče uporabiti kapacitivnega zaslona na dotik. Ta pomanjkljivost še posebej vpliva na uporabnost v potrošniški elektroniki, kot so tablični računalniki na dotik in kapacitivni pametni telefoni v hladnem vremenu. Lahko ga premagate s posebnim kapacitivnim pisalom ali z rokavico za posebne namene z vezenim prevodnim prevodnikom, ki poteka skozi njo, in se obrne na uporabniški prst.


Največji kapacitivni zaslonski proizvajalci še naprej razvijajo tanjše in natančnejše touchscreens, s touchscreeni za mobilne naprave, ki se zdaj proizvajajo s tehnologijo "celice", ki odpravlja plasti, kot so Samsungov Super AMOLED zasloni, s kondenzatorji v samem prikazovalniku. Ta tip zaslona na dotik zmanjša vidno razdaljo (v milimetrih) med prstom uporabnika in tistim, kar se uporabnik dotika na zaslonu, ustvarjata bolj neposreden stik z prikazano vsebino in omogoča, da se potisne in kretnje bolj odzivajo.


Preprost vzporedni ploščni kondenzator ima dva vodnika, ločenih z dielektrično plastjo. Večina energije v tem sistemu je koncentrirana neposredno med ploščami. Nekateri izlivi energije se v območje zunaj plošč in električni poljski tok, povezani s tem učinkom, imenujemo obrobna polja. Del izziva izdelave praktičnega senzorskega senzorja je zasnovati niz sledi tiskanega vezja, ki usmerjajo fringing polja v aktivno območje zaznavanja, ki je dostopno uporabniku. Paralelni kondenzator ni dobra izbira za tak tip senzorja. Postavitev prsta v bližino elektrićnih poljih dodaja prevodno povrśino k kapacitivnemu sistemu. Dodatna kapaciteta za polnjenje, ki jo dodaja prst, je znana kot kapacitivnost prstov, CF. Kapaciteta senzorja brez prisotnega prsta je v tem članku označena kot CP, ki pomeni parazitsko kapacitivnost.


Površinska kapacitivnost

V tej osnovni tehnologiji je le ena stran izolatorja prevlečena s prevodnim slojem. Na plast se nanese majhna napetost, kar ima za posledico enotno elektrostatično polje. Ko se vodnik, kot je človeški prst, dotakne površine brez premaza, se kondenzator dinamično oblikuje. Krmilnik senzorja lahko določi lokacijo dotika posredno od spremembe kapacitivnosti, merjeno od štirih kotov plošče. Ker nima gibljivih delov, je zmerno trpežna, vendar ima omejeno ločljivost, je nagnjena k lažnim signalom parazitske kapacitivne sklopke in potrebuje umerjanje med proizvodnjo. Zato se najpogosteje uporablja pri preprostih aplikacijah, kot so industrijski nadzor in kioski.


Predvidena kapacitivnost


TouchScreen_projective_capacitive.svg.png

Shema projiciranega kapacitivnega zaslona na dotik


Predvideni kapacitivni dotik (PCT, tudi PCAP) je različica kapacitivne tehnologije na dotik. Vsi PCT zasloni na dotik so sestavljeni iz matrike vrstic in stebrov prevodnega materiala, ki so nanese na steklene plošče. To se lahko naredi bodisi z jedkanjem ene prevodne plasti, ki tvori mrežast vzorec elektrod ali z jedkanjem dveh ločenih, pravokotnih plasti prevodnega materiala z vzporednimi črtami ali sledi, da se tvori mreža. Napetost na tej mreži ustvarja enotno elektrostatično polje, ki ga je mogoče meriti. Ko prevodni predmet, kot je prst, pride v stik s ploščo PCT, na tej točki izkrivlja lokalno elektrostatično polje. To je mogoče meriti kot sprememba kapacitivnosti. Če prst premakne vrzel med dvema "skladbama", se polje za polnjenje dodatno prekine in zazna s krmilnikom. Zmogljivost se lahko spremeni in izmeri na vsaki posamezni točki na mreži (križišče). Zato lahko ta sistem natančno sledi dotikom. Zaradi zgornje plasti PCT, ki je steklo, je bolj robustna rešitev kot manj drago odporna tehnologija na dotik. Poleg tega, za razliko od tradicionalne kapacitivne tehnologije na dotik, je mogoče, da sistem PCT zazna pasivno pisalo ali prstne rokavice. Vendar pa vlaga na površini plošče, visoka vlažnost ali zbran prah lahko moti delovanje sistema PCT. Obstajata dve vrsti PCT: vzajemna kapacitivnost in samo-kapacitivnost.


Vzajemna kapacitivnost

To je pogost pristop PCT, ki uporablja dejstvo, da lahko večina prevodnih predmetov drži polnjenje, če so zelo blizu skupaj. V medsebojnih kapacitivnih senzorjih je kondenzator po svoji naravi tvorjen z vrstico sledi in sledi stolpcev na vsakem križišču mreže. Na primer, 16-do-14 matrika bi imela 224 neodvisnih kondenzatorjev. V vrstice ali stolpce se uporablja napetost. Pritrditev prsta ali prevodnega pisala blizu površine senzorja spremeni lokalno elektrostatično polje, ki zmanjšuje vzajemno kapaciteto. Sprememba kapacitivnosti na vsaki posamezni točki na mreži se lahko izmeri, da natančno določi mesto dotika z merjenjem napetosti v drugi osi. Medsebojna kapacitivnost omogoča večkratni dotik, kjer lahko istočasno natančno sledite več prstom, dlani ali stili.


Samostojna kapaciteta

Senzorji s samo-kapaciteto imajo lahko enako XY mrežo kot vzajemni kapacitivni senzorji, vendar stebri in vrstice delujejo neodvisno. S samostojno kapacitivnostjo se kapacitetna obremenitev prsta izmeri na vsakem stolpcu ali elektrodi po vrsti s trenutnim merilnikom. Ta metoda proizvaja močnejši signal kot medsebojna kapacitivnost, vendar ne more natančno razrešiti več kot enega prsta, kar ima za posledico "dihanje" ali napačno locirano zaznavanje lokacije.


Uporaba stirov na kapacitivnih zaslonih

Kapacitivni zasloni na dotik ni nujno treba upravljati s prstom, vendar so bili do nedavnega lahko zahtevani posebni stili precej dragi za nakup. Stroški te tehnologije so se v zadnjih letih močno zmanjšali, kapacitivni styli pa so zdaj na splošno na voljo za nominalno polnjenje, pogosto pa so dani brezplačno tudi z mobilnimi dodatki.


Infrardeča mreža


QQ截图20170512101344.png

Infrardeči senzorji, nameščeni okrog zaslona, gledajo na uporabniški vhod na dotik na tem PLATO V terminalu leta 1981. Prikazan je značilen oranžni sijaj monokromatskega plazma zaslona.


Infrardeči zaslon na dotik uporablja vrsto infrardečih infrardečih LED in fotodetektorskih parov okoli robov zaslona, da zazna motnje v vzorcu LED žarkov. Ti LED žarki se med seboj prečkajo v navpičnih in vodoravnih vzorcih. To senzorjem pomaga pri iskanju točne lokacije dotika. Glavna prednost takšnega sistema je, da lahko v bistvu zazna vse vnose, vključno s prstom, prstom s rokavico, pisalom ali peresom. Na splošno se uporablja pri zunanjih aplikacijah in sistemih prodajnih mest, ki se ne morejo zanašati na vodnik (na primer golo prst), da bi aktivirali zaslon na dotik. Za razliko od kapacitivnih touchscreens, infrardeče svetlobne točke na zaslonu ne zahtevajo vzorčenja, kar povečuje obstojnost in optično jasnost celotnega sistema. Infrardeči touchscreens so občutljivi na umazanijo / prah, ki lahko motijo IR žarke in trpijo zaradi paralakse na ukrivljenih površinah in naključnem pritisku, ko uporabnik lebdi s prstom po zaslonu, medtem ko išče element, ki ga želite izbrati.


Infrardeča akrilna projekcija

Prosojni prozorni zaslon se uporablja za prikaz informacij. Robovi akrilne pločevine osvetljujejo infrardeče svetleče diode, infrardeče kamere pa so usmerjene na zadnji del lista. Kamere, ki so nameščene na listu, zaznajo kamere. Ko se uporabnik dotakne pločevinko, deformacija povzroči puščanje infrardeče svetlobe, ki vrši vrh pri točkah maksimalnega tlaka, ki kažejo uporabnikovo lokacijo na dotik. Tablete Microsoftovega PixelSense uporabljajo to tehnologijo.


Optično slikanje

Optični touchscreens so razmeroma sodoben razvoj v tehnologiji zaslona na dotik, v kateri sta dva ali več slikovnih senzorjev postavljena okoli robov (večinoma v kotih) zaslona. Infrardeče zadnje luči so nameščene v vidnem polju fotoaparata na drugi strani zaslona. Na dotik se prikaže kot senca, nato pa se lahko določi vsak par kamer, da poiščete dotik ali celo izmerite velikost dotikajočega predmeta (glej vizualni trup). Ta tehnologija postaja priljubljena, zaradi svoje razširljivosti, vsestranskosti in dostopnosti, še posebej za večje enote.


Disperzivna signalna tehnologija

Ta sistem, ki je bil uveden leta 2002 s 3M, uporablja senzorje za odkrivanje piezoelektričnosti v steklu, ki se pojavi zaradi dotika. Kompleksni algoritmi nato razlagajo te informacije in zagotavljajo dejansko lokacijo dotika. [35] Tehnologija trdi, da ne bo vplivala prah in drugi zunanji elementi, vključno s praskami. Ker na zaslonu ni dodatnih elementov, prav tako trdi, da zagotavljajo odlično optično jasnost. Tudi, ker se mehanske vibracije uporabljajo za zaznavanje dogodka na dotik, lahko za ustvarjanje teh dogodkov uporabite katerikoli predmet, vključno s prsti in pisalom. Slaba stran je, da po začetnem dotiku sistem ne more zaznati nepremakljivega prsta.


Zaznavanje akustičnega impulza

Ključ za to tehnologijo je, da dotik v katerem koli položaju na površini ustvari zvočni val v substratu, ki nato ustvari edinstven kombiniran zvok, potem ko ga prevzamejo trije ali več majhnih pretvornikov, pritrjenih na robove zaslona na dotik. Zvok nato digitalizira krmilnik in se primerja s seznamom vnaprej posnetih zvokov za vsak položaj na površini. Položaj kurzorja se takoj posodobi na mesto dotika. Premikajoč se se sledi s hitro ponovitvijo tega procesa. Zunanji in zunanji zvoki se prezrejo, ker se ne ujemajo z nobenim shranjenim profilom zvoka. Tehnologija se razlikuje od drugih poskusov prepoznavanja položaja dotika s pretvorniki ali mikrofoni pri uporabi preproste metode pregledovanja tabele, namesto da zahteva močno in drago strojno opremo za obdelavo signalov, da bi poskusila izračunati kraj dotika brez kakršnih koli referenc. Kot pri sistemu disperzijskih signalnih signalov po prvem dotiku ne moremo zaznati nepremakljivega prsta. Toda iz istega razloga zaznavanje na dotik ne motijo nobeni počivalni predmeti. Tehnologijo je ustvaril SoundTouch Ltd v začetku leta 2000, kot je opisal patentna družina EP1852772, in ga leta 2006 uvedla na trg z oddelkom Elo Tyco International v letu 2006 kot akustično prepoznavanje impulzov. Zaslon na dotik, ki ga uporablja Elo, je narejen iz navadnega stekla, ki zagotavlja dobro trpežnost in optično jasnost. APR je običajno zmožen delovati s praskami in prahom na zaslonu z dobro natančnostjo. Tehnologija je prav tako primerna za prikaze, ki so fizično večji.