Actualmente existen varios tipos de pantallas táctiles, que son: resistivas (de doble capa), capacitivas de superficie y capacitivas inductivas, de onda acústica de superficie, infrarrojas, de onda de flexión y digitales activas de tipo convertidor y de imagen óptica. . Se pueden dividir en dos categorías: un tipo requiere ITO, como los primeros tres tipos de pantallas táctiles, y el otro tipo no requiere ITO en la estructura, como los últimos tipos de pantallas.
Las pantallas táctiles se pueden ver en todas partes a nuestro alrededor. En el campo de los dispositivos portátiles personales como las PDA, las pantallas táctiles ahorran espacio, son fáciles de transportar y proporcionan una mejor interacción persona-computadora.
Actualmente existen varios tipos de pantallas táctiles, que son: resistivas (de doble capa), capacitivas de superficie y capacitivas inductivas, de onda acústica de superficie, infrarrojas, de onda de flexión y digitales activas de tipo convertidor y de imagen óptica. . Se pueden dividir en dos categorías: un tipo requiere ITO, como los primeros tres tipos de pantallas táctiles, y el otro tipo no requiere ITO en la estructura, como los últimos tipos de pantallas. Actualmente en el mercado las pantallas táctiles resistivas y las pantallas táctiles capacitivas que utilizan materiales ITO son las más utilizadas.
Pantalla táctil resistiva
ITO es la abreviatura de óxido de indio y estaño, que es un conductor transparente. Las propiedades de esta sustancia se pueden ajustar ajustando la proporción de indio a estaño, el método de deposición, el grado de oxidación y el tamaño de los granos. Los materiales de ITO delgados tienen buena transparencia pero alta impedancia; los materiales de ITO gruesos tienen baja impedancia pero poca transparencia. Al depositarse sobre una película de poliéster PET, la temperatura de reacción debe caer por debajo de los 150 grados, lo que provocará una oxidación incompleta del ITO. En aplicaciones posteriores, el ITO quedará expuesto al aire o a barreras de aire, y su impedancia de área unitaria cambiará debido a la auto. -oxidación. Cambios de tiempo. Esto hace que las pantallas táctiles resistivas requieran una calibración frecuente.
La figura 1 es una vista en sección transversal lateral de una pantalla táctil resistiva. La superficie que toca el dedo es una capa dura que protege la capa de PET subyacente. La capa de PET es una película de PET delgada y elástica que se flexiona hacia abajo cuando se toca la superficie, lo que permite que los dos recubrimientos de ITO subyacentes entren en contacto entre sí y conecten el circuito en ese punto. Entre las dos capas de ITO hay algunos pivotes aislantes de aproximadamente una milésima de pulgada de espesor que separan las dos capas. La parte inferior es una capa inferior dura transparente para soportar la estructura superior, generalmente vidrio o plástico.
La estructura multicapa de la pantalla táctil resistiva provocará una gran pérdida de luz. En los dispositivos portátiles, normalmente es necesario aumentar la retroiluminación para compensar el problema de la mala transmisión de luz, pero esto es así. También aumentará el consumo de batería. La ventaja de la pantalla táctil resistiva es que su pantalla y sistema de control son relativamente económicos y la sensibilidad de respuesta también es muy buena.
Pantalla táctil capacitiva
La pantalla táctil capacitiva también requiere el uso de materiales ITO, tiene un bajo consumo de energía y una larga vida útil, pero su mayor costo la ha hecho menos preocupante antes. La amigable interfaz hombre-máquina y el fluido funcionamiento proporcionado por el iPhone lanzado por Apple han hecho que las pantallas táctiles capacitivas sean populares en el mercado, y se han lanzado varios productos de pantalla táctil capacitiva uno tras otro. Además, con el avance de la tecnología y la producción en masa, su costo continúa disminuyendo y existe una tendencia a reemplazar gradualmente las pantallas táctiles resistivas.
La pantalla táctil capacitiva de superficie solo utiliza una única capa de ITO. Cuando un dedo toca la superficie de la pantalla, se transferirá una cierta cantidad de carga al cuerpo humano. Para recuperar estas pérdidas de carga, las cargas se reponen desde las cuatro esquinas de la pantalla. La cantidad de carga repuesta en cada dirección es proporcional a la distancia del punto de contacto. De esto, podemos deducir la posición del punto de contacto.
El recubrimiento ITO de capacitancia superficial generalmente requiere agregar electrodos metálicos linealizados alrededor de la pantalla para reducir el impacto de los efectos de esquina/borde en el campo eléctrico. A veces hay una capa protectora de ITO debajo del revestimiento de ITO para bloquear el ruido. Las pantallas táctiles capacitivas de superficie deben calibrarse al menos una vez antes de poder utilizarse.
En comparación con las pantallas táctiles capacitivas de superficie, las pantallas táctiles capacitivas inductivas pueden atravesar capas de cobertura más gruesas y no requieren corrección. El grabado capacitivo inductivo de diferentes módulos de ITO en dos capas de recubrimientos de ITO requiere la consideración de factores como la impedancia total del módulo, la impedancia de las líneas de conexión entre los módulos y la capacitancia parásita generada en la intersección de las dos capas de ITO. módulos. Y para detectar el toque de los dedos, el área del módulo ITO debe ser más pequeña que el área de los dedos. Cuando se utiliza un patrón de diamante, la longitud diagonal generalmente se controla entre 4 y 6 mm.
En la Figura 3, los módulos ITO verde y azul están ubicados en dos capas de recubrimientos ITO. Se pueden considerar como controles deslizantes que cambian continuamente en las direcciones X e Y. Deben ajustarse en las direcciones X e Y. Direcciones Y. Diferentes módulos ITO escanean por separado para obtener la ubicación del punto de contacto y la trayectoria del toque. Entre las dos capas de recubrimiento ITO hay una capa aislante de PET o vidrio. Esta última tiene una mejor transmisión de luz, puede soportar una mayor presión, tiene un mayor rendimiento y puede recubrirse directamente sobre la superficie del LCD mediante un proceso especial. más pesado. Cuanto más delgada sea la capa de aislamiento, mejor será la transmitancia de la luz, pero mayor será la capacitancia parásita entre las dos capas de ITO.
La posición táctil detectada por la pantalla táctil capacitiva inductiva corresponde al punto de intersección donde se detecta el valor máximo de cambio de capacitancia. Para el eje X o el eje Y, la posición se obtiene tomando un promedio ponderado. de las señales de diferentes módulos ITO, el sistema luego muestra el punto de contacto o traza en la pantalla LCD debajo de la pantalla táctil.
Cuando dos dedos se tocan (los dos puntos rojos), habrá dos valores máximos en cada eje. En este momento, hay dos combinaciones posibles y el sistema no puede localizarlo ni juzgarlo con precisión. Esto es lo que solemos llamar punto espejo (los dos puntos azules).
Además, debajo de la pantalla táctil se encuentra la pantalla LCD, y su superficie también es conductora, lo que producirá capacitancia parásita con el módulo ITO recubierto de ITO cercano. Generalmente necesitamos agregar una capacitancia entre estos dos. capas Mantenga una cierta capa de aire entre ellas para reducir la influencia de la capacitancia parásita.
Soluciones de pantalla táctil capacitiva
Entre las soluciones de pantalla táctil capacitiva actuales, los productos Cypress PSoC son programables, tienen un diseño flexible y consistente, se combinan con un eficiente entorno de desarrollo de diseñador PSoC Express/PSoC y son en una posición de liderazgo.
La tecnología PSoC CapSense se implementa mediante módulos CSA o CSD basados en el principio de detección capacitiva. Habrá capacitancia parásita entre los módulos de detección adyacentes o los cables en la placa PCB o la pantalla táctil (consulte Cp en la Figura 4). Cuando un dedo se acerca o toca dos módulos de detección adyacentes, equivale a agregar dos capacitancias equivalentes al capacitor Cf. conectado en paralelo a Cp. Utilizando la tecnología CSA y CSD de PSoC, se pueden detectar cambios en esta capacitancia para determinar si hay un toque con el dedo.
Las ventajas de la solución de pantalla táctil PSoC también se reflejan en:
1. Es una solución de un solo chip, que reduce la cantidad de componentes externos y reduce el costo total de la lista de materiales. del sistema en comparación con las soluciones tradicionales.
2. Al utilizar el puente I2C-USB y otras herramientas relacionadas, combinado con el entorno de desarrollo del diseñador PSoC Express/PSoC, se pueden ahorrar mucho tiempo y costos de desarrollo.
3. El IO y varios módulos analógicos/digitales dentro del PSoC se pueden reconfigurar dinámicamente y el diseño se puede actualizar para satisfacer nuevas necesidades sin modificar el esquema ni la PCB. También admite una variedad de interfaces de comunicación I2C / UART / SPI / USB, etc., y se puede conectar fácilmente a hosts con varias interfaces, lo que reducirá el costo de las actualizaciones del sistema.
4. PSoC puede configurar parámetros de manera flexible en respuesta a cambios en el entorno externo: interferencias de RF/cambios de temperatura/fluctuaciones de energía, etc., y se ha utilizado ampliamente en el control táctil de monitores LCD, teléfonos móviles, cámaras digitales y electrodomésticos.
5. Además de controlar el tacto, PSoC también puede implementar funciones de valor agregado como control de retroiluminación LED, control de motor, administración de energía y expansión de E/S.
PSoC se ha utilizado en pantallas táctiles de varios tamaños. Si desea controlar la pantalla táctil capacitiva de superficie, puede realizarse mediante las series CY8C21x34 o CY8C24x94 a través del módulo CSD, consulte la Figura 5. El control de la pantalla táctil capacitiva inductiva se puede realizar mediante el módulo CSA de la serie CY8C20x34, o el módulo CSD de la serie CY8C21x34 o CY8C24x94.
En el diseño de productos con pantalla táctil, es necesario sopesar el rendimiento y el coste. El costo de las pantallas táctiles resistivas es bajo, la competencia es feroz y existen ciertas limitaciones en el rendimiento y los escenarios de aplicación.
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1. La pantalla táctil capacitiva solo requiere tacto, pero no requiere presión para generar una señal.
2. Las pantallas táctiles capacitivas solo necesitan calibración una vez o ninguna después de la producción, mientras que la tecnología resistiva requiere una calibración regular.
3. La vida útil de la solución capacitiva será mayor porque los componentes de la pantalla táctil capacitiva no requieren ningún movimiento. En una pantalla táctil resistiva, la película de ITO superior debe ser lo suficientemente delgada como para ser elástica de modo que pueda doblarse hacia abajo para hacer contacto con la película de ITO de abajo.
4. La tecnología capacitiva es superior a la tecnología resistiva en términos de pérdida de luz y consumo de energía del sistema.
5. La elección entre tecnología capacitiva y resistiva depende principalmente del objeto que toque la pantalla. Si se toca con el dedo, la pantalla táctil capacitiva es una mejor opción. Si necesita un lápiz óptico, ya sea de plástico o de metal, una pantalla táctil resistiva será suficiente. Las pantallas táctiles capacitivas también pueden usar un lápiz óptico, pero se requiere un lápiz especial para combinarlo.
6. El tipo capacitivo de superficie se puede usar para pantallas táctiles de gran tamaño y el costo de fase también es bajo, pero actualmente no admite el reconocimiento de gestos. El tipo capacitivo inductivo se usa principalmente para pantallas táctiles de tamaño pequeño y mediano; pantallas y puede admitir el reconocimiento de gestos.
7. La tecnología capacitiva es resistente al desgaste, tiene una larga vida útil y tiene bajos costos de mantenimiento cuando la utilizan los usuarios, por lo que los gastos operativos generales del fabricante se pueden reducir aún más.
La tendencia de desarrollo de las pantallas táctiles capacitivas
Las pantallas táctiles capacitivas se han utilizado en iPhones y otros dispositivos portátiles. Posicionar la trayectoria de un solo punto/simular doble clic del mouse son sus funciones básicas, y para ellas. múltiples El reconocimiento y la aplicación de operaciones de gestos con los dedos se han convertido en un tema candente en el mercado actual. En las aplicaciones portátiles, los usuarios sostienen el dispositivo con una mano y solo pueden operarlo con la otra, por lo que es particularmente importante reconocer operaciones de gestos con varios dedos, como agarrar/traducir, estirar/comprimir, rotar y pasar páginas. La pantalla táctil capacitiva inductiva de PSoC ya puede lograr una detección multipunto, lo que admite el reconocimiento de gestos con dos dedos. Es previsible que las pantallas táctiles capacitivas que admiten el reconocimiento de gestos brillen en el mercado.