Atualmente existem vários tipos de telas sensíveis ao toque. São eles: resistivo (camada dupla), capacitivo superficial e indutivo capacitivo, onda acústica superficial, onda infravermelha e dobra, digitalizador ativo e imagem óptica. . Eles podem ser divididos em dois tipos. Um tipo requer ITO, como os três primeiros tipos de telas sensíveis ao toque, e o outro tipo de estrutura não requer ITO, como os últimos tipos de telas.
Telas sensíveis ao toque estão por nossa vez. No campo de dispositivos portáteis pessoais, como PDAs, telas sensíveis ao toque economizam espaço e são fáceis de transportar, bem como melhor interação homem-computador. Atualmente no mercado, telas de toque resistivas e telas de toque capacitivas usando materiais ITO são as mais utilizadas.
Tela de toque resistiva
ITO é a abreviação inglesa para óxido de lata de índio, que é um condutor elétrico transparente. As propriedades desta substância podem ser ajustadas ajustando a razão do índio para a estanho, o método de deposição, o grau de oxidação e o tamanho dos grãos cristalinos. Materiais finos da ITO têm boa transparência, mas alta impedância; materiais de ITO espessos têm baixa impedância, mas a transparência se deteriorará. Ao depositar em película de poliéster PET, a temperatura de reação deve cair abaixo de 150 graus, o que levará à oxidação incompleta da ITO. Em aplicações subsequentes, a OIto será exposta a barreiras aéreas ou aéreas, e a impedância da área da unidade variará devido à auto oxidação. Mudança de tempo. Isso faz com que a tela de toque resistiva precise ser calibrada com frequência.
A Figura 1 é uma visão transversal lateral da tela de toque resistiva. A superfície tocada pelo dedo é um revestimento duro para proteger a camada PET subjacente. A camada PET é uma película PET fina e flexível que se dobra para baixo quando a superfície é tocada, e permite que as duas camadas de revestimento ITO abaixo entrem em contato entre si e conectem o circuito neste ponto. Entre as duas camadas ITO há alguns fulcros de isolamento cerca de um milésimo de polegada de espessura para separar as duas camadas. Na parte inferior há uma camada inferior dura transparente para suportar a estrutura acima, geralmente vidro ou plástico.
A estrutura de várias camadas da tela de toque resistiva causará muita perda de luz. Para dispositivos portáteis, geralmente é necessário aumentar a fonte de luz de fundo para compensar o problema da má transmissão de luz, mas isso também aumentará o consumo de bateria. A vantagem da tela de toque resistiva é que sua tela e sistema de controle são relativamente baratos, e a sensibilidade de resposta também é muito boa.
tela de toque capacitiva
A tela de toque capacitiva também precisa usar material ITO, e seu baixo consumo de energia e vida longa, mas o custo mais alto o torna menos preocupado antes. A interface homem-máquina amigável e o desempenho de operação suave fornecido pelo iPhone da Apple tornaram a tela sensível ao toque capacitiva popular no mercado, e vários produtos de tela sensível ao toque capacitivo apareceram um após o outro. E à medida que o processo progride e a produção em massa, seu custo continua a cair, e começa a substituir gradualmente a tela de toque resistiva.
A tela de toque capacitiva da superfície usa apenas uma única camada de ITO, quando um dedo toca a superfície da tela, uma certa quantidade de carga elétrica será transferida para o corpo humano. Para recuperar essas perdas de carga, a carga é reabastecida dos quatro cantos da tela. A quantidade de carga adicionada em cada direção é proporcional à distância do ponto de toque, e podemos calcular a posição do ponto de toque a partir disso.
O revestimento ITO de capacitância superficial geralmente requer eletrodos metálicos linearizados na periferia da tela para reduzir a influência dos efeitos de canto/borda no campo elétrico. Às vezes, há uma camada de proteção ITO sob o revestimento ITO para bloquear o ruído. A tela de toque capacitiva da superfície precisa ser calibrada pelo menos uma vez antes de ser usada.
Em comparação com a tela de toque capacitiva da superfície, a tela de toque capacitiva indutiva pode penetrar em uma camada de cobertura mais grossa e não requer correção. O tipo capacitivo indutivo grava diferentes módulos ITO nas duas camadas de revestimentos ITO. É necessário considerar a impedância total dos módulos, a impedância das linhas de conexão entre os módulos e a capacitância parasitária gerada na intersecção das duas camadas de módulos ITO. E para detectar o toque do dedo, a área do módulo ITO deve ser menor que a área do dedo. Quando um padrão de diamante é usado, o comprimento diagonal é geralmente controlado a 4 a 6 mm.
Na Figura 3, os módulos ITO verde e azul estão localizados nas duas camadas de revestimento ITO. Eles podem ser considerados como deslizantes de mudança contínua nas direções X e Y. Diferentes módulos ITO nas instruções X e Y precisam ser escaneados separadamente. Obtenha a localização do ponto de toque e a trajetória do toque. Entre as duas camadas de revestimento ITO está uma camada de isolamento PET ou vidro. Este último tem melhor transmissão de luz, pode suportar maior pressão, e tem um rendimento maior. Pode ser diretamente banhado na superfície lcd através de um processo especial, mas também é mais pesado. Quanto mais fina esta camada de isolamento, melhor a transmissão da luz, mas maior a capacidade parasitária entre as duas camadas da OI.
A posição de toque detectada pela tela de toque capacitiva corresponde ao ponto cruzado onde o valor máximo de mudança de capacitância é sentido. Para o eixo X ou eixo Y, é a média ponderada da quantidade de sinal de diferentes módulos ITO para obter a quantidade de posição, e então o sistema está sob a tela de toque. O ponto de toque ou faixa é exibido no LCD.
Quando houver dois dedos tocando (dois pontos vermelhos), haverá dois valores máximos em cada eixo. Neste momento, há duas combinações possíveis, e o sistema não pode localizar e julgar com precisão. Isso é o que costumamos chamar de espelhamento de pontos (dois pontos azuis).
Além disso, a parte inferior da tela sensível ao toque é o display LCD, e sua superfície também é condutora. Isso gerará capacitância parasitária com o módulo ITO revestido iTO adjacente. Normalmente precisamos reservar uma certa camada de ar entre as duas camadas. Reduza a influência da capacitância parasitária.
Solução capacitiva de tela de toque
Entre as atuais soluções capacitivas de tela sensível ao toque, os produtos Cypress PSoC estão em uma posição de liderança com design programável, flexível, boa consistência e ambiente eficiente de desenvolvimento de designers PSoC Express/PSoC.
A tecnologia PSoC CapSense é implementada utilizando módulos CSA ou CSD com base no princípio do sensoriamento capacitivo. Haverá capacitâncias parasitárias entre módulos de sensoriamento adjacentes ou fios no PCB ou tela sensível ao toque (ver Cp na Figura 4). Quando um dedo se aproxima ou toca dois módulos de sensoriamento adjacentes, é equivalente a adicionar duas capacitâncias. É equivalente ao capacitor Cf conectado em paralelo ao Cp. Usando a tecnologia CSA e CSD do PSoC pode detectar a alteração nesta capacitância, de modo a determinar se há um toque de dedo.
As vantagens da solução de tela sensível ao toque PSoC também se refletem em:
1. É uma solução de chip único, que reduz os componentes externos em comparação com a solução tradicional e reduz o custo geral bom do sistema.
2. Usando a Ponte I2C-USB e outras ferramentas relacionadas, combinadas com o ambiente de desenvolvimento de designers PSoC Express/PSoC, você pode economizar muito tempo de desenvolvimento e custos.
3. O IO interno do PSoC e vários módulos analógicos/digitais podem ser reconfigurados dinamicamente, e o design pode ser atualizado para atender a novos requisitos sem modificar o esquema e o PCB. Ele também suporta uma variedade de interfaces de comunicação I2C / UART / SPI / USB, etc., e pode ser facilmente conectado a hosts com várias interfaces, o que reduzirá o custo das atualizações do sistema.
4. O PSoC pode definir parâmetros de forma flexível em resposta a mudanças no ambiente externo-INTERFERÊNCIA RF / mudanças de temperatura / flutuações de energia, etc., e tem sido amplamente utilizado no controle de toque de displays LCD, telefones celulares, câmeras digitais e bens brancos.
5. Além de controlar o toque, o PSoC também pode realizar funções de valor agregado, como controle de luz de fundo led, controle do motor, gerenciamento de energia e expansão de I/O.
PSoC foi aplicado a telas sensíveis ao toque de vários tamanhos. Se você quiser perceber o controle de telas sensíveis ao toque capacitivas da superfície, você pode usar a série CY8C21x34 ou CY8C24x94 para realizá-lo através do módulo CSD, como mostrado na Figura 5. O controle da tela de toque capacitivo indutivo pode ser realizado pela série CY8C20x34 através do módulo CSA, ou pela série CY8C21x34 ou CY8C24x94 através do módulo CSD.
No design de produtos de tela sensível ao toque, o desempenho e o custo precisam ser pesados. O custo das telas de toque resistivas é baixo, a concorrência é acirrada, e há certas limitações no desempenho e aplicações.
1. A tela de toque capacitiva só precisa de toque, não pressão para gerar sinais.
2. A tela de toque capacitiva só precisa de uma vez ou nenhuma calibração após a produção, enquanto a tecnologia de resistência requer calibração regular.
3. A vida útil da solução capacitiva será maior, pois as peças na tela de toque capacitivo não requerem nenhum movimento. Em telas de toque resistivas, o filme superior da ITO precisa ser fino o suficiente para ser flexível de modo a dobrar para baixo para entrar em contato com o filme inferior da ITO.
4. A tecnologia de capacitância é superior à tecnologia de resistência em termos de perda de luz e consumo de energia do sistema.
5. A escolha entre tecnologia capacitiva ou tecnologia resistiva depende principalmente do objeto que toca a tela. Se for tocado por um dedo, uma tela de toque capacitiva é uma escolha melhor. Se você precisa de uma caneta, seja de plástico ou metal, uma tela de toque resistiva pode fazer o trabalho. A tela de toque capacitiva também pode usar uma caneta, mas precisa de uma caneta especial para cooperar.
6. O tipo capacitivo de superfície pode ser usado para telas sensíveis ao toque de grande porte, e o custo relativo também é baixo, mas atualmente não pode suportar o reconhecimento de gestos; o tipo capacitivo indutivo é usado principalmente para telas sensíveis ao toque de pequeno e médio porte, e pode suportar o reconhecimento de gestos.
7. A tecnologia capacitiva é resistente ao desgaste, tem uma vida útil longa e tem baixos custos de manutenção quando os usuários a usam. Portanto, o custo operacional global do fabricante pode ser ainda mais reduzido.
A tendência de desenvolvimento da tela de toque capacitiva
Telas sensíveis ao toque capacitivas foram aplicadas em iPhones e outros dispositivos portáteis. Posicionar uma faixa de ponto único/simular um duplo clique em um mouse é sua função básica, e o reconhecimento e a aplicação de operações de gestos de vários dedos tornou-se um ponto quente no mercado atual. Em aplicativos portáteis, o usuário segura o dispositivo em uma mão e só pode operar com a outra mão. Portanto, é particularmente importante reconhecer operações de gestos como agarramento/tradução de vários dedos, alongamento/compressão, rotação e virada de página. A tela de toque capacitiva indutiva PSoC já pode alcançar a detecção de vários pontos para suportar o reconhecimento de gestos de dois dedos. É previsível que telas de toque capacitivas que suportam o reconhecimento de gestos brilhem no mercado.
