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Touch screen capacitivo

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Il touch screen capacitivo è un pannello di controllo che misura la variazione di capacità causata dal tocco di un oggetto conduttivo per stimare la posizione del tocco. Tra questi, il capacitivo proiettato è il tipo più diffuso nelle applicazioni.

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I. Touch screen capacitivo

Il touch screen capacitivo è un pannello di controllo che misura la variazione di capacità causata dal tocco di un oggetto conduttivo (come un dito) per stimare la posizione del tocco

A differenza del touch screen resistivo, che necessita di una pressione per stabilire il contatto effettivo tra due strati conduttivi all'interno, i metodi capacitivi possono ottenere la variazione di capacità semplicemente toccando leggermente lo schermo

Di conseguenza, consente uno scorrimento fluido e veloce, un'elevata durata e prestazioni ottiche eccellenti

Di conseguenza, il touch screen capacitivo ha una scelta di materiali più flessibile per i substrati, ad esempio vetri e plastiche, mentre le tecnologie resistive richiedono uno strato flessibile

-Come funziona il touch screen capacitivo?

Uno strato di materiale conduttore metallico trasparente (ossido di indio-stagno: ITO) è rivestito sulla superficie del substrato del pannello di controllo

Quando un oggetto conduttivo viene toccato, la capacità della posizione di contatto viene modificata in modo da poter rilevare la posizione di contatto.

Il touch screen capacitivo è uno schermo composito multistrato:

● Lo strato esterno è solitamente costituito da vetro di silice, grazie alla sua buona trasparenza e durezza per la protezione.

la superficie interna del vetro e lo strato interno (strati) sono rivestiti di materiale conduttivo metallico (ITO) e lo strato del sensore a chiave è dotato di un elettrodo in ogni angolo.

Poiché il campo elettrico del corpo umano, quando un dito si avvicina al touch screen, si forma una capacità di accoppiamento tra i due

Nell'ambiente di corrente ad alta frequenza, la capacità diventa un conduttore diretto, il dito assorbe una piccola quantità di corrente dalla posizione di contatto. In parallelo, la corrente esce dagli elettrodi su ciascun angolo.

La variazione di corrente di ciascun elettrodo è proporzionale alla distanza tra il dito e ciascun angolo. Il controllore può ottenere la posizione del punto di contatto calcolando accuratamente il rapporto della variazione di corrente.

-Classificazione del touch screen capacitivo

Lo schema capacitivo si suddivide in metodo capacitivo superficiale e metodo capacitivo proiettato.

Dato il principio di funzionamento del loro schema, la funzione touch di ciascun tipo è limitata.

schermo tattile capacitivo-superficiale (SCT)

È costituito da uno strato conduttivo, i cui quattro angoli sono collegati a quattro segnali di tensione alternativi (CA) perfettamente sincronizzati, come mostrato nella Figura 3

La posizione del tocco può essere stimata dalla variazione di corrente alle quattro sorgenti di tensione CA angolari causata dal tocco del combattente.

Il processo avviene come segue:

(1) Il dito che tocca lo schermo provoca una differenza di corrente in quattro sorgenti di tensione

(2) La sorgente di tensione è più vicina al punto di contatto, dove la variazione di corrente diventa maggiore a causa del carico resistivo più piccolo

(3) Di conseguenza, i punti di contatto vengono calcolati in base al rapporto delle correnti sulle quattro sorgenti di tensione

Sebbene non sia in grado di gestire tocchi multipli, la sua elevata durata lo rende ampiamente integrabile negli sportelli automatici (ATM).

touchscreen capacitivo proiettato (PCT)

Gli schermi tattili capacitivi proiettati utilizzano due strati conduttivi separati e incrociati tra loro a forma di matrice

I motivi orizzontali e verticali corrispondono alle informazioni sulla posizione dell'evento tattile

Esistono due approcci per creare e misurare la capacità:

(1) Autocapacità

Misura la capacità tra l'elettrodo orizzontale e la terra e tra l'elettrodo verticale e la terra; ogni riga e colonna ha la propria capacità, come mostrato nella Figura 4(a).

L'autocapacità è in grado di rispondere rapidamente, ma ha un problema nel localizzare la posizione reale del tocco se sono caricati due o più tocchi. La falsa identificazione è chiamata posizione fantasma

Pertanto, di solito si applica al tocco singolo e al tocco gestuale, non al multi-touch

Un altro svantaggio di questo approccio è che le prestazioni sono direttamente influenzate dall'umidità delle dita e dall'ambiente.

(2) Capacità reciproca

Nell'approccio a capacità reciproca, l'area sovrapposta di due serie di elettrodi forma una capacità

Il tocco del dito diminuisce la capacità reciproca a causa della perdita di campo elettrico da parte del dito posto tra due elettrodi.

Il sistema misura la capacità di ciascuna area sovrapposta dei modelli orizzontali e verticali, come illustrato nella Figura 4(b)

Poiché la misura è individuale, può supportare funzioni multi-touch senza limiti di numero di dita

Inoltre, la capacità reciproca non è facilmente influenzata dall'ambiente o dal dito.

Grazie a questi vantaggi, oggi è diventata una tecnologia touchscreen molto diffusa.

-Confronto tra le applicazioni

il pannello tattile a captazione superficiale è utilizzato soprattutto nei sistemi pubblici e industriali, come strumenti industriali, bancomat e chioschi, che si trovano all'aperto o in ambienti con requisiti rigorosi di temperatura e umidità. Il costo è più elevato in confronto.

il pannello tattile capacitivo proiettato presenta problemi di bassa deriva e migliore trasmittanza e può raggiungere più tocchi. È molto diffuso nei prodotti di consumo con schermo di piccole o medie dimensioni.

II. Soluzione del touch screen impiegato sul display

Nella struttura di base di un display tattile capacitivo, il pannello tattile è incollato sulla parte superiore del display per comporre un display tattile

Con l'aumento della domanda di schermi sottili e leggeri, in particolare nei prodotti elettronici di consumo, e lo sviluppo di IC TDDI (Touch and Display Driver Integration), si sono sviluppate ed emerse sul mercato soluzioni touchscreen integrate.

-Classificazione per soluzione

In generale, il metodo per collegare il touch panel al display può essere suddiviso in due soluzioni: add-on e embedded.

-Soluzioni aggiuntive: G+F/ G+F+F, G+G/ OGS

È il metodo tradizionale: il touch screen è un pannello separato aggiunto al display

In base al substrato utilizzato per lo strato tattile del touch screen, le soluzioni aggiuntive possono essere ulteriormente classificate in "tipo vetro" e "tipo pellicola"

Le soluzioni in vetro comprendono G+G (vetro di copertura + vetro con ITO/ITO) e OGS (One Glass Solution)

L'OGS è una soluzione di aggiornamento di G+G che prevede l'applicazione diretta dell'ITO sul vetro di copertura. In questo modo si risparmia il costo di un pezzo di vetro e di una volta di incollaggio

Tuttavia, lo svantaggio è che la resistenza del vetro diminuisce durante la lavorazione.

Le soluzioni con pellicola includono G+F (vetro di copertura + pellicola con ITO/ITO) e G+F+F, in cui l'ITO è rivestito sulla pellicola anziché sul vetro

Per questo motivo può essere più sottile e leggera della soluzione G+G

Tuttavia, dato che G+F ha un solo strato di sensore (pellicola ITO), non può ottenere la funzione multi-touch, mentre le altre soluzioni non hanno problemi.

-Soluzioni integrate: In-Cell, On-Cell

Lo strato tattile è incorporato nel modulo del display

Esistono due schemi: On-Cell e In-Cell.

On-Cell consiste nell'incorporare lo strato tattile tra il substrato del filtro colore (CF) e il polarizzatore

In-Cell consiste nell'incorporare lo strato tattile dietro il substrato CF e all'interno dello strato di celle, il che è più complicato di On-Cell.

-Confronto tra le caratteristiche delle diverse soluzioni

In generale, la tecnologia delle soluzioni add-on è matura e semplice e può essere implementata a basso costo.

Mentre la soluzione embedded è in grado di soddisfare la tendenza del mercato degli schermi sottili e leggeri, la tecnologia è complicata e presenta requisiti più elevati per il supporto dei circuiti integrati. Ha ancora bisogno di tempo per raggiungere una resa elevata e ridurre i costi.

Dal punto di vista dell'industria, in competizione per la quota di mercato, i produttori di touch panel promuovono le soluzioni add-on, mentre i produttori di display come LG, Samsung e Sharp spingono sulle soluzioni embedded.

A confronto:

sensibilità al tocco: OGS > On-Cell > In-Cell

multi-touch: tranne G+F, gli altri sono tutti in grado di farlo

trasparenza dello schermo ed effetti visivi: OGS＞ Incorporato ＞GG＞GF＞GFF

leggero e sottile: In-Cell＜OGS< On-Cell＜GF＜GFF＜GG (da sottile a spesso)

anti-impatto/resistenza dello schermo: On-Cell > OGS > In-Cell

costo di manutenzione: Incorporato > OGS > GF/GFF/GG

costo/difficoltà tecniche: Incorporato > Add-on

tasso di rendimento: Componente aggiuntivo > Incorporato

III. Valore di mercato e sviluppo del touch screen capacitivo

Il tocco delle dita è un'interfaccia di input più intuitiva per interagire con display e macchine.

- Vantaggi e valori delle caratteristiche

Rispetto alle altre tecnologie touchscreen, le seguenti caratteristiche hanno fatto sì che il pannello tattile capacitivo si distinguesse nelle applicazioni, in particolare nei prodotti di consumo, che perseguono un'esperienza e un aspetto ottimali

alta precisione: fino al 99%

elevata trasmittanza: 85%-90%

alta sensibilità: la forza di rilevamento può essere inferiore a 2 oz, il tempo di risposta è inferiore a 3 ms

alta stabilità: il cursore non deriva dopo una calibrazione

alta durabilità/lunga durata: ogni posizione può sopportare più di decine di milioni di tocchi

funzione multi-touch fluida: varie opzioni per archiviare il multi-touch

forte protezione: il vetro di copertura può essere altamente resistente ai graffi (durezza Mohs 7H) e rifinito con una buona schermatura dall'inquinamento esterno, come acqua, olio, fuoco, radiazioni ed elettricità statica.

- Sviluppo e sfide nell'applicazione

Dagli anni '60, a partire dall'esercito statunitense, le applicazioni del touchscreen si sono estese ai settori del consumo di massa e a quelli commerciali e industriali

Nell'attuale era dell'IoT, la domanda di operazioni intelligenti è aumentata rapidamente e sempre più terminali si sono affidati ai display touch come supporti di input.

Ad esempio, nell'industria automobilistica, l'arredamento interno è dotato di un numero sempre maggiore di display touch per i vari pannelli di controllo e gli schermi sono sempre più ampi e grandi.

Con questa tendenza, il mercato dei display touch è entrato in un periodo di rapido sviluppo e di diversificazione dei prodotti

Sebbene siano stati compiuti molti progressi nelle tecnologie touchscreen, esistono ancora delle sfide

L'integrazione con altre tecnologie e le applicazioni flessibili e diversificate sono ancora tendenze e sfide per lo sviluppo futuro dell'industria dei touch screen.

Se avete bisogno di schermi tattili per il vostro progetto, non esitate a contattarci: disponiamo di schermi tattili standard per la vostra selezione e possiamo fornire una soluzione personalizzata per le vostre aspettative dal nostro team di ingegneri.