En tant que nouveau périphérique de saisie, l’écran tactile constitue actuellement le moyen d’interaction homme-machine le plus simple, le plus pratique et le plus naturel.
L'écran tactile, également appelé « écran tactile » ou « écran tactile », est un dispositif d'affichage à cristaux liquides inductif qui peut recevoir des signaux d'entrée tels que des contacts ;lorsque les boutons graphiques de l'écran sont touchés, le système de retour tactile sur l'écran peut divers dispositifs de connexion sont pilotés selon des programmes préprogrammés, qui peuvent être utilisés pour remplacer les panneaux de boutons mécaniques et créer des effets audio et vidéo vifs via des écrans LCD.Les principaux domaines d'application des écrans tactiles de Ruixiang sont les équipements médicaux, les domaines industriels, les appareils portables, la maison intelligente, l'interaction homme-machine, etc.
Classifications courantes des écrans tactiles
Il existe aujourd'hui plusieurs types principaux d'écrans tactiles sur le marché : les écrans tactiles résistifs, les écrans tactiles capacitifs de surface et les écrans tactiles capacitifs inductifs, les écrans tactiles à ondes acoustiques de surface, infrarouges et à ondes de courbure, les numériseurs actifs et les écrans tactiles à imagerie optique.Il peut y en avoir deux types, un type nécessite un ITO, comme les trois premiers types d'écrans tactiles, et l'autre type ne nécessite pas d'ITO dans la structure, comme les derniers types d'écrans.Actuellement sur le marché, les écrans tactiles résistifs et les écrans tactiles capacitifs utilisant des matériaux ITO sont les plus utilisés.Ce qui suit présente les connaissances liées aux écrans tactiles, en se concentrant sur les écrans résistifs et capacitifs.
Structure de l'écran tactile
Une structure d'écran tactile typique se compose généralement de trois parties : deux couches conductrices résistives transparentes, une couche d'isolation entre les deux conducteurs et des électrodes.
Couche conductrice résistive : le substrat supérieur est en plastique, le substrat inférieur est en verre et de l'oxyde d'indium et d'étain conducteur (ITO) est enduit sur le substrat.Cela crée deux couches d'ITO, séparées par des pivots isolants d'environ un millième de pouce d'épaisseur.
Électrode : elle est composée de matériaux ayant une excellente conductivité (comme l'encre argentée) et sa conductivité est environ 1 000 fois celle de l'ITO.(Écran tactile capacitif)
Couche d'isolation : Elle utilise un film polyester élastique très fin PET.Lorsque la surface est touchée, elle se courbe vers le bas et permet aux deux couches de revêtement ITO situées en dessous de se contacter pour connecter le circuit.C'est pourquoi l'écran tactile permet de toucher la touche.écran tactile capacitif de surface.
Écran tactile résistif
En termes simples, un écran tactile résistif est un capteur qui utilise le principe de détection de pression pour obtenir le toucher.écran résistif
Principe de l'écran tactile résistif :
Lorsque le doigt d'une personne appuie sur la surface de l'écran résistif, le film PET élastique se plie vers le bas, permettant aux revêtements ITO supérieur et inférieur d'entrer en contact l'un avec l'autre pour former un point de contact.Un ADC est utilisé pour détecter la tension du point afin de calculer les valeurs des coordonnées des axes X et Y.écran tactile résistif
Les écrans tactiles résistifs utilisent généralement quatre, cinq, sept ou huit fils pour générer une tension de polarisation de l'écran et relire le point de rapport.Ici, nous prenons principalement quatre lignes comme exemple.Le principe est le suivant :
1. Ajoutez une tension constante Vref aux électrodes X+ et X- et connectez Y+ à un CAN haute impédance.
2. Le champ électrique entre les deux électrodes est uniformément réparti dans la direction X+ vers X-.
3. Lorsque la main touche, les deux couches conductrices entrent en contact au point de contact, et le potentiel de la couche X au point de contact est dirigé vers l'ADC connecté à la couche Y pour obtenir la tension Vx.écran résistif
4. Grâce à Lx/L=Vx/Vref, les coordonnées du point x peuvent être obtenues.
5. De la même manière, connectez Y+ et Y- à la tension Vref, les coordonnées de l'axe Y peuvent être obtenues, puis connectez l'électrode X+ à l'ADC haute impédance pour obtenir.Dans le même temps, l'écran tactile résistif à quatre fils peut non seulement obtenir les coordonnées X/Y du contact, mais également mesurer la pression du contact.
En effet, plus la pression est élevée, plus le contact est intense et plus la résistance est faible.En mesurant la résistance, la pression peut être quantifiée.La valeur de tension est proportionnelle à la valeur de coordonnée, elle doit donc être calibrée en calculant s'il y a un écart dans la valeur de tension du point de coordonnée (0, 0).écran résistif
Avantages et inconvénients de l’écran tactile résistif :
1. L'écran tactile résistif ne peut évaluer qu'un seul point de contact à chaque fois qu'il fonctionne.S’il y a plus de deux points de contact, cela ne peut pas être jugé correctement.
2. Les écrans résistifs nécessitent des films de protection et des calibrages relativement plus fréquents, mais les écrans tactiles résistifs ne sont pas affectés par la poussière, l'eau et la saleté.panneau d'écran tactile résistif
3. Le revêtement ITO de l'écran tactile résistif est relativement fin et facile à briser.S'il est trop épais, cela réduira la transmission de la lumière et provoquera une réflexion interne réduisant la clarté.Bien qu'une fine couche protectrice en plastique soit ajoutée à l'ITO, il reste facile à affûter.Il est endommagé par des objets ;et parce qu'elle est souvent touchée, de petites fissures voire des déformations apparaîtront sur la surface ITO après une certaine période d'utilisation.Si l’une des couches externes d’ITO est endommagée et se brise, elle perdra son rôle de conducteur et la durée de vie de l’écran tactile ne sera pas longue..panneau d'écran tactile résistif
écrans tactiles capacitifs, écrans tactiles capacitifs
Contrairement aux écrans tactiles résistifs, le toucher capacitif ne repose pas sur la pression du doigt pour créer et modifier les valeurs de tension afin de détecter les coordonnées.Il utilise principalement l'induction actuelle du corps humain pour fonctionner.écrans tactiles capacitifs
Principe de l'écran tactile capacitif :
Les écrans capacitifs fonctionnent à travers tout objet contenant une charge électrique, y compris la peau humaine.(La charge transportée par le corps humain) Les écrans tactiles capacitifs sont constitués de matériaux tels que des alliages ou de l'oxyde d'indium et d'étain (ITO), et les charges sont stockées dans des réseaux micro-électrostatiques plus fins que les cheveux.Lorsqu'un doigt clique sur l'écran, une petite quantité de courant sera absorbée par le point de contact, provoquant une chute de tension dans l'électrode d'angle, et l'objectif du contrôle tactile est atteint en détectant le faible courant du corps humain.C'est pourquoi l'écran tactile ne répond pas lorsque nous enfilons des gants et le touchons.écran tactile capacitif projeté
Classification des types de détection d'écran capacitif
Selon le type d'induction, elle peut être divisée en capacité de surface et capacité projetée.Les écrans capacitifs projetés peuvent être divisés en deux types : les écrans auto-capacitifs et les écrans capacitifs mutuels.L'écran capacitif mutuel le plus courant en est un exemple, composé d'électrodes de commande et d'électrodes de réception.écran tactile capacitif de surface
Écran tactile capacitif de surface :
Le capacitif de surface possède une couche ITO commune et un cadre métallique, utilisant des capteurs situés aux quatre coins et un film mince uniformément réparti sur la surface.Lorsqu'un doigt clique sur l'écran, le doigt humain et l'écran tactile agissent comme deux conducteurs chargés, se rapprochant l'un de l'autre pour former un condensateur de couplage.Pour le courant haute fréquence, le condensateur est un conducteur direct, donc le doigt tire un très petit courant du point de contact.Le courant sort des électrodes situées aux quatre coins de l'écran tactile.L'intensité du courant est proportionnelle à la distance du doigt à l'électrode.Le contrôleur tactile calcule la position du point tactile.écran tactile capacitif projeté
Écran tactile capacitif projeté :
Un ou plusieurs ITO gravés soigneusement conçus sont utilisés.Ces couches ITO sont gravées pour former plusieurs électrodes horizontales et verticales, et des puces indépendantes dotées de fonctions de détection sont échelonnées en rangées/colonnes pour former une matrice d'unités de détection de coordonnées d'axe de capacité projetée.: Les axes X et Y sont utilisés comme lignes et colonnes distinctes d'unités de détection de coordonnées pour détecter la capacité de chaque unité de détection de grille.écran tactile capacitif de surface
Paramètres de base de l'écran capacitif
Nombre de canaux : le nombre de lignes de canaux connectées de la puce à l'écran tactile.Plus il y a de canaux, plus le coût est élevé et plus le câblage est complexe.Auto-capacité traditionnelle : M+N (ou M*2, N*2) ;capacité mutuelle : M+N ;Capacité mutuelle incell : M*N.écrans tactiles capacitifs
Nombre de nœuds : nombre de données valides pouvant être obtenues par échantillonnage.Plus il y a de nœuds, plus de données peuvent être obtenues, les coordonnées calculées sont plus précises et la zone de contact pouvant être supportée est plus petite.Auto-capacité : identique au nombre de canaux, capacité mutuelle : M*N.
Espacement des canaux : distance entre les centres des canaux adjacents.Plus il y a de nœuds, plus le pas correspondant sera petit.
Longueur du code : seule une tolérance mutuelle doit augmenter le signal d'échantillonnage afin de gagner du temps d'échantillonnage.Le schéma de capacité mutuelle peut avoir des signaux sur plusieurs lignes de commande en même temps.Le nombre de chaînes dotées de signaux dépend de la longueur du code (généralement 4 codes constituent la majorité).Parce qu'un décodage est nécessaire, lorsque la longueur du code est trop grande, cela aura un certain impact sur le glissement rapide.écrans tactiles capacitifs
Principe de l'écran capacitif projeté Écrans tactiles capacitifs
(1) Écran tactile capacitif : les électrodes horizontales et verticales sont pilotées par une méthode de détection asymétrique.
La surface en verre de l'écran tactile capacitif auto-généré utilise l'ITO pour former des réseaux d'électrodes horizontaux et verticaux.Ces électrodes horizontales et verticales forment respectivement des condensateurs avec la masse.Cette capacité est communément appelée auto-capacité.Lorsqu'un doigt touche l'écran capacitif, la capacité du doigt se superpose à la capacité de l'écran.À ce moment, l'écran autocapacitif détecte les réseaux d'électrodes horizontales et verticales et détermine les coordonnées horizontales et verticales respectivement en fonction des changements de capacité avant et après le toucher, puis les coordonnées tactiles combinées dans un plan.
La capacité parasite augmente lorsque le doigt touche : Cp'=Cp + Cfinger, où Cp- est la capacité parasite.
En détectant le changement de capacité parasite, l'emplacement touché par le doigt est déterminé.écrans tactiles capacitifs
Prenons l'exemple de la structure d'auto-capacité à double couche : deux couches d'électrodes ITO, horizontales et verticales sont mises à la terre respectivement pour former une auto-capacité et des canaux de contrôle M+N.écran tactile capacitif d'affichage à cristaux liquides d'IPS
Pour les écrans autocapacitifs, s'il s'agit d'une seule touche, la projection dans les directions des axes X et Y est unique, et les coordonnées combinées sont également uniques.Si deux points sont touchés sur l'écran tactile et que les deux points sont dans des directions différentes de l'axe XY, 4 coordonnées apparaîtront.Mais évidemment, seules deux coordonnées sont réelles, et les deux autres sont communément appelées « points fantômes ».écran tactile capacitif d'affichage à cristaux liquides d'IPS
Par conséquent, les principales caractéristiques de l’écran autocapacitif déterminent qu’il ne peut être touché que par un seul point et ne peut pas réaliser un véritable multi-touch.écran tactile capacitif d'affichage à cristaux liquides d'IPS
Écran tactile capacitif mutuel : l'extrémité d'envoi et l'extrémité de réception sont différentes et se croisent verticalement.multi-touch capacitif
Utilisez ITO pour fabriquer des électrodes transversales et des électrodes longitudinales.La différence avec la capacité propre est qu'une capacité sera formée à l'intersection des deux jeux d'électrodes, c'est-à-dire que les deux jeux d'électrodes forment respectivement les deux pôles de la capacité.Lorsqu'un doigt touche l'écran capacitif, cela affecte le couplage entre les deux électrodes fixées au point tactile, modifiant ainsi la capacité entre les deux électrodes.multi-touch capacitif
Lors de la détection d'une capacité mutuelle, les électrodes horizontales envoient des signaux d'excitation en séquence et toutes les électrodes verticales reçoivent des signaux en même temps.De cette manière, les valeurs de capacité aux points d'intersection de toutes les électrodes horizontales et verticales peuvent être obtenues, c'est-à-dire la taille de capacité de l'ensemble du plan bidimensionnel de l'écran tactile, afin qu'elles puissent être réalisées.Multi-touches.
La capacité de couplage diminue lorsqu'un doigt la touche.
En détectant le changement de capacité de couplage, la position touchée par le doigt est déterminée.CM - condensateur de couplage.multi-touch capacitif
Prenons l'exemple de la structure d'autocapacité à double couche : deux couches d'ITO se chevauchent pour former des condensateurs M*N et des canaux de contrôle M+N.multi-touch capacitif
La technologie multi-touch est basée sur des écrans tactiles mutuellement compatibles et est divisée en technologies Multi-TouchGesture et Multi-Touch All-Point, qui sont une reconnaissance multi-touch de la direction des gestes et de la position tactile des doigts.Il est largement utilisé dans la reconnaissance gestuelle des téléphones mobiles et le toucher à dix doigts.Scène d'attente.Non seulement les gestes et la reconnaissance multi-doigts peuvent être reconnus, mais d'autres formes de contact sans doigts sont également autorisées, ainsi que la reconnaissance à l'aide des paumes, voire des mains portant des gants.La méthode de numérisation Multi-Touch All-Point nécessite une numérisation et une détection séparées des points d'intersection de chaque ligne et colonne de l'écran tactile.Le nombre d'analyses est le produit du nombre de lignes et du nombre de colonnes.Par exemple, si un écran tactile comporte M lignes et N colonnes, il doit être scanné.Les points d'intersection sont M*N fois, de sorte que le changement de chaque capacité mutuelle puisse être détecté.Lorsqu'il y a un contact avec le doigt, la capacité mutuelle diminue pour déterminer l'emplacement de chaque point de contact.multi-touch capacitif
Type de structure d'écran tactile capacitif
La structure de base de l'écran est divisée en trois couches de haut en bas : verre de protection, couche tactile et panneau d'affichage.Pendant le processus de production des écrans de téléphones portables, le verre de protection, l'écran tactile et l'écran d'affichage doivent être collés deux fois.
Étant donné que le verre de protection, l’écran tactile et l’écran d’affichage subissent à chaque fois un processus de stratification, le taux de rendement sera considérablement réduit.Si le nombre de laminages peut être réduit, le taux de rendement du laminage complet sera sans aucun doute amélioré.À l'heure actuelle, les fabricants d'écrans d'affichage les plus puissants ont tendance à promouvoir des solutions On-Cell ou In-Cell, c'est-à-dire qu'ils ont tendance à créer la couche tactile sur l'écran d'affichage ;tandis que les fabricants de modules tactiles ou les fabricants de matériaux en amont ont tendance à privilégier l'OGS, ce qui signifie que la couche tactile est réalisée sur du verre de protection.multi-touch capacitif
In-Cell : fait référence à la méthode d'intégration des fonctions de l'écran tactile dans les pixels à cristaux liquides, c'est-à-dire l'intégration des fonctions du capteur tactile à l'intérieur de l'écran d'affichage, ce qui peut rendre l'écran plus fin et plus léger.Dans le même temps, l'écran In-Cell doit être intégré à un circuit intégré tactile correspondant, sinon cela entraînera facilement des signaux de détection tactile erronés ou un bruit excessif.Par conséquent, les écrans In-Cell sont purement autonomes.multi-touch capacitif
On-Cell : désigne la méthode d'intégration de l'écran tactile entre le substrat du filtre couleur et le polariseur de l'écran d'affichage, c'est-à-dire avec un capteur tactile sur la dalle LCD, ce qui est beaucoup moins difficile que la technologie In Cell.Par conséquent, l’écran tactile le plus fréquemment utilisé sur le marché est l’écran Oncell.écran tactile capacitif IPS
OGS (One Glass Solution) : la technologie OGS intègre l'écran tactile et le verre de protection, recouvre l'intérieur du verre de protection d'une couche conductrice ITO et effectue un revêtement et une photolithographie directement sur le verre de protection.Étant donné que le verre de protection OGS et l'écran tactile sont intégrés ensemble, ils doivent généralement d'abord être renforcés, puis recouverts, gravés et enfin découpés.Couper du verre trempé de cette manière est très gênant, a un coût élevé, un faible rendement et provoque la formation de fissures capillaires sur les bords du verre, ce qui réduit la résistance du verre.écran tactile capacitif IPS
Comparaison des avantages et inconvénients des écrans tactiles capacitifs :
1. En termes de transparence de l'écran et d'effets visuels, OGS est le meilleur, suivi de In-Cell et On-Cell.écran tactile capacitif IPS
2. Minceur et légèreté.De manière générale, In-Cell est le plus léger et le plus fin, suivi par l'OGS.On-Cell est légèrement pire que les deux premiers.
3. En termes de résistance de l'écran (résistance aux chocs et résistance aux chutes), On-Cell est le meilleur, OGS est le deuxième et In-Cell est le pire.Il convient de souligner qu'OGS intègre directement le verre de protection Corning à la couche tactile.Le processus de traitement affaiblit la résistance du verre et l'écran est également très fragile.
4. En termes de toucher, la sensibilité tactile de l'OGS est meilleure que celle des écrans On-Cell/In-Cell.En termes de prise en charge du multi-touch, des doigts et du stylet, OGS est en fait meilleur que In-Cell/On-Cell.Cellules.De plus, étant donné que l'écran In-Cell intègre directement la couche tactile et la couche de cristaux liquides, le bruit de détection est relativement important et une puce tactile spéciale est requise pour le traitement de filtrage et de correction.Les écrans OGS ne dépendent pas autant des puces tactiles.
5. Les exigences techniques In-Cell/On-Cell sont plus complexes que celles de l'OGS et le contrôle de la production est également plus difficile.écran tactile capacitif IPS
Statu quo de l’écran tactile et tendances de développement
Avec le développement continu de la technologie, les écrans tactiles sont passés des écrans résistifs aux écrans capacitifs qui sont désormais largement utilisés.De nos jours, les écrans tactiles Incell et Incell occupent depuis longtemps le marché grand public et sont largement utilisés dans divers domaines tels que les téléphones mobiles, les tablettes et les automobiles.Les limites des écrans capacitifs traditionnels en film ITO deviennent de plus en plus évidentes, comme une résistance élevée, facile à casser, difficile à transporter, etc. Surtout dans les scènes incurvées ou incurvées ou flexibles, la conductivité et la transmission de la lumière des écrans capacitifs sont médiocres. .Afin de répondre à la demande du marché pour des écrans tactiles de grande taille et aux besoins des utilisateurs pour des écrans tactiles plus légers, plus fins et mieux tenus, des écrans tactiles flexibles incurvés et pliables ont vu le jour et sont progressivement utilisés dans les téléphones mobiles, les écrans tactiles de voiture, marchés de l'éducation, vidéoconférence, etc. Scènes.Le toucher flexible et pliable à surface incurvée devient la future tendance de développement.écran tactile capacitif IPS
Heure de publication : 13 septembre 2023