Hiện tại có một số loại màn hình cảm ứng. Chúng là: điện trở (hai lớp), điện dung bề mặt và điện dung cảm ứng, sóng âm bề mặt, hồng ngoại và sóng uốn, số hóa hoạt động và hình ảnh quang học. . Chúng có thể được chia thành hai loại. Một loại yêu cầu ITO, chẳng hạn như ba loại màn hình cảm ứng đầu tiên và loại cấu trúc khác không yêu cầu ITO, chẳng hạn như các loại màn hình sau.
Màn hình cảm ứng ở khắp mọi nơi xung quanh chúng ta. Trong lĩnh vực thiết bị di động cá nhân như PDA, màn hình cảm ứng tiết kiệm không gian và dễ mang theo, cũng như tương tác giữa người và máy tính tốt hơn. Hiện nay trên thị trường, màn hình cảm ứng điện trở và màn hình cảm ứng điện dung sử dụng vật liệu ITO được sử dụng rộng rãi nhất.
Màn hình cảm ứng điện trở
ITO là tên viết tắt tiếng Anh của indium tin oxide, là một dây dẫn điện trong suốt. Các tính chất của chất này có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh tỷ lệ indi với thiếc, phương pháp lắng đọng, mức độ oxy hóa và kích thước của các hạt tinh thể. Vật liệu ITO mỏng có độ trong suốt tốt, nhưng trở kháng cao; vật liệu ITO dày có trở kháng thấp, nhưng tính minh bạch sẽ xấu đi. Khi lắng đọng trên màng polyester PET, nhiệt độ phản ứng sẽ giảm xuống dưới 150 độ, điều này sẽ dẫn đến quá trình oxy hóa không đầy đủ của ITO. Trong các ứng dụng tiếp theo, ITO sẽ tiếp xúc với các rào cản không khí hoặc không khí, và trở kháng khu vực đơn vị của nó sẽ khác nhau do tự oxy hóa. Thay đổi thời gian. Điều này làm cho màn hình cảm ứng điện trở cần được hiệu chỉnh thường xuyên.
Hình 1 là một cái nhìn mặt cắt ngang bên của màn hình cảm ứng điện trở. Bề mặt chạm vào ngón tay là một lớp phủ cứng để bảo vệ lớp PET bên dưới. Lớp PET là một màng PET mỏng, linh hoạt uốn cong xuống khi chạm vào bề mặt và cho phép hai lớp phủ ITO bên dưới tiếp xúc với nhau và kết nối mạch tại thời điểm này. Giữa hai lớp ITO là một số điểm tựa cô lập dày khoảng một phần nghìn inch để tách hai lớp. Ở phía dưới là một lớp đáy cứng trong suốt để hỗ trợ cấu trúc ở trên, thường là thủy tinh hoặc nhựa.
Cấu trúc nhiều lớp của màn hình cảm ứng điện trở sẽ gây ra rất nhiều mất ánh sáng. Đối với các thiết bị cầm tay, thường cần phải tăng nguồn đèn nền để bù đắp cho vấn đề truyền ánh sáng kém, nhưng điều này cũng sẽ làm tăng mức tiêu thụ pin. Ưu điểm của màn hình cảm ứng điện trở là màn hình và hệ thống điều khiển của nó tương đối rẻ, và độ nhạy phản hồi cũng rất tốt.
màn hình cảm ứng điện dung
Màn hình cảm ứng điện dung cũng cần sử dụng vật liệu ITO, và mức tiêu thụ điện năng thấp và tuổi thọ cao, nhưng chi phí cao hơn làm cho nó ít quan tâm hơn trước đây. Giao diện người-máy thân thiện và hiệu suất hoạt động mượt mà được cung cấp bởi iPhone của Apple đã làm cho màn hình cảm ứng điện dung trở nên phổ biến trên thị trường và các sản phẩm màn hình cảm ứng điện dung khác nhau đã xuất hiện lần lượt. Và khi quá trình tiến triển và sản xuất hàng loạt, chi phí của nó tiếp tục giảm, và nó bắt đầu dần dần thay thế màn hình cảm ứng điện trở.
Màn hình cảm ứng điện dung bề mặt chỉ sử dụng một lớp ITO duy nhất, khi một ngón tay chạm vào bề mặt màn hình, một lượng điện tích nhất định sẽ được chuyển đến cơ thể con người. Để phục hồi những tổn thất sạc này, điện tích được bổ sung từ bốn góc của màn hình. Lượng điện tích được thêm vào theo mỗi hướng tỷ lệ thuận với khoảng cách của điểm chạm và chúng ta có thể tính vị trí của điểm chạm từ đó.
Lớp phủ ITO điện dung bề mặt thường yêu cầu các điện cực kim loại tuyến tính ở ngoại vi màn hình để giảm ảnh hưởng của hiệu ứng góc / cạnh lên điện trường. Đôi khi có một lớp che chắn ITO dưới lớp phủ ITO để ngăn chặn tiếng ồn. Màn hình cảm ứng điện dung bề mặt cần phải được hiệu chỉnh ít nhất một lần trước khi nó có thể được sử dụng.
So với màn hình cảm ứng điện dung bề mặt, màn hình cảm ứng điện dung cảm ứng có thể xuyên qua một lớp che dày hơn và không cần chỉnh sửa. Loại điện dung quy nạp etches các mô-đun ITO khác nhau trên hai lớp phủ ITO. Cần phải xem xét trở kháng tổng thể của các mô-đun, trở kháng của các đường kết nối giữa các mô-đun và điện dung ký sinh được tạo ra tại giao điểm của hai lớp mô-đun ITO. Và để phát hiện chạm ngón tay, diện tích của mô-đun ITO phải nhỏ hơn diện tích của ngón tay. Khi một mẫu kim cương được sử dụng, chiều dài đường chéo thường được kiểm soát ở mức 4 đến 6 mm.
Trong Hình 3, các mô-đun ITO màu xanh lá cây và xanh dương được đặt trên hai lớp phủ ITO. Chúng có thể được coi là thanh trượt thay đổi liên tục theo hướng X và Y. Các mô-đun ITO khác nhau theo hướng X và Y cần được quét riêng. Có được vị trí của điểm tiếp xúc và quỹ đạo của cảm ứng. Giữa hai lớp phủ ITO là một lớp cách ly PET hoặc thủy tinh. Loại thứ hai có truyền ánh sáng tốt hơn, có thể chịu được áp lực lớn hơn và có năng suất cao hơn. Nó có thể được mạ trực tiếp trên bề mặt LCD thông qua một quá trình đặc biệt, nhưng nó cũng nặng hơn. Lớp cách ly này càng mỏng, khả năng truyền ánh sáng càng tốt, nhưng điện dung ký sinh giữa hai lớp ITO càng lớn.
Vị trí cảm ứng được phát hiện bởi màn hình cảm ứng điện dung tương ứng với điểm chéo nơi giá trị thay đổi điện dung tối đa được cảm nhận. Đối với trục X hoặc trục Y, đó là mức trung bình có trọng số của lượng tín hiệu của các mô-đun ITO khác nhau để có được số lượng vị trí, và sau đó hệ thống nằm dưới màn hình cảm ứng. Điểm cảm ứng hoặc theo dõi được hiển thị trên màn hình LCD.
Khi có hai ngón tay chạm vào nhau (hai điểm đỏ), sẽ có hai giá trị tối đa trên mỗi trục. Tại thời điểm này, có hai kết hợp có thể, và hệ thống không thể xác định vị trí và đánh giá chính xác. Đây là những gì chúng ta thường gọi là chấm phản chiếu (hai chấm màu xanh).
Ngoài ra, dưới cùng của màn hình cảm ứng là màn hình LCD, và bề mặt của nó cũng dẫn điện. Điều này sẽ tạo ra điện dung ký sinh với mô-đun ITO phủ ITO liền kề. Chúng ta thường cần dự trữ một lớp không khí nhất định giữa hai lớp. Giảm ảnh hưởng của điện dung ký sinh.
Giải pháp màn hình cảm ứng điện dung
Trong số các giải pháp màn hình cảm ứng điện dung hiện nay, các sản phẩm PSoC của Cypress đang ở vị trí hàng đầu với thiết kế có thể lập trình, linh hoạt, tính nhất quán tốt và môi trường phát triển thiết kế PSoC Express / PSoC hiệu quả.
Công nghệ PSoC CapSense được triển khai bằng cách sử dụng các mô-đun CSA hoặc CSD dựa trên nguyên tắc cảm biến điện dung. Sẽ có điện dung ký sinh giữa các mô-đun cảm biến liền kề hoặc dây trên PCB hoặc màn hình cảm ứng (xem Cp trong Hình 4). Khi một ngón tay tiếp cận hoặc chạm vào hai mô-đun cảm biến liền kề, nó tương đương với việc thêm hai điện dung. Nó tương đương với tụ điện Cf được kết nối song song với Cp. Sử dụng công nghệ CSA và CSD của PSoC có thể phát hiện sự thay đổi trên điện dung này, để xác định xem có chạm ngón tay hay không.
Những ưu điểm của giải pháp màn hình cảm ứng PSoC cũng được phản ánh trong:
1. Đây là giải pháp một chip, giúp giảm các thành phần bên ngoài so với giải pháp truyền thống và giảm chi phí BOM tổng thể của hệ thống.
2. Bằng cách sử dụng I2C-USB Bridge và các công cụ liên quan khác, kết hợp với môi trường phát triển thiết kế PSoC Express / PSoC, bạn có thể tiết kiệm đáng kể thời gian và chi phí phát triển.
3. IO nội bộ của PSoC và các mô-đun analog / kỹ thuật số khác nhau có thể được cấu hình lại một cách tự động và thiết kế có thể được cập nhật để đáp ứng các yêu cầu mới mà không cần sửa đổi sơ đồ và PCB. Nó cũng hỗ trợ một loạt các giao diện giao tiếp I2C / UART / SPI / USB, v.v., và có thể dễ dàng kết nối với máy chủ với các giao diện khác nhau, điều này sẽ làm giảm chi phí cập nhật hệ thống.
4. PSoC có thể linh hoạt thiết lập các thông số để đáp ứng với những thay đổi trong môi trường bên ngoài - nhiễu RF bên ngoài - thay đổi nhiệt độ / biến động công suất, v.v., và đã được sử dụng rộng rãi trong điều khiển cảm ứng của màn hình LCD, điện thoại di động, máy ảnh kỹ thuật số và hàng trắng.
5. Ngoài việc điều khiển cảm ứng, PSoC cũng có thể nhận ra các chức năng giá trị gia tăng như điều khiển đèn nền LED, điều khiển động cơ, quản lý năng lượng và mở rộng I / O.
PSoC đã được áp dụng cho màn hình cảm ứng với nhiều kích cỡ khác nhau. Nếu bạn muốn nhận ra sự kiểm soát của màn hình cảm ứng điện dung bề mặt, bạn có thể sử dụng dòng CY8C21x34 hoặc CY8C24x94 để nhận ra nó thông qua mô-đun CSD, như được hiển thị trong Hình 5. Việc điều khiển màn hình cảm ứng điện dung cảm ứng có thể được thực hiện bởi dòng CY8C20x34 thông qua mô-đun CSA, hoặc bằng dòng CY8C21x34 hoặc CY8C24x94 thông qua mô-đun CSD.
Trong thiết kế của các sản phẩm màn hình cảm ứng, hiệu suất và chi phí cần phải được cân nhắc. Chi phí của màn hình cảm ứng điện trở thấp, cạnh tranh khốc liệt và có những hạn chế nhất định về hiệu suất và ứng dụng.
1. Màn hình cảm ứng điện dung chỉ cần cảm ứng, không cần áp lực để tạo ra tín hiệu.
2. Màn hình cảm ứng điện dung chỉ cần hiệu chuẩn một lần hoặc không cần hiệu chuẩn sau khi sản xuất, trong khi công nghệ điện trở yêu cầu hiệu chuẩn thường xuyên.
3. Tuổi thọ của dung dịch điện dung sẽ dài hơn, bởi vì các bộ phận trong màn hình cảm ứng điện dung không yêu cầu bất kỳ chuyển động nào. Trong màn hình cảm ứng điện trở, màng ITO trên cần phải đủ mỏng để linh hoạt để uốn cong xuống để tiếp xúc với màng ITO thấp hơn.
4. Công nghệ điện dung vượt trội so với công nghệ điện trở về tổn thất ánh sáng và tiêu thụ điện năng hệ thống.
5. Sự lựa chọn giữa công nghệ điện dung hoặc công nghệ điện trở chủ yếu phụ thuộc vào đối tượng chạm vào màn hình. Nếu nó được chạm vào bởi một ngón tay, một màn hình cảm ứng điện dung là một lựa chọn tốt hơn. Nếu bạn cần bút stylus, cho dù đó là nhựa hay kim loại, màn hình cảm ứng điện trở có thể thực hiện công việc. Màn hình cảm ứng điện dung cũng có thể sử dụng bút stylus, nhưng nó cần một bút stylus đặc biệt để hợp tác.
6. Loại điện dung bề mặt có thể được sử dụng cho màn hình cảm ứng kích thước lớn và chi phí tương đối cũng thấp, nhưng hiện tại nó không thể hỗ trợ nhận dạng cử chỉ; loại điện dung cảm ứng chủ yếu được sử dụng cho màn hình cảm ứng vừa và nhỏ, và có thể hỗ trợ nhận dạng cử chỉ.
7. Công nghệ điện dung có khả năng chống mài mòn, có tuổi thọ cao và có chi phí bảo trì thấp khi người dùng sử dụng. Do đó, chi phí vận hành tổng thể của nhà sản xuất có thể được giảm hơn nữa.
Xu hướng phát triển của màn hình cảm ứng điện dung
Màn hình cảm ứng điện dung đã được áp dụng cho iPhone và các thiết bị cầm tay khác. Định vị một đường đua một điểm / mô phỏng một cú nhấp đúp vào chuột là chức năng cơ bản của nó, và việc nhận biết và áp dụng các hoạt động cử chỉ đa ngón tay đã trở thành một điểm nóng trên thị trường hiện tại. Trong các ứng dụng di động, người dùng giữ thiết bị bằng một tay và chỉ có thể hoạt động bằng tay kia. Do đó, điều đặc biệt quan trọng là nhận ra các hoạt động cử chỉ như nắm bắt / dịch nhiều ngón tay, kéo dài / nén, xoay và lật trang. Màn hình cảm ứng điện dung cảm ứng PSoC đã có thể đạt được phát hiện đa điểm để hỗ trợ nhận dạng cử chỉ hai ngón tay. Có thể thấy trước rằng màn hình cảm ứng điện dung hỗ trợ nhận dạng cử chỉ sẽ tỏa sáng trên thị trường.
