Сензорните екрани – как работи капацитивната технология

Сензорните екрани – как работи капацитивната технология

Your-Technology-728x90

Капацитивният тъчскрин е сензорен дисплей, който използва проводимостта на човешкия пръст или на специална писалка.

graphic 1a

Фиг. 1. Общ принцип. 

За разлика от резистивните сензорни екрани, капацитивните дисплеи не използват натиска на пръста, за да създават промяна в електрическата проводимост (виж. пилотния брой на „Твоите технологии“ – http://tvoite.technology/?page_id=34). Вместо това, те работят с всичко, което притежава електрически заряд – включително човешката кожа. (Да, ние се състоим от атоми с положителните и отрицателните заряди и съдържаме много вода!) Капацитивният сензорен екран е изграден от материали като мед или индиев оксид, които съхраняват електрическия заряди в електростатична решетка от малки жици, всяка по-тънка от човешки косъм.

Съществуват два основни типа капацитивни сензорни екрани – повърхностни и проекторни. Повърхностните капацитивни дисплеи използват сензори в ъглите и тънък филм равномерно разпределен по цялата повърхност, докато проекторно капацитивните използват решетка от редове и колони с отделен чип за наблюдение.

graphic 2a

Фиг. 2. Повърхностен капацитивен екран 

И в двата случая, когато един пръст докосва екрана, малък електрически заряд се прехвърли през пръста, за да затвори  електрическата верига, създавайки спад на напрежението в тази точка на екрана. (Ето защо капацитивните екрани не работят, когато носите ръкавици или пластмасова писалка. Платът не провежда електричество, освен ако не е снабден с проводяща нишка, а писалката трябва да е специална.) Софтуерът определя местоположението на текущия спад на напрежението и го обработва, за да определи съответстващата реакция.

Kапацитивният сензорен панел се състои от многослойни покрития върху стъклен панел. Многослойната структура е показана на фигура 3. Прозрачни проводими покрития са нанесени от двете страни на стъкления панел. Специално проектирани електроди са предвидени около ръба на горното покритие по предната страна, за да подават равномерно ниско напрежение в него, създавайки върху екрана еднородно електрическо поле. Задното проводящо покритие се използвана за екраниране на електромагнитните смущения. Върху проводящото покритие на предната страна се полага твърд слой, за да осигури защита му. Слоестата структура е оптимизирана да предостави извънредно оптично качество и дълготрайност.

Print

Фиг. 3. Многослойна структура 

Контролерът

Контролерът измерва стойностите на протичащия ток от четирите ъгъла и изчислява
X и Y координатите на точката на докосване. Суровите данни на координатите се анализират и компенсират, за да дадат оптимизирана линейна точност. Контролерът използва своята многоточкова функцията за коригиране на линейността, за да компенсира неравномерностите на панела. Всеки панел е калибриран в завода.

Тъй като капацитивните екрани не се нуждаят изобщо от силен контакт, можете да се плъзгате по тях много леко и да получавате точно толкова добра реакция, както с бавно и силно движение по тях.

При проекторната капацитивна технология има ецване в проводящ слой, което образува решетка, която позволява по-голяма точност и по-гъвкаво управление. Моделът на решетката на проводящия слой е създадена чрез ецване или на единичен проводящ слой или чрез ецване на перпендикулярни линии върху два отделни проводящи слоя. Тъй като този тип капацитивен екран има по-голяма резолюция, сензорният панел може да работи без пряк контакт, което позволява да се използват екранни протектори или други защитни изолационни пластове. В допълнение към човешкото тяло, той може да взаимодейства с активна или пасивна писалка. Има два различни вида проекторни капацитивни сензорни панели: взаимнокапацитивен и самокапацитивен.

 graphic 4a

Фиг. 4. Конструкция на екран с проекторно капацитивна технология 

Един капацитивен сензорен датчик се състои от голям масив от проводящи покрития от индиевo-калаен оксид (ИКО) върху един или повече слоя от стъкло или пластмаса – обикновено полиетилен терефталат. Добрата оптично яснотата и ниско съпротивление на ИКО го правят преобладаващ избор за тази много чувствителна електрическа верига.

 graphic 5a

Фиг. 5. Многослойна структура с редове и колони от компания доставчик на дисплеи

Най-отгоре на екрана на дисплея, но преди да се добави сензора за допир, попада изолационен материал, за да се избегнат смущения от капацитивен шум. Особено ако се използва метален панел, е необходим допълнителен изолатор по същата причина.

graphic 6a

Фиг. 6. Слоеве в екран с проекторно капацитивна технология – напречен разрез

Взаимно капацитивните сензори имат по един кондензатор във всяка пресечна точка на ред и колона. Масив 16-х-14 масив, например, има 224 независими кондензатора. А напрежение се прилага към редове или колони. Поставянето на пръст или проводима писалка близо до повърхността на сензора променя електростатично поле в мястото, което намалява взаимния капацитет. Промяната на капацитета на всяка отделна точка на решетката може да бъде измерена точно, за да се определи мястото на допир чрез измерване на напрежението в другата ос. Взаимно капацитивната технология позволява мулти-тъч работа, при която местоположенията на повече пръсти, длани или накрайници на писалки могат точно да се определят по едно и също време.

Самокапацитивните сензори могат да имат същата XY мрежа като взаимно капацитивните сензори, но колоните и редовете да работят самостоятелно. При самокапацитивните сензори, капацитивният товар на пръста се измерва на всеки електрод на колона или ред с амперметър. Този метод дава по-силен сигнал от взаимнокапацитивния, но не е в състояние да определи точно повече от един пръст, което води до „отблясъци“ или неправилно локализиране на мястото.

graphic 7a

Фиг. 7. Друг изглед на проекторната технология 

Най-важните предимства на проекторната капацитивна технология са следните:

  • Дълготрайност
  • Отлични отични качества (висока пропускливостy)
  • Възможност за мълтитъч (зависи от контролера)

Your-Technology-728x90

About Author

Write a Comment

Your e-mail address will not be published.
Required fields are marked*