Là một thiết bị đầu vào mới, màn hình cảm ứng hiện là cách tương tác giữa người và máy tính đơn giản, thuận tiện và tự nhiên nhất.
Màn hình cảm ứng hay còn gọi là "màn hình cảm ứng" hay "bảng cảm ứng", là một thiết bị hiển thị tinh thể lỏng cảm ứng có thể nhận tín hiệu đầu vào như danh bạ;Khi chạm vào các nút đồ họa trên màn hình, hệ thống phản hồi xúc giác trên màn hình có thể. Nhiều thiết bị kết nối khác nhau được điều khiển theo các chương trình được lập trình sẵn, có thể dùng để thay thế các bảng nút cơ và tạo hiệu ứng âm thanh, video sống động thông qua màn hình LCD.Các lĩnh vực ứng dụng chính của màn hình cảm ứng Ruixiang là thiết bị y tế, lĩnh vực công nghiệp, thiết bị cầm tay, Nhà thông minh, tương tác giữa người và máy tính, v.v.
Phân loại màn hình cảm ứng phổ biến
Có một số loại màn hình cảm ứng chính trên thị trường hiện nay: màn hình cảm ứng điện trở, màn hình cảm ứng điện dung bề mặt và màn hình cảm ứng điện dung cảm ứng, sóng âm bề mặt, sóng hồng ngoại và sóng uốn, màn hình cảm ứng số hóa chủ động và hình ảnh quang học.Có thể có hai loại trong số chúng, một loại yêu cầu ITO, chẳng hạn như ba loại màn hình cảm ứng đầu tiên và loại còn lại không yêu cầu ITO trong cấu trúc, chẳng hạn như các loại màn hình sau.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.Phần sau đây giới thiệu các kiến thức liên quan đến màn hình cảm ứng, tập trung vào màn hình điện trở và màn hình điện dung.
Cấu trúc màn hình cảm ứng
Cấu trúc màn hình cảm ứng điển hình thường bao gồm ba phần: hai lớp dây dẫn điện trở trong suốt, lớp cách ly giữa hai dây dẫn và các điện cực.
Lớp dây dẫn điện trở: Lớp nền phía trên được làm bằng nhựa, lớp nền phía dưới được làm bằng thủy tinh và oxit thiếc indi dẫn điện (ITO) được phủ lên bề mặt.Điều này tạo ra hai lớp ITO, được ngăn cách bởi một số trục cách ly dày khoảng một phần nghìn inch.
Điện cực: Nó được làm bằng vật liệu có độ dẫn điện tuyệt vời (chẳng hạn như mực bạc), và độ dẫn điện của nó gấp khoảng 1000 lần so với ITO.(Bảng điều khiển cảm ứng điện dung)
Lớp cách ly: Sử dụng màng polyester đàn hồi rất mỏng PET.Khi chạm vào bề mặt sẽ uốn cong xuống dưới và cho phép hai lớp phủ ITO bên dưới tiếp xúc với nhau để nối mạch.Đây là lý do tại sao màn hình cảm ứng có thể chạm được phím.màn hình cảm ứng điện dung bề mặt.
Màn hình cảm ứng điện trở
Nói một cách đơn giản, màn hình cảm ứng điện trở là một cảm biến sử dụng nguyên lý cảm biến áp suất để đạt được cảm ứng.màn hình điện trở
Nguyên lý màn hình cảm ứng điện trở:
Khi ngón tay của một người ấn vào bề mặt màn hình điện trở, màng PET đàn hồi sẽ uốn cong xuống dưới, cho phép lớp phủ ITO trên và dưới tiếp xúc với nhau tạo thành điểm tiếp xúc.Một ADC được sử dụng để phát hiện điện áp của điểm để tính giá trị tọa độ trục X và Y.màn hình cảm ứng điện trở
Màn hình cảm ứng điện trở thường sử dụng bốn, năm, bảy hoặc tám dây để tạo ra điện áp phân cực cho màn hình và đọc lại điểm báo cáo.Ở đây chúng tôi chủ yếu lấy bốn dòng làm ví dụ.Nguyên tắc như sau:
1. Thêm một điện áp Vref không đổi vào các điện cực X+ và X-, đồng thời kết nối Y+ với ADC có trở kháng cao.
2. Điện trường giữa hai điện cực phân bố đều theo hướng từ X+ đến X-.
3. Khi tay chạm vào, hai lớp dẫn điện tiếp xúc với nhau tại điểm tiếp xúc và điện thế của lớp X tại điểm tiếp xúc được dẫn đến ADC được kết nối với lớp Y để thu được điện áp Vx.màn hình điện trở
4. Thông qua Lx/L=Vx/Vref, có thể thu được tọa độ của điểm x.
5. Theo cách tương tự, kết nối Y+ và Y- với điện áp Vref, có thể lấy được tọa độ của trục Y, sau đó kết nối điện cực X+ với ADC có trở kháng cao để thu được.Đồng thời, màn hình cảm ứng điện trở bốn dây không chỉ có thể thu được tọa độ X/Y của tiếp điểm mà còn có thể đo áp suất của tiếp điểm.
Điều này là do áp suất càng lớn thì tiếp xúc càng đầy đủ và điện trở càng nhỏ.Bằng cách đo điện trở, áp suất có thể được định lượng.Giá trị điện áp tỷ lệ thuận với giá trị tọa độ nên cần hiệu chỉnh bằng cách tính xem có sai lệch về giá trị điện áp của điểm tọa độ (0, 0) hay không.màn hình điện trở
Ưu điểm và nhược điểm của màn hình cảm ứng điện trở:
1. Màn hình cảm ứng điện trở chỉ có thể đánh giá một điểm chạm mỗi lần hoạt động.Nếu có nhiều hơn hai điểm tiếp xúc thì không thể đánh giá chính xác được.
2. Màn hình điện trở yêu cầu màng bảo vệ và hiệu chuẩn tương đối thường xuyên hơn, nhưng màn hình cảm ứng điện trở không bị ảnh hưởng bởi bụi, nước và chất bẩn.bảng điều khiển màn hình cảm ứng điện trở
3. Lớp phủ ITO của màn hình cảm ứng điện trở tương đối mỏng và dễ vỡ.Nếu quá dày sẽ làm giảm khả năng truyền ánh sáng và khiến phản xạ bên trong làm giảm độ rõ nét.Mặc dù ITO được thêm một lớp nhựa mỏng bảo vệ nhưng vẫn dễ bị mài sắc.Nó bị hư hỏng bởi đồ vật;và do thường xuyên chạm vào nên các vết nứt nhỏ hoặc thậm chí biến dạng sẽ xuất hiện trên bề mặt ITO sau một thời gian sử dụng nhất định.Nếu một trong các lớp ITO bên ngoài bị hỏng và vỡ, nó sẽ mất vai trò dẫn điện và tuổi thọ của màn hình cảm ứng sẽ không được lâu..bảng điều khiển màn hình cảm ứng điện trở
màn hình cảm ứng điện dung, màn hình cảm ứng điện dung
Không giống như màn hình cảm ứng điện trở, cảm ứng điện dung không dựa vào áp lực ngón tay để tạo và thay đổi giá trị điện áp nhằm phát hiện tọa độ.Nó chủ yếu sử dụng cảm ứng hiện tại của cơ thể con người để hoạt động.màn hình cảm ứng điện dung
Nguyên lý màn hình cảm ứng điện dung:
Màn hình điện dung hoạt động thông qua bất kỳ vật thể nào chứa điện tích, bao gồm cả da người.(Điện tích do cơ thể con người mang theo) Màn hình cảm ứng điện dung được làm bằng các vật liệu như hợp kim hoặc oxit thiếc indi (ITO) và điện tích được lưu trữ trong mạng vi tĩnh điện mỏng hơn tóc.Khi ngón tay bấm vào màn hình, một lượng dòng điện nhỏ sẽ được hấp thụ từ điểm tiếp xúc, gây ra hiện tượng sụt áp ở điện cực góc và mục đích của điều khiển cảm ứng đạt được là nhờ cảm nhận được dòng điện yếu của cơ thể con người.Đây là lý do tại sao màn hình cảm ứng không phản hồi khi chúng ta đeo găng tay và chạm vào.màn hình cảm ứng điện dung dự kiến
Phân loại loại cảm biến màn hình điện dung
Theo loại cảm ứng, nó có thể được chia thành điện dung bề mặt và điện dung hình chiếu.Màn hình điện dung dự kiến có thể được chia thành hai loại: màn hình tự điện dung và màn hình điện dung tương hỗ.Màn hình điện dung tương hỗ phổ biến hơn là một ví dụ, bao gồm các điện cực truyền động và các điện cực thu.màn hình cảm ứng điện dung bề mặt
Màn hình cảm ứng điện dung bề mặt:
Điện dung bề mặt có lớp ITO chung và khung kim loại, sử dụng các cảm biến đặt ở 4 góc và một màng mỏng phân bố đều trên bề mặt.Khi ngón tay bấm vào màn hình, ngón tay con người và màn hình cảm ứng đóng vai trò như hai dây dẫn tích điện, tiến lại gần nhau tạo thành tụ điện ghép.Đối với dòng điện tần số cao, tụ điện là vật dẫn điện trực tiếp nên ngón tay sẽ hút một dòng điện rất nhỏ từ điểm tiếp xúc.Dòng điện chạy ra từ các điện cực ở bốn góc của màn hình cảm ứng.Cường độ dòng điện tỷ lệ thuận với khoảng cách từ ngón tay đến điện cực.Bộ điều khiển cảm ứng tính toán vị trí của điểm tiếp xúc.màn hình cảm ứng điện dung dự kiến
Màn hình cảm ứng điện dung dự kiến:
Một hoặc nhiều ITO khắc được thiết kế cẩn thận được sử dụng.Các lớp ITO này được khắc để tạo thành nhiều điện cực ngang và dọc, đồng thời các chip độc lập có chức năng cảm biến được xếp so le theo hàng/cột để tạo thành ma trận đơn vị cảm biến tọa độ trục có điện dung dự kiến.: Trục X và Y được sử dụng làm hàng và cột riêng biệt của các đơn vị cảm biến tọa độ để phát hiện điện dung của từng đơn vị cảm biến lưới.màn hình cảm ứng điện dung bề mặt
Thông số cơ bản của màn hình điện dung
Số kênh: Số lượng đường kênh được kết nối từ chip tới màn hình cảm ứng.Càng có nhiều kênh thì chi phí càng cao và hệ thống dây điện càng phức tạp.Năng lực tự lực truyền thống: M+N (hoặc M*2, N*2);công suất lẫn nhau: M+N;công suất lẫn nhau của tế bào: M*N.màn hình cảm ứng điện dung
Số lượng nút: Số lượng dữ liệu hợp lệ có thể thu được bằng cách lấy mẫu.Càng có nhiều nút thì càng thu được nhiều dữ liệu, tọa độ được tính toán chính xác hơn và vùng tiếp xúc có thể được hỗ trợ càng nhỏ.Dung lượng riêng: giống như số lượng kênh, dung lượng lẫn nhau: M*N.
Khoảng cách kênh: khoảng cách giữa các trung tâm kênh liền kề.Càng có nhiều nút thì cường độ tương ứng sẽ càng nhỏ.
Độ dài mã: chỉ có dung sai lẫn nhau mới cần tăng tín hiệu lấy mẫu để tiết kiệm thời gian lấy mẫu.Sơ đồ điện dung lẫn nhau có thể có tín hiệu trên nhiều đường truyền động cùng một lúc.Có bao nhiêu kênh có tín hiệu tùy thuộc vào độ dài mã (thông thường 4 mã là đa số).Vì cần phải giải mã nên khi độ dài mã quá lớn sẽ ảnh hưởng nhất định đến việc trượt nhanh.màn hình cảm ứng điện dung
Nguyên tắc màn hình điện dung dự kiến Màn hình cảm ứng điện dung
(1) Màn hình cảm ứng điện dung: Cả hai điện cực ngang và dọc đều được điều khiển bằng phương pháp cảm biến một đầu.
Bề mặt kính của màn hình cảm ứng điện dung tự tạo sử dụng ITO để tạo thành các dãy điện cực ngang và dọc.Các điện cực ngang và dọc này tạo thành tụ điện tương ứng với mặt đất.Điện dung này thường được gọi là điện dung tự thân.Khi ngón tay chạm vào màn hình điện dung, điện dung của ngón tay sẽ chồng lên điện dung của màn hình.Lúc này, màn hình tự điện dung sẽ phát hiện các mảng điện cực ngang và dọc và xác định tọa độ ngang và dọc tương ứng dựa trên sự thay đổi của điện dung trước và sau khi chạm, sau đó tọa độ Touch kết hợp thành một mặt phẳng.
Điện dung ký sinh tăng lên khi ngón tay chạm vào: Cp'=Cp + Cfinger, trong đó Cp- là điện dung ký sinh.
Bằng cách phát hiện sự thay đổi điện dung ký sinh, vị trí mà ngón tay chạm vào sẽ được xác định.màn hình cảm ứng điện dung
Lấy cấu trúc tự điện dung hai lớp làm ví dụ: hai lớp ITO, điện cực ngang và dọc được nối đất tương ứng để tạo thành các kênh tự điện dung và kênh điều khiển M+N.màn hình cảm ứng điện dung lcd ips
Đối với màn hình tự điện dung, nếu là một lần chạm, hình chiếu theo hướng trục X và trục Y là duy nhất và tọa độ kết hợp cũng là duy nhất.Nếu chạm vào hai điểm trên màn hình cảm ứng và hai điểm đó nằm ở các hướng trục XY khác nhau thì sẽ xuất hiện 4 tọa độ.Nhưng rõ ràng chỉ có hai tọa độ là có thật, còn hai tọa độ còn lại thường được gọi là "điểm ma".màn hình cảm ứng điện dung lcd ips
Do đó, đặc điểm nguyên tắc của màn hình tự điện dung xác định rằng nó chỉ có thể được chạm vào bởi một điểm duy nhất và không thể đạt được cảm ứng đa điểm thực sự.màn hình cảm ứng điện dung lcd ips
Màn hình cảm ứng điện dung lẫn nhau: Đầu gửi và đầu nhận khác nhau và chéo theo chiều dọc.cảm ứng điện dung đa điểm
Sử dụng ITO để chế tạo các điện cực ngang và điện cực dọc.Sự khác biệt so với điện dung tự thân là điện dung sẽ được hình thành ở nơi hai bộ điện cực giao nhau, tức là hai bộ điện cực tương ứng tạo thành hai cực của điện dung.Khi ngón tay chạm vào màn hình điện dung, nó sẽ ảnh hưởng đến sự ghép nối giữa hai điện cực được gắn vào điểm tiếp xúc, từ đó làm thay đổi điện dung giữa hai điện cực.cảm ứng điện dung đa điểm
Khi phát hiện điện dung lẫn nhau, các điện cực ngang sẽ gửi tín hiệu kích thích theo trình tự và tất cả các điện cực dọc đều nhận tín hiệu cùng một lúc.Bằng cách này, có thể thu được các giá trị điện dung tại các điểm giao nhau của tất cả các điện cực ngang và dọc, tức là kích thước điện dung của toàn bộ mặt phẳng hai chiều của màn hình cảm ứng, để có thể nhận ra nó.cảm ưng đa điểm.
Điện dung ghép giảm khi ngón tay chạm vào nó.
Bằng cách phát hiện sự thay đổi điện dung ghép nối, vị trí mà ngón tay chạm vào sẽ được xác định.CM - tụ điện ghép.cảm ứng điện dung đa điểm
Lấy cấu trúc tự điện dung hai lớp làm ví dụ: hai lớp ITO chồng lên nhau tạo thành tụ điện M*N và kênh điều khiển M+N.cảm ứng điện dung đa điểm
Công nghệ cảm ứng đa điểm dựa trên màn hình cảm ứng tương thích lẫn nhau và được chia thành công nghệ Multi-TouchGesture và Multi-Touch All-Point, là công nghệ nhận dạng đa chạm về hướng cử chỉ và vị trí chạm ngón tay.Nó được sử dụng rộng rãi trong nhận dạng cử chỉ trên điện thoại di động và chạm bằng mười ngón tay.Cảnh chờ đợi.Không chỉ có thể nhận dạng cử chỉ và nhận dạng nhiều ngón tay mà các hình thức chạm không dùng ngón tay khác cũng được cho phép, cũng như nhận dạng bằng lòng bàn tay, thậm chí cả bàn tay đeo găng tay.Phương pháp quét Multi-Touch All-Point yêu cầu quét và phát hiện riêng biệt các điểm giao nhau của từng hàng và cột của màn hình cảm ứng.Số lần quét là tích của số hàng và số cột.Ví dụ: nếu màn hình cảm ứng bao gồm M hàng và N cột thì cần phải quét màn hình đó.Các điểm giao nhau là M*N lần, do đó có thể phát hiện được sự thay đổi của từng điện dung lẫn nhau.Khi có một cú chạm ngón tay, điện dung lẫn nhau sẽ giảm để xác định vị trí của từng điểm tiếp xúc.cảm ứng điện dung đa điểm
Loại cấu trúc màn hình cảm ứng điện dung
Cấu trúc cơ bản của màn hình được chia thành ba lớp từ trên xuống dưới, kính bảo vệ, lớp cảm ứng và bảng hiển thị.Trong quá trình sản xuất màn hình điện thoại di động, kính bảo vệ, màn hình cảm ứng và màn hình hiển thị cần được liên kết hai lần.
Vì kính bảo vệ, màn hình cảm ứng và màn hình hiển thị luôn trải qua quá trình cán màng nên năng suất sẽ giảm đi đáng kể.Nếu số lượng cán màng có thể giảm xuống, chắc chắn hiệu suất của cán màng hoàn toàn sẽ được cải thiện.Hiện nay, các nhà sản xuất tấm nền màn hình mạnh hơn có xu hướng đẩy mạnh giải pháp On-Cell hoặc In-Cell, tức là họ có xu hướng làm lớp cảm ứng trên màn hình hiển thị;trong khi các nhà sản xuất mô-đun cảm ứng hoặc nhà sản xuất vật liệu thượng nguồn có xu hướng ưa chuộng OGS, nghĩa là lớp cảm ứng được làm trên kính bảo vệ.cảm ứng điện dung đa điểm
In-Cell: đề cập đến phương pháp nhúng các chức năng của bảng điều khiển cảm ứng vào các pixel tinh thể lỏng, tức là nhúng các chức năng cảm biến cảm ứng vào bên trong màn hình hiển thị, có thể làm cho màn hình mỏng hơn và nhẹ hơn.Đồng thời, màn hình In-Cell phải được nhúng IC cảm ứng phù hợp, nếu không sẽ dễ dẫn đến tín hiệu cảm ứng sai hoặc nhiễu quá mức.Do đó, màn hình In-Cell hoàn toàn khép kín.cảm ứng điện dung đa điểm
On-Cell: là phương pháp nhúng màn hình cảm ứng vào giữa đế lọc màu và bộ phân cực của màn hình hiển thị, tức là gắn cảm biến cảm ứng lên tấm nền LCD, ít khó hơn nhiều so với công nghệ In Cell.Vì vậy, màn hình cảm ứng được sử dụng thường xuyên nhất trên thị trường là màn hình Oncell.màn hình cảm ứng điện dung ips
OGS (Giải pháp một kính): Công nghệ OGS tích hợp màn hình cảm ứng và kính bảo vệ, phủ bên trong kính bảo vệ một lớp dẫn điện ITO và thực hiện phủ và quang khắc trực tiếp trên kính bảo vệ.Vì kính bảo vệ OGS và màn hình cảm ứng được tích hợp với nhau nên chúng thường cần được gia cố trước, sau đó phủ, khắc và cuối cùng là cắt.Việc cắt kính cường lực theo cách này rất rắc rối, chi phí cao, năng suất thấp và gây ra một số vết nứt chân tóc trên các cạnh của kính, làm giảm độ bền của kính.màn hình cảm ứng điện dung ips
So sánh ưu điểm và nhược điểm của màn hình cảm ứng điện dung:
1. Về độ trong suốt của màn hình và hiệu ứng hình ảnh, OGS là tốt nhất, tiếp theo là In-Cell và On-Cell.màn hình cảm ứng điện dung ips
2. Độ mỏng và nhẹ.Nói chung, In-Cell là nhẹ nhất và mỏng nhất, tiếp theo là OGS.On-Cell kém hơn một chút so với hai phần đầu.
3. Xét về độ bền của màn hình (khả năng chống va đập và chống rơi), On-Cell là tốt nhất, OGS đứng thứ hai và In-Cell là kém nhất.Cần chỉ ra rằng OGS tích hợp trực tiếp kính bảo vệ Corning với lớp cảm ứng.Quá trình xử lý làm suy yếu độ bền của kính và màn hình cũng rất dễ vỡ.
4. Về mặt cảm ứng, độ nhạy cảm ứng của OGS tốt hơn so với màn hình On-Cell/In-Cell.Về khả năng hỗ trợ cảm ứng đa điểm, ngón tay và bút Stylus, OGS thực sự tốt hơn In-Cell/On-Cell.Tế bào.Ngoài ra, do màn hình In-Cell tích hợp trực tiếp lớp cảm ứng và lớp tinh thể lỏng nên độ nhiễu cảm biến tương đối lớn và cần có chip cảm ứng đặc biệt để lọc và xử lý hiệu chỉnh.Màn hình OGS không quá phụ thuộc vào chip cảm ứng.
5. Yêu cầu kỹ thuật, In-Cell/On-Cell phức tạp hơn OGS và việc kiểm soát sản xuất cũng khó khăn hơn.màn hình cảm ứng điện dung ips
Hiện trạng màn hình cảm ứng và xu hướng phát triển
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, màn hình cảm ứng đã phát triển từ màn hình điện trở trước đây sang màn hình điện dung hiện được sử dụng rộng rãi.Ngày nay, màn hình cảm ứng Incell và Incell từ lâu đã chiếm lĩnh thị trường phổ thông và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như điện thoại di động, máy tính bảng và ô tô.Những hạn chế của màn hình điện dung truyền thống làm bằng màng ITO ngày càng trở nên rõ ràng như độ bền cao, dễ vỡ, khó vận chuyển, v.v. Đặc biệt trong các cảnh cong hoặc cong hoặc linh hoạt, độ dẫn điện và độ truyền ánh sáng của màn hình điện dung kém .Để đáp ứng nhu cầu về màn hình cảm ứng cỡ lớn của thị trường và nhu cầu của người dùng về màn hình cảm ứng nhẹ hơn, mỏng hơn và cầm nắm tốt hơn, màn hình cảm ứng dẻo cong, gập lại đã ra đời và dần được sử dụng trong điện thoại di động, màn hình cảm ứng ô tô, thị trường giáo dục, hội nghị truyền hình, v.v. Cảnh.Bề mặt cong gập cảm ứng linh hoạt đang trở thành xu hướng phát triển trong tương lai.màn hình cảm ứng điện dung ips
Thời gian đăng: 13-09-2023