به عنوان یک دستگاه ورودی جدید، صفحه نمایش لمسی در حال حاضر ساده ترین، راحت ترین و طبیعی ترین راه تعامل انسان و رایانه است.
صفحه لمسی، همچنین به عنوان "صفحه نمایش لمسی" یا "پنل لمسی" شناخته می شود، یک دستگاه نمایشگر کریستال مایع القایی است که می تواند سیگنال های ورودی مانند مخاطبین را دریافت کند. هنگامی که دکمه‌های گرافیکی روی صفحه لمس می‌شوند، سیستم بازخورد لمسی روی صفحه نمایش می‌تواند دستگاه‌های اتصال مختلف طبق برنامه‌های از پیش برنامه‌ریزی‌شده رانده شوند، که می‌توان از آنها برای جایگزینی پانل‌های دکمه‌های مکانیکی و ایجاد جلوه‌های صوتی و تصویری واضح از طریق صفحه‌های LCD استفاده کرد. زمینه های اصلی کاربرد صفحه نمایش های لمسی Ruixiang تجهیزات پزشکی، زمینه های صنعتی، دستگاه های دستی، خانه هوشمند، تعامل انسان و رایانه و غیره است.
طبقه بندی متداول صفحه نمایش لمسی
امروزه چندین نوع اصلی صفحه نمایش لمسی در بازار وجود دارد: صفحه نمایش لمسی مقاومتی، صفحه نمایش لمسی خازنی سطحی و صفحه نمایش لمسی خازنی القایی، موج آکوستیک سطحی، موج مادون قرمز و موج خمشی، دیجیتالیزر فعال و صفحه نمایش لمسی تصویربرداری نوری. دو نوع از آنها می تواند وجود داشته باشد، یک نوع نیاز به ITO دارد، مانند سه نوع صفحه نمایش لمسی اول، و نوع دیگر نیازی به ITO در ساختار ندارد، مانند نوع دوم صفحه نمایش. در حال حاضر در بازار، صفحه نمایش لمسی مقاومتی و صفحه نمایش لمسی خازنی با استفاده از مواد ITO بیشترین استفاده را دارند. در ادامه دانش مربوط به صفحه نمایش لمسی با تمرکز بر صفحه نمایش مقاومتی و خازنی معرفی می شود.
ساختار صفحه نمایش لمسی
یک ساختار صفحه نمایش لمسی معمولی از سه بخش تشکیل شده است: دو لایه هادی مقاومتی شفاف، یک لایه جداسازی بین دو هادی و الکترودها.
لایه هادی مقاومتی: بستر بالایی از پلاستیک، بستر پایینی از شیشه ساخته شده است و اکسید قلع ایندیم رسانا (ITO) بر روی بستر پوشانده شده است. این باعث ایجاد دو لایه ITO می شود که توسط برخی از محورهای ایزوله به ضخامت یک هزارم اینچ از هم جدا شده اند.
الکترود: از موادی با رسانایی عالی (مانند جوهر نقره) ساخته شده است و رسانایی آن حدود 1000 برابر ITO است. (پنل لمسی خازنی)
لایه ایزوله: از یک فیلم پلی استر بسیار نازک الاستیک PET استفاده می کند. هنگامی که سطح لمس می شود، به سمت پایین خم می شود و به دو لایه پوشش ITO زیر اجازه می دهد تا برای اتصال مدار با یکدیگر تماس بگیرند. به همین دلیل است که صفحه نمایش لمسی می تواند به کلید لمسی دست یابد. صفحه نمایش لمسی خازنی سطحی
صفحه نمایش لمسی مقاومتی
به زبان ساده، یک صفحه نمایش لمسی مقاومتی سنسوری است که از اصل سنجش فشار برای دستیابی به لمس استفاده می کند. صفحه نمایش مقاومتی
اصل صفحه نمایش لمسی مقاومتی:
هنگامی که انگشت فرد سطح صفحه مقاومتی را فشار می‌دهد، لایه PET الاستیک به سمت پایین خم می‌شود و به پوشش‌های ITO بالایی و پایینی اجازه می‌دهد تا با یکدیگر تماس بگیرند و یک نقطه تماس ایجاد کنند. یک ADC برای تشخیص ولتاژ نقطه برای محاسبه مقادیر مختصات محور X و Y استفاده می شود. صفحه نمایش لمسی مقاومتی
صفحه نمایش های لمسی مقاومتی معمولاً از چهار، پنج، هفت یا هشت سیم برای تولید ولتاژ بایاس صفحه و بازخوانی نقطه گزارش استفاده می کنند. در اینجا ما عمدتاً چهار خط را به عنوان مثال در نظر می گیریم. اصل به شرح زیر است:
1. یک Vref ولتاژ ثابت را به الکترودهای X+ و X- اضافه کنید و Y+ را به یک ADC با امپدانس بالا وصل کنید.
2. میدان الکتریکی بین دو الکترود به طور یکنواخت در جهت X+ تا X- توزیع شده است.
3. هنگامی که دست لمس می شود، دو لایه رسانا در نقطه لمس با هم تماس پیدا می کنند و پتانسیل لایه X در نقطه لمس به ADC متصل به لایه Y هدایت می شود تا ولتاژ Vx به دست آید. صفحه نمایش مقاومتی
4. از طریق Lx/L=Vx/Vref می توان مختصات نقطه x را به دست آورد.
5. به همین ترتیب Y+ و Y- را به ولتاژ Vref وصل کنید، مختصات محور Y را می توان بدست آورد و سپس الکترود X+ را به ADC با امپدانس بالا وصل کنید تا به دست آید. در عین حال، صفحه نمایش لمسی مقاومتی چهار سیم نه تنها می تواند مختصات X/Y کنتاکت را بدست آورد، بلکه فشار تماس را نیز اندازه گیری می کند.
این به این دلیل است که هر چه فشار بیشتر باشد، تماس کاملتر و مقاومت کمتر است. با اندازه گیری مقاومت می توان مقدار فشار را اندازه گیری کرد. مقدار ولتاژ متناسب با مقدار مختصات است، بنابراین باید با محاسبه اینکه آیا انحراف در مقدار ولتاژ نقطه مختصات (0، 0) وجود دارد یا خیر، کالیبره شود. صفحه نمایش مقاومتی
مزایا و معایب صفحه نمایش لمسی مقاومتی:
1. صفحه نمایش لمسی مقاومتی هر بار که کار می کند فقط می تواند یک نقطه لمس را قضاوت کند. اگر بیش از دو نقطه تماس وجود داشته باشد، نمی توان آن را به درستی قضاوت کرد.
2. صفحه نمایش های مقاومتی به فیلم های محافظ و کالیبراسیون های نسبتاً مکرر نیاز دارند، اما صفحه های لمسی مقاومتی تحت تأثیر گرد و غبار، آب و کثیفی قرار نمی گیرند. پنل صفحه نمایش لمسی مقاومتی
3. پوشش ITO صفحه لمسی مقاومتی نسبتا نازک است و به راحتی شکسته می شود. اگر بیش از حد ضخیم باشد، انتقال نور را کاهش می دهد و باعث انعکاس داخلی برای کاهش وضوح می شود. اگرچه یک لایه محافظ پلاستیکی نازک به ITO اضافه شده است، اما هنوز هم به راحتی قابل تیز کردن است. توسط اشیاء آسیب دیده است. و به دلیل اینکه اغلب لمس می شود، ترک های کوچک یا حتی تغییر شکل پس از یک دوره استفاده معین روی سطح ITO ظاهر می شود. اگر یکی از لایه های خارجی ITO آسیب ببیند و بشکند، نقش هادی خود را از دست داده و عمر صفحه نمایش لمسی زیاد نخواهد بود. . صفحه نمایش لمسی مقاومتی
صفحه نمایش لمسی خازنی، صفحه نمایش لمسی خازنی
برخلاف صفحه نمایش های لمسی مقاومتی، لمس خازنی برای ایجاد و تغییر مقادیر ولتاژ برای تشخیص مختصات، به فشار انگشت متکی نیست. عمدتاً از القای فعلی بدن انسان برای کار استفاده می کند. صفحه نمایش لمسی خازنی
اصل صفحه لمسی خازنی:
صفحه های خازنی از طریق هر جسمی که بار الکتریکی در خود نگه می دارد، از جمله پوست انسان کار می کند. (باری که بدن انسان حمل می کند) صفحه های لمسی خازنی از موادی مانند آلیاژ یا اکسید قلع ایندیم (ITO) ساخته می شوند و بارها در شبکه های میکروالکترواستاتیکی که نازکتر از مو هستند ذخیره می شوند. هنگامی که انگشت روی صفحه کلیک می کند، مقدار کمی جریان از نقطه تماس جذب می شود و باعث افت ولتاژ در الکترود گوشه می شود و هدف از کنترل لمسی با حس کردن جریان ضعیف بدن انسان محقق می شود. به همین دلیل است که وقتی دستکش می‌پوشیم و آن را لمس می‌کنیم، صفحه لمسی پاسخ نمی‌دهد. صفحه نمایش لمسی خازنی پیش بینی شده
طبقه بندی نوع حسگر صفحه نمایش خازنی
با توجه به نوع القایی، می توان آن را به ظرفیت سطحی و ظرفیت پیش بینی شده تقسیم کرد. صفحه نمایش های خازنی پیش بینی شده را می توان به دو نوع صفحه نمایش خود خازنی و صفحه نمایش خازنی متقابل تقسیم کرد. صفحه‌نمایش خازنی متقابل رایج‌تر نمونه‌ای است که از الکترودهای محرک و الکترودهای دریافت کننده تشکیل شده است. صفحه نمایش لمسی خازنی سطحی
صفحه نمایش لمسی خازنی سطحی:
خازنی سطحی دارای یک لایه مشترک ITO و یک قاب فلزی است که از سنسورهای واقع در چهار گوشه و یک لایه نازک به طور مساوی در سطح استفاده می کند. هنگامی که یک انگشت روی صفحه کلیک می کند، انگشت انسان و صفحه لمسی به عنوان دو رسانای باردار عمل می کنند و به یکدیگر نزدیک می شوند تا یک خازن جفت کننده را تشکیل دهند. برای جریان فرکانس بالا، خازن یک هادی مستقیم است، بنابراین انگشت جریان بسیار کمی را از نقطه تماس می گیرد. جریان از الکترودهای چهار گوشه صفحه نمایش لمسی خارج می شود. شدت جریان متناسب با فاصله انگشت تا الکترود است. کنترلر لمسی موقعیت نقطه تماس را محاسبه می کند. صفحه نمایش لمسی خازنی پیش بینی شده
صفحه نمایش لمسی خازنی پیش بینی شده:
یک یا چند ITO با دقت طراحی شده مورد استفاده قرار می گیرد. این لایه‌های ITO برای تشکیل چندین الکترود افقی و عمودی حکاکی می‌شوند و تراشه‌های مستقل با عملکردهای حسگر در ردیف‌ها/ستون‌ها تکه تکه می‌شوند تا یک ماتریس واحد حسگر محور - مختصات با ظرفیت پیش‌بینی‌شده را تشکیل دهند. : از محورهای X و Y به عنوان ردیف ها و ستون های جداگانه واحدهای سنجش مختصات برای تشخیص ظرفیت هر واحد سنجش شبکه استفاده می شود. صفحه نمایش لمسی خازنی سطحی
پارامترهای اصلی صفحه نمایش خازنی
تعداد کانال: تعداد خطوط کانال متصل از تراشه به صفحه لمسی. هرچه تعداد کانال ها بیشتر باشد، هزینه بیشتر و سیم کشی پیچیده تر است. خود ظرفیت سنتی: M+N (یا M*2، N*2)؛ ظرفیت متقابل: M+N; ظرفیت متقابل اینسل: M*N. صفحه نمایش لمسی خازنی
تعداد گره ها: تعداد داده های معتبری که می توان با نمونه گیری به دست آورد. هرچه تعداد گره‌ها بیشتر باشد، داده‌های بیشتری می‌توان به دست آورد، مختصات محاسبه‌شده دقیق‌تر است و ناحیه تماسی که می‌توان پشتیبانی کرد کوچکتر است. خود ظرفیت: همان تعداد کانال، ظرفیت متقابل: M*N.
فاصله کانال: فاصله بین مراکز کانال مجاور. هر چه تعداد گره ها بیشتر باشد، گام مربوطه کوچکتر خواهد بود.
طول کد: فقط تحمل متقابل نیاز به افزایش سیگنال نمونه برداری دارد تا در زمان نمونه برداری صرفه جویی شود. طرح خازن متقابل ممکن است سیگنال هایی در چندین خط درایو همزمان داشته باشد. اینکه چند کانال سیگنال دارند به طول کد بستگی دارد (معمولاً 4 کد اکثریت هستند). از آنجایی که رمزگشایی مورد نیاز است، زمانی که طول کد بیش از حد بزرگ باشد، تأثیر خاصی در لغزش سریع خواهد داشت. صفحه نمایش لمسی خازنی
صفحه نمایش خازنی اصلی صفحه نمایش لمسی خازنی پیش بینی شده
(1) صفحه لمسی خازنی: هر دو الکترود افقی و عمودی توسط یک روش سنجش تک سر هدایت می شوند.
سطح شیشه ای صفحه نمایش لمسی خازنی خود تولید شده از ITO برای تشکیل آرایه های الکترود افقی و عمودی استفاده می کند. این الکترودهای افقی و عمودی به ترتیب با زمین خازن تشکیل می دهند. این ظرفیت معمولا به عنوان خود خازن نامیده می شود. هنگامی که انگشتی صفحه خازنی را لمس می کند، ظرفیت خازنی انگشت روی ظرفیت صفحه نمایش قرار می گیرد. در این زمان، صفحه خود خازنی آرایه های الکترود افقی و عمودی را تشخیص می دهد و مختصات افقی و عمودی را به ترتیب بر اساس تغییرات خازن قبل و بعد از لمس تعیین می کند و سپس مختصات لمسی در یک صفحه ترکیب می شود.
ظرفیت انگلی با لمس انگشت افزایش می یابد: Cp'=Cp + Cfinger، که در آن Cp- ظرفیت انگلی است.
با تشخیص تغییر در ظرفیت انگلی، محل لمس انگشت مشخص می شود. صفحه نمایش لمسی خازنی
ساختار دو لایه خود خازنی را به عنوان مثال در نظر بگیرید: دو لایه ITO، الکترودهای افقی و عمودی به ترتیب به زمین متصل می شوند تا کانال های کنترل خود خازنی و M+N را تشکیل دهند. صفحه نمایش لمسی خازنی ips lcd
برای صفحه نمایش های خود خازنی، اگر یک لمس باشد، طرح ریزی در جهت محور X و Y منحصر به فرد است و مختصات ترکیبی نیز منحصر به فرد است. اگر دو نقطه روی صفحه لمسی لمس شود و دو نقطه در جهت های مختلف محور XY باشند، 4 مختصات ظاهر می شود. اما بدیهی است که فقط دو مختصات واقعی هستند و دو مختصات دیگر معمولاً به عنوان "نقاط ارواح" شناخته می شوند. صفحه نمایش لمسی خازنی ips lcd
بنابراین، ویژگی های اصلی صفحه نمایش خود خازنی مشخص می کند که تنها با یک نقطه می توان آن را لمس کرد و نمی توان به چند لمس واقعی دست یافت. صفحه نمایش لمسی خازنی ips lcd
صفحه نمایش لمسی خازنی متقابل: انتهای ارسال و گیرنده متفاوت هستند و به صورت عمودی متقاطع هستند. چند لمسی خازنی
از ITO برای ساخت الکترودهای عرضی و الکترودهای طولی استفاده کنید. تفاوت با خود خازن در این است که در جایی که دو مجموعه الکترود متقاطع می شوند، یک خازن تشکیل می شود، یعنی دو مجموعه الکترود به ترتیب دو قطب خازن را تشکیل می دهند. هنگامی که یک انگشت صفحه خازنی را لمس می کند، بر جفت شدن بین دو الکترود متصل به نقطه لمس تأثیر می گذارد و در نتیجه ظرفیت بین دو الکترود تغییر می کند. چند لمسی خازنی
هنگام تشخیص خازن متقابل، الکترودهای افقی سیگنال‌های تحریک را به ترتیب ارسال می‌کنند و تمام الکترودهای عمودی سیگنال‌ها را همزمان دریافت می‌کنند. به این ترتیب می توان مقادیر خازن را در نقاط تقاطع تمام الکترودهای افقی و عمودی به دست آورد، یعنی اندازه ظرفیت کل صفحه دو بعدی صفحه لمسی را به دست آورد تا بتوان به آن پی برد. چند لمسی
ظرفیت کوپلینگ با لمس انگشت کاهش می یابد.
با تشخیص تغییر در ظرفیت کوپلینگ، موقعیت لمس شده توسط انگشت مشخص می شود. CM - خازن جفت. چند لمسی خازنی
ساختار دو لایه خود خازنی را به عنوان مثال در نظر بگیرید: دو لایه ITO روی یکدیگر همپوشانی دارند تا خازن های M*N و کانال های کنترل M+N را تشکیل دهند. چند لمسی خازنی
فناوری چند لمسی مبتنی بر صفحه‌های لمسی سازگار متقابل است و به فناوری Multi-Touch Gesture و Multi-Touch All-Point تقسیم می‌شود که تشخیص چند لمسی جهت حرکت و موقعیت لمس انگشت است. این به طور گسترده ای در تشخیص ژست تلفن همراه و لمس ده انگشت استفاده می شود. صحنه انتظار نه تنها می‌توان ژست‌ها و تشخیص چند انگشت را تشخیص داد، بلکه سایر اشکال لمس غیرانگشتی و همچنین تشخیص با استفاده از کف دست یا حتی دست‌ها با پوشیدن دستکش مجاز است. روش اسکن All-Point Multi-Touch به اسکن جداگانه و تشخیص نقاط تقاطع هر سطر و ستون صفحه لمسی نیاز دارد. تعداد اسکن ها حاصل ضرب تعداد سطرها و تعداد ستون ها است. برای مثال، اگر یک صفحه لمسی از M ردیف و N ستون تشکیل شده باشد، باید اسکن شود. نقاط تقاطع M*N بار هستند، به طوری که تغییر در هر ظرفیت متقابل قابل تشخیص است. هنگامی که لمس انگشت وجود دارد، ظرفیت متقابل کاهش می یابد تا محل هر نقطه لمس مشخص شود. چند لمسی خازنی
نوع ساختار صفحه نمایش لمسی خازنی
ساختار اصلی صفحه نمایش به سه لایه از بالا به پایین، شیشه محافظ، لایه لمسی و صفحه نمایش تقسیم می شود. در طول فرآیند تولید صفحه نمایش تلفن همراه، شیشه محافظ، صفحه نمایش لمسی و صفحه نمایش باید دو بار چسبانده شوند.
از آنجایی که شیشه محافظ، صفحه نمایش لمسی و صفحه نمایش هر بار فرآیند لمینیت را طی می کنند، میزان بازده بسیار کاهش می یابد. اگر بتوان تعداد لمینیت ها را کاهش داد، بدون شک میزان بازده لمینیت کامل بهبود می یابد. در حال حاضر، تولیدکنندگان قدرتمندتر پنل نمایشگر تمایل دارند راه حل های On-Cell یا In-Cell را تبلیغ کنند، یعنی تمایل دارند لایه لمسی را روی صفحه نمایش ایجاد کنند. در حالی که تولید کنندگان ماژول لمسی یا تولید کنندگان مواد بالادست تمایل به OGS دارند، به این معنی که لایه لمسی روی شیشه محافظ ساخته شده است. چند لمسی خازنی
In-Cell: به روش تعبیه عملکردهای پنل لمسی در پیکسل های کریستال مایع اشاره دارد، یعنی تعبیه عملکردهای حسگر لمسی در داخل صفحه نمایش، که می تواند صفحه نمایش را نازک تر و سبک تر کند. در عین حال، صفحه نمایش In-Cell باید با یک آی سی لمسی منطبق تعبیه شود، در غیر این صورت به راحتی منجر به سیگنال های حسگر لمسی اشتباه یا نویز بیش از حد می شود. بنابراین، صفحه نمایش های In-Cell کاملاً مستقل هستند. چند لمسی خازنی
On-Cell: به روش تعبیه صفحه لمسی بین بستر فیلتر رنگی و پلاریزه کننده صفحه نمایش، یعنی با سنسور لمسی روی پنل LCD اشاره دارد که نسبت به فناوری In Cell بسیار دشوارتر است. بنابراین، پرکاربردترین صفحه نمایش لمسی موجود در بازار، صفحه نمایش Oncell است. صفحه نمایش لمسی خازنی ips
OGS (راه حل یک شیشه): فناوری OGS صفحه نمایش لمسی و شیشه محافظ را یکپارچه می کند، داخل شیشه محافظ را با یک لایه رسانای ITO می پوشاند و پوشش و فوتولیتوگرافی را مستقیماً روی شیشه محافظ انجام می دهد. از آنجایی که شیشه محافظ OGS و صفحه لمسی با هم یکپارچه شده اند، معمولاً ابتدا باید تقویت شوند، سپس پوشش داده شوند، اچ شوند و در نهایت بریده شوند. برش روی شیشه سکوریت شده به این روش بسیار دردسر ساز است، هزینه بالایی دارد، بازده پایینی دارد و باعث ایجاد ترک های مویی در لبه های شیشه می شود که باعث کاهش استحکام شیشه می شود. صفحه نمایش لمسی خازنی ips
مقایسه مزایا و معایب صفحه نمایش لمسی خازنی:
1. از نظر شفافیت صفحه و جلوه های بصری، OGS بهترین است و پس از آن In-Cell و On-Cell قرار دارند. صفحه نمایش لمسی خازنی ips
2. لاغری و سبکی. به طور کلی، In-Cell سبک ترین و باریک ترین است و پس از آن OGS قرار دارد. On-Cell کمی بدتر از دو مورد اول است.
3. از نظر استحکام صفحه نمایش (مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر سقوط)، On-Cell بهترین، OGS در رتبه دوم و In-Cell بدترین هستند. لازم به ذکر است که OGS به طور مستقیم شیشه محافظ Corning را با لایه لمسی ادغام می کند. فرآیند پردازش استحکام شیشه را ضعیف می کند و صفحه نمایش نیز بسیار شکننده است.
4. از نظر لمسی، حساسیت لمس OGS بهتر از صفحه نمایش On-Cell/In-Cell است. از نظر پشتیبانی از چند لمسی، انگشتان و قلم استایلوس، OGS در واقع بهتر از In-Cell/On-Cell است. سلولی علاوه بر این، از آنجا که صفحه نمایش In-Cell مستقیماً لایه لمسی و لایه کریستال مایع را ادغام می کند، نویز حسگر نسبتاً بزرگ است و یک تراشه لمسی ویژه برای فیلتر کردن و پردازش تصحیح مورد نیاز است. صفحه نمایش های OGS چندان به تراشه های لمسی وابسته نیستند.
5. الزامات فنی، In-Cell/On-Cell پیچیده تر از OGS است و کنترل تولید نیز دشوارتر است. صفحه نمایش لمسی خازنی ips
وضعیت موجود صفحه نمایش لمسی و روند توسعه
با پیشرفت مداوم فناوری، صفحه نمایش های لمسی از صفحه نمایش های مقاومتی در گذشته به صفحه نمایش های خازنی تبدیل شده اند که امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه صفحه نمایش های لمسی اینسل و اینسل مدت هاست که بازار اصلی را به خود اختصاص داده اند و به طور گسترده در زمینه های مختلفی مانند تلفن همراه، تبلت و خودرو استفاده می شوند. محدودیت های صفحه های خازنی سنتی ساخته شده از فیلم ITO بیشتر و بیشتر آشکار می شود، مانند مقاومت بالا، شکستن آسان، حمل و نقل دشوار و غیره. به خصوص در صحنه های منحنی یا منحنی یا منعطف، رسانایی و عبور نور صفحه های خازنی ضعیف است. . به منظور پاسخگویی به تقاضای بازار برای نمایشگرهای لمسی سایز بزرگ و نیاز کاربران به صفحه‌نمایش‌های لمسی سبک‌تر، نازکتر و قابل نگه‌داشتن بهتر، صفحه‌نمایش‌های لمسی انعطاف‌پذیر خمیده و تاشو پدید آمده‌اند و به تدریج در گوشی‌های موبایل، صفحه‌نمایش‌های لمسی خودرو، استفاده می‌شوند. بازارهای آموزشی، ویدئو کنفرانس و غیره صحنه ها. لمس انعطاف پذیر تاشو سطح منحنی در حال تبدیل شدن به روند توسعه آینده است. صفحه نمایش لمسی خازنی ips
زمان ارسال: سپتامبر 13-2023