Pantalla tactil capacitiva
La pantalla táctil capacitiva es el panel de control que mide el cambio de capacitancia causado en el toque por un objeto conductor (como un dedo) para estimar la posición del toque.
A diferencia de la pantalla táctil resistiva, que necesita presión para hacer el contacto real entre dos capas conductoras en el interior, los métodos capacitivos pueden obtener el cambio de capacitancia con solo un ligero toque en la pantalla.
En consecuencia, permite un desplazamiento suave y rápido, alta durabilidad y excelente rendimiento óptico.
Como resultado, la pantalla táctil capacitiva tiene opciones de materiales más flexibles para sustratos, por ejemplo, vidrios y plásticos, mientras que las tecnologías resistivas requieren una capa flexible.
Más información sobre la comparación de diferentes tecnologías de pantallas táctiles: “ 2 tipos populares de pantallas táctiles ”
¿Cómo funciona la pantalla táctil capacitiva?
Se recubre la superficie del sustrato del panel de control con una capa de material conductor metálico transparente (óxido de indio y estaño: ITO).
Cuando un objeto conductor toca, la capacitancia de la posición táctil cambiará para que se pueda detectar la posición táctil.
La pantalla táctil capacitiva es una pantalla compuesta multicapa :
- La capa exterior suele ser de vidrio de sílice debido a su buena transparencia y dureza para la protección.
- La superficie interna del vidrio y la capa interna (capas) están recubiertas con material conductor de metal (ITO), la capa del sensor clave con un electrodo en cada esquina.
Dado que el campo eléctrico del cuerpo humano, cuando un dedo se acerca a la pantalla táctil, se forma una capacitancia de acoplamiento en el medio, como se muestra en la Figura 1.
En el entorno de corriente de alta frecuencia, la capacitancia se convierte en un conductor directo, el dedo extrae una pequeña cantidad de corriente desde la posición táctil. En paralelo, la corriente sale de los electrodos en cada esquina.
Porque el cambio de corriente de cada electrodo es proporcional a la distancia del dedo a cada esquina. El controlador puede obtener la posición del punto de contacto calculando con precisión la relación del cambio actual.
Clasificación de la pantalla táctil capacitiva
El esquema capacitivo se divide en métodos capacitivos superficiales y capacitivos proyectados.
Dado el principio de funcionamiento de su esquema, ha limitado la función táctil de cada tipo, como se muestra en la Figura 2.
Pantalla táctil capacitiva de superficie (SCT)
Consiste en una capa conductora, de las cuales cuatro esquinas están conectadas a cuatro señales de voltaje de corriente alterna (CA) perfectamente sincronizadas, como se muestra en la Figura 3.
La posición de contacto se puede estimar a partir de la variación de corriente en las fuentes de voltaje de CA de cuatro esquinas causada por el toque del caza.
El proceso ocurre de la siguiente manera:
- El dedo que toca la pantalla provoca la diferencia de corriente en cuatro fuentes de voltaje.
- La fuente de voltaje está más cerca del punto de contacto, donde la variación de corriente se hace mayor debido a la menor carga resistiva.
- Como resultado, las ubicaciones de contacto se calculan a partir de la relación de las corrientes sobre cuatro fuentes de voltaje.
Aunque no puede manejar múltiples toques, su alta durabilidad le permite integrarse ampliamente en los cajeros automáticos (ATM).
Pantalla táctil capacitiva proyectada (PCT)
Las pantallas táctiles capacitivas proyectadas utilizan dos capas conductoras estampadas que están separadas y cruzadas entre sí en forma de matriz.
Los patrones horizontales y verticales corresponden a la información de posición del evento táctil.
Hay dos enfoques para crear y medir la capacitancia:
Autocapacitancia
Mide la capacitancia entre el electrodo horizontal y tierra, y entre el electrodo vertical y tierra; cada fila y columna tiene su propia capacitancia, como se muestra en la Figura 4(a).
La autocapacitancia puede responder rápidamente, pero tiene problemas para localizar la posición real del toque si se registran dos o más toques simultáneamente. Esta identificación errónea se denomina localización fantasma.
Por lo tanto, generalmente se aplica en un solo toque y gesto, no en multitoque.
Otro inconveniente de este enfoque es que el rendimiento se ve directamente afectado por la humedad de los dedos y el medio ambiente.
Capacitancia mutua
En el enfoque de capacitancia mutua, el área superpuesta de dos conjuntos de electrodos forma una capacitancia.
El contacto con el dedo disminuye la capacitancia mutua debido a la pérdida de campo eléctrico que se produce cuando el dedo se coloca entre dos electrodos.
Mide la capacitancia de cada área superpuesta de patrones horizontales y verticales, como se presenta en la Figura 4(b).
Dado que la medición es individual, puede admitir funciones multitáctiles sin límites en la cantidad de dedos.
Además, la capacitancia mutua no se ve afectada fácilmente por el entorno o el dedo.
Gracias a estas ventajas, se ha convertido en una tecnología de pantalla táctil muy popular en la actualidad.
Comparación en la aplicación
- El panel táctil capacitivo de superficie se usa principalmente en sistemas públicos e industriales, como instrumentos industriales, cajeros automáticos y quioscos, que están al aire libre o en entornos con requisitos estrictos de temperatura y humedad. El costo es más alto en comparación.
- El panel táctil capacitivo proyectado tiene problemas de baja deriva y mejor transmisión, y puede lograr múltiples toques. Es popular en productos de consumo con una pantalla pequeña o mediana.
Solución de pantalla táctil empleada en display
En la estructura básica de una pantalla táctil capacitiva, el panel táctil está unido a la parte superior de la pantalla para componer una pantalla táctil.
Con la creciente demanda del mercado de pantallas delgadas y livianas, particularmente en productos electrónicos de consumo, y el desarrollo de IC de TDDI (Integración de controladores táctiles y de pantalla), las soluciones de pantalla táctil integradas se han desarrollado y surgido en el mercado.
Clasificación por solución
En general, el método para unir el panel táctil a la pantalla se puede dividir en dos soluciones: complemento e integrado.
Soluciones complementarias: G+F/ G+F+F, G+G/ OGS
Es la forma tradicional, la pantalla táctil es un panel separado agregado en la parte superior de la pantalla.
En función del sustrato utilizado para la capa táctil de la pantalla táctil, la solución complementaria se puede clasificar además en "tipo vidrio" y "tipo película".
Las soluciones de vidrio incluyen G+G (cobertura de vidrio + vidrio con ITO/ITO) y OGS (One Glass Solution).
OGS es una solución de actualización de G+G mediante la aplicación directa de ITO en la cubierta de vidrio. Ahorra el costo de una pieza de vidrio y una vez de unión.
Sin embargo, el inconveniente es que la resistencia del vidrio disminuye durante el procesamiento.
Las soluciones de película incluyen G+F (cubierta de vidrio + película con ITO/ITO) y G+F+F, en las que ITO se recubre sobre la película en lugar del vidrio.
Por lo tanto, puede ser más delgado y liviano que la solución G+G.
Sin embargo, dado que G+F solo tiene una capa de sensor (película ITO), no puede lograr la función multitáctil, pero otras soluciones no tienen ningún problema.
Soluciones integradas: In-Cell, On-Cell
La capa táctil se incrusta dentro del módulo de visualización.
Hay dos esquemas: On-Cell e In-Cell.
On-Cell consiste en incrustar la capa táctil entre el sustrato del filtro de color (CF) y el polarizador.
In-Cell es incrustar la capa táctil detrás del sustrato CF y dentro de la capa celular, lo cual es más complicado que On-Cell.
Comparación de características de diferentes soluciones.
En general, la tecnología de las soluciones complementarias es madura y simple y puede implementarse a bajo costo.
Si bien la solución integrada puede satisfacer la tendencia del mercado en pantallas delgadas y livianas, la tecnología es complicada y tiene requisitos más altos en el soporte de IC. Todavía necesita tiempo para lograr un alto rendimiento y reducir el costo.
Desde la perspectiva de la industria, compitiendo por la cuota de mercado, los fabricantes de paneles táctiles promueven soluciones complementarias, mientras que los fabricantes de paneles de visualización como LG, Samsung y Sharp impulsan soluciones integradas.
En comparación:
- Sensibilidad táctil: OGS > On-Cell > In-Cell
- Multitáctil: a excepción de G+F, todos los demás son capaces
- Transparencia de pantalla y efectos visuales: OGS ＞ Embedded ＞ GG ＞ GF ＞ GFF
- Ligero y delgado: In-Cell＜OGS< On-Cell＜GF＜GFF＜GG (de delgado a grueso)
- Anti-impacto/resistencia de la pantalla: On-Cell > OGS > In-Cell
- Costo de mantenimiento: Integrado > OGS > GF/GFF/GG
- Coste/dificultad técnica: Integrado > Complemento
- Tasa de rendimiento: Complemento > Integrado
Valor de mercado y desarrollo de la pantalla táctil capacitiva
Finger Touch es una interfaz de entrada más intuitiva para interactuar con pantallas y máquinas.
Características ventajas y valores
En comparación con otras tecnologías de pantalla táctil, las siguientes características han hecho que el panel táctil capacitivo se destaque en la aplicación, particularmente en productos de consumo, que buscan una experiencia y una apariencia superiores.
- Alta precisión: hasta 99%
- Alta transmitancia: 85% - 90%
- Alta sensibilidad: la fuerza de detección puede ser inferior a 2 oz, el tiempo de respuesta es inferior a 3 ms
- Alta estabilidad: el cursor no se desplaza después de una calibración
- Alta durabilidad/larga vida útil: cada posición puede soportar más de decenas de millones de toques
- Función multitáctil suave: varias opciones para archivar el multitáctil
- Fuerte protección: el vidrio de la cubierta puede ser altamente resistente a los rayones (dureza de Mohs 7H) y tener un buen acabado de protección contra la contaminación exterior, como agua, aceite, fuego, radiación y electricidad estática
Desarrollo y retos en la aplicación
Desde los años 60, con origen en el ejército de los EE. UU., las aplicaciones de pantalla táctil se han expandido a los campos de consumo masivo, comerciales e industriales.
En la era actual de IoT, la demanda de operaciones inteligentes ha aumentado rápidamente y cada vez más terminales confían en las pantallas táctiles como medios de entrada.
Por ejemplo, en la industria automotriz, la decoración de interiores está equipada con más y más pantallas táctiles para varios paneles de control, y las pantallas son cada vez más grandes.
Con esta tendencia, el mercado de pantallas táctiles ha entrado en un período de rápido desarrollo de diversificación de productos.
Aunque se han logrado muchos avances en las tecnologías de pantalla táctil, aún existen desafíos.
La integración con otras tecnologías y las aplicaciones flexibles y diversificadas siguen siendo tendencias y desafíos para el desarrollo futuro de la industria de pantallas táctiles.
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