Μικρές και μεσαίες λύσεις αφής LCD

Μια οθόνη αφής LCD με αντίσταση είναι μια συσκευή προβολής που χρησιμοποιεί αισθητήρα πίεσης για την επίτευξη ελέγχου αφής. Η βασική της δομή αποτελείται από δύο στρώματα αγώγιμης μεμβράνης ITO και σημεία διαχωρισμού. Όταν εφαρμόζεται δύναμη 10-50 γραμμαρίων, τα άνω και κάτω αγώγιμα στρώματα έρχονται σε επαφή, σχηματίζοντας ένα κύκλωμα διαχωριστή τάσης. Ο ελεγκτής υπολογίζει τις συντεταγμένες αφής μέσω αναλογικής σε ψηφιακή μετατροπή. Μπορεί να λειτουργήσει με οποιοδήποτε αντικείμενο και είναι προσαρμόσιμος σε σκληρά περιβάλλοντα όπως σκόνη και λάδι. Χρησιμοποιείται συνήθως σε περιβάλλοντα ευαίσθητα στο κόστος ή πολύπλοκα, όπως βιομηχανικά τηλεχειριστήρια και τερματικά λειτουργίας εργαλειομηχανών.

Διαφορετικές τεχνολογίες αφής LCD έχουν τις δικές τους μοναδικές αρχές και τεχνικά χαρακτηριστικά. Η τεχνολογία ωμικής αφής, μια μακροχρόνια λύση, έχει μια κεντρική δομή που αποτελείται από μια αγώγιμη μεμβράνη ITO (οξείδιο ινδίου-κασσιτέρου), ένα υπόστρωμα PET και σημεία απομόνωσης. Όταν εφαρμόζεται δύναμη 10-50 γραμμαρίων, τα άνω και κάτω αγώγιμα στρώματα έρχονται σε επαφή, σχηματίζοντας ένα κύκλωμα διαχωριστή τάσης. Στη συνέχεια, ο ελεγκτής υπολογίζει τις συντεταγμένες αφής μέσω αναλογικής σε ψηφιακή μετατροπή. Το πλεονέκτημα αυτής της τεχνολογίας έγκειται στην ικανότητά της να αγγίζεται από οποιοδήποτε αντικείμενο. Εξακολουθεί να βρίσκει εφαρμογή σε βιομηχανικά τηλεχειριστήρια (οθόνες 2-3 ιντσών) και τερματικά λειτουργίας εργαλειομηχανών σε σκονισμένα περιβάλλοντα. Ωστόσο, η διαπερατότητα φωτός 85% και η περιορισμένη διάρκεια ζωής των 2 εκατομμυρίων αγγιγμάτων έχουν οδηγήσει στη σταδιακή εξάλειψή της από την αγορά καταναλωτικών ηλεκτρονικών ειδών.

Μια χωρητική οθόνη αφής LCD είναι μια συσκευή προβολής που χρησιμοποιεί ανίχνευση ρεύματος ανθρώπινου σώματος για να επιτύχει έλεγχο αφής. Ο πυρήνας της είναι ένας πίνακας ηλεκτροδίων ITO χαραγμένων σε μια γυάλινη επιφάνεια. Όταν πλησιάζει ένα δάχτυλο, η χωρητικότητα μεταξύ των ηλεκτροδίων αλλάζει (συνήθως στην περιοχή των 0.5-2pF). Ο ελεγκτής καθορίζει τη θέση αφής μέσω ανίχνευσης αυτοχωρητικότητας ή αμοιβαίας χωρητικότητας. Έχει υψηλή διαπερατότητα φωτός, υποστηρίζει λειτουργία πολλαπλής αφής και υψηλής ακρίβειας (ακρίβεια αφής έως 2 mm) και έχει γρήγορη ταχύτητα απόκρισης. Μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις γρήγορης λειτουργίας των ρυθμών ανανέωσης 120Hz σε σενάρια όπως ο ιατρικός διαγνωστικός εξοπλισμός 7-12 ιντσών, καθιστώντας την μία από τις κύριες τεχνολογίες αφής στην τρέχουσα αγορά.

Η τεχνολογία προβαλλόμενης χωρητικής αφής (PCT) έχει γίνει κυρίαρχη στην αγορά. Περιλαμβάνει τη χάραξη μιας μήτρας ηλεκτροδίων ITO σε μια γυάλινη επιφάνεια. Όταν πλησιάζει ένα δάχτυλο, η χωρητικότητα μεταξύ των ηλεκτροδίων αλλάζει (συνήθως στην περιοχή των 0.5-2pF). Η θέση αφής προσδιορίζεται μέσω ανίχνευσης αυτοχωρητικότητας ή αμοιβαίας χωρητικότητας. Προς το παρόν, οι λύσεις υψηλής τεχνολογίας χρησιμοποιούν πάνελ ανάλυσης 1920×1080 με αναλογία διαστάσεων 16:9, υποστηρίζοντας αφή 10 σημείων και ακρίβεια αφής 2 mm. Σε ιατρικό διαγνωστικό εξοπλισμό 7-12 ιντσών, οι ταχύτητες απόκρισης μπορούν να φτάσουν τους ρυθμούς ανανέωσης των 120Hz, καλύπτοντας τις ανάγκες των γιατρών για γρήγορη εναλλαγή εικόνας.

Μια οθόνη αφής LCD ενσωματωμένη στο κελί ενσωματώνει το στρώμα ανίχνευσης αφής απευθείας στην οθόνη LCD, εξαλείφοντας την ανάγκη για ξεχωριστή οθόνη αφής προσαρτημένη στην επιφάνεια της οθόνης (όπως στις παραδοσιακές εξωτερικές οθόνες αφής GFF ή GG).

Το βασικό χαρακτηριστικό αυτής της τεχνολογίας είναι ότι ο αισθητήρας αφής είναι ενσωματωμένος ανάμεσα στο στρώμα εικονοστοιχείων υγρών κρυστάλλων της οθόνης LCD και το φίλτρο χρώματος ή κατασκευάζεται απευθείας στο γυάλινο υπόστρωμα της οθόνης, επιτρέποντας στις λειτουργίες αφής και οθόνης να μοιράζονται ορισμένα δομικά στρώματα.

Η τεχνολογία αφής In-Cell lcd αντιπροσωπεύει μια πρωτοποριακή εξέλιξη στον κλάδο. Ενσωματώνει αισθητήρες αφής απευθείας στη δομή pixel της οθόνης LCD, εξαλείφοντας το στρώμα γυαλιού που απαιτείται για τις παραδοσιακές εξωτερικές οθόνες αφής. Αυτό μειώνει το πάχος της οθόνης κατά 0.3 mm και αυξάνει τη διαπερατότητα του φωτός στο 92%. Ενσωματώνοντας τα ηλεκτρόδια αφής στο φίλτρο χρώματος της κυψέλης υγρών κρυστάλλων, η συσκευή επιτυγχάνει αδιάβροχο και ανθεκτικό στη σκόνη σχεδιασμό (βαθμολογία IP67). Ωστόσο, αυτή η τεχνολογία παρουσιάζει χαμηλά ποσοστά απόδοσης και χρησιμοποιείται επί του παρόντος κυρίως σε πίνακες ελέγχου έξυπνου σπιτιού υψηλής τεχνολογίας 5 έως 8 ιντσών.

Η βασική αρχή της τεχνολογίας αφής εντός κελιού είναι η ενσωμάτωση αισθητήρων αφής απευθείας στη δομή pixel της οθόνης LCD, εξαλείφοντας το ξεχωριστό στρώμα αφής από γυαλί που χρησιμοποιείται στις παραδοσιακές λύσεις εξωτερικής αφής. Αυτή η τεχνολογία περιλαμβάνει τη χάραξη ηλεκτροδίων αφής ITO στην πλευρά του φίλτρου χρώματος ή στην πλευρά του υποστρώματος διάταξης της κυψέλης LCD, επιτρέποντας στις λειτουργίες αφής και οθόνης να μοιράζονται τον ίδιο χώρο στον πίνακα. Όταν ένα δάχτυλο αγγίζει την οθόνη, η χωρητικότητα μεταξύ των ηλεκτροδίων αλλάζει. Η μονάδα ανίχνευσης αφής που είναι ενσωματωμένη στο ολοκληρωμένο κύκλωμα του οδηγού πίνακα καταγράφει αυτό το σήμα και χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμο για να προσδιορίσει τις συντεταγμένες αφής. Αυτός ο σχεδιασμός επιτυγχάνει μια βαθιά σύντηξη οθόνης και αφής, μειώνοντας το πάχος της οθόνης, βελτιώνοντας παράλληλα τη διαπερατότητα του φωτός. Ωστόσο, απαιτεί εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια διεργασίας και ισορροπία μεταξύ παρεμβολών μεταξύ των σημάτων οθόνης pixel και αφής.