新しい入力デバイスとして、タッチ スクリーンは現在、人間とコンピューターの相互作用の最も単純かつ便利で自然な方法です。
「タッチ スクリーン」または「タッチ パネル」とも呼ばれるタッチ スクリーンは、接触などの入力信号を受信できる誘導型液晶表示デバイスです。画面上のグラフィック ボタンに触れると、画面上の触覚フィードバック システムが動作します。さまざまな接続デバイスが事前にプログラムされたプログラムに従って駆動され、機械式ボタン パネルを置き換えたり、LCD 画面を通じて鮮やかなオーディオおよびビデオ効果を作成したりするために使用できます。Ruixiang のタッチ スクリーンの主な応用分野は、医療機器、産業分野、ハンドヘルド デバイス、スマート ホーム、人間とコンピューターのインタラクションなどです。
一般的なタッチ スクリーンの分類
現在、市場にはいくつかの主要なタイプのタッチ スクリーンがあります。抵抗膜タッチ スクリーン、表面容量性タッチ スクリーンと誘導容量性タッチ スクリーン、表面弾性波、赤外線、屈曲波、アクティブ デジタイザ、光学イメージング タッチ スクリーンなどです。それらには 2 つのタイプがあり、1 つは最初の 3 タイプのタッチ スクリーンのように ITO を必要とするタイプ、もう 1 つは後者のタイプのスクリーンのように構造に ITO を必要としないタイプです。現在市場では、ITO材料を使用した抵抗膜式タッチスクリーンと静電容量式タッチスクリーンが最も広く使用されています。ここでは、抵抗膜方式と静電容量方式のスクリーンを中心に、タッチ スクリーンに関する知識を紹介します。
タッチスクリーンの構造
一般的なタッチ スクリーン構造は、通常、2 つの透明な抵抗導体層、2 つの導体間の絶縁層、および電極の 3 つの部分で構成されます。
抵抗導体層: 上部基板はプラスチック製、下部基板はガラス製で、導電性インジウム錫酸化物 (ITO) が基板上にコーティングされています。これにより、厚さ約 1,000 分の 1 インチの絶縁ピボットによって分離された 2 つの ITO 層が作成されます。
電極：導電性に優れた材料（銀インクなど）でできており、その導電率はITOの約1000倍です。（静電容量式タッチパネル）
隔離層：非常に薄い弾性ポリエステルフィルムPETを使用しています。表面に触れると下に曲がり、その下の 2 つの ITO コーティング層が互いに接触して回路が接続されます。これが、タッチ スクリーンがタッチ ザ キーを実現できる理由です。表面静電容量式タッチスクリーン。
抵抗式タッチスクリーン
簡単に言えば、抵抗膜式タッチ スクリーンは、圧力感知の原理を使用してタッチを実現するセンサーです。抵抗スクリーン
抵抗式タッチスクリーンの原理:
人の指が抵抗膜スクリーンの表面を押すと、弾性 PET フィルムが下方に曲がり、上下の ITO コーティングが互いに接触してタッチ ポイントを形成します。ADC を使用してポイントの電圧を検出し、X 軸と Y 軸の座標値を計算します。抵抗膜式タッチスクリーン
抵抗式タッチ スクリーンは通常、4、5、7、または 8 本のワイヤを使用してスクリーン バイアス電圧を生成し、レポート ポイントを読み取ります。ここでは主に4行を例に挙げます。原則は次のとおりです。
1. 定電圧 Vref を X+ および X- 電極に追加し、Y+ を高インピーダンス ADC に接続します。
2. 2 つの電極間の電場は、X+ から X- の方向に均一に分布します。
3. 手が触れると、2 つの導電層がタッチ ポイントで接触し、タッチ ポイントの X 層の電位が Y 層に接続された ADC に送られ、電圧 Vx が得られます。抵抗スクリーン
4. Lx/L=Vx/Vref により、x 点の座標が得られます。
5. 同様に、Y+ と Y- を電圧 Vref に接続すると、Y 軸の座標が取得できます。次に、X+ 電極を高インピーダンス ADC に接続して取得します。同時に、4 線式抵抗膜タッチ スクリーンは、接触の X/Y 座標を取得できるだけでなく、接触の圧力も測定できます。
これは、圧力が大きいほど接触がより完全になり、抵抗が小さくなるためです。抵抗を測定することで圧力を定量化できます。電圧値は座標値に比例するため、(0,0)座標点の電圧値にずれがないかを計算して校正する必要があります。抵抗スクリーン
抵抗式タッチスクリーンの長所と短所:
1. 抵抗膜式タッチ スクリーンは、動作するたびに 1 つのタッチ ポイントしか判断できません。タッチポイントが2点以上あると正しく判定できません。
2. 抵抗膜方式のスクリーンでは、保護フィルムと比較的頻繁な校正が必要ですが、抵抗膜方式のタッチ スクリーンは塵、水、汚れの影響を受けません。抵抗膜式タッチスクリーンパネル
3. 抵抗膜式タッチスクリーンの ITO コーティングは比較的薄く、壊れやすいです。厚すぎると光の透過率が低下し、内部反射が発生して透明度が低下します。ITO には薄いプラスチックの保護層が追加されていますが、それでも研ぎやすいです。物体によって損傷されている。また頻繁に触れるため、一定期間使用すると表面に小さな亀裂や変形が発生することがあります。外側の ITO 層の 1 つが損傷して破損すると、導体としての役割が失われ、タッチ スクリーンの寿命は長くなくなります。。抵抗膜式タッチスクリーンパネル
静電容量式タッチ スクリーン, 静電容量式タッチ スクリーン
抵抗膜式タッチ スクリーンとは異なり、静電容量式タッチは、座標を検出するための電圧値を作成および変更する際に指の圧力に依存しません。主に人体の電流誘導を利用して動作します。静電容量式タッチスクリーン
静電容量式タッチスクリーンの原理:
静電容量式スクリーンは、人間の皮膚を含む、電荷を保持するあらゆる物体を通して機能します。（人体が運ぶ電荷） 静電容量式タッチスクリーンは合金や酸化インジウムスズ（ITO）などの材料でできており、髪の毛よりも薄い微小静電ネットワークに電荷が蓄積されます。指が画面をクリックすると、接触点から微量の電流が吸収され、コーナー電極で電圧降下が発生します。人体の微弱な電流を感知することで、タッチコントロールの目的が達成されます。手袋をしてタッチしてもタッチスクリーンが反応しなくなるのはこのためです。投影型静電容量式タッチスクリーン
静電容量式スクリーンセンシングタイプの分類
誘導型によって表面静電容量と投影静電容量に分けられます。投影型容量性スクリーンは、自己容量性スクリーンと相互容量性スクリーンの 2 つのタイプに分類できます。より一般的な相互容量性スクリーンは一例であり、駆動電極と受信電極で構成されます。表面静電容量式タッチスクリーン
表面静電容量式タッチスクリーン:
表面容量性には共通の ITO 層と金属フレームがあり、四隅に配置されたセンサーと表面全体に均一に分布した薄膜を利用します。指で画面をクリックすると、人間の指とタッチ スクリーンが 2 つの帯電した導体として機能し、互いに接近して結合コンデンサを形成します。高周波電流の場合、コンデンサは直接導体であるため、指は接触点から非常に小さな電流を引きます。タッチパネルの四隅の電極から電流が流れ出します。電流の強さは指から電極までの距離に比例します。タッチ コントローラーはタッチ ポイントの位置を計算します。投影型静電容量式タッチスクリーン
投影型静電容量式タッチスクリーン:
慎重に設計された 1 つ以上のエッチング ITO が使用されます。これらの ITO 層をエッチングして複数の水平および垂直電極を形成し、センシング機能を備えた独立したチップを行/列に千鳥配置して、投影容量の軸座標センシング ユニット マトリクスを形成します。: X 軸と Y 軸は、各グリッド検出ユニットの静電容量を検出するために、座標検出ユニットの個別の行と列として使用されます。表面静電容量式タッチスクリーン
静電容量式スクリーンの基本パラメータ
チャネル数: チップからタッチ スクリーンに接続されているチャネル ラインの数。チャンネル数が多いほどコストが高くなり、配線も複雑になります。従来の自己容量: M+N (または M*2、N*2)。相互容量: M+N;インセル相互容量: M*N。静電容量式タッチスクリーン
ノード数：サンプリングにより取得できる有効なデータの数。ノードの数が多いほど、より多くのデータを取得でき、計算される座標はより正確になり、サポートできる接触領域は小さくなります。自己容量：チャネル数と同じ、相互容量：M*N。
チャネル間隔: 隣接するチャネル中心間の距離。ノードの数が多いほど、対応するピッチは小さくなります。
コード長: サンプリング時間を節約するために、サンプリング信号を増やすには相互許容値のみが必要です。相互容量方式では、同時に複数の駆動ラインに信号が存在する可能性があります。信号を持つチャネルの数はコード長によって異なります (通常は 4 コードが大部分です)。デコードが必要なため、コード長が長すぎると高速スライディングに一定の影響を与えます。静電容量式タッチスクリーン
投影型静電容量式スクリーン原理静電容量式タッチスクリーン
(1) 静電容量式タッチ スクリーン: 水平電極と垂直電極の両方がシングルエンド センシング方式で駆動されます。
自己生成型静電容量式タッチ スクリーンのガラス表面は、ITO を使用して水平および垂直の電極アレイを形成します。これらの水平電極と垂直電極はそれぞれグランドとコンデンサを形成します。この容量は一般に自己容量と呼ばれます。指が容量性スクリーンに触れると、指の静電容量がスクリーンの静電容量に重畳されます。このとき、自己容量性スクリーンは水平および垂直の電極配列を検出し、タッチ前後の静電容量の変化に基づいてそれぞれ水平および垂直座標を決定し、タッチ座標を平面に結合します。
指が触れると寄生容量が増加します: Cp'=Cp + Cfinger、ここで Cp- は寄生容量です。
寄生容量の変化を検出することで、指が触れた位置を特定します。静電容量式タッチスクリーン
二重層自己容量構造を例に挙げます。2 層の ITO、水平電極と垂直電極がそれぞれ接地されて自己容量と M+N 制御チャネルを形成します。ips液晶容量性タッチスクリーン
自己容量性スクリーンの場合、ワンタッチであればX軸方向とY軸方向の投影は一意であり、組み合わせた座標も一意になります。タッチスクリーン上の 2 点をタッチし、その 2 点が異なる XY 軸方向にある場合、4 つの座標が表示されます。しかし明らかに、実際の座標は 2 つだけであり、他の 2 つは一般に「ゴースト ポイント」として知られています。ips液晶容量性タッチスクリーン
したがって、自己容量性スクリーンの原理的な特性により、タッチできるのは 1 点だけであり、真のマルチタッチを実現することはできません。ips液晶容量性タッチスクリーン
相互静電容量式タッチスクリーン: 送信側と受信側が異なり、垂直に交差します。静電容量式マルチタッチ
ITOを使用して横電極と縦電極を作成します。自己容量との違いは、2 組の電極が交差する場所に容量が形成されること、つまり 2 組の電極がそれぞれ容量の 2 つの極を形成することです。指が容量性スクリーンに触れると、タッチポイントに取り付けられた 2 つの電極間の結合に影響を及ぼし、それによって 2 つの電極間の静電容量が変化します。静電容量式マルチタッチ
相互静電容量を検出する場合、水平電極は励起信号を順番に送信し、すべての垂直電極が同時に信号を受信します。このようにして、全ての水平電極と垂直電極の交点における静電容量値、すなわちタッチスクリーンの２次元平面全体の静電容量サイズを求めることができ、これを実現することができる。マルチタッチ。
指が触れると結合容量が減少します。
結合容量の変化を検出することで、指が触れた位置を特定します。CM - カップリングコンデンサ。静電容量式マルチタッチ
二重層自己容量構造を例に挙げます。2 つの ITO 層が互いに重なり合い、M*N コンデンサと M+N 制御チャネルを形成します。静電容量式マルチタッチ
マルチタッチ テクノロジは、相互互換性のあるタッチ スクリーンに基づいており、マルチタッチ ジェスチャ テクノロジと、ジェスチャの方向と指のタッチ位置をマルチタッチで認識するマルチタッチ オールポイント テクノロジに分かれています。携帯電話のジェスチャ認識や 10 本指タッチで広く使用されています。待機シーン。ジェスチャーや複数指の認識だけでなく、他の指以外のタッチ形式や、手のひらや手袋をした手を使った認識も許可されます。マルチタッチ全点スキャン方法では、タッチ スクリーンの各行と列の交点を個別にスキャンして検出する必要があります。スキャン数は、行数と列数の積です。たとえば、タッチ スクリーンが M 行 N 列で構成されている場合、タッチ スクリーンをスキャンする必要があります。交点はＭ×Ｎ回あるので、それぞれの相互容量の変化を検出することができる。指でタッチすると、相互静電容量が減少して各タッチ ポイントの位置が決まります。静電容量式マルチタッチ
静電容量式タッチスクリーン構造タイプ
画面の基本構造は上から保護ガラス、タッチ層、表示パネルの3層に分かれています。携帯電話の画面の製造工程では、保護ガラス、タッチスクリーン、表示画面を2回接着する必要があります。
保護ガラス、タッチスクリーン、表示画面は毎回ラミネート工程を経るため、歩留まりが大幅に低下します。積層数を減らすことができれば、フルラミネートの歩留まりが向上することは間違いありません。現在、より強力なディスプレイ パネル メーカーは、オンセルまたはインセル ソリューションを推進する傾向があります。つまり、ディスプレイ スクリーン上にタッチ レイヤを作成する傾向があります。一方、タッチ モジュール メーカーや上流の材料メーカーは OGS を好む傾向があります。これは、タッチ層が保護ガラス上に作られることを意味します。静電容量式マルチタッチ
インセル：液晶の画素にタッチパネル機能を埋め込む方式、つまり表示画面内にタッチセンサー機能を埋め込む方式で、画面の薄型化・軽量化が可能です。同時に、In-Cell スクリーンには適合するタッチ IC を埋め込む必要があります。そうしないと、誤ったタッチ センシング信号や過剰なノイズが発生しやすくなります。したがって、In-Cell スクリーンは純粋に自己完結型です。静電容量式マルチタッチ
On-Cell: カラーフィルター基板と表示画面の偏光板の間にタッチスクリーンを埋め込む方法、つまり、LCD パネル上のタッチセンサーを使用する方法を指し、In Cell テクノロジーよりもはるかに難易度が低くなります。したがって、市場で最も頻繁に使用されているタッチ スクリーンは Oncell スクリーンです。ips静電容量式タッチスクリーン
OGS (One Glass Solution): OGS テクノロジーは、タッチ スクリーンと保護ガラスを一体化し、保護ガラスの内側に ITO 導電層をコーティングし、保護ガラス上に直接コーティングとフォトリソグラフィーを実行します。OGS 保護ガラスとタッチ スクリーンは一体化されているため、通常はまず強化し、次にコーティング、エッチング、最後に切断する必要があります。この方法で強化ガラスを切断するのは非常に面倒で、コストが高く、歩留まりが低く、ガラスの端にヘアラインクラックが発生してガラスの強度が低下します。ips静電容量式タッチスクリーン
静電容量式タッチスクリーンの長所と短所の比較:
1. 画面の透明性と視覚効果の点では、OGS が最も優れており、次に In-Cell と On-Cell が続きます。ips静電容量式タッチスクリーン
2.薄さと軽さ。一般に、In-Cell が最も軽くて薄いのが最も軽く、次に OGS が続きます。On-Cell は最初の 2 つよりもわずかに悪いです。
3. 画面強度（耐衝撃性、耐落下性）に関しては、オンセルが最高、OGS が 2 位、インセルが最低です。OGS は Corning 保護ガラスとタッチ レイヤーを直接統合していることを指摘しておく必要があります。加工工程によりガラスの強度が弱まり、画面も非常に壊れやすくなります。
4. タッチに関しては、OGS のタッチ感度はオンセル/インセル画面より優れています。マルチタッチ、指、およびスタイラス スタイラスのサポートという点では、OGS は実際には In-Cell/On-Cell よりも優れています。セルさん。また、In-Cell スクリーンはタッチ層と液晶層が直接一体化されているため、センシングノイズが比較的大きく、フィルタリングや補正処理には特殊なタッチチップが必要です。OGS スクリーンはタッチ チップにあまり依存しません。
5. 技術要件、In-Cell/On-Cell は OGS よりも複雑で、生産管理もより困難です。ips静電容量式タッチスクリーン
タッチスクリーンの現状と開発動向
技術の継続的な発展により、タッチ スクリーンはこれまでの抵抗膜式スクリーンから、現在広く使用されている静電容量式スクリーンへと進化しました。現在、Incell および Incell タッチ スクリーンは長らく市場の主流を占めており、携帯電話、タブレット、自動車などのさまざまな分野で広く使用されています。ITO フィルムで作られた従来の静電容量式スクリーンの限界は、高抵抗、壊れやすい、輸送が難しいなど、ますます明らかになってきています。特に湾曲したシーンや湾曲したシーン、または柔軟なシーンでは、静電容量式スクリーンの導電性と光透過率が低下します。 。大型タッチスクリーンに対する市場の需要と、より軽く、薄く、持ちやすいタッチスクリーンを求めるユーザーのニーズを満たすために、湾曲した折り畳み可能なフレキシブルタッチスクリーンが登場し、携帯電話、自動車のタッチスクリーン、教育市場、ビデオ会議などのシーン。曲面折り曲げの柔軟なタッチは今後の開発トレンドとなっています。ips静電容量式タッチスクリーン
投稿日時: 2023 年 9 月 13 日