Situazione attuale e tendenze di sviluppo dei touchscreen

Il touchscreen è un sistema di posizionamento a coordinate utilizzato in combinazione con un display e si sta diffondendo sempre di più come dispositivo di input semplice e pratico. Con il rapido sviluppo dei display a schermo piatto, il touchscreen in combinazione con gli LCD è ampiamente utilizzato, e in particolare la domanda di assistenti digitali personali (IPDA), fotocopiatrici avanzate, sistemi di navigazione per veicoli, e soprattutto di PDA con input tramite penna, è molto promettente.

1. Schermo tattile comune

1.1 Touch screen resistivo La parte principale del touch screen resistivo è una pellicola composita trasparente a quattro strati che aderisce perfettamente alla superficie del display. La struttura è mostrata in Figura 1. La stessa posizione corrisponde a diverse tensioni di uscita. Il controller riceve i dati di tensione convertiti dall'ADC e calcola la posizione del punto di tocco (x, y). Seguendo la struttura del touch screen resistivo in Figura 1, il cursore viene posizionato nel punto di tocco. Questo è il principio di base del touch screen con tecnologia resistiva. La chiave dei touch screen resistivi risiede nella tecnologia dei materiali. I materiali di rivestimento conduttivi trasparenti comunemente utilizzati includono ITO e rivestimenti in nichel-oro.

1.1.1 Schermo resistivo a quattro fili

Quando i due strati conduttivi trasparenti IT0 del touchscreen resistivo a quattro fili sono in funzione, ogni strato aggiunge una tensione costante di 5 V: una direzione verticale, una direzione orizzontale, e sono necessari in totale quattro cavi. Le caratteristiche principali sono il prezzo contenuto, la flessibilità del tocco e la resistenza a sporco, polvere, acqua e luce. Il touchscreen resistivo a quattro fili offre inoltre un'elevata stabilità di posizionamento e assenza di deriva. È ampiamente utilizzato e, tra i touchscreen a quattro fili, è dotato di un chip driver dedicato, l'ADS7843. Pertanto, il basso consumo energetico del touchscreen resistivo a quattro fili è un fattore importante per la sua ampia applicazione in PDA, telefoni cellulari e altri dispositivi portatili.

1.1.2 Limitazioni degli schermi resistivi

Lo strato esterno della pellicola composita del touchscreen resistivo è realizzato in materiale plastico. Una forza eccessiva o il contatto con un oggetto appuntito possono graffiare il touchscreen e renderlo inutilizzabile. Anche un piccolo graffio è fatale per un touchscreen resistivo a quattro fili, mentre per un touchscreen resistivo a cinque fili, finché lo strato conduttivo esterno non si frammenta in piccoli pezzi e lo strato interno non è danneggiato, può continuare a funzionare normalmente.

1.1.3 Schermo resistivo a cinque fili

Lo strato di base del touchscreen con tecnologia a resistenza a cinque fili applica una tensione alla superficie di lavoro conduttiva del vetro, mentre lo strato conduttivo esterno funge esclusivamente da conduttore. Quando l'utente tocca lo schermo, il sistema misura la posizione del punto di contatto rilevando, tramite divisione temporale, i valori di tensione sugli assi X e Y del punto di contatto dello strato interno in ITO. È caratterizzato da alta risoluzione e velocità di risposta elevata. La durezza superficiale è elevata e la durata è notevolmente migliorata rispetto al touchscreen a resistenza a quattro fili, consentendo fino a 30 milioni di tocchi nello stesso punto. Lo strato conduttivo in nichel-oro sulla superficie presenta un'elevata resistenza ai danni e può essere utilizzato normalmente anche in presenza di graffi. Allo stesso tempo, la trasmittanza del touchscreen a resistenza a cinque fili è superiore a quella del touchscreen a resistenza a quattro fili, ma il touchscreen a resistenza a cinque fili è più costoso.

1.2 Schermo tattile capacitivo

Il touchscreen capacitivo utilizza la tecnologia di rivestimento sottovuoto per rivestire la superficie interna e lo strato intermedio del vetro con uno strato di IT0. Lo strato esterno è uno strato protettivo in vetro, mentre il rivestimento intermedio di IT0 funge da superficie di lavoro. Quando l'utente tocca lo strato metallico, si crea una capacità di accoppiamento tra l'utente e la superficie del touchscreen a causa del campo elettrico del corpo umano. Il dito genera una piccolissima corrente nel punto di contatto. Questa corrente viene distribuita agli elettrodi posti ai quattro angoli del touchscreen, in proporzione alla distanza tra il dito e i quattro angoli. Il controller calcola la proporzione delle quattro correnti per determinare la posizione del punto di contatto. Il touchscreen capacitivo aderisce perfettamente al display, risultando resistente a danni e rotture. Grazie al metodo di incollaggio con pad, il touchscreen capacitivo è impermeabile e offre alta risoluzione, risposta sensibile, piacevole sensazione tattile, resistenza alla polvere e ai raggi solari, risultando quindi ideale per ambienti difficili. Il principio di funzionamento dello schermo capacitivo prevede che l'oggetto da toccare debba essere un conduttore, e non si verifica alcuna risposta se si tocca una mano guantata o un oggetto non conduttivo.

1.3 Touch screen a onde acustiche di superficie

Quando l'utente tocca lo schermo, i due strati conduttivi originariamente separati si collegano nel punto di contatto. 1.3.1 Struttura del touchscreen ad onde acustiche di superficie I quattro bordi della piastra di vetro del touchscreen ad onde acustiche di superficie sono incisi con 450 angoli, da radi a densi. Strisce riflettenti sofisticate. Gli angoli superiore sinistro e inferiore destro dello schermo di vetro sono fissati rispettivamente con trasduttori di trasmissione a ultrasuoni verticali e orizzontali, e l'angolo superiore destro è fissato con due corrispondenti trasduttori di ricezione a ultrasuoni per ricevere i segnali a ultrasuoni riflessi due volte dalle strisce riflettenti. 1.3.2 Caratteristiche del touchscreen ad onde acustiche di superficie Il touchscreen ad onde acustiche di superficie è molto stabile, non risente di fattori ambientali come temperatura e umidità, ha una lunga durata (50 milioni di tocchi), elevata trasmissione della luce e chiarezza, nessuna distorsione o deriva del colore, non necessita di calibrazione dopo l'installazione, ha un'eccellente resistenza ai graffi e può sopportare vari tocchi ruvidi. Poiché il touchscreen a onde acustiche di superficie adotta direttamente il sistema di coordinate rettangolari, la conversione dei dati non presenta distorsioni e la precisione è estremamente elevata, fino a 4096 × 4096 pixel f4l. Tuttavia, il touchscreen a onde acustiche di superficie necessita di pulizia e manutenzione frequenti, poiché polvere, olio e persino pioggia sulle strisce periferiche dello schermo possono bloccare la normale riflessione dell'onda sonora del touchscreen o modificarne la forma d'onda, impedendone il corretto riconoscimento da parte del ricevitore; gocce d'acqua di grandi dimensioni, macchie d'olio, ecc. sul touchscreen possono essere interpretate erroneamente come punti di contatto, causando un malfunzionamento.

1.4 Schermo tattile a infrarossi

1.4.1 Principio di funzionamento del touchscreen a infrarossi Il touchscreen a infrarossi è costituito da un telaio con circuito stampato, tubo di emissione a infrarossi e tubo di ricezione a infrarossi installati sulla superficie del display. Quando l'utente tocca lo schermo, il dito blocca i raggi infrarossi che lo attraversano e la variazione del segnale luminoso induce il circuito di rilevamento fotoelettrico a emettere un segnale elettrico modificato. La posizione del punto di contatto sullo schermo può essere localizzata elaborando il segnale elettrico. Qualsiasi oggetto opaco alla luce infrarossa può essere toccato e trasmettere raggi infrarossi, consentendo così il posizionamento tramite tocco.

1.4.2 Tendenza di sviluppo del touchscreen a infrarossi Il vantaggio del touchscreen a infrarossi è che è completamente trasparente, non influisce sulla nitidezza del display e non è soggetto a interferenze di corrente, tensione e statiche, risultando adatto ad ambienti di lavoro elettromagnetici difficili. Tuttavia, il funzionamento dei touchscreen a infrarossi comporta anche alcuni inevitabili inconvenienti applicativi. Attualmente, lo sviluppo della tecnologia del touchscreen a infrarossi si concentra principalmente su due direzioni: la prima consiste nell'utilizzare nuovi sensori per realizzare la funzione touchscreen (iv), la seconda nel migliorare i difetti della tecnologia touchscreen esistente e nell'ampliare le funzionalità applicative. Lo sviluppo del touchscreen a infrarossi si basa principalmente sul miglioramento della risoluzione e delle prestazioni anti-interferenza luminosa. Allo stesso tempo, l'espansione delle funzioni applicative, come il multi-touch, offre funzionalità più complete al touchscreen.

2. Conclusione

Con lo sviluppo della società dell'informazione, le persone hanno bisogno di accedere a una varietà di informazioni. Il sistema di trasmissione delle informazioni con il touchscreen come finestra interattiva adotta tecnologie informatiche avanzate e utilizza diverse forme come testo, immagini, musica, commenti, animazioni, video, ecc. per trasmettere informazioni in modo intuitivo e vivido, offrendo grande praticità. Lo sviluppo del touchscreen ha mostrato una tendenza alla multifunzionalità, alla diversificazione e alle grandi dimensioni dello schermo. È prevedibile che, con il rapido sviluppo della tecnologia touchscreen, i campi di applicazione diventeranno sempre più ampi e le prestazioni sempre migliori.