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Écran tactile capacitif

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L'écran tactile capacitif est un panneau de commande qui mesure la variation de capacité provoquée par le toucher d'un objet conducteur pour estimer la position du toucher. Le capacitif projeté est le type le plus populaire dans les applications.

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I. Écran tactile capacitif

L'écran tactile capacitif est le panneau de commande qui mesure la variation de capacité causée par le toucher d'un objet conducteur (comme un doigt) pour estimer la position du toucher

Contrairement à l'écran tactile résistif, qui a besoin d'une pression pour établir un contact réel entre deux couches conductrices à l'intérieur, les méthodes capacitives peuvent obtenir la variation de capacité juste par un léger toucher sur l'écran

Par conséquent, il permet un défilement fluide et rapide, une grande durabilité et d'excellentes performances optiques

Par conséquent, l'écran tactile capacitif offre des choix de matériaux plus flexibles pour les substrats, par exemple, les verres et les plastiques, alors que les technologies résistives nécessitent une couche flexible

-Comment fonctionne un écran tactile capacitif ?

Une couche de matériau conducteur métallique transparent (oxyde d'étain et d'indium : ITO) est appliquée sur la surface du substrat de l'écran tactile

Lorsqu'un objet conducteur touche l'écran, la capacité de la position du toucher est modifiée, ce qui permet de détecter la position du toucher.

L'écran tactile capacitif est un écran composite multicouche :

● La couche extérieure est généralement du verre de silice en raison de sa bonne transparence et de sa dureté pour la protection.

● La surface intérieure du verre et la couche intérieure (couches) sont chacune revêtues d'un matériau conducteur métallique (ITO), et la couche du capteur de touche d'une électrode à chaque coin.

Comme le champ électrique du corps humain, lorsqu'un doigt s'approche de l'écran tactile, une capacité de couplage se forme entre les deux

Dans l'environnement de courant à haute fréquence, la capacité devient un conducteur direct, le doigt tire une petite quantité de courant de la position tactile. En parallèle, le courant sort des électrodes de chaque coin.

Parce que la variation de courant de chaque électrode est proportionnelle à la distance entre le doigt et chaque coin. Le contrôleur peut obtenir la position du point de contact en calculant avec précision le rapport de la variation de courant.

-Classification de l'écran tactile capacitif

Le schéma capacitif est divisé en deux méthodes : la méthode capacitive de surface et la méthode capacitive projetée.

Compte tenu du principe de fonctionnement de leur schéma, il a limité la fonction tactile de chaque type.

● Écran tactile capacitif de surface (SCT)

Il se compose d'une couche conductrice, dont les quatre coins sont connectés à quatre signaux de tension de courant alternatif (CA) parfaitement synchronisés, comme le montre la figure 3

La position du toucher peut être estimée à partir de la variation de courant aux quatre sources de tension alternative de coin causée par le toucher du combattant.

Le processus se déroule comme suit :

(1) Le doigt qui touche l'écran provoque la différence de courant dans quatre sources de tension

(2) La source de tension est plus proche du point de contact, où la variation de courant devient plus importante en raison de la charge résistive plus petite

(3) Par conséquent, les points de contact sont calculés à partir du rapport des courants sur quatre sources de tension

Bien qu'il ne puisse pas gérer les contacts multiples, sa grande durabilité lui permet d'être largement intégré dans les guichets automatiques bancaires (GAB).

● Écran tactile capacitif projeté (PCT)

Les écrans tactiles capacitifs projetés utilisent deux couches conductrices à motifs qui sont séparées et croisées l'une à l'autre sous la forme d'une matrice

Les motifs horizontaux et verticaux correspondent aux informations de position de l'événement tactile

Il existe deux approches pour créer et mesurer la capacité :

(1) Auto-capacité

Elle mesure la capacité entre l'électrode horizontale et la terre, et entre l'électrode verticale et la terre, chaque ligne et chaque colonne ayant sa propre capacité, comme le montre la figure 4(a).

L'auto-capacité peut répondre rapidement, mais elle a un problème pour localiser la position réelle du toucher si deux touchers ou plus sont chargés. Cette fausse identification est appelée localisation fantôme

Par conséquent, elle s'applique généralement au toucher simple et au toucher gestuel, et non au toucher multiple

Un autre inconvénient de cette approche est que les performances sont directement affectées par l'humidité des doigts et de l'environnement.

(2) Capacité mutuelle

Dans l'approche de la capacité mutuelle, la zone de chevauchement de deux ensembles d'électrodes forme une capacité

Le toucher du doigt diminue la capacité mutuelle en raison de la perte de champ électrique par le doigt placé entre deux électrodes.

Il mesure la capacité de chaque zone de chevauchement des motifs horizontaux et verticaux, comme le montre la figure 4(b)

Comme la mesure est individuelle, elle peut prendre en charge les fonctions multi-touch sans limitation du nombre de doigts

En outre, la capacité mutuelle n'est pas facilement affectée par l'environnement ou le doigt.

Grâce à ces avantages, elle est devenue une technologie d'écran tactile populaire aujourd'hui.

-Comparaison dans l'application

● L'écran tactile capacitif de surface est principalement utilisé dans les systèmes publics et industriels, tels que les instruments industriels, les distributeurs automatiques de billets et les kiosques, qui se trouvent à l'extérieur ou dans un environnement avec des exigences strictes en matière de température et d'humidité. Le coût est plus élevé en comparaison.

● L'écran tactile capacitif projeté présente de faibles problèmes de dérive et une meilleure transmittance, et il peut réaliser plusieurs touchers. Il est populaire dans les produits de consommation avec un écran de petite ou moyenne taille.

II. Solution de l'écran tactile employé sur l'affichage

Dans la structure de base d'un écran tactile capacitif, l'écran tactile est collé sur le dessus de l'écran pour composer un écran tactile

Avec la demande croissante du marché pour des écrans fins et légers, en particulier dans les produits électroniques grand public, et le développement IC de TDDI (Touch and Display Driver Integration), des solutions d'écran tactile embarqué se sont développées et ont émergé sur le marché.

-Classification par solution

En général, la méthode de liaison de l'écran tactile à l'affichage peut être divisée en deux solutions : l'add-on et l'embarqué.

-Solutions additionnelles : G+F/ G+F+F, G+G/ OGS

Il s'agit de la méthode traditionnelle, l'écran tactile étant un panneau séparé ajouté à l'écran

En fonction du substrat utilisé pour la couche tactile de l'écran tactile, la solution complémentaire peut être classée en deux catégories : "type verre" et "type film"

Les solutions en verre comprennent G+G (verre de couverture + verre avec ITO/ITO) et OGS (One Glass Solution)

L'OGS est une solution améliorée de G+G qui consiste à appliquer directement l'ITO sur le verre de couverture. Elle permet d'économiser le coût d'une pièce de verre et d'un temps de collage

Cependant, l'inconvénient est que la résistance du verre diminue au cours du traitement.

Les solutions de film comprennent G+F (verre de couverture + film avec ITO/ITO) et G+F+F, dans lequel l'ITO est appliqué sur le film plutôt que sur le verre

Cette solution peut donc être plus fine et plus légère que la solution G+G

Cependant, étant donné que la solution G+F n'a qu'une seule couche de capteur (film ITO), elle ne peut pas réaliser la fonction multi-touch, mais les autres solutions n'ont aucun problème.

-Solutions embarquées : In-Cell, On-Cell

La couche tactile est intégrée au module d'affichage

Il existe deux schémas : On-Cell et In-Cell.

Le premier consiste à intégrer la couche tactile entre le substrat du filtre coloré (CF) et le polariseur

Le système In-Cell consiste à intégrer la couche tactile derrière le substrat CF et à l'intérieur de la couche cellulaire, ce qui est plus compliqué que le système On-Cell.

-Comparaison des caractéristiques des différentes solutions

En général, la technologie des solutions complémentaires est mature et simple et peut être mise en œuvre à faible coût.

Alors que la solution intégrée peut répondre à la tendance du marché des écrans fins et légers, la technologie est compliquée et présente des exigences plus élevées en matière de support des circuits intégrés. Il faut encore du temps pour obtenir un rendement élevé et réduire le coût.

Du point de vue de l'industrie, les fabricants d'écrans tactiles se disputent les parts de marché en promouvant des solutions complémentaires, tandis que les fabricants d'écrans tels que LG, Samsung et Sharp favorisent les solutions intégrées.

En comparaison :

● La sensibilité tactile : OGS > On-Cell > In-Cell

● Multi-touch : sauf G+F, les autres en sont tous capables

● Transparence de l'écran et effets visuels : OGS＞ Embedded ＞GG＞GF＞GFF

● Léger et fin : In-Cell＜OGS< On-Cell＜GF＜GFF＜GG (de fin à épais)

● Anti-impact/résistance de l'écran : On-Cell > OGS > In-Cell

● Coût de maintenance : Embarqué > OGS > GF/GFF/GG

● Coût/ difficulté technique : Embarqué > OGS

● Taux de rendement : Add-on > Embarqué

III. Valeur du marché et développement de l'écran tactile capacitif

Le toucher du doigt est une interface de saisie plus intuitive pour interagir avec les écrans et les machines.

- Avantages et valeurs des caractéristiques

Par rapport à d'autres technologies d'écran tactile, les caractéristiques ci-dessous ont permis à l'écran tactile capacitif de se démarquer dans l'application, notamment dans les produits de consommation, qui recherchent une expérience et une apparence suprêmes

● Haute précision : jusqu'à 99 %

● Transmittance élevée : 85 % à 90 %

● Haute sensibilité : la force de détection peut être inférieure à 2oz, le temps de réponse inférieur à 3ms

● Haute stabilité : le curseur ne dérive pas après un étalonnage

● Haute durabilité/ longue durée de vie : chaque position peut supporter plus de dizaines de millions de touchers

● Fonction multi-touch fluide : diverses options pour archiver le multi-touch

● Forte protection : le verre de couverture peut être hautement résistant aux rayures (dureté Mohs 7H) et fini avec une bonne protection contre la pollution extérieure, comme l'eau, l'huile, le feu, les radiations et l'électricité statique.

- Développement et défis de l'application

Depuis les années 60, issues de l'armée américaine, les applications des écrans tactiles se sont étendues aux domaines de la consommation de masse, et aux domaines commerciaux et industriels

Dans l'ère actuelle de l'IoT, la demande d'opérations intelligentes a rapidement augmenté, et de plus en plus de terminaux ont misé sur les écrans tactiles comme supports d'entrée.

Par exemple, dans l'industrie automobile, la décoration intérieure est équipée de plus en plus d'écrans tactiles pour divers panneaux de commande, et les écrans deviennent plus larges et plus grands.

Avec cette tendance, le marché des écrans tactiles est entré dans une période de développement rapide et de diversification des produits

Bien que de nombreux progrès aient été accomplis dans les technologies des écrans tactiles, des défis subsistent

L'intégration avec d'autres technologies et les applications flexibles et diversifiées sont encore des tendances et des défis pour le développement futur de l'industrie des écrans tactiles.

Si vous avez besoin d'écrans tactiles dans votre projet, n'hésitez pas à nous contacter, nous avons des écrans tactiles standard pour votre sélection, et nous pouvons fournir une solution personnalisée pour vos attentes par notre équipe d'ingénieurs.