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Capacitive Touch Panel – Aufbau und Funktionsprinzipien

In diesem Artikel Display 101 werden die gängigen kapazitiven Touchpanel-Displays erklärt – Aufbau, Materialien und grundlegende Technologie.

Aufbau des kapazitiven Touchpanels

Die Hauptkomponenten des kapazitiven Touchpanels sind:

  • Fenster abdecken,
  • Berührungssensor,
  • Touch Control Board.

Beginnen wir mit dem Abdeckfenster – es kann aus Glas, aber auch aus Kunststoff bestehen. Die beliebtesten Kunststoffkomponenten sind PMMA und Polycarbonat. Bei Glas sind die beliebtesten Materialien chemisch gehärtetes Glas und thermisch gehärtetes Glas. Die Wahl des Materials für das Deckfenster hängt von der Anwendung ab und sollte während des Entwurfsprozesses besprochen werden.

Außerdem verbindet ein optischer Kleber das Abdeckfenster mit dem Berührungssensor. Typische Klebstofftypen sind: LOCA oder der OCA (flüssiger, optisch klarer Klebstoff). Die einzelnen Klebstoffe unterscheiden sich voneinander durch den physikalischen Zustand und die Art der Aushärtung.

Der Berührungssensor kann aus Glas, aber auch aus einer Folie bestehen. Einfach ausgedrückt besteht der Berührungssensor aus einer Kombination von leitfähigem Material, das als Berührungselektroden fungiert (ITO – Indium-Zinn-Oxid), und dem Substrat (Träger), das aus Glas oder Folie bestehen kann.

Die typischen Strukturen der kapazitiven Touchpanels sind im Folgenden aufgeführt:

Fenster der kapazitiven Touchscreen-Abdeckung

Das Abdeckfenster (gemeinhin als „Deckglas“ bezeichnet) ist sowohl ein mechanischer Schutz als auch ein dekoratives Element des gesamten Moduls. In den meisten Fällen besteht das Abdeckfenster aus Glas. Typische Deckglasdicken sind: 0,55, 0,7, 1,1, 1,8 mm.

Die Standardstärke des Abdeckfensters in Riverdi-Modulen beträgt 0,7 mm für die Größen 2,8-5,0″ und 1,1 mm für 7,0″.

Bei Glas kommt es häufig zu einer leichten Grünfärbung des Materials. Sie ist besonders am Rand des Bildschirms sichtbar. Der Grund dafür ist, dass es Eisenoxide enthält. In einigen Fällen muss dieser Effekt durch die Verwendung von ultraklarem Glas beseitigt werden (um die echten Farben zu erhalten).

Ein weiterer Punkt ist die Sicherheit des Glases. Dieser Parameter wird durch die Verstärkung des Glases im Nachbearbeitungsprozess erreicht. Die gängigsten Verfahren sind die chemische Härtung (bis zu 3 mm) und die thermische Härtung (für Glas mit einer Dicke von mehr als 3 mm). Das thermisch behandelte Glas gilt als sicherer , weil es in kleine, körnige Stücke zerfällt, die nicht scharf sind (und daher weniger gefährlich).

Der letzte Schritt, um die Sicherheit des Glases zu gewährleisten, besteht darin, die Kanten des Deckglases zuzuschneiden. Diese Behandlung schützt die Kanten vor Schnitten und Beulen.

Wie im vorigen Absatz erwähnt, sind synthetische Materialien wie PMMA oder Polycarbonat eine Alternative zu Glas. Die Wahl der Abdeckungsmaterialien passt sich den Arbeitsbedingungen und der Umgebung an.

Kapazitiver Touchscreen-Sensor

Unabhängig davon, aus welchem Material das Abdeckfenster besteht, ist der grundlegende Konstruktion der Sensoren besteht aus zwei dielektrisch getrennten Schichten mit ITO (Indium-Zinn-Oxid). Diese Schichten sind in Zeilen und Spalten angeordnet, die senkrecht zueinander stehen und eine Matrix bilden.

Die Funktionalität wird durch das Scannen entlang jeder Achse erreicht, wobei Linien mit hoher Kapazität identifiziert werden. Dann wird die Position durch den Schnittpunkt dieser Linien (mit hoher Kapazität) bestimmt:

Anzeige 101 Riverdi Berührungssensorpfosten

Wie bereits erwähnt, wird ein Berührungssensor hauptsächlich mit doppelseitigem ITO-Glas hergestellt. Das Muster des Sensors wird während des Ätzvorgangs erstellt.

Es ist erwähnenswert, dass es eine Technik zur Herstellung eines Berührungssensors mit einem einschichtigen ITO-Glas (SITO) gibt. Dazu wird das Sensormuster auf einer Seite geätzt und anschließend werden bestimmte X- oder Y-Elektroden aufgeklebt, wie in der Zeichnung unten dargestellt.

Kapazitive Touchpanel-Steuerungsplatinen

Der Sensor endet mit den Elektroden – für die Erfassung und Verwaltung der Daten von den Elektroden wird der Controller benötigt.

Die Wahl des Steuergeräts sollte auf die Anwendung des Moduls und die Umstände, unter denen es eingesetzt wird, abgestimmt sein. Es gibt viele Faktoren, die berücksichtigt werden müssen. Der allererste Schritt ist die Kommunikationdie Schnittstelle für das Touchpanel muss festgelegt werden. Die gängigsten Schnittstellen sind SPI und I2C. Riverdi-Touch-Controller kommunizieren über SPI/I2C.

Als Nächstes sollten Sie die Größe sowie die Effizienz und Sicherheit der Schalttafel berücksichtigen. Analysieren Sie dazu die elektromagnetische Verträglichkeit (also auch elektrostatische Entladung und Störempfindlichkeit).

Der IC kann verschiedene Funktionen erfüllen, die den Anforderungen der Anwendung entsprechen müssen. Es gibt ICs für den Einsatz im Wasser oder in salzhaltigen Gewässern sowie solche, die das Arbeiten mit Handschuhen und speziellen Gesten unterstützen.

Der Riverdi-Standard-Controller unterstützt Deckglas bis zu 2 mm. Obwohl wir mit den Technologien vertraut sind, die auch die Deckglasdicke bis zu 5 mm unterstützen.

Wir hoffen, dass Sie diesen Display 101-Artikel nützlich fanden.