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Écran tactile capacitif – construction et principes de fonctionnement

Cet article de Display 101 explique la structure, les matériaux et la technologie de base des écrans tactiles capacitifs populaires.

Structure de l’écran tactile capacitif

Les principaux composants de l’écran tactile capacitif sont les suivants

  • fenêtre de couverture,
  • capteur tactile,
  • la carte de contrôle tactile.

Commençons par la fenêtre de couverture : elle peut être en verre ou en matière synthétique. Les composants synthétiques les plus populaires sont le PMMA et le polycarbonate. Pour le verre, les matériaux les plus populaires sont le verre renforcé chimiquement et le verre trempé thermiquement. Le choix du matériau de la fenêtre de couverture est déterminé par l’application et doit être discuté au cours du processus de conception.

En outre, un adhésif optique relie la fenêtre de recouvrement au capteur tactile. Les types d’adhésifs typiques sont les suivants : LOCA ou OCA (Liquid -Optically Clear Adhesive) : LOCA ou OCA (Liquid -Optically Clear Adhesive). Les adhésifs se distinguent les uns des autres par leur état physique et leur méthode de durcissement.

Le capteur tactile peut être en verre ou en film. En d’autres termes, le capteur tactile est une combinaison de matériaux conducteurs qui agissent comme des électrodes tactiles (ITO – Indium-Tin-Oxide) et le substrat (support) – qui peut être du verre ou un film.

Les structures typiques des panneaux tactiles capacitifs sont énumérées ci-dessous :

Fenêtre de recouvrement de l’écran tactile capacitif

La fenêtre de couverture (communément appelée « verre de couverture« ) constitue une protection mécanique ainsi qu’un élément décoratif de l’ensemble du module. Dans la plupart des cas, la fenêtre de couverture est en verre. Les épaisseurs typiques de verre de couverture sont les suivantes : 0,55, 0,7, 1,1, 1,8 mm.

L’épaisseur standard de la fenêtre de couverture des modules Riverdi est de 0,7 mm pour les tailles de 2,8 à 5,0 pouces et de 1,1 mm pour les tailles de 7,0 pouces.

Pour le verre, un phénomène courant est une délicate teinte verte du matériau. Elle est particulièrement visible sur le bord de l’écran. La raison en est qu’il contient des oxydes de fer. Dans certains cas, cet effet doit être éliminé en utilisant du verre ultra-clair (pour conserver les vraies couleurs).

L’autre aspect est la sécurité du verre. Ce paramètre est obtenu en renforçant le verre lors du processus de post-production. Les performances les plus courantes sont le renforcement chimique (jusqu’à 3 mm) et la trempe thermique (pour le verre d’une épaisseur supérieure à 3 mm). Le verre traité thermiquement est considéré comme plus sûr parce qu’il se brise en petits morceaux granuleux qui ne sont pas tranchants (donc moins dangereux).

La dernière étape pour assurer la sécurité du verre consiste à couper les bords de la vitre de couverture. Ce traitement protège les bords des coupures et des bosses.

Comme indiqué dans le paragraphe précédent, les matériaux synthétiques, tels que le PMMA ou le polycarbonate, constituent une alternative au verre. Le choix des matériaux de couverture est adapté aux conditions de travail et à l’environnement.

Capteur de l’écran tactile capacitif

Quel que soit le matériau de la fenêtre de couverture, la construction fondamentale des capteurs utilise deux couches diélectriques séparées par de l’ITO (Indium-Tin-Oxide). La construction fondamentale des capteurs utilise deux couches séparées diélectriquement par de l’ITO (Indium-Tin-Oxide). Ces couches sont configurées en lignes et en colonnes positionnées perpendiculairement, créant ainsi une matrice.

La fonctionnalité est obtenue par un balayage le long de chaque axe, en identifiant les lignes de haute capacité. La position est alors déterminée par l’intersection de ces lignes (de haute capacité) :

Display 101 Riverdi touch sensor post

Comme indiqué ci-dessus, un capteur tactile est principalement constitué de verre ITO double face. Le motif du capteur est créé au cours du processus de gravure.

Il convient de mentionner qu’il existe une technique permettant d’obtenir un capteur tactile avec une seule couche de verre ITO (SITO). Il s’agit de graver le motif du capteur d’un côté et de coller ensuite des électrodes X ou Y particulières, comme le montre le dessin ci-dessous.

Cartes de contrôle à écran tactile capacitif

Le capteur se termine par les électrodes – le contrôleur est nécessaire pour collecter et gérer les données provenant des électrodes.

Le choix du contrôleur doit correspondre à l’application du module et aux circonstances dans lesquelles il sera utilisé. De nombreux facteurs doivent être pris en considération. La toute première étape est la communication – l’interface de l’écran tactile doit être définie. Les interfaces les plus courantes sont SPI et I2C. Les contrôleurs tactiles Riverdi communiquent via SPI/I2C.

Ensuite, il faut tenir compte de la taille, de l’efficacité et de la sécurité de la carte de contrôle. Dans ce cas, analysez la compatibilité électromagnétique (donc aussi la décharge électrostatique et la susceptibilité aux rayonnements).

Le circuit intégré peut remplir diverses fonctions qui répondent aux exigences de l’application. Vous trouverez les circuits intégrés pour l’eau ou l’environnement salin, ainsi que ceux qui permettent de travailler avec des gants et de faire des gestes spéciaux.

Le contrôleur standard Riverdi prend en charge les verres de couverture jusqu’à 2 mm. Bien que nous soyons familiarisés avec les technologies qui permettent de couvrir des épaisseurs de verre allant jusqu’à 5 mm.

Nous espérons que cet article de Display 101 vous a été utile.

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