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Electrónica : Touch Screens-2                       Tecnologias Touch Screen  Baseada em Sensores de Força   O princípio...
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  1. 1. Electrónica : Touch Screens-2 Touch Screen’s Não concordo com o acordo ortográfico “There is no perfect touch technology”20-05-2012 Por : Luís Timóteo 1
  2. 2. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Tecnologias; Em continuação á primeira parte, vamos agora continuar recordando as diversas tecnologias e as mais emergentes…20-05-2012 Por : Luís Timóteo 2
  3. 3. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen In-Cell touch20-05-2012 Por : Luís Timóteo 3
  4. 4. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen In-Cell TouchImagine ser capaz de tocar a superfície de qualquer tela com seu dedo ou com uma caneta, e a localização do seu toque ser imediatamente identificada até aos pixéis exactos. Imagine isso acontecendo sem nenhuma tampa de vidro ou revestimentos especiais ou qualquer outra obstrução na frente do ecrã, e com o mínimo de alterações no interior do visor.Essa é a promessa de tecnologia “in-Cell touch”. O problema é que a promessa so agora começa a dar os primeiros passos…O termo “in-Cell touch" refere-se geralmente á implementação de um sensor de toque no interior da célula de um visor de cristal líquido (LCD).Protótipos foram mostrados por vários fabricantes desde há alguns anos, mas a tecnologia ainda sofre de baixo rendimento de produção e dificuldade em assegurar a detecção da pressão precisos. Como resultado, existe uma produção de volume muito pequeno em curso mas com muita investigação...20-05-2012 Por : Luís Timóteo 4
  5. 5. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen In-Cell Touch Na tecnologia “in Cell-Touch”, existem actualmente em três formas, das quais apenas uma, é fisicamente dentro da célula LCD:  In-Cell. O Sensor de toque está fisicamente dentro da célula LCD.  On-cell. O sensor de toque é uma matriz de eléctrodos capacitivos X-Y, depositados sobre a superfície superior (out-cell) ou inferior (In-cell) de um substrato de filtragem de cor podendo ser integrada no processo de fabricação do LCD.  Out-Cell. É basicamente a integração de uma solução de toque, de terceiros, feita sobre um monitor / LCD.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 5
  6. 6. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen In-Cell TouchNesta tecnologia o sensor de toque é fisicamente no interior da célula LCD. O sensor de toque pode tomar a forma de: Foto Transistor - (light-sensing). Micro Switch - (voltage-sensing). Eléctrodos capacitivos - (charge-sensing). Foto Transistor - (light-sensing ou optical).A adição de um foto transistor (fotocélula) em alguns, ou em todos os pixéis. Funciona com o dedo, caneta, caneta de luz ou laser pointer; também funciona como um scanner. Pode ser usada uma cobertura de protecção do LCD.O Foto-sensor em cada pixel ou grupo de pixéis vê sombra de dedo á luz ambiente ou reflexão da luz de fundo (backlight) no dedo, com pouca luz. Nesta ilustração conceitual de “in-Cell Touch”, um elemento foto sensor ocupa uma porção da abertura de ITO um subpixel; o elemento está ligado ás linhas de controlo X e Y e pode ser lido individualmente. DisplaySearch. Foto SensorDisplaySearch.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 6
  7. 7. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen In-Cell Touch Foto Transistor - (light-sensing ou optical).Cont.O conceito de colocar um elemento foto sensor em cada pixel, foi inicialmente comunicado á imprensa pela DTM em 2003, foi a e foi a primeira experiencia no mundo da tecnologia “in-Cell-Touch”. No entanto, cedo se detectar os maiores desafios desta tecnologia: O sensor de toque não funciona em ambiente de baixa luz, se a imagem na tela for preta. Em luz ambiente, é difícil distinguir entre a sombra de um objecto a tocar e a sombra de um objecto próximo (não toque). Colocar um elemento sensível à luz em todos os pixéis, revelou-se impraticável, porque consumia demasiada abertura do pixel (reduzindo a eficiência) e necessário consumo de energia. O primeiro produto comercial usando qualquer forma de tecnologia “in-Cell touch” foi desenvolvido pela Sharp em 2009. O Netbook PC-NJ70A Optical in-cell touch in 4” CG-silicon 854x480 touchpad LCD (245 dpi!)1 sensor per 9 pixels Mas ... o desempenho toque lento.LED backlight,Stylus & 2-finger multi-touch Scanning (shape recognition) A digitalização não funciona bem, Curta duração da bateria, devido ao toque.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 7
  8. 8. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen In-Cell Touch - (light-sensing ou optical).Cont Um elemento-chave nesta tecnologia, é um dispositivo conhecido como um optosensor retro-reflexivo. Uma matriz de optosensores retro-refletivos é colocado atrás de um LCD. Cada um destes contém LCD dois elementos: um emissor, que emite luz IR através do painel, e um detector que pega qualquer luz reflectida por objectos, tais como dedos na frente do Emissor aspecto screen. A crítica desta tecnologia é a utilização de sensores retro-reflectores que operam Receptor na parte infravermelha do espectro, para um número de razões: - Apesar de luz IR ser atenuada pelas camadas do painel LCD, alguns ainda passam através do display. Matriz de Optosensores Este não é afectado pela imagem exibida – Um dedo dum ser humano normalmente reflecte cerca de 20% da luz incidente IR e, portanto, é um "objecto reflexivo" bastante aceitável -. luz infravermelha não é visível para o utilizador, e, portanto, não prejudica a imagem que está sendo exibida no painel e é possível gerar informação sobre o número e a posição dos pontos de toque múltiplo.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 8
  9. 9. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen In-Cell TouchMicro Switch - (Voltage-sensing ou “switch-sensing” ou “resistive”). Esta tecnologia, também chamada de “switch - sensing“, utiliza a adição de micro- interruptores em cada pixel ou agrupo de pixéis, para detectar as Coordenadas X e Y. A tela pode ser tocado com um dedo ou uma caneta, dentro dos limites da superfície do LCD. Uma tampa de vidro não pode ser usada para proteger superfície do LCD.O conceito básico da tecnologia “in-Cell – voltage sensing” é a mesma que a da tecnologia táctil emergente "Digital – resistive “ . Essencialmente, uma matriz de comutação X-Y é sobreposta sobre o LCD. No caso de uma touch screen “Digital-resistive “externa a matriz é formada por padronização do continuamente transparentes condutores sobre um substrato ITO ,e uma folha tipo analógico-resistivo nos pontos de intercepção. Quando um dedo ou a caneta faz um ponto de intersecção, um circuito é fechado (ou seja, a tensão medida varia de um circuito aberto de alguns volts de tensão, para um circuito fechado de zero volts).No caso da tecnologia “In-Cell Voltage Sensing”, micro-switches são adicionados ao cada pixel para formar uma matriz de comutação. Quando um dedo ou pressionando sobre a superfície do LCD fecha um ou mais micro-switches, e é efectuada a medição da tensão. Em ambos casos, o controlador isola e impulsiona cada coluna ou linha separadamente, de tal forma que fechos múltiplos nas colunas ou linhas podem ser detectados, fornecendo, portanto, a inerentemente operação multi-touch.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 9
  10. 10. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen In-Cell Touch Micro Switch - (Voltage-sensing ou “switch-sensing” ou “resistive”).Cont. As vantagens desta tecnologia são as seguintes: A simplicidade relativa do controlador (Em comparação com o muito mais complexo controlador da tecnologia “in-cell light-sensing”) que potencialmente permite a integração directa no IC driver do LCD. A tensão de detecção de comutação da matriz é totalmente independente do ambiente e iluminação de fundo. As telas desta tecnologia necessitam de ser optimizadas para o uso com uma caneta, uma vez que a resolução de subpixel pode ser conseguida por interpolação inter-pixel…20-05-2012 Por : Luís Timóteo 10
  11. 11. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen In-Cell Touch Micro Switch - (Voltage-sensing ou “switch-sensing” ou “resistive”).Cont. As desvantagens desta tecnologia são as seguintes: Uma tampa de vidro não pode ser utilizada porque a superfície do LCD deve ser premida, a fim de accionar os micro-interruptores. Pressionando a superfície da maioria dos LCDs causa significativo desgaste do cristal liquido e pode ser visualmente perturbador. Adicionando micro-interruptores diminui a abertura, o que faz com que o LCD seja menos eficiente. A pressão finita que é necessária para activar a operação dos micro-interruptores, que significa que os gestos multi-touch podem ser mais difíceis de realizar , do que sem pressão nas telas de toque capacitivas. O tamanho máximo de um ecrã é limitado pela carga resistiva e capacitiva (RC) dos pontos de ligação, bem como pelo espaço necessário para as linhas e colunas...20-05-2012 Por : Luís Timóteo 11
  12. 12. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen In-Cell Touch Micro Switch - (Voltage-sensing ou “switch-sensing” ou “resistive”).Cont. Pixel: Dois micro-interruptores são mostrados ocupando uma parte de um subpixel à esquerda. A vista lateral à direita mostra a implementação de um interruptor de micro-coluna usando um espaçador condutor.Gate Line TOP Linha Sensor -Y SIDE Condutor Filtro Cor Eléctrodo espaçador comum de coluna (ITO) R G B Sensor (Micro switch) R G B Linha Sensor -X Cristal Líquido Sensor Switch Linhas DATA Vidro TFT Source: Samsung20-05-2012 Por : Luís Timóteo 12
  13. 13. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen In-Cell Touch Eléctrodos capacitivos - (charge-sensing). A tecnologia (Charge-sensing) “detecção de carga” é actualmente a tecnologia “in-Cell” mais popular em telas tácteis. As razões básicas estão intimamente relacionadas com a tecnologia táctil de capacidade projectada, que disparou da obscuridade ao ponto de ser número dois na indústria de ecrãs tácteis desde o lançamento do iPhone em 2007 e devido á implementação da tecnologia “in-cell light-sense” que acabou por ser muito mais difícil de implementar do que o esperado. Actualmente a tecnologia “charge-sensing” está sendo desenvolvida em duas formas: “In-Cell” e “On-Cell”. A principal diferença entre as duas é que a detecção “in-Cell” depende de uma mudança de capacitância causada pelo utilizador pressionando um eléctrodo móvel, enquanto na tecnologia “On-cell” a detecção depende da capacidade do corpo do utilizador alter a capacitância entre um par de eléctrodos fixos.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 13
  14. 14. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen In-Cell Touch On-Cell Top polarizer Eléctrodos capacitivos - (charge-sensing). ITO-Y Touch Isolador Screen ITO-X Vidro CF Filtro Cor LCD Cristal Líquido Vidro TFT Source: Walker and Fihn. MatrizTFT In-Cell  Na configuração “On-cell charge-sensing”, a capacitância do corpo humano para massa, faz com que um dedo Vidro CF colocado no topo do polarizador (camada superior) alter o Espaçador valor da capacitância entre os eléctrodos que se cruzamSensor CS CS TFT Sensor TFT Comutador sob o dedo. Vidro TFT Source: LG Display. Na configuração “In-cell charge-sensing”, espaçadores de coluna condutores para cada pixel ou grupo de pixéis, estão localizados no lado inferior do substrato do filtro de cor, e há um eléctrodo condutor correspondente no o substrato da matriz de TFT. Pressionando a superfície do visor faz com que a capacitância entre os eléctrodos seja alterada20-05-2012 Por : Luís Timóteo 14
  15. 15. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen In-Cell Touch Tecnologias: Eléctrodos Foto Transistor Micro Switch capacitivos20-05-2012 Por : Luís Timóteo 15
  16. 16. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen In-Cell :Hybrid Voltage & Charge-Sensing (Samsung hTSP)Princípio:Pressionando o LCD ...1. Fecha os contactos dos espaçadores coluna, que activam o circuito que mede uma mudança na capacitância.2. Altera a constante dieléctrica do cristal líquido, que altera a capacitância entre os eléctrodos de pixéis. Blue pixel 2 sets(X&Y) per pixel or group Sensor signal line switch (X,Y) of pixels20-05-2012 Por : Luís Timóteo 16
  17. 17. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen On-Cell :Analog Resistive Princípio Resistiva Analógica adicionada no topo do vidro filtro de cor, sob o polarizador de topo. Mesma função como padrão resistivo analógico. Funciona com qualquer objecto toque dentro dos limites de danos do polarizador. Adicionando uma tampa de vidro (0,5 mm) em cima do polarizador para proteger a superfície do LCD funciona, mas reduz o desempenho do touch- screen. On-Cell Top polarizer PET (cover) Touch ITO-X Screen Espaçadores Vidro CF ITO-Y Filtro Cor LCD Cristal Líquido Vidro TFT Source: Walker and Fihn. MatrizTFT20-05-2012 Por : Luís Timóteo 17
  18. 18. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen In-Cell Charge-sensing – vs – Voltage Sensing Eléctrodos Capacitivos Pressure sensing” In-Cell Voltage Sensing In-Cell Charge Sensing Actualmente a tecnologia “In-Cell Touch” tem duas variantes. São a detecção de tensão (Voltage Sensing) e detecção de carga (Charge Sensing). A Detecção de tensão, envolve a integração dos sensores de pressão, no processamento de TFT’s. Quando a pressão é aplicada ao painel LCD e cria deformação, diferentes variações de tensão serão geradas, que são utilizadas para identificar as coordenadas dos locais que estão sendo premidos na tela. Detecção de carga (Charge Sensing), por outro lado, faz oi cruzamento dos eléctrodos que detectam alterações de capacitância no outro lado do filtro de cor. Quando o dedo toca o painel, o acoplamento electrostática entre o eléctrodo transparente e do corpo humano irá gerar alterações de capacitância diferentes, as quais vão ser transmitidas para o controlador para calcular as coordenadas X-Y.Source: AUO20-05-2012 Por : Luís Timóteo 18
  19. 19. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Galaxy S On-Cell Touch Panel Sensores Touch Sensores Touch On-Cell Touch Panel A tecnologia “On-Cell”, com sensor de toque formada na superfície frontal do painel, está se tornando cada vez mais comum. A Samsung Electronics nomeou seu painel On-Cell OLED de “Super AMOLED", que adoptou no Galaxy S e outros smartphones. (Diagrama por Nikkei Eletrônica baseada em rnaterial cedida Samsung Electronics)20-05-2012 Por : Luís Timóteo 19
  20. 20. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen On-Cell Touch Panel  Samsung S8500 Wave mobile  Telemóvel com Super OLED on-cell charge- sensing touch (2/10). Source: Samsung20-05-2012 Por : Luís Timóteo 20
  21. 21. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Estrutura On-cell Estrutura In-cell In-Cell vs On-Cell A tecnologia de toque de Capacidade Projectada, reduz ainda mais a espessura do produto e o peso, com transmitância melhorada. Além disso, quanto ao painel em si, o painel de toque de capacidade projectada pode ser construído na estrutura in-cell, que integra directamente o painel de toque, no painel de LCD durante o processamento do LCD, alcançando uma estrutura ainda mais leve e mais fina. A figura mostra a estrutura on-cell convencional e a estrutura in-cell, mostrando claramente a diferença de espessura, o que é uma vantagem única de um painel incorporado. A estrutura in-cell, é uma tecnologia poderosa, podendo fabricar uma tela de toque directamente no LCD. Actualmente, a tecnologia de toque de capacidade projectada é mais implementada em aplicações de pequenas dimensões, estando muitos fabricantes tentando implementá-la para aplicações de grandes dimensões. Muitas questões novas, no entanto , surgem com maior tamanhos. Portanto, ainda há espaço para melhorias e de estudo.Source: AUO20-05-2012 Por : Luís Timóteo 21
  22. 22. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch ScreenIn-Cell vs On-Cell In-Cell Touch Panel Touch Screens Convencionais Como mostrado nestas figuras, as tecnologias convencionais (out-Cell), capacitivas e resistivas de ecrãs tácteis, requerem que seja sobreposto ao ecrã, fora do LCD, o sistema de controlo de toque. Comparando com a tecnologia In-cell, as tecnologias convencionais têm um vidro adicional de detecção, que não só aumenta a espessura global do LCD, mas também acrescenta um passo adicional no processo de laminação, traduzindo-se num aumento do custo e redução da performance do LCD. Em comparação com a tecnologia tradicional de toque resistivo, a tecnologia “In-Cell Voltage Sensing” não só tem as vantagens mostradas acima, mas também é superior na sua sensibilidade ser menos subjectiva às mudanças do ambiente, não requerendo nenhum mecanismo de calibração, e capacidade de suportar vários pontos de controle sensível ao toque (Multi-touch).  A tecnologia “In-Cell” não é apenas mais precisa, mas também elimina a necessidade de um painel sensível ao toque, fazendo as touchscreens muito mais leves e mais finas.Source: AUO20-05-2012 Por : Luís Timóteo 22
  23. 23. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch ScreenOut-CellEsta tecnologia é basicamente a integração de uma solução de toque, de terceiros, feita sobre um LCD. Vidro da  Com esta tecnologia pode-se penetrar um Montra - lado exterior Touch vidro de montra padrão até á espessura de 40 Panel mm. Não é necessário corte do vidro ou Display algum revestimento exterior. Digital  Não exige equipamentos permanentes. Sem instalações caras e de custo mínimo que você O seuClientes vêm estabelecimento deve decidir retirar se mudar de instalações.e navegam e  É totalmente transparente para o seu cliente.interagem Parece-se com qualquer tela de toque, asobre osprodutos Produtos expostos única diferença é que está em sua montra daexpostos. ao tráfego de loja. transeuntes na rua.  Existe um número de opções desta tecnologia, que pode ser adaptada para atender a maioria Exterior Interior das situações…20-05-2012 Por : Luís Timóteo 23
  24. 24. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch ScreenIn-Cell Tecnologias Tecnologia Local Status Light-sensing In-Cell Difíceis problemas técnicos. Usada somente em combinações Voltage-sensing In-Cell híbridas. Charge-sensing In-Cell & Sucesso limitado In-Cell; grande (projected capacitive ) On-Cell sucesso on-cell (in pipeline). Hybrid voltage-sensing & Poucos produtos no mercado In-Cell charge-sensing (Câmaras digitais…) Outras Tecnologias Out-Cell O usual, sobre a tela.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 24
  25. 25. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch ScreenIn-Cell Pros e Cos desta tecnologia A tecnologia de base para determinar a localização de um toque por mudanças em valores pequenos de capacitância, é bem compreendida e está tornando-se cada vez mais comum devido ao recente crescimento extremamente rápido da tecnologia táctil de capacidade projectada. A tecnologia de toque capacitiva (Charge sensing) é totalmente independente da iluminação ambiente ou de fundo. Um vidro fino de cobertura (tipicamente 0,5 mm) pode ser laminado por cima do polarizador de cor para proteger a superfície exterior do LCD com tecnologia “on-cell touch charge- sensing”, que é uma vantagem significativa sobre qualquer tela de tecnologia In-Cell. Existem filtro de cor que pode ser facilmente modificados para suportar células touch screen “on-cell charge-sensing”. Um sistema touch screen consome uma quantidade significativa de energia. A resolução que pode ser alcançada com o sistema charge sensing é tipicamente menor do que pode ser conseguido com in-cell voltage sensing ou in-cell light sensing. Os eléctrodos Espaçadores condutores utilizados na in-cell charge sensing podem causar alguma perda de abertura, o que reduz a eficiência. In-cell charge sensing, não vai funcionar com uma tampa de vidro, de modo que o LCD pode ser facilmente danificado.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 25
  26. 26. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch ScreenIn-Cell Perspectivas de Futuro Cada vez mais, sistemas operativos irão suportar displays com a funcionalidade “touch” como interface de entrada. Há também várias tecnologias que podem fornecer funcionalidade de toque. A tecnologia de toque “in-Cell” tem muitas características boas, como os módulos mais finos, de baixo custo e boa qualidade de imagem. Deve ser muito adequado para aplicações de pequenos LCD’s ou portáteis. Todas as tecnologias descritas suportam multi-touch (ou pelo menos, dois pontos), que são úteis para aplicações práticas.  No curto prazo, existem alguns aspectos que precisam ser melhorados na tecnologia de toque “in-Cell:  A velocidade de amostragem dos sensores de toque ser mais rápido (> 180 Hz), a fim de acompanhar a alta velocidade de escrita. O rendimento deve ser melhorado. A sensibilidade da função de toque deve ser tão boa como o tipo de projecção de capacitância.  Não deve haver nenhuma limitação em termos de dispositivos de entrada. A longo prazo, um ecrã táctil deve ser capaz de detectar a informação de profundidade com base sobre a força de activação do utilizador.  A Apple está pretende adoptar a tecnologia de toque mais fina “in-Cell” para a tela do iPhone de próxima geração, ... O novo iPhone irá incluir esta tecnologia de toque, o que reduz a necessidade de vidro e sensores …20-05-2012 Por : Luís Timóteo 26
  27. 27. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen CAPACITIVA20-05-2012 Por : Luís Timóteo 27
  28. 28. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen • Capacitive “TouchScreens” Voltagem aplicada nos 4 cantos. Eléctrodos distribuídos pelo campo eléctrico. O contacto do dedo drena corrente alterando o campo eléctrico e detecta as coordenadas X,Y.As Telas tácteis de tecnologia capacitiva são colocadas sobre ecrãs de vidro e projectadas para uso em caixas ATM e aplicações similares. Têm mais brilho do que a tecnologia resistiva e maior durabilidade tornando-as adequadas para aplicações industriais.As Touchscreen capacitivas detectam os toques ao sentirem um pequeno fluxo de corrente eléctrica a partir da tela para o dedo do utilizador….20-05-2012 Por : Luís Timóteo 28
  29. 29. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen • Capacitive “TouchScreens”  um ecrã táctil capacitivo, os níveis de intensidade de sinal para as linhas e colunas indicam a localização de toque (o que altera sua capacitância) Fonte de Sinal A intensidade do sinal determina a localização do contacto. Drive Lines MultiplexerSensor de Intensidade Y A/D Converter Sense Lines DSP Nó capacitivo Saída para CPU Sensor de Contacto Sensor de Intensidade X 20-05-2012 Por : Luís Timóteo 29
  30. 30. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen • Capacitive “TouchScreens”Esta tecnologia usa uma camada de material que armazena cargas eléctricas. Quando o painel é tocado, há uma pequena descarga eléctrica nesse ponto, que é detectada e localizada pelos circuitos sensores localizados em cada um dos cantos do painel, que enviam a informação ao controlador. que a transforma em coordenadas X-Y do ponto definido.Os painéis “Capacitive TouchScreen” devem ser tocados com o dedo, contrariamente aos painéis resistivos e SAW, que podem ser tocados com os dedos ou com “stylus”. Os painéis “Capacitive TouchScreen” não são afectados pelos elementos exteriores e têm alto brilho.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 30
  31. 31. Electrónica : Touch Screens-2 Back to top Tecnologias Touch Screen Capacitiva – Teoria  Capacitância é definida como a proporção entre a carga e o potencial de um condutor isolada electricamente carregado. Um condensador é um dispositivo electrónico usado para armazenar carga.  Porque o corpo humano é um condutor, quando um dedo humano se aproxima de uma tela táctil de capacidade projectada, a capacitância entre o dedo e a tela será alterada, o que torna possível ao controlador localizar a posição de toque por descobrir qual linha tem variação da capacitância.  Teoricamente a força de pressão no ecrã táctil capacitivo é zero, porque as mudanças de capacitância podem ser detectadas quando um condutor se aproxima o suficiente da sua superfície. Além disso, o material da superfície destas telas é o vidro, que é altamente resistente a arranhões, durável e fiável sob ambiente hostil.  Uma vez que a capacitância não vai mudar quando um isolante se aproxima de uma telaCapacitiva – Teoria capacitiva, isso significa que não se pode activar uma tela táctil de capacidade projectada com um objecto não-condutor. Cp Cp CF Cp CF ©2011 Apex Material Technology Corp. 20-05-2012 Por : Luís Timóteo 31
  32. 32. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Capacitiva – Teoria A C  d CO CO CT = Maior Pad e material de sobreposição mais fino. C = εA/D = Maior Capacitância CT = Maior diferença de Capacitância entre Touch e C = capacitância NonTouch.Capacitiva – Teoria εr = Permissividade relativa, ou O Tamanho do eléctrodo e o material de cobertura afectam a sensibilidade do sensor. constante dieléctrico, do material isolante entre placas. Permissividade Relativa: εr ε0 = Permissividade do espaço vazio Ar/vácuo: ε=1 (8.854x10-12 F/m) Madeira: ε=3 A = Área das placas. Vidro: ε=7 d = Distancia entre placas. Água: ε=80 20-05-2012 Por : Luís Timóteo 32
  33. 33. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen • Capacitive “TouchScreens” :Estrutura/Laminação Camada de Vidro simples Ligações de um só lado. Camada de Vidro Dupla Ligações em dois lados. Com e sem controlador incorporado.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 33
  34. 34. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Superfície Capacitiva (Surface Capacitive Touch)As Telas tácteis de superfície capacitiva usam uma camada de ITO liso com um rebordo metalizado.Exige um padrão de ITO sofisticado, para que o campo eléctrico seja aproximadamente linear em todo o ITO.Estas telas são de camadas homogéneas e detectam sinais em em três dimensões, não podendo suprimir os sinais errados.Sofre do "efeito “mão-sombra", um fenómeno causador de erros de detecção devido ao acoplamento capacitivo da mão do utilizador e do pulso em ângulos e distâncias aleatórias.Sem estruturação do ITO em linhas e colunas, nas camadas interiores, esta tecnologia de superfície capacitiva seria um fracasso.As telas tácteis de superfície capacitiva simples não podem discernir mais do que um toque de cada vez.As Telas capacitivas Projectadas de duas camadas podem, embora as versões single-ended não possam, com precisão diferenciar entre dois toques para poder controlá-los individualmente. Adicionando uma terceira camada pode resolver as ambiguidade restantes, mas a um preço mais elevado. 20-05-2012 Por : Luís Timóteo 34
  35. 35. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Superfície Capacitiva (Surface Capacitive Touch Princípio de funcionamento Nesta tecnologia de base, apenas um lado do isolador é revestida com material condutor. Vidro Vidro Sódico Camada Condutora Uma pequena tensão é aplicada nos quatro cantos desta camada, resultando em um campo electrostático uniforme, sendo a localização calculada pela variação doSuperfície Capacitiva campo . Quando um condutor, tal como um dedo humano, toca a superfície não revestida, um condensador é dinamicamente formado. Devido à resistência de folha de superfície, cada canto tem uma capacitância efectiva diferente . Controlador do sensor pode determinar a localização do toque indirectamente a partir da alteração na capacitância medida a partir dos quatro cantos do painel : quanto maior a variação da capacitância, mais próximo o toque é daquele canto. 20-05-2012 Por : Luís Timóteo 35
  36. 36. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Superfície Capacitiva (Surface Capacitive Touch) Princípio de funcionamento EléctrodoPelícula Protectora Corrente Eléctrica Eléctrodo de película transparente Substrato de vidro20-05-2012 Por : Luís Timóteo 36
  37. 37. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Superfície Capacitiva (Surface Capacitive Touch) Princípio de funcionamentoUm corpo humano é um condutor eléctrico, por isso, quando se toca na tela com o dedo, uma pequena quantidade de corrente vai circular, criando uma queda de tensão. A corrente de deriva, respectivamente para os eléctrodos dos quatro cantos. Teoricamente, a quantidade de corrente que deriva, através dos quatro eléctrodos deve ser proporcional à distância do ponto de toque para os quatro cantos. O controlador precisamente calcula a proporção da corrente passada através dos quatro eléctrodos e os seus valores, para calcular as coordenada X / Y do ponto de toque. Camada Protectora Exterior Revestimento ITO Vidro Camada Condutora Interior20-05-2012 Por : Luís Timóteo 37
  38. 38. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Superfície Capacitiva (Surface Capacitive Touch Princípio de funcionamento  Uma pequena voltagem é aplicada aos quatro cantos da tela.  Uma pequena corrente circula (choque) no ponto de contacto, quando um dedo toca na superfície.  As coordenadas X. Y do ponto de contacto são calculadas, pelo controlador, e comunicadas ao processador central.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 38
  39. 39. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Superfície Capacitiva: Camada condutora exterior Linearização padrão Camada condutora Estáticas para padrão Vidro MóveisUsada em ecrãs de maiores dimensões com Usada em ecrãs de menores dimensões maior durabilidade, fiabilidade e maior brilho. com sistemas de micro botão, maiorAplicações: Maquinas de jogo, POS, ATM, durabilidade, fiabilidade e maior brilho. monitores industriais etc., Aplicações: Telemóveis, Tablets, POS, ATM, monitores industriais etc.,20-05-2012 Por : Luís Timóteo 39
  40. 40. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Superfície Capacitiva: Um sistema capacitivo também detecta mudanças nos campos eléctricos, mas não depende de pressão. Um sistema capacitivo inclui uma camada de material que armazena uma carga eléctrica. Quando você toca em um material condutor a esta tela, alguns dos que carga eléctrica transfere para o que for tocá-lo. Mas o material deve ser condutor ou o dispositivo não irá registar um toque. Em outras palavras, você pode usar qualquer coisa para tocar em uma tela resistiva para registar uma acusação, mas apenas material condutor irá funcionar em um sistema capacitivo. Os Sistemas capacitivos tendem a ser mais robusto do que os sistemas resistivos, pois você não tem que pressionar mais difícil de registar um toque. Eles também tendem a ter uma resolução maior do que os sistemas resistivos.  Durável e resistente a arranhões para aplicações exigentes.  Mais rápido e mais ágil.  Imune a contaminantes da superfície.  Clareza óptica superior, display mais brilhante e menos reflexão na superfície.  Deve ser tocada com o dedo, não vai funcionar com qualquer entrada não-condutor.  Dificuldade em seleccionar objectos pequenos.  Pequenos choques eléctricos com como mãos molhadas.  Requer calibração periódica.  Pode acontecer redução de brilho na imagem.  Mais caros.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 40
  41. 41. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Resistiva - vs-Capacitiva Resistiva Capacitiva A tecnologia resistiva é bastante barata e muito comum mas tente a instabilidade, precisando de calibração e é de menor duração. Single Touch…  A tecnologia de superfície capacitiva sem partes móveis aumenta a fiabilidade a longo prazo e a durabilidade. Livres de operação de calibração, precisas, não é afectada pela temperatura, humidade e pode ser operado pelos dedos enluvados até mesmo em equipamentos alimentados por bateria… Single Touch…20-05-2012 Por : Luís Timóteo 41
  42. 42. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Resistiva - vs-Capacitiva Resistiva Capacitiva Revestimento ITO Revestimento Condutor Película PET Revestimento Exterior Espaçador Rígido Ar 80% da Luz 91,5% da Luz Tecnologia de superfície capacitiva oferece maior transmissão de luz devido a menos mudanças do índice de luz.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 42
  43. 43. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen CAPACITIVA - Projectada20-05-2012 Por : Luís Timóteo 43
  44. 44. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Capacitiva – Projectada: Funcionamento  As telas de toque capacitivas projectadas, na sua forma m ais simples, usam um substrato de vidro com um revestimento de óxido de estanho, que é carregado com uma corrente eléctrica ligeira . Quando um estilete condutora ou dedo toca a superfície, cria- se um acoplamento capacitivo que faz com que um consumo de corrente naquele ponto. As coordenadas X-Y podem então ser determinadas. A capacitância é calculada como a seguir se indica. Camada Exterior Adesivo VIDRO ITO Y d ITO X20-05-2012 Por : Luís Timóteo 44
  45. 45. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Capacitiva – Projectada:Funcionamento  Capacitância é detectada por receptores continuamente na tela PCAP. Quando um dedo toca a superfície da tela, não há uma alteração no nível de capacitância. Para cada intersecção das linhas X / Y (sentido / unidade) a alteração da capacidade é medida (capacitância mútua), interpretados e convertidos para coordenadas XY que correspondem à posição toque real. Switch Pulse Generator Sensor Sinais 3-d 2-d 1-d20-05-2012 Por : Luís Timóteo 45
  46. 46. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Capacitiva – Projectada:Funcionamento Porquê – Projectada? Campo Projectado Película Exterior Sensor Sensor Sensor Sense Controller IC  O dedo "rouba carga" do eléctrodo -X, alterando a capacitância entre os eléctrodos. As linhas do campo eléctrico são "projectadas" para além da superfície de contacto, quando um dedo está presente.Operabilidade exterior possível - na chuva, neve, gelo e poeira, superfície frontal plana, sem rebordo. Activada pela mão enluvada, funciona mesmo que o vidro esteja riscado ou quebrado.aplicações: Quiosques ao ar livre, máquinas de venda de bilhetes, ATMs.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 46
  47. 47. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Capacitiva –Projectadas: Funcionamento Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5  As Telas tácteis projectadas consistem de uma matriz X, e de uma matriz Y entrelaçadas, deX0 ITO condutor (Índio Óxido de estanho) com acoplamento capacitivo entre ambas.X1X2  O acoplamento capacitivo entre cada linha e coluna é modelado com o valor da capacidadeX3 mútua valor, enquanto o acoplamento de cada uma á massa é modelado com a auto-X4 capacitância. C Mútua C Auto Linhas Colunas Entrelaçamento20-05-2012 Por : Luís Timóteo 47
  48. 48. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Capacitiva – Capacidade Projectada:Funcionamento Aplicando tensão a uma matriz, cria uma grade de condensadores. A aproximação de um dedo ou estilete condutor perto da superfície sensora, muda o campo local electrostático. A variação da capacitância em cada ponto individual da grade pode ser medida para determinar com precisão a posição. O toque nesta grade permite uma resolução maior do que a tecnologia resistiva e também permite operação multi-touch . O Controlador da Touch Screens, calcula a localização de toque, coordena e transmite os dados para o processador do sistema. 2 métodos fundamentais:  Auto capacitância.  Capacitância mútua. - Para ambos, o toque estimula o elemento sensor capacitivo, e a tensão resultante é medida pelo ADC.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 48
  49. 49. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Capacitiva – Estrutura de telas Projectadas Vidro Safety  A teoria de operação de um ecrã táctil capacitivo é que, sob o substrato de vidro de exterior, há duas Vidro/PET camadas de ITO estampados que criam campos Vidro/PET eléctricos entre os eixos X e Y. Estes campos Air Gap eléctricos entre camadas adjacentes de ITO, vão- se projectar acima da superfície de vidro. LCD  Uma vez que um dedo se aproxima da superfície de vidro, um novo equilíbrio de campo eléctrico Película Transparente condutora (ITO) será estabelecida entre o dedo e o correspondente do eixo X e Y do eixo.  O IC do controlador irá localizar os sinais de ITO que têm alterações de capacitância paraSuperfície identificar o toque do dedo com precisão.de Contacto  As telas de Capacidade projectada, têm sensores capacitivos, vidro de protecção frontal que fornece melhores opções ópticas e de resistência.Película Separadora  A camada interior pode ser á base de vidro ou de plástico A Camada do meio consiste de redes transparentes de sensores laminados de micro-fios20-05-2012 Por : Luís Timóteo 49
  50. 50. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Capacitiva – Estrutura de telas Projectadas Camada Rígida Revestida Eléctrodo eixo Y Camada Condutora Vidro Camada Condutora Eléctrodo eixo X Camada Rígida Revestida http://www.ewinsonic.com/Touch-Solution-PCT.html20-05-2012 Por : Luís Timóteo 50
  51. 51. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Capacitiva – Projectada  A construção é do tipo filme para telemóveis.  Tipo vidro para produtos de maior dimensão. Estrutura:  "Um vidro" (toque na parte inferior da lente) superior é a tendência actual da indústria. Top Lens Optical Clear Adhesive Sense Film Optical Clear Adhesive Pulse Film AG Wire Anisotropic Condutive Film (ACF) Flexible Printed Circuit Board IC Chip20-05-2012 Por : Luís Timóteo 51
  52. 52. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Capacitiva – Teoria: Auto-capacitância  Mede de capacitância de um único eléctrodo em relação á massa. Um dedo perto do eléctrodo muda a auto- capacitância do eléctrodo resultante da capacitância do corpo humano. Pontos Fantasma Os sensores da Auto-capacitância têm a mesma a grade sensora XY como a Capacitância Mútua, mas as colunas e linhas operam independentemente. Com a Auto-capacitância, os sensores detectam a carga capacitiva de um dedo em cada coluna ou linha. Isso produz um sinal mais forte do que a detecção da Capacitância Mútua, mas é incapaz de resolver com precisão contactos com mais de um dedo, o que resulta em "fantasmas", ou a localização errada dos contactos.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 52
  53. 53. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Capacitiva – Teoria – Capacitância Mútua    Os sensores de Capacidade Mútua possuem um condensador em cada intersecção de cada linha e de cada coluna. Uma matriz de 12/16, por exemplo, teriam 192 condensadores independentes. Uma voltagem é aplicada ás linhas ou ás colunas. Com a aproximação de um estilete condutor ou um dedo para perto da superfície do sensor, altera o campo eléctrico local, o que reduz a capacitância mútua. A variação da capacitância em cada ponto individual sobre a grade é medida para determinar com precisão a localização de toque através da medição da tensão no outro eixo. A Capacitância Mútua permite operação multi-touch. Vários dedos, palmas das mãos ou Estiletes podem ser monitorados com precisão, ao mesmo tempo.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 53
  54. 54. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Capacitiva – Teoria – Capacitância Mútua Dedos Cada linha é controlada com um sinal do controlador. A saída capacitiva de cada coluna é detectada analogicamente pelo AFE, e depois digitalizada. Os dados são então transferidos para o processador central. Quando um dedo ou a caneta é colocada perto da tela de toque, existe uma alteração nos valores das capacidades. Isto resulta numa mudança nos sinais detectados nas coordenadas x, y localização do dedo ou a caneta pode então ser determinada.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 54
  55. 55. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch ScreenCapacitiva – Projectada Auto Capacitância Vs Capacitância MutuaAuto capacitância – antes do toque Auto capacitância – depois do toque A tecnologia de toque auto capacitância detecta o toque através da produção de uma capacitância no que diz respeito ao eléctrodo quando o dedo toca a superfície dieléctrica, que afecta a capacitância inicial do eléctrodo a ser tocado. A recolha de sinal é feito pela digitalização dos eléctrodos nas direcções X e Y. Quando há um ponto de toque, o eléctrodo com variação da capacitância na direcção X irá ser detectado, com um outro eléctrodo detectado na direcção de Y.  As coordenadas de toque podem então ser determinadas pela combinação dos eléctrodos nas direcções X e Y. Em caso de múltiplos pontos de toque, no entanto, uma vez que há mais de um eléctrodo X e Y tocados, uma combinação incorrecta será gerada, levando a erros de identificação de pontos não tocados como pontos tocados, que são os pontos chamados de fantasmas. Quanto mais pontos de contacto existirem, mais pontos de fantasmas são gerados.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 55
  56. 56. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch ScreenCapacitiva – Projectada Auto Capacitância Vs Capacitância Mutua Capacitância Mútua – antes do toque Capacitância Mútua – Depois do toque A Auto capacitância difere da Capacitância Mútua na capacitância medida. Como mostrado na figura acima, quando o dedo toca o painel, na capacitância mútua mede-se a variação da capacitância mútua entre dois eléctrodos, para detectar o ponto de toque, “varrendo” a capacitância mútua entre os eléctrodos X e Y individualmente. Portanto, quando forem detectadas alterações de capacitância mútua, sua coordenada pode ser directamente determinada, sem gerar o ponto de fantasma, fornecendo assim a possibilidade de toque múltiplo real. Como resultado, a tecnologia de capacitância mútua é a melhor escolha nas aplicações multi-touch.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 56
  57. 57. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch ScreenCapacitiva – Projectada Auto Capacitância Vs Capacitância Mutua Auto Capacitância 4+4= 8 Sensores Resultados: X3 & X0 = 0 X2 & X1 = 1 Y0 & Y3 = 1 Conclusão Y2 & Y1 = 0 X2 ,Y0 = 1 Pontos fantasma X2 ,Y3 = 1 X1 ,Y0 = 1 X1 ,Y3 = 1  Cada linha X e Y é monitorada individualmente.  É feita uma “imagem “ de qual linha tem um contacto presente.  Dois dedos numa linha dá o mesmo resultado que um dedo.  Há ambiguidade dos pontos fantasma.  Alguma correcção é possível através de software.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 57
  58. 58. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch ScreenCapacitiva – Projectada Auto Capacitância Vs Capacitância Mutua Capacitância Mútua 4x4= 16 Sensores Resultados: X2 . Y0 = 1 X1 . Y3 = 1 Conclusão: X2 , Y0 = 1 X1 , Y3 = 1  Cada linha X é monitorada individualmente.  Linhas Y são monitoradas por variação de capacidade.  Cada nó (intercepção X,Y) é endereçado individualmente.  É feita uma “imagem “ de quais os nós que têm um contacto presente.  Todos os contactos são determinados sem ambiguidade.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 58
  59. 59. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Capacitiva – Projectada Sensível ao toque. Resistência ao risco.Vantagens Alto impacto. Desvantagens Pode ser usado através de uma janela de vidro. A detecção de toque não acontece antes do contacto Resistente ao vandalismo. físico com a tela. Imune a mudança potenciais de terra. Falta de claridade óptica. Imune a proximidade de metais. Não pode ser utilizado com um uma caneta (Stylus) Imune a gordura. Não pode ser usado com um objecto duro. Imune à sujeira. Não está imune à interferência electromagnética Imune a água. Imune correntes de líquidos. Imune a produtos químicos . É selável (NEMA).  Todas as telas de toque capacitivo projectadas (PCT), têm  É de longa duração (resistente ao desgaste). três características fundamentais em comum: Transmite> 90% da luz. Não é afectado pela chuva, humidade ou temperatura. Sensor com matriz de linhas e colunas. Pode ser usado com um dedo. O sensor está por detrás da superfície de toque. Não requer recalibração periódica. O sensor não usa partes móveis. Baixo consumo de energia. Outros revestimentos de superfície não são necessários.  Não requer uma área de construção atrás da tela.  Aceita Dual-Touch. Aceita Multi-Touch. Pode ser usado em superfícies curvas (flex). Pode ser usado em superfícies abobadadas.  A maior resolução das PCT’s permite a operação sem Alta resolução. contacto directo (NFI), de tal forma que as camadas As coordenadas do Toque livres de desvios. condutoras podem ser revestidas com outras camadas  Pode ser usado com uma mão enluvada. isolantes e protectoras , e operar mesmo sob protectores Escalonável para telas maiores. de ecrã, ou por detrás de vidro à prova de vandalismo. Pode ser usado com monitor LCD.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 59
  60. 60. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch ScreenCapacitiva – Projectada Auto Capacitância Vs Capacitância Mutua  Na capacitância mútua, o circuito capacitivo requer duas camadas distintas de material. Uma para as Drive Lines, que carregam a corrente, e outra para as Sense Lines, que detectam a corrente nos nós.  A auto-capacitância usa uma camada de eléctrodos individuais conectados com circuitos sensíveis à capacitância. Ambas as configurações enviam o dado do toque como impulsos eléctricos para o computador central.  Ao contrário do circuito de Capacitância Mútua,  Uma tela de Capacitância Mútua tem mais uma tela de Auto capacitância contém uma camadas de componentes. camada de eléctrodo transparente.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 60
  61. 61. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Capacitiva – iPhone Self Capacitance Touch Screen  TELA do iPhone é um ecrã táctil de capacidade mútua projectada. Os Eléctrodos sensores têm corrente da bateria para a detecção. Quando um objecto condutor, como um dedo, toca a tela, ele altera a capacitância mútua entre eléctrodos de detecção adjacentes, definindo o ponto de contacto. A maioria das telas detecta um toque de cada vez, mas a tela multi-touch do iPhone pode responder a dois dedos simultaneamente…George Retseck; Source: STMicroelectronics20-05-2012 Por : Luís Timóteo 61
  62. 62. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch ScreenCapacitiva – Navegação por Toque Flutuante (Floating Touch Navigation)  A tecnologia de Navegação por Toque Flutuante - É uma nova tecnologia base, para ecrãs tácteis (touch scrrens). Existem algumas vantagens com esta nova e pouco usual tecnologia. O que é esta Tecnologia? A tecnologia de toque Flutuante é algo semelhante ao ponteiro do rato de um computador. O ecrã tem um sensor de toque, que detecta o dedo até uma distância de 20mm acima da tela. Este ecrã permite-nos controlar a navegação por apenas pairando sobre ele. Os dedos, actuam como o ponteiro do rato, e a tela reage a ele. Por exemplo, os links duma página da Web aberta no browser do telefone, pode ser seleccionada por apenas apontar o dedo sobre ela. Sony XperiaTM20-05-2012 Por : Luís Timóteo 62
  63. 63. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch ScreenCapacitiva – Navegação por Toque Flutuante (Floating Touch Navigation) Funcionamento A maioria dos smartphones tem um ecrã táctil capacitivo. Como o nome indica, a touchscreen trabalha com os condensadores. Depois, o ecrã táctil é dividido em coordenadas e um condensador é colocado em cada intersecção das linhas e colunas e uma tensão específica é aplicada a essas coordenadas. Capacitância Mútua e Auto Capacitância são dois tipos de sensores capacitivos. Com o sensor de capacitância Mútua multi-Touch é possível, mas o efeito flutuar não é. E com o sensor de Auto capacitância o efeito de flutuar é possível, mas não é possível multi- toque. Imaginem se eu puser dois dedos perto duma tela Auto capacitiva (fantasmas) e tentar passar, então o que o telefone faz? Ele só considera o dedo que está mais perto da tela e reage a ele deixando o outro dedo despercebido, portanto, só único Toque/Flutuação é que é suportada por esses tipos de tela. A Tecnologia flutuante baseia-se no Sensor Auto-Capacitvo, isso não quer dizer que não suporta multi-touch. Tem um ecrã táctil onde ambos multi-touch e flutuação são suportados, portanto, tornando sua tela diferente das outras telas sensíveis ao toque. Á parte do efeito de flutuar, há mais uma vantagem da Tecnologia flutuante é que o controle da interface do utilizador com um material não condutor. Isto significa que podemos controlar a interface do utilizador com as mãos cobertas com luvas. Esse recurso ajuda no inverno. Toque flutuante pode ser executado em todos os sites, aplicativos para Android que suportam os eventos que flutuar ou pairar.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 63
  64. 64. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Funcionamento do iPhone  O sinal viaja da tela de toque para o processador Processador como impulsos eléctricos.  O processador usa o software para analisar os dados e determinar as características de cada toque. Isto inclui tamanho, forma e localização da área afectada na tela.  Se necessário, o processador organiza toques com Dimen. Forma Local recursos similares em grupos.  Se você mover o dedo, o processador calcula a Sim ? Múltiplos? diferença entre o ponto de partida e o ponto final do seu toque. Grupo Não  O processador usa seu software gestual para interpretação e determinar que gesto você fez. Movimento? ? Sim  Ele combina o movimento físico com informações Movimento sobre qual a aplicação que você estava usando e o Não que esta estava fazendo quando você tocou a tela.  Se os dados não combinarem com nenhum gesto ou Software Gestual Aplicações DATA comando aplicável, o iPhone desconsidera-lo como um toque estranho.  O processador envia as suas instruções para o programa em uso. Se necessário, ele também envia comandos para a tela do iPhone e a outro hardware. Software Todos estes passos acontecem num nanossegundo – Você vê Display Hardware mudanças na tela baseadas na entrada do toque quase que instantaneamente Este processo permite que você aceda e Instruções use todas as aplicações do iPhone com os dedos….20-05-2012 Por : Luís Timóteo 64
  65. 65. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Onda Acústica Surface Acoustic Wave20-05-2012 Por : Luís Timóteo 65
  66. 66. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Onda Acústica – (SAW)– Surface Acoustic wave : A Tecnologia “SurfaceWave” usa ondas ultrasónicas que passam Espaçamentoatravés do painel táctil. Quando se toca no painel, (air Gap)uma parte dessas ondas são absorvidas. Esta Vidroalteração regista a posição do evento e envia a Exteriorinformação para o controlador de processamentoque transforma esta informação em coordenadas LCDX-Y.– A tecnologia SAW “TouchScreens” é a mais Eixo X Transdutoresavançada das tecnologias, mas tem oinconveniente de ser alterada pelos elementosexteriores. Eixo Y Reflectores20-05-2012 Por : Luís Timóteo 66
  67. 67. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Onda Acústica – (SAW) Transdutores nos 4 cantos. Reflectores Laterais. As telas de ondas acústicas são consideradas as melhores oferecidas pelo mercado, por transmitirem 100% da luminosidade da tela. Além disso, este tipo não posiciona nenhuma placa metálica sobre o monitor. Em seu lugar, são aplicados Transdutores piezoeléctricos em volta de toda a tela, que criam uma onda estacionária. Esta onda é descodificada em um sinal eléctrico ao ser interrompida por um toque, gerando um comando na tela usado pelo controlador para calcular as coordenadas do toque.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 67
  68. 68. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Onda Acústica – (SAW) -Funcionamento Transdutores receptores Gás -in Onda AcústicaTransdutores emitemondas para os lados. Arrefecimento Quartzo termóstato Transmissores piezoeléctricos sobre o sensor de gerar ondas acústicas sobre a superfície sobre a Reflectores. alternada do eixo X e Y do eixo padrões. Este ondas são reflectidas por um padrão de sulcos, direccionando a energia para os receptores piezoeléctricos. Quando o painel é tocado, uma porção da onda é absorvida. Esta mudança de as ondas ultra-sónicas regista a posição do Transdutores evento de toque e envia esta informação para o controlador para receptores o processamento.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 68
  69. 69. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Onda Acústica – (SAW) -FuncionamentoA Tecnologia SAW utiliza ondas ultra-sónicas que passam sobre o painel touchscreen. Quando o painel é tocado, uma porção da onda é absorvida. Esta mudança das ondas ultra-sónicas regista a posição do evento de toque e envia esta informação para o controlador para o processamento. Quando as ondas ultra-sónicas são transmitidas através da superfície da tela, a seguinte sequência de eventos ocorre: Cada onda é reflectida pelas matrizes de reflectores ao longo das bordos da tela. Dois receptores detectam cada uma das ondas. Quando o utilizador toca a superfície da tela, o dedo do utilizador absorve uma parte da energia da onda acústica e os circuitos do controlador medem a localização do toque. Vidro do ecrã20-05-2012 Por : Luís Timóteo 69
  70. 70. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Onda Acústica – (SAW)As telas de toque de Onda Acústicas de superfície, é o tipo mais avançado de tela sensível ao toque. Elas são rápidas e têm imagem nítida. Neste ecrã táctil três elementos são usados para executar a acção; Transdutor emissor, Transdutor receptor, Reflectores. Ambos os transdutores são utilizados para mapear a tela, e com a ajuda de reflectores, detectam com precisão o local de toque. Este mecanismo funciona através da transmissão de onda de superfície. Quando tocamos a tela, é produzida uma transferência de um transdutor para o receptor, e o reflector recebe o sinal. Esta onda viaja de volta para o lugar específico e executa a acção.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 70
  71. 71. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Onda Acústica – (SAW) -Funcionamento http://www.elotouch.com/Technologies/IntelliTouch/howitworks.asp20-05-2012 Por : Luís Timóteo 71
  72. 72. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Onda Acústica – (SAW) Estrutura Painel LCD  Fita adesiva dupla face que cola no metal de LCD e aderi á parte detrás do painel touchscreen SAW para o segurar.  Painel Touchscreen SAW, não se pode colocar qualquer material na superfície frontal, como uma Painel junta de borracha, que iria absorver a energia de SAW sinal reduzindo a sensibilidade táctil ou causar mau funcionamento no sistema de toque  Tira adesiva à prova de pó para o interior do painel afim de reduzir penetração de poeira para o espaço entre o aro exterior da tela de contacto. A tira à Tira adesiva prova de poeira tem 2 lado diferente: lado adesivo com cola para se anexar ao aro interior do painel frontal, lado duro em contacto com o painel SAW.  Painel frontal o tamanho da janela deve ser o Painel mesmo da área activa do painel SAW, para garantir Frontal que a barra de reflexão SAW não seja vista a partir da janela do ecrã. Adesivo Duro20-05-2012 Por : Luís Timóteo 72
  73. 73. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Onda Acústica – (SAW) Pros e Cos desta tecnologiaA Tecnologia SAW deixa passar toda a luminosidade da tela de imagem a 100%, sendo uma das suas grandes vantagens em relação ás outras tecnologias.  Pode ser usado com um dedo.  Imune a produtos químicos.  Pode ser usado com uma mão enluvada.  Transmite> 90% da luz.  Imune a mudança potenciais de terra.  Clareza óptica..  Imune a metais próximos.  Pode ser usado com um caneta.  Imune à interferência electromagnética.  Pode ser usado com um objecto duro.  Vandalismo, resistência ao risco.  Baixo consumo de energia.  Alto impacto.  Alta resolução.Limitações e considerações  Multi-touch.  Como a tecnologia não pode ser selada.  Pode ser adversamente afectada por contaminantes da superfície e água, tornando-o inadequado para muitas aplicações industriais e comerciais.  Os contaminantes podem causar pontos mortos na tela, requerendo limpeza periódica do sensor e, por vezes, a sua recalibração.  Devido à maneira como funciona a tecnologia também pode ser susceptível a dados "ruído".Esta tecnologia é mais utilizada em caixas ATM, parques de diversões, quiosques, e em aplicações bancárias.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 73
  74. 74. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Acoustic Pulse Recognition (APR) Bending wave Technology (BWT) Dispersive Signal Touch (DST)20-05-2012 Por : Luís Timóteo 74
  75. 75. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Reconhecimento de impulso acústico - (APR)  A tecnologia de toque de “Reconhecimento por impulso acústico - (APR)”, “Onda de Flexão” e de “Dispersão de Sinal (DST)”,são todas a mesma tecnologia e vamos tratá- las com APR - Acoustic Pulse Recognition Touch technology.  A técnica Bending wave technique (BWT) é usada pela Elo e pela Tyco nas suas séries Acoustic Pulse Recognition (APR) Touch, e pela 3M na suas series Dispersive Signal Touch.  Esta tecnologia utiliza mais de dois transdutores piezoeléctricos localizados em algumas posições da tela , para transformar a energia mecânica de um toque (vibrações/ondas de flexão) num sinal electrónico. Quando acontece um toque, o impacto na superfície, ondas de flexão/vibrações são induzidas que se irradiam para longe do local do toque. À medida que a onda se desloca para fora, o sinal se propaga ao longo do tempo devido aos fenómenos de dispersão Este sinal é então convertido num ficheiro de áudio, e, em seguida, os sinais são então interpretados por um conjunto complexo de algoritmos comparados com um ficheiro preexistente de áudio para cada posição no ecrã para determinar a localização exacta do toque.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 75
  76. 76. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Reconhecimento de impulso acústico - (APR)  Esta tecnologia funciona através do reconhecimento das vibrações criadas quando o vidro é tocado numa determinada posição. Não pode ser usada em monitores LCD devido ao impacto e a fragilidade das telas LCD.  Consistindo apenas de uma sobreposição de vidro montada na frente do mostrador, em conjunto com uma placa de controlo electrónico pequena. Técnica de onda de flexão fornece qualidades ópticas, durabilidade e estabilidade, com capacidade de arrastar.  Ele também suporta a utilização via caneta, luva e unha. É resistente a água e outros contaminantes na tela, pode ser escalado a partir de PDA a 42 polegadas, e oferece rejeição de palma durante a captura de assinatura.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 76
  77. 77. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Reconhecimento de impulso acústico - (APR)20-05-2012 Por : Luís Timóteo 77
  78. 78. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Reconhecimento de impulso acústico - (APR) APR combina o melhor em qualidades ópticas, durabilidade e estabilidade das tecnologias de ondas acústicas de superfície (SAW) e de infravermelho com as excelente propriedades de arrastamento da tecnologia capacitiva, juntamente com a operação com a caneta, luva, ou dedo e as vantagens de baixo custo da tecnologia resistiva. Além disso, APR é resistente à água e outros contaminantes no ecrã, pode ser dimensionada a partir PDA a 42 polegadas, e oferece rejeição de palma da mão durante a captura de assinatura. Tal como acontece com muitas das melhores invenções da história, APR funciona de forma simples e elegante, reconhecendo o som criado quando o vidro é tocada num dada a posição da tela.  APR difere de outras tentativas de reconhecer a posição de contacto com transdutores ou microfones, pois usa um método simples de pesquisa em tabela, em vez de hardware de processamento sofisticado e caro para tentar calcular a localização toque, sem quaisquer referências. Por isso, APR tem uma relação custo benefício superior e não está economicamente limitado a telas muito grandes….20-05-2012 Por : Luís Timóteo 78
  79. 79. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Reconhecimento de impulso acústico - (APR)Vantagens: Pode ser usado com um dedo e com uma mão enluvada. Pode ser usado com uma caneta ou objecto duro. Imune a mudança potenciais de terra e proximidade de metais. Imune à interferência electromagnética e a produtos químicos. Imune a gordura, sujeira, água, chuva, humidade ou temperatura. Resistente ao vandalismo e ao risco. Transmite> 90% da luz. Clareza óptica. Baixo consumo de energia. Sem sobreposições de revestimento de superfície. Longa duração (resistentes ao desgaste). Coordenadas sem desvios Alto impacto. Alta resolução. Sensível ao toque. Estanque (NEMA). Escalável.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 79
  80. 80. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Reconhecimento de impulso acústico - (APR)  Desvantagens: Exige uma área de construção atrás da tela. Requer recalibração periódica. Não tem capacidade Dual Touch. Não pode ser utilizado com monitor LCD. Não é multi-touch. Detecção de toque . Não acontece antes do contacto físico com a tela. Não é imune a líquidos escorrendo. Não pode ser utilizado em superfícies abobadadas.  Não pode ser usado em superfícies curvas (flex). Funcionalidade de toque: Single-Touch.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 80
  81. 81. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen Force-Based Sensing Strain gauge:20-05-2012 Por : Luís Timóteo 81
  82. 82. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen  Baseada em Sensores de Força Princípio Suspender a touch-screen de sensores de força (extensímetros ou piezos), movimento é restrito a apenas o eixo -Z Variações IBM "TouchSelect": medidores de tensão (início de 1990, sem sucesso). Vissumo: sensores "Beam-mounted" montado sensores (faliu em 2009). F-Origem: Sensores "Monofilamentos " (em recuperação). FloatingTouch: sensores "adhesivepad flexíveis" (apenas começando). Frame Sensor de Força (4) Slot (4) Área de contacto20-05-2012 Por : Luís Timóteo 82
  83. 83. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen  Baseada em Sensores de Força  O princípio básico, é um sistema de toque de tela com sensores capazes de medir com precisão a força aplicada de toque ou um gesto de um utilizador, e calcular as coordenadas desse toque. Uma das principais vantagens de tecnologias de tela baseados em toque de força, é que, como a força de contacto aplicada é usada para determinar as coordenadas do toque, o sistema de toque, deve também conhecer a magnitude precisa do toque do utilizador em um dado momento do tempo. A saída do sistema de toque é, portanto, com base em 3 – variáveis ​:  Coordenadas X-Y e “Coordenada - Z" (nível de força). S1 S3 Y F A B S2 S4 X20-05-2012 Por : Luís Timóteo 83
  84. 84. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen  Baseada em Sensores de Força  A concepção mecânica do sistema baseado em força táctil, deve permitir um movimento próximo do atrito no plano perpendicular (o plano z-) para assegurar que a força do toque completa (F) é directamente transferida para os sensores de força, aqui mostrado como um sistema baseado F em quatro sensores (S1 - S4), onde a força de contacto F = FS1 + FS2 + FS3 + FS4.  Á medida que a localização dos quatro sensores de força é conhecido, as coordenadas exactas das coordenadas de toque pode ser facilmente calculadas. Quaisquer forças perturbadoras desconhecidas, tais como a fricção ou de flexão teriam um impacto negativo sobre a precisão do sistema.  Forças interferentes podem ser permitidas, contanto que eles sejam conhecidas, reproduzíveis e podem ser compensadas.  Por Exemplo, na posição A, centro da tela, todos os sensores S1-S4 terão valores iguais. Já na posição B,S4 terá o sinal mais forte e S1 o sinal mais fraco…20-05-2012 Por : Luís Timóteo 84
  85. 85. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen  Baseada em Sensores de Força Estrutura Membrana Sensor Mola de Carga Tela Cantoneiras de Fixação Transdutor Frame20-05-2012 Por : Luís Timóteo 85
  86. 86. Electrónica : Touch Screens-2 Tecnologias Touch Screen  Baseada em Sensores de Força Enquanto o sensor de força capturar os dados e o desenho mecânico garante uma óptima transferência da força de contacto a partir da meio de toque (touchscreen, painel de toque) para os sensores de força, é o software e algoritmos matemáticos subjacentes que garante o desempenho e cálculo de coordenadas precisas no sistema.20-05-2012 Por : Luís Timóteo 86

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