22
Teknisk utredning av touchskärmar För Konftel Maria Palmqvist, Sofia Rydell och Sandra Eriksson

Teknisk utredning av touchskärmar - umu.se · 2010-10-22 · Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18 2 1 Resistiv Touch Den vanligaste typen av resistiva pekskärmar kallas

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Teknisk utredning av touchskärmar

För Konftel

Maria Palmqvist, Sofia Rydell och Sandra Eriksson

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

1

Innehållsförteckning 1 Resistiv Touch ....................................................................................................................................... 2

1.1 Analog resistiv touch ..................................................................................................................... 2

1.1.1 4- och 8-wire ........................................................................................................................... 2

1.1.2 5-wire ...................................................................................................................................... 3

1.2 Digital resistiv touch ...................................................................................................................... 3

1.3 Specifikationer ............................................................................................................................... 4

2 Kapacitiv Touch .................................................................................................................................... 6

2.1 Projected capacitive touch ............................................................................................................ 6

2.2 Surface capacitive touch ............................................................................................................... 7

2.3 Specifikationer ............................................................................................................................... 8

3 Surface Acoustic Wave ....................................................................................................................... 10

3.1 Specifikationer ............................................................................................................................. 11

4 Infraröd Touch .................................................................................................................................... 12

4.1 Frustrated total internal reflection (FTIR) ................................................................................... 12

4.2 Diffused illumination (DI) ............................................................................................................ 13

4.2.1 Rear DI: ................................................................................................................................. 13

4.2.2 Front (DI) .............................................................................................................................. 14

4.3 Specifikationer ............................................................................................................................. 15

5 Optical imaging – IR-teknik ................................................................................................................. 16

5.1 Specifikationer ............................................................................................................................. 17

6 Bending wave ..................................................................................................................................... 18

6.1 Acoustic Pulse Recognition.......................................................................................................... 18

6.2 Dispersive Signal Technology ...................................................................................................... 18

6.3 Specifikationer ............................................................................................................................. 19

7 Jämförelsetabell ................................................................................................................................. 20

8 Källor ................................................................................................................................................... 21

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

2

1 Resistiv Touch

Den vanligaste typen av resistiva pekskärmar kallas analoga. Analog resistiv touch finns i

olika varianter; 4-wire, 5-wire, 6-wire, 7-wire och 8-wire. De vanligaste är 4- och 5-wire. Det

finns även digital resistiv touch, eller matris resistiv touch, som det även kallas.

1.1 Analog resistiv touch

En resistiv pekskärm består av flera lager, se figur 1.1. Underst sitter en stel glasskiva och

ovanpå det sitter två lager av en genomskinlig film. Insidan av dessa lager är täckta av ett

väldigt tunt metallager som kan leda ström. Lagret är så tunt så att de ändå släpper igenom

ljuset från skärmen. För att metallagern inte ska vara i kontakt hela tiden skils de åt av små

ickeledande punkter. Överst sitter ett flexibelt plast- eller glasskikt som ska skydda filmen.

När man trycker på skärmen får de två metallagern kontakt och ström börjar flyta. Då

spänning sjunker med avståndet så kan man mäta vart på skärmen kontakten har uppstått.

Detta mäts runt om skärmen med hjälp av 4 stycken samlingsskenor.

Figur 1.1: Resistiv teknik

1.1.1 4- och 8-wire I en 4-wire skärm mäts x-koordinaten och y-koordinaten på varsitt av de två metallagren.

Varje lager har två samlingsskenor var som sitter mitt emot varandra. För att mäta x-

koordinaten tillsätts ofta först en spänning till det övre lagret i horisontell riktning. Sedan

läses koordinaten av på det undre lagret genom att mäta spänningen. För att sedan mäta y-

koordinaten tillsätts en spänning i vertikalt led på det undre lagret och spänningen mäts med

hjälp av det övre lagret. Se figur 1.2.

8-wire är lik 4-wire tekniken med skillnad att 8-wire har fyra extra ”avkännartrådar”. Detta

ska medföra att den inte bli lika känslig mot förändringar i metallagren och att den inte ska

behöva kalibreras när detta inträffar. Dock är denna teknik mer användbar för större skärmar

då små skärmar ofta inte är lika känsliga.

Figur 1.2: 4-wire teknik

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

3

1.1.2 5-wire I en 5-wire skärm tillsätts spänning endast på det stela undre skiktet. Det övre skiktet används

endast som en spänningsavkännare. Eftersom koordinaterna alltså endast mäts på det undre

skiktet är en 5-wire skärm inte lika känslig mot repor som en 4-wire skärm. I motsats till detta

blir avkänningen i en 4-wire-skärm olinjär om en repa skulle uppstå. X- och y-koordinaten

mäts fortfarande var för sig, ungefär som för 4-wire, fast alla samlingsskenor sitter på det

undre lagret. För att mäta y-koordinaten tillförs då först spänningen på det undre lagret i

vertikalt led. X-koordinaten läses av på samma sätt med enda skillnaden att spänningen

tillsätts i horisontellt led. Det övre lagret känner av den aktuella spänningen och skickar

informationen till mjukvaran som med hjälp av det bestämmer koordinaterna.

6- och 7-wire är lik 5-wire tekniken. Den enda skillnaden med 6-wire tekniken är att det undre

lagret har en extra tråd för jordning. Detta för att minska störningar. Skillnaden med 7-wire är

att den precis som 8-wire har två extra ”avkännartrådar” som gör den mindre känslig mot

slitningar i lagren.

1.2 Digital resistiv touch

En digital resistiv skärm fungerar på samma sätt som den analoga med skillnad att de ledande

lagrena består av ”trådar” som bildar ett rutnät av rader och kolumner. När lagren sedan

trycks ihop väljer det ena skiktet rad och det andra kolumn, se figur 1.3.

Detta medför att den digitala skärmen har begränsat med tryckpunkter medan i den analoga

tekniken fungerar hela ytan som tryckyta. Denna teknik används när behovet av antalet

tryckpunkter är lågt. T.ex. när man endast behöver välja från en enkel meny.

Figur 1.3: Digital resistiv touch

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

4

1.3 Specifikationer

Fördelar Kan peka med i stort vad som helst (vantar, finger eller pekpinne).

Hög upplösning (analog).

Okänslig mot damm och smuts.

En av de billigare teknikerna.

Begränsningar Känslig mot repor (ej 5,6, och 7 -wire)

Låg genomsläppning av ljus vilket medför en sämre klarhet jämfört med

andra tekniker.

Kan behöva kalibreras då lagren slits.

Exempel på

produkter som

använder

tekniken

Point of sale- terminaler (t.ex. kassaapparater)

Inom industrin och sjukvård (t.ex. kontrollpaneler, maskindisplayer.)

Mobiltelefoner (t.ex. Sony Ericsson Vivaz U5i, Sony Ericsson P1, HTC

Touch, Nokia N900, samsung diva s7070, nokia N97, samsung omnia II, sony

ericsson Xperia X2)

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

5

Teknik 4-wire 5-wire Digital

Simultana

tryckpunkter

Kan endast avläsa

ett tryck åt gången

Kan endast avläsa ett

tryck åt gången

Kan endast avläsa

ett tryck åt gången

Upplösning Hög Hög Lägre än 4- och 5-

wire

Responstid Ca 10 ms 15-20 ms Ca 10 ms

Aktivering För att aktivera

krävs 50-120 g/cm2

För att aktivera krävs

10-100 g/cm2

Fördelning av

skärmytan

Hela ytan fungerar

som tryckyta.

Hela ytan fungerar

som tryckyta.

Fördefinierade rutor

2D eller 3D ytor Detta är i huvudsak

en 2D teknik.

Detta är i huvudsak en

2D teknik.

2D

Tjocklek Ca 5 mm Ca 5 mm Ca 5 mm

Ljusgenomsläpp 75-80% ~80% 75-80%

Temperatur för

användning

0°-50°C – 10° - 50°C – 10° - 60°C

Temperatur för

lagring

– 20° - 70°C – 40° - 70°C – 20° - 70°C

Positionsfel max 3 mm max 3 mm

Livslängd 1-3 miljoner

tryck/punkt

35 miljoner

tryck/punkt

1 miljon tryck/punkt

Fördelar Billig Okänslig mot repor

Mer hållbar än 4-wire.

Billig

Begränsningar Känslig mot repor

Måste kalibreras

Kan behöva kalibreras

men är inte lika

känslig som 4-wire.

Känslig mot repor.

Begränsat antal

tryckpunkter.

Övrigt Lämplig för

lågkostnadslösningar

och små skärmar.

Används för att

spara pengar när

behovet av antal

tryckpunkter är lågt.

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

6

2 Kapacitiv Touch Kapacitiv pekskärmar använder sig av hudens förmåga att lagra en liten laddning när den

hålls nära ett elektriskt fält. För att avgöra vart man pekar på skärmen använder sig denna

teknik av svängningskretsar, vilken ger växelström av viss frekvens och består av en del som

kan lagra en laddning (en kapacitans) och en del som bromsar växelström (en induktans).

Frekvensen från svängningskretsen beror på både kapacitans och induktans. Även ledningarna

i skärmen kan lagra laddningar och när ett finger trycker på skärmytan och en del av

laddningen leds bort leder det till en förändrad kapacitans och således till att frekvensen

förändras. Pekskärmen mäter hela tiden frekvensen och med hjälp av dessa mätvärden går det

att räkna ut vars det trycktes någonstans.

2.1 Projected capacitive touch Fördelarna med denna teknik är främst att de ledande delarna inte behöver ligga i ytan utan

det är möjligt att mäta ett tryck genom ett skyddande glas eller plastskikt. Eftersom det går att

ha ett skyddande lager blir hela systemet väldigt tåligt, mot t.ex. fukt och värme. Själva

ledande ytan är konstruerad antingen genom att etsa fast ett ledande lager som bildar ett rutnät

av elektroder eller genom att etsa fast två olika lager med parallella linjer, vinkelrätt mot

varandra för att på så vis bilda ett rutnät, se figur 2.1. Då spänning sätts på bildas en liten

elektrisk ström som löper över ytan. Strömmen medför att ett rutnät av kondensatorer bildas.

Då t.ex. en person eller ett ledande föremål förs nära den ledande ytan förändras det lokala

elektrostatiska fältet. En skillnad i kapacitans kan då uppmätas i varje individuell punkt i

rutnätet, se figur 2.2. Denna information avläses och används sedan av mjukvaran för att

bestämma vars på ytan trycket gjordes.

Figur 2.1: Projected capacitive teknik

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

7

Figur 2.2: Projected capacitive teknik (de olika delarna)

2.2 Surface capacitive touch Denna teknik består av en isolator, t.ex. glas som är belagd med ett transparent ledande skikt

på ena sidan och med sensorer i de fyra hörnen. I skiktet appliceras en liten spänning som ger

ett elektrostatiskt fält över ytan, se figur 2.3. Eftersom den mänskliga kroppen också är

ledande bildas en kondensator då ett mänskligt finger berör den sida som inte är belagd med

ett ledande skikt, vilket stör det elektrostatiska fältet. En skillnad i kapacitans kan då mätas

och på så vis kan sensorerna avgöra vars på ytan det trycktes. Tekniken har lång livslängd då

den är rätt enkel, den har inga lösa delar och är relativt enkel att tillverka då den bara består av

en isolator och ett ledande skikt . Men den har begränsad upplösning och behöver kalibreras

under tillverkningsstadiet för att undvika falska signaler och kopplingar. Används därför

främst i enklare applikationer som kiosker och kontrollpaneler/displayer.

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

8

Figur 2.3. Surface capacitive teknik

2.3 Specifikationer

Fördelar Bra i stränga miljöer, hyfsat pris. Går bra att dra med

fingret på skärmen för att t.ex. flytta en ikon.

Begränsningar Känslig mot smuts, endast aktivering med hjälp av fingret.

Aktiveras endast genom tryck av mänskligt finger eller

annat objekt av ledande material.

Repor i glasytan kan orsaka ”döda fläckar” på skärmen,

dock fungerar den att använda ändå.

Exempel på produkter som

använder tekniken

Point of sale- terminaler (t.ex. kassaapparater)

Inom industrin (t.ex. kontrollpaneler, maskindisplayer.)

Mobiltelefoner (t.ex. Iphone, HTC hero, LG KE850, Sony

Ericsson’s Aino, Nokia X6)

Även t.ex. iPod touch, Creative Zii Egg

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

9

Teknik Projected capacitive touch Surface capacitive touch

Simultana

tryckpunkter

Kan endast avläsa ett tryck

åt gången

Kan endast avläsa ett tryck åt

gången

Upplösning Hög Medel

Responstid 50-100 ms 50-100 ms

Aktivering Krävs ingen kraft för att

aktivera

För att aktivera krävs 80-90

g/cm2

Fördelning av

skärmytan

Hela ytan fungerar som

tryckyta

Hela ytan fungerar som

tryckyta

2D eller 3D ytor Både 2D och 3D 2D

Tjocklek Ca 3.5 mm (sensor) +

tjocklek på skyddande höje

ca 3 mm (glaset)

Ljusgenomsläpp 90-95% 85-95%

Temperatur för

användning

-15°-50°C -15°-60°C

Temperatur för

lagring

-30°-85°C -50°-85°C

Positionsfel <1.5% från tryckta position <1.5% från tryckta position

Livslängd > 100 miljoner tryck/punkt > 100 miljoner tryck/punkt

Fördelar Tåliga och motståndskraftig

mot yttre påverkan då ett

skyddande lager kan sättas

ovanpå det ledande.

Robust, lång livslängd.

Begränsningar Ganska komplex

konstruktion för elektronik

och sensorer vid jämförelse

med andra likvärdiga

tekniker.

Känslig mot elektromagnetiska

störningar. En del skärmar

kräver att ett finger verkligen

ligger an mot den och leder

bort strömmen. En sådan är

känslig mot repor eftersom de

skulle skada ledningsnätet i

ytan.

Övrigt Lämpar sig bäst för mindre

skärmar

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

10

3 Surface Acoustic Wave Surface Acoustic Wave är en teknik som använder sig av ljudvågor. Pekskärmen består av en

glasskiva med en omvandlare (högtalare) och en mottagare (mikrofon) för respektive x- och

y-axeln. Högtalaren sänder ut en högfrekvent ljudvåg (ultraljud) inuti glaset som sedan går

längs med en uppställning av reflektorer. Dessa reflekterar vågen ortogonalt över den främre

ytan av glaset. När vågen passerat glasytan stöter den återigen på reflektorer som sätter vågen

i en riktning så att mikrofonen kan läsa av den, se figur 3.1. Ljudvågorna omvandlas därefter

till elektriska signaler och det skapas en ”digital karta” över hur vågornas utbredning ser ut

när inget tryck utförs på skärmen. När du rör skärmen absorberar du en del av vågens energi

och amplituden på vågen minskar. Förändringen av vågen jämförs sedan med den digitala

kartan och man får på så sätt ut koordinaterna för var tryckningen uppstod.

Figur 3.1: SAW

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

11

3.1 Specifikationer

Fördelar Högt ljusgenomsläpp vilket leder till hög klarhet.

Det finns inga rörliga delar eller lager som kan slitas

Okänslig mot repor

Kan i princip peka med vad som helst (men något hårt som en penna funkar ej)

Begränsningar Kan påverkas av stora mängder smuts, damm, och eller vatten i omgivningen. Detta pga. att

tekniken inte är helt förslutbar.

Smuts/föroreningar kan medföra döda spots.

Exempel på

produkter som

använder

tekniken

Biljettmaskiner (t.ex. Arlanda express), Inom bankvärlden, Datorbaserad träning,

Bankomater, Public information kiosks.

Teknik SAW

Simultana tryckpunkter Kan endast avläsa ett tryck åt gången

Upplösning Hög

Responstid ca 10 ms

Aktivering 55-85g/cm2

Fördelning av skärmytan Hela ytan fungerar som tryckyta.

2D eller 3D ytor Detta är i huvudsak en 2D teknik.

Tjocklek Beror på glasskivans tjocklek + ca3mm

Ljusgenomsläpp 90-92%

Temperatur för användning – 20° - 50°C

Temperatur för lagring – 40° - 71°C

Positionsfel Ca 2mm

Livslängd 50 miljoner tryck/punkt

Övrigt En av de dyrare teknikerna

Finns möjlighet att läsa av en z-koordinat.

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

12

4 Infraröd Touch Den infraröda tekniken finns i olika varianter, en grundläggande teknik samt tekniker som

skiljer sig från varandra beroende på hur ljuset implementeras. Teknikerna som detta gäller är

Frustrated total internal reflection (FTIR), Diffused illumination (DI), och Diffused surface

illumination (DSI) vilka kommer att beskrivas här nedan.

Den mer grundläggande infraröda tekniken är uppbyggd av lysdioder och sensorer. Denna

metod kräver en ram runt skärmen där man fäster lysdioder på två av de intilliggande

kanterna. På de två motstående kanterna placeras fotosensorer för att analysera systemet samt

att kunna identifiera beröringspositionen. Ljusdioderna och sensorerna bildar ett rutnät av

ljusstrålar över hela skärmen. Ett pekobjekt som berör skärmen avbryter strålgången vilket ger

upphov till en uppmätt minskning av ljuset i motsvarande fotosensor och en position i form av

X och Y koordinater kan avläsas, se figur 4.1.

Figur 4.1 Infraröd teknik

4.1 Frustrated total internal reflection (FTIR) Denna metod går ut på att infrarött ljus sänds från en LED-lampa in i en panel gjord av akryl

(akrylplast/plexiglas) där ljuset totalreflekteras. Vid beröring av panelen bryts ljuset i

beröringspunkten och totalreflektionen upphör vid den punkten. Istället kan ljuset passera till

materialet i kontaktytan vilket kan vara skinnlagret på ett finger. Det brutna ljuset sprids nedåt

där det detekteras av en infraröd kamera, se figur 4.2.

För att förbättra dra och känsligheten hos enheten används oftast ett ytlager av silikongummi.

Utan detta silikongummilager kommer beröringen att ske på endast akryl. Det krävs då ett

hårdare tryck eller oljiga fingrar för att uppnå samma effekt som utan detta

silikongummilager.

FTIR metoden kan utvecklas till Diffused surface illumination (DSI) genom att byta ut den

aktuella akrylen till en speciell akryl, samt att använda en Ledram. Detta för att skapa en

jämnare belysning över ytan vilket gör att inget komplimenterande silikonlager är nödvändigt,

se figur 4.3. Den använda akrylen innehåller små partiklar som beter sig likt tusentals små

speglar. När det infraröda ljuset belyser kanterna på materialet omdirigeras det lätt och sprids

ut mot akryl ytan och kameran detekterar ljuset. När ytan berörs sprids ljuset i en klump som

den infraröda kameran registrerar och överför till mjukvaran.

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

13

Figur 4.2 Frustrated total internal reflection

Figur 4.3 Diffused surface

4.2 Diffused illumination (DI) Diffused illumination finns i två huvudformer. Front diffused illumination och Rear diffused

illumination. Båda teknikerna använder samma grundläggande principer, se figur 4.5.

4.2.1 Rear DI: Infrarött ljus lyser underifrån på skärmytan. På toppen eller botten av beröringsytan placeras

en diffusor, dvs ett spridande skikt. När ett objekt berör skiktet sprids ljuset mer tidigare. Det

sitter en kamera på undersidan av skärmytan vilken registrerar och överför det spridda ljuset

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

14

som bildar en klump till mjukvaran. Mjukvaran läser sedan av beröringens position. Metoden

kan detektera svävande föremål ovanför beröringsytan samt föremål placerad på ytan. Se figur

4.3 som illustrerar det extra reflekterade ljuset vid beröringspunkterna.

Figur 4.3 Rear DI.

4.2.2 Front (DI) Infrarött ljus lyser på skärmen ovanifrån beröringsytan där en spridare är placerad på toppen

eller botten. När ett föremål berör ytan, skapas en skugga i föremålets position. Kameran

känner av denna skugga och kan bestämma objektets position, se figur 4.4.

.

Figur 4.4 Front DI.

Figur 4.5 Diffused illumination (Rear DI)

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

15

4.3 Specifikationer

Teknik Infraröd

Simultana tryckpunkter Multitouch

Upplösning Hög

Responstid Ca 18 ms

Aktivering För att aktivera krävs ingen kraft.

Fördelning av

skärmytan

Hela ytan fungerar som tryckyta.

2D eller 3D ytor Detta är i huvudsak en 2D teknik.

Tjocklek Ju mindre skärm desto tjockare

Ljusgenomsläpp >90%

Temperatur för

användning

- 20°C - 70°C

Temperatur för lagring - 40°C - 80°C

Positionsfel Hög noggrannhet (bäst)

Livslängd Teoretiskt obegränsat

Fördelar Vandalsäker, alla pekobjekt

Begränsningar Känslig mot föroreningar som kan bryta

strålarna.

Övrigt Dyrare än de flesta andra tekniker.

Lämplig för större skärmar.

Fördelar Kan peka med i stort vad som helst (vantar, finger eller pekpinne).

Hög upplösning.

Kan skalas till valfri storlek utan att förlora upplösning.

Kräver sällan kalibrering.

Lång hållbarhet eftersom sensorn inte är mekanisk och kan således inte

slitas ut.

Hög ljusgenomsläpp jämfört med andra tekniker.

Begränsningar Relativ hög kostnad jämfört med andra tekniker. Den grundläggande tekniken störs inte av direkt solljus, däremot är de övriga

teknikerna desto känsligare vilket kan ha att göra med att solljus innehåller

infrarött ljus. Föroreningar kan påverka systemets funktion, man kan tvingas rengöra

skärmen då och då.

Exempel på

produkter som

använder

tekniken

Bankomater

Medicinska instrument

Industriella applikationer

Mobilen Neonde N2

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

16

5 Optical imaging – IR-teknik Denna teknik använder sig av kameror och sändare av infrarött ljus för att hitta tryckpunkten. Två eller fler kameror placeras runt kanterna på skärmen, vilken oftast består av glas. Oftast placeras de i hörnen, placeringen beror dock på hur många kameror som används. Sändare av infrarött ljus placeras på motstående sidor så att ett jämt fält med IR-ljus bildas just ovanför skärmytan, i kamerornas ”synfält”, se figur 5.1. Trycket orsakas av att en skugga från pekdonet påverkar fältet med infrarött ljus och det registreras just före det fysiska trycket, dvs. just före pekdonet nuddar skärmen. Med hjälp av varje par av kameror fås den information som mjukvaran behöver för att lokaliseras vart trycket gjordes. Detta gör att i stort sett ingen kraft behövs för att få skärmen att reagera och att i stort sett vilket pekdon som helst kan användas, finger, penna, målarborste etc. Eftersom skärmen inte behöver ha något ledande lager eller motsvarande blir bilden väldigt tydlig, och det är även väldigt lätta att försegla produkten för att stå emot fukt, smuts och damm. Dessutom påverkas inte känsligheten eller tryckförmågan av att det är repor i glaset. Det kan däremot påverkas av smuts som orsakar skuggor på skärmen och ger upphov till inkorrekta tryck.

Figur 5.1. Visar en skärm med två optiska sensorer och infraröda ljuskällor på tre av fyra sidor.

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

17

5.1 Specifikationer

Fördelar Tekniken fungerar bra på stora displayer och med alla möjliga pekdon. Står sig bra mot fukt och andra ytföroreningar. Grav nedsmutsning kan dock orsaka falsk aktivering. Fungerar även med repor i skärmen. Behöver inte omkalibreras, färdigkalibreras i tillverkningsstadiet. Passar bra i krävande offentliga miljöer då produkten är lätt att försegla och skydda.

Begränsningar Kräver en form av ramverks-design för att rymma kamerasystemet. Antal simultana tryckpunkter beror på antal kameror i systemet.

Exempel på produkter som använder tekniken

Touch-displayer i detaljhandeln Digitala whiteboards Interaktiva kiosker

Teknik Optical imaging

Simultana tryckpunkter Dual-touch,(2 kameror) Multi- touch( 2+ kameror)

Upplösning Mkt hög

Responstid 9-22 ms

Aktivering Ingen aktiveringskraft behövs

Fördelning av skärmytan

Hela ytan fungerar som tryckyta

2D eller 3D ytor 2D

Tjocklek 4-6mm (beror på glaset)

Ljusgenomsläpp >92%

Temperatur för användning

0°-55° grader

Temperatur för lagring -25° till 85° grader

Positionsfel ± 2 mm (för 40” skärm)

Livslängd Så länge sensorerna håller

Övrigt Lämpar sig bäst för större skärmar

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

18

6 Bending wave Bending wave finns både som Acoustic Pulse Recognition (APR) och Dispersive Signal

Technology (DST).

Bending wave kan genom beröring av ytan vid en given position känna igen vibrationerna

som skapats, se figur 6.1. Metoden består endast av en elektrisk enhet samt en glasskiva

framför displayen vilka tillsammans ger en ny uppsättning fördelar som bara delvis tidigare

setts i andra tekniker. Tekniken tillhandahåller hållbarhet, optisk kvalitet, stabilitet och

förmågan att kunna dra objektet över displayen. Tekniken klara inte av ett ihållande tryck,

vilket kan vara till både fördel och nackdel. En fördel är ifall man vill ställa något på

”arbetsytan” då kommer enbart det första trycket att registreras. Objektet kommer inte att

registrera fortsatt tryck under resterande av tiden som objektet står på ytan.

Figur 6.1: Bendning wave

6.1 Acoustic Pulse Recognition Metoden går ut på att den känner av ljudet som bildas i och med de vibrationer som uppstår då ytan berörs i en viss position. Därför beskrivs metoden ofta som elegant och relativt enkel. På skärmytan finns minst två piezoelektriska omvandlare utspridda. Genom beröring av ytan kommer vibrationer att uppstå vilket resulterar i mekanisk energi. De piezoelektriska omvandlarna förvandlar den mekaniska energin till en elektrisk signal. För att fastställa den exakta positionen för beröringen användes en algoritm som baseras på den elektriska signalen.

6.2 Dispersive Signal Technology Likt (APR) bestäms beröringspunkten mha mätningar av den mekaniska energin. När ett

objekt berör ytan avges en bending wave som transporteras ut från beröringspunkten. I och

med denna beröring bildas ett substrat som innehåller mekanisk energi. Energin mäts och

omvandlas till elektriska signaler mha de piezoelektriska sensorerna som är utplacerade på

baksidan av glaset ute i hörnen.

Beröringspunkten bestäms mha avståndet mellan sensorn och tryckpunkten. Avståndet beror

på signalens spridning vilket innebär att ett längre avstånd kommer att ge en mindre

koncentrerad signal.

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

19

6.3 Specifikationer

Alla siffror är tagna med hänsyn till olika källor och är därför en sammanvägning av dessa.

För exakta värden bör aktuell leverantörs specifikationer granskas.

Fördelar Högt ljusgenomsläpp vilket leder till hög klarhet.

Det finns inga rörliga delar eller lager som kan slitas.

Okänslig mot repor.

Kan i princip peka med vad som helst.

Kräver ej kalibriering.

Okänslig mot smuts och vatten.

Begränsningar Finns få stora återförsäljare.

Exempel på

produkter som

använder

tekniken

Point-of-sale

Kiosk

Medicinsk instrumentering

Teknik DST APR

Simultana tryckpunkter Kan endast avläsa ett tryck åt

gången

Kan endast avläsa ett tryck åt

gången

Upplösning

Responstid ~20 ms

Aktivering 50 mNs (tid för att uppfatta

tryck)

55-85g/cm2

Fördelning av skärmytan Hela ytan fungerar som

tryckyta.

Hela ytan fungerar som

tryckyta.

2D eller 3D ytor

Tjocklek 4.4mm (±0.5mm)

Ljusgenomsläpp Ingenting i vägen 90-94%

Temperatur för användning – 15° - 70°C – 20° - 60°C

Temperatur för lagring – 50° - 85°C – 40° - 71°C

Positionsfel Max 1% Max 1%

Livslängd 50 miljoner tryck/punkt

Övrigt 3M:s teknik. Metoden

fungerar ej för kontinuerliga

tryck.

Elo Touchsystems teknik.

Metoden fungerar ej för

kontinuerliga tryck.

7 Jämförelsetabell

Teknik 4-wire 5-wire Projected

capacitive

touch

Surface

capacitive

touch

Optical

imaging

Infraröd SAW DST/APR

Simultana

tryckpunkter

Single-touch Single-touch Single-touch Single-touch Dual-touch

och Multi-

touch

Multitouch Single-touch Single-

touch

Upplösning Hög Hög Hög Medel Mkt hög Hög Hög

Responstid Ca 10 ms 15-20 ms 50-100 ms 50-100 ms 9-22 ms Ca 18 ms Ca 10 ms Ca 20 ms

Aktiveringskraft 50-120 g/cm2 10-100 g/cm

2 Ingen 80-90 g/cm

2 Ingen Ingen 55-85g/ cm

2 50 mNs /

55-85g/ cm2

2D eller 3D ytor I huvudsak

2D

I huvudsak

2D

Både 2D och

3D

I huvudsak

2D

2D I huvudsak

2D

I huvudsak

2D

Ljusgenomsläpp 75-80% Ca 80% 90-95% 85-95% >92% >90% 90-92% Ca 90%

Positionsfel max 3 mm max 3 mm <1.5% <1.5% ± 2 mm Hög

noggrannhet

(bäst)

Ca 2mm Max 1%

Livslängd 1-3 miljoner

tryck/punkt

35 miljoner

tryck/punkt

> 100

miljoner

tryck/punkt

> 100

miljoner

tryck/punkt

Teoretiskt

obegränsat

Teoretiskt

obegränsat

50 miljoner

tryck/punkt

50 miljoner

tryck/punkt

Prisjämförelse

1-billigast, 3-

dyrast

1 2 2 2 3 3 3 2

Teknisk utredning av touchskärmar 2010-05-18

21

8 Källor

http://en.wikipedia.org/wiki/Touchscreen#cite_note-0, 2010-02-15

http://www.tvielectronics.com, 2010-02-15

http://www.elotouch.com, 2010-03-11

http://www.switchesplus.com.au/products/featured/tft_touchscreens/touchscreen_comparison.pdf, 2010-02-

15

http://www.touchscreenmagazine.nl/, 2010-04-09

http://www.idg.se/2.1085/1.300912/tekniken-sa-funkar-pekskarmarna, 2010-02-15

http://www.omnidisplays.com/optical-imaging-touch-screen.html, 2010-03-16

http://www.swetouch.se, 2010-03-16

http://www.innova.se, 2010-02-15

http://www.apple.com/se/, 2010-02-15

http://www.mobil.se/nyheter/Med-ratt-att-peka-1.282121.html, 2010-02-15

http://www.touchscreenguide.com/touchscreen/res.html, 2010-03-05

http://www.hitachi-displays-eu.com/doc/AN-004_Resistive_Touch_Panel_Technology.pdf, 2010-02-15

http://www.freescale.com/files/microcontrollers/doc/app_note/AN3632.pdf, 2010-03-05

http://www.planarembedded.com/whitepapers/assets/ReexaminingTheTouchscreen.pdf, 2010-03-28

http://www.touchscreens.com/intro-touchtypes.html, 2010-02-11

http://www.engineeringtalk.com/news/dls/dls103.html, 2010-02-11

http://www.vartechsystems.com/products/resources/touch_screen_technology.asp, 2010-02-11

http://www.nextwindow.com/optical/comparison.html, 2010-02-11

http://www.winmate.com.tw/resistive_touch.htm, 2010-02-22

http://www.rspinc.com/touch-screens-15.htm, 2010-02-22

http://www.electronics-manufacturers.com/info/monitors-and-displays/touch-screen-monitor.html, 2010-

02-11

http://www.sdlsystem.se/shop/images/Monitormodells.htm, 2010-02-11

http://www.densitron.com/displays/Surface_Acoustic_Wave_Touch_Screens_.aspx, 2010-03-28

http://www.ecnmag.com/Articles/2008/11/Industry-Focus--Touchscreens-Press-Deep-Into-Consumer-

Electronics/, 2010-03-28

http://www.hitachi-displays-eu.com/doc/AN-004_Resistive_Touch_Panel_Technology.pdf, 2010-02-15

http://www.howstuffworks.com/question716.htm, 2010-03-25

http://www.tsitouch.com/technologies.htm, 2010-03-28

http://www.ipctechnology.com/products/panel-computer/panel-pc-ppc100/panel-pc-ppc100-

integrationTS.htm, 2010-03-28

http://www.norteng.com/pages/tchselgd.html, 2010-03-28

http://www.etouchtechnologies.com/product.html, 2010-03-29

http://www.ecvv.com/product/2100216.html, 2010-03-30

http://www.walkermobile.com/NextWindow_1900_White_Paper.pdf, 2010-05-09

http://www.idt.com.au/NextWindow/Optical_imaging_technology_overview_whitepaper.pdf, 2010-04-02

http://multimedia.3m.com/mws/mediawebserver?mwsId=66666UuZjcFSLXTtmxTXoxfaEVuQEcuZgVs6

EVs6E666666--, 2010-04-08

http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/en_US/TouchSystems/TouchScreen/Technologies/Touch, 2010-04-

08

http://www.irtouch.com/index.shtml, 2010-04-08

http://m3.idg.se/2.1022/1.108528/m3-har-klmt-p-neonode-n2, 2010-03-14

http://nuigroup.com/forums/viewthread/1982, 2010-04-14