Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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