Исследование и разработка координатных датчиков для емкостных сенсорных экранов

• Автор: Волков, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Оглавление

ОГЛАВЛЕНИЕ .

ВВЕДЕНИЕ НИМ1МЖМИМЖМНИИИМИИММИИНМ1НМИНННМНМ1ИтМММИ1М1МИИМИМНММИМИИЖ1МИМИММИИ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. СОВРЕМЕIIЮЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНИКИ СЕ 1СОР1ЮГО ЭКРАНОГО ВВОДА

1.1.1. Оптические сенсорные экраны.

1.1.2. Резист ивные сенсорные экраны.

1.1.3. Емкостные сенсорные экраны .

1.1.4. Акустические сенсорные экраны

1.1.5. Сравнение различных сенсорных технологий

. ЕМКОСТНЫЕ СЕНСОРНЫЕ ЭКРАНЫ.

1.2.1. Предэкранная панель.
1.2.2. Контроллер сенсорного экрана
1.2.3. Программные средства ЕСЭ
1.3. Емкостные координатночувствительные датчики.
2. ПЛЕНОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ ПРЕДЭКРАННЫХ СЕНСОРНЫХ ПАНЕЛЕЙ
2.1. Анализ методов нанесения и свойств покрытий оксидных пленок олова и индия
2.1.1. Анализ методов нанесения оксидных пленок олова и индия
2.1.2. Метод химического осаждения покрытий из парогазовой фазы
2.1.3. Получение тонких пченок распылением материалов ионной бомбардировкой
2.1.4. Ионнолучевое распыление.
2.1.5. Ионноплазменное распыление
2.1.6. Методы генерации потока осаждаемого вещества термическим испарением.
2.1.7. Получение резистивных покрытий
2.1.8. Анализ резистивных свойств покрытий оксидных пленок олова и индия.
2.2. МЕТОДЫ контроля параметров и характеристик пленок 5ы1ы3.
2.2.1. Метод отражатечьной интерферометрии.
2.2.2. Эллипсометрический метод
2.2.3. Визуальный цветовой метод контроля
2.2.4. Резистивный метод контроля
2.2.5. Емкостной метод контроля .
2.2.6. Метод микровзвешивания
2.2.7. Оптические методы контроля
2.2.8. Оптимальность методов для решения задачи тестирования сенсорной панели
2.3. Разработка методов экспресса ализа ко пголя качества пленочных покрытий емкостных
сенсорных панелей
2.3.1. Особенности устройства предэкранной панели
2.3.2. Проблемы настройки емкостных сенсорных экранов
2.3.3. Постановка решаемой задачи
2.3.4. Определение ослабления светового излучения
2.3.5. Технические особенности определения светового потока
2.3.6. Нейтрализация помех.
2.3.7. Метод определения однородности поверхностного сопротивления.
2.3.8. Метод опредечения однородности состава напыленного слоя.
2.3.9. Заключение
3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛНИИЯ КООРДИНАТ ПРИКОСНОВЕНИЯ К ЧУВУСТВИТЕЛЬНОЙ
ПОВЕРХХНОСТИ СЕНСОРОНОЙ ПАНЕЛИ
3.1. Особенности очувствления емкостной сенсорной панели пальцем человекаоператора
. Причины ошибок в определении координат касания.
. Разработка методов реализации однородного электрического поля на поверх юсти
предэкранной панели .
3.3.1. Опредечение требований к создаваемой модели
3.3.2. Существующие решения.
3.3.3. Соответствие требованиям к математической модечи.
3.3.4. Описание модечи
3.3.5. Алгоритм линейного расчета
3.3.6. Алгоритм расчета всех точен.
3.3.7. Алгоритм Границы
3.3.8. Оценка неоднородности поля.
3.3.9. Практическое использование математической модели для нахождения оптимальной
конфигурации электродов
3.3 Реализация полученной оптимальной конфигурации электродов
3.3 Оценка полученных результатов и выводы.
4. АНАЛОГОВЫЕ ЕМКОСТНЫЕ СЕНСОРНЫЕ ДАТЧИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ПРИКОСНОВЕНИЯ
4.1. Способы возбуждения емкостных сенсорных панелей
4.2. Параметры и характеристики аналоговых емкостных сенсорных датчиков.
4.3. Метод повышения эффективности тактильных датчиков координат
4.3.1. Представление эквивалентной схемы панели
4.3.2. Модель емкостной сенсорной панели с заземленным экранам.
4.3.3. Модечь емкостной сенсорной панечи с подачей напряжения на экран.
5. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЕМКОСТНЫХ СЕНСОРНЫХ
ЭКРАНОВ.и.тМИнИИ.м.И.нтнми.м.мм ими
5.1. схемотехнические решения контроллера емкостного сенсорного экрана
5.2. АЛГОРИТМЫ обработки СИПАЛОВ тактильного взаимодействия и вычисления координат
прикосновения
5.3. Создание нового варианта сенсорного экрана на основе предложенных идей.
5.3.1. Методы устранения суиествующих недостатков.
5.3.2. Технические особенности применения разработанных подходов на практике.
5.3.3. Факторы, вносящие погрешности.
5.3.4. Результаты работы созданного сенсорного экрана
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
ЛИТЕРАТУРА


Поэтому основные производители сенсорных экранов выпускают отдельные варианты применительно к разным типам дисплеев и для решения разных задач. Обычно они изготавливаются в виде отдельных устройств, включающих в себя чувствительную к касанию предэкранную панель и контроллер, обеспечивающий регистрацию прикосновения. Сенсорный экран может уже быть встроенным в компьютер или предлагаться как дополнительное комплектующее изделие. Сенсорный экран допускает реализацию и в виде полностью интегрированного элемента системы. Сенсорные интегральные терминалы позволяют снизить стоимость изделий за счет исключения расходов на монтаж предэкранной панели на лицевой стороне экрана терминала и использование общего процессора для расчета координат касания. Цена сенсорных экранов остается достаточно высокой. В конце х годов, например, стоимость небольших сенсорных экранов ,4 фирмы
АЛУАЫТЕСН для промышленных рабочих станций составляла несколько сотен долларов в зависимости от типа и размера серии. На данный момент цена изменилась незначительно, однако в ассортименте появились панели с большей диагональю. Для очувствления поверхности экранов дисплеев могут применяться различные методы. К настоящему времени наибольшее развитие получили технологии, использующие оптический, резистивномембранный, емкостной и акустический методы. Оптический сенсорный экран реализуется путем создания перед экраном дисплея сетки ИКлучей с помощью излучающих инфракрасных диодов и фотоприемников, которые размещаются на периферии экрана дисплея или вне его в специальной узкопрофильной рамке. Каждый световой луч, исходящий из светодиода к фотоприемнику перекрывает определенную Х,У координату. Палец оператора, приближаясь к экрану, пересекает определенные вертикальные и горизонтальные лучи. Микропроцессорная система, определяя какие Х,У лучи прерваны, вычисляет местоположение пальца ,, . Первые практические реализации сенсорных экранов использовали технологию инфракрасных волн. Оптический ИКметод обеспечивает удовлетворительную разрешающую способность. Типичный шаг интервал между лучами составляет обычно мм. Увеличивая число оптических приборов, разрешение сенсорного экрана можно довести до 2,5 мм, а программное усреднение сигнала позволяет улучшить этот показатель в 2 раза. Не смотря на кажущуюся простоту оптических сенсорных экранов, при их практической реализации, возникает немало проблем, связанных с наличием жестких требований к качеству выполнения оптической рамки, больших затрат мощности при увеличении числа оптических пар, необходимостью
компенсации помех от высоковольтных ЭЛТ и компенсации внешнего светового фона. Кроме того, в системах с оптическими сенсорными экранами возможно появление ложных срабатываний изза посторонних частичек или пылинок, пересекающих оптическую сетку. Регистрация координат зависит так же от точности прицеливания углового расположения пальца по отношению к экрану. Во избежание паразитной засветки фотоприемников вследствие неидеальной диаграммы направленности излучающих икдиодов применяют последовательное сканирование оптоэлектронных пар. Мультиплексоры поочередно возбуждают каждый светодиод и опрашивают соответствующие фотоприемники. Этот прием позволяет так же снизить затраты энергии на возбуждение источников излучения . Основным недостатком описанной конструкции оптического сенсорного экрана является большое число активных элементов излучающих диодов и фотоприемников, а так же усилителей фототока и цепей компенсации помех от внешней засветки. Кардинальным решением, позволившим преодолеть многоэлементность и конструктивную сложность оптических сенсорных экранов, явилась конструкция типа Циклоп, впервые разработанная фирмой 1 Етгех , ,. Схема оптического сенсорного экрана представлена на рис. При использовании метода инфракрасного сканирования удалось уменьшить число активных оптических элементов до одного. В этой, аналоговой по принципу действия и конструкции схеме, единственный светодиодный излучатель, совмещенный с фотоприемником, установлен в одном из углов экрана. Световое поле перед поверхностью экрана создается вращением излучателя с помощью электродвигателя. Рис.