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PLC是指可编程逻辑控制器,是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器,在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

工控机(IndustrialPersonal Computer,IPC)即工业控制计算机,是一种采用总线结构,对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征,如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口,并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。工控行业的产品和技术非常特殊,属于中间产品,是为其他各行业提供可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。

简而言之,虽然工控机和PLC都是用在工业控制领域,但是工控机可以做的事情比PLC多,并且工控机操作者只需要会使用电脑就可以进行简单的日常操作,而PLC则一般是出厂就已经编辑好系统,基本是不会再做更改了。

同时,工控机也留有显示输入输入接口,可以外接很多设备,而PLC则一般是专机专用,用于某一特定的设备,所以在价格上,PLC有很大的优势,而在适应性上,工控机则有很大的优势。


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电容触摸分为自电容和互电容两种触摸形式,现在在触摸显示屏上应用的大多数是互电容触摸技术,它能够很好的支持多点触控,而自电容触摸已经在逐渐被替代中。

同时在触摸显示屏上,为了解决多点触控和杂讯问题,厂商开始研制in-cell方案,开发新的触控IC,同时支援自电容与互电容感应,全面提升晶片讯噪比(SNR)、差动讯号分析功能。

In-cell触控感应层相当接近液晶显示器(LCD)讯号源,同时也会受到电源杂讯干扰,目前最大的技术挑战在于如何精确量测讯号;因此,触控IC必须扩增运算及感测能力,同时还要加强与LCD驱动IC的通讯与分时处理机制,才能让In-cell同时兼顾轻薄与触控使用体验,让触摸显示屏得到认可。

所以通过晶片补强自电容感应功能,撷取更多In-cell触控感应层(Rx)讯号,再透过分析过滤杂讯,提升触控反应速度与精准度表现。

In-cell触控面板各家技术迥异;若搭配第一种整合方案,虽能强化触摸显示屏的客制化程度,但也缺乏设计弹性,要提升晶片的近接感测(ProximitySensing)、杂讯分析,或增加悬浮触控、防水等新功能相对困难;至于第二种分离式方桉则能因应不同LCD驱动需求,进一步更改DDI设计,支援多样化功能设计与In-cell触控面板架构。

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应用在触摸显示屏上的电容触摸技术主要分为四大类技术。1、触点检测技术;2、面板技术;3、材料;4、触摸手势开发应用。美日台韩各有其技术优势,中国也在奋起直追,瓜分这块大蛋糕。

目前的一些行业理论框架限制,触摸显示屏广泛使用的触控模型,其实理论基础框架并不牢固,整个电容触摸技术被限制在了检测电容值变化的框架内,这让电容触摸技术失去了更广阔的可能,如果能跳出框架进行实验,才能发现更好的技术,扩大电容触摸的应用领域。

在触摸显示屏上,电容值变化只是触控表现出的众多面貌中的一环而已,还有很多的表相可以研究开发。还有其他很多的思路可以用来开发电容触摸技术,比如测量电阻值变化;测量噪声变化;测量静电变化,都可以用来识别触摸点。

还有一种思路,就是测量触摸显示屏上所有变量的变化,来检测触控点,这能极大的扩展触摸的适应范围,确立应用领域的主导范围。

In-cell和on-cell都是一种全新的技术尝试,如果能够成功,成本能够顺利降低80%,虽然现在看起来成功率很低,无法覆盖降低的成本,但是一旦成功,将给触控行业带来巨大的变革。

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信号线的布局直接影响到通讯信号的传输效率和抗干扰能力,信号线(驱动和感应通道)必须避免和通讯信号线(如I2C、SPI等)相邻、近距离平行或交叉,以避免通讯产生的脉冲信号对检测数据造成干扰。对于距离较近的通讯信号线,需要工业电脑用地线进行屏蔽。

地线和抗干扰屏蔽保护

芯片衬底必须接地,衬底上需放置可靠的地线过孔,建议过孔数量4~8个。驱动和感应通道压合点两侧均须放置地线压合点,在工业电脑空间允许情况下,驱动和感应通道走线两侧必须放置地线,建议地线宽度≥0.2mm。

FPC未走线区域需要灌铜,大面积灌铜能减小GND走线电阻,屏蔽外部干扰。建议采用网格状灌铜,既起到屏蔽作用又不增加驱动和感应线对地电容。

与主控板接口排线尽可能设置两根≥0.2mm的地线,保证电气可靠接地。如结构允许,补强可用钢板,若能保证钢板可靠接地则效果更好。

FPC走线禁止直角或折线,折弯处需倒圆弧;元件摆放区必须予以补强,方便贴片或焊接;所有过孔尽量打在补强板区域,FPC弯折区及附近不能有过孔;设计图上必须标注补强区位置及总FPC厚度,弯折区及附近不能有补强;弯折区与元件区过渡的圆角要达到R=1.0mm,并建议在拐角处加铜线以补充强度,减少撕裂风险。

在FPC设计中还要注意元件区空间的大小,特别是在结构图确认中,要充分考虑元件区大小预留结构空间。

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良好的线路布局可以为工业电脑布置出更大的设计空间用于扩展更多的内容。

1、电源线尽量短、粗,宽度至少0.2mm,建议≥0.3mm。驱动和感应信号线走线尽量短,减小驱动和感应走线的环路面积。

驱动IC未使用的驱动和感应通道需悬空,不能接地或电源。

对于COB方案,工业电脑主板上的信号线走线尽量短,尽量接近与屏体的连接接口。建议将IC周围的驱动和感应信号按比例预留测试点,方便量产测试,最少需要各留两个测试点。I2C、SPI、INT、RESET等接口预留测试点,方便Debug。

2、用地线屏蔽驱动通道,避免驱动通道对Vref等敏感信号或电压造成干扰。

3、信号线(驱动通道和感应通道)建议平行走线,避免交叉走线。

对于不同层走线的情况,避免两面重合的平行走线方式(FPC的两面重合平行走线会形成电容),相邻的驱动通道和感应通道平行走线之间以宽度≥0.2mm的地线隔离。

由于结构的限制,导致驱动和感应通道必须交叉走线时,尽量减少交叉的面积(降低因走线而产生的结点电容,形成的电容与面积有关),强制建议交叉进行垂直交叉走线,特别注意避免多次交叉。同时驱动和感应走线宽度使用最小走线宽度(0.07~0.08mm)。

对于COB方案的多层方案,建议驱动和感应通道采用分层走线,且中间以地线屏蔽。

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在工业电脑的布局设计中,根据电容触摸驱动IC的放置位目前可分为COF、COB两种方式。

COF即ChiponFPC,作为终端导向方式被广泛应用,这种设计方式可根据实际应用效果和市场变化在不更改工业电脑主板的情况下更换电容屏设计方案,可兼容多种电容屏驱动IC设计方案。缺点是前期和后期调试工作量大,备料周期长。

COB即ChiponBoard,将驱动IC融合在工业电脑主板端带来的一个问题是主板和电容屏驱动IC方案确定后不能随意更改工业电脑设计方案,因为电容屏驱动IC基本都不是PINtoPIN兼容的,更换方案意味着重新布局相关的主板设计。COB方案的优点成本降低,交期短,方便备料,前期设计和后期调试工作量小。

无论是COF或COB方案都需要在布局走线时注意相关设计要求,设计注意事项如下。

关键器件布局:各组电源对应的滤波电容需靠近芯片引脚放置,走线尽量短,电容屏与工业电脑主板连接端口周围不要走高速信号线。

对于COB方案,触控IC尽量靠近HostIC。触控IC及FPC出线路径要求远离FM天线、ADV天线、DTV天线、GSM天线、GPS天线、BT天线等。与触控IC相关器件尽量放进屏蔽罩中,且尽可能采用单独的屏蔽罩。触控IC附近有开关电源电路、RF电路或其它逻辑电路时,需注意用地线隔离保护触控IC、芯片电源、信号线等。

RF是手机中最大的干扰信号,因此对芯片与RF天线间的间距有一定要求:在顶部要求间距≥20mm,在底部要求间距≥10mm。适用于COF和COB方案。

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1、简介

电容触摸是应用在工业电脑上常用的触摸方式之一,根据其驱动原理不同可分为自电容式CTP和互电容式CTP,根据应用领域不同可分为单点触摸CTP和多点触摸CTP。

电容触摸驱动IC会根据非触控状态下的电容值与触控状态下的电容值的差异来判断是否有触摸动作并定位工业电脑触控的位置。

2、自电容与互电容

自电容式CTP是利用单个电极自身的电容变化传输电荷,由一端接地,另一端接激励或采样电路来实现电容的识别(测量信号线本身的电容)。自电容式CTP的坐标检测是依次检测工业电脑横向和纵向电极阵列,根据触摸前后电容变化分别确定横向和纵向坐标,然后组合成平面坐标确定触摸位置。当触摸点只有一个时,组合后的坐标也是唯一的一个,可以准确定位;当触摸点有两个时,横向和纵向分别有两个坐标,两两组合后出现四组坐标,其中只有两个时真实触摸点,另两个就是属称的“鬼点”。所以自电容式CTP无法实现真正的多点触摸。

互电容式CTP失利用两个电极进行传输电荷,一端接激励,另一端接采样电路来实现电容的识别(测量垂直相交的两个信号之间的电容)。互电容式CTP坐标检测也是检测工业电脑横向和纵向电极阵列,不同的是它是由横向依次发送激励而纵向同时接收信号,这样可以得到所有横向和纵向交汇点的电容值,根据电容值的变化可以计算出每一个触摸点的坐标,这样即使有多个触摸点也能计算出每个触摸点的真实坐标。所以互电容式CTP可以实现真实多点触控。

自电容的优点是简单、计算量小,缺点是单点、速度慢;互电容的优点是真实多点、速度快,缺点是复杂、功耗大、成本高。

3、驱动IC简介

电容屏驱动IC是工业电脑电容屏工作处理的主体,是采集触摸动作信息和反馈信息的载体,IC采用电容屏工作的原理采集触摸信息并通过内部MPU对信息进行分析处理从而反馈终端所需资料进行触摸控制。

IC与外部连接是通过对外的引脚进行的,电容屏驱动IC厂家众多,各自的设计也不尽相同,但是基本原理也是大同小异,因此个驱动IC的芯片引脚也比较类似,只有个别引脚是各自功能中特殊的设计,如下对电容屏驱动IC的引脚做一个简单的说明。

驱动信号线:即Driver或TX,是电容屏的电容驱动信号输出脚。

感应信号线:即Sensor或RX,是电容屏的电容感应信号输入脚。

电源电压:分模拟电源电压和数字电源电压。模拟电压范围一般为2.6V~3.6V,典型值为2.8V和3.3V;数字电压即电平电压为1.8V~3.3V,由主板端决定。电容屏设计可以设计为单电源和双电源两种模式,目前以单电源供电为主(可以减少接口管脚数)。

GND:也分为模拟地和数字地两种,一般两种地共用,特殊情况下需将两种地分开以减少两种地之间的串扰现象。

I2C接口:I2C接口包括I2C_SCL和I2C_SDA。I2C_SCL为时钟输入信号,I2C_SDA为数据输入输出信号。

SPI接口:SPI接口包括SPI_SSEL、SPI_SCK、SPI_SDI、SPI_SDO。SPI_SSEL为片选信号,低电平有效;SPI_SCK为时钟输入信号;SPI_SDI为数据输入信号;SPI_SDO为数据输出信号。

RESET:芯片复位信号,低电平有效。

WACK:芯片唤醒信号。

TEXT_EN:测试模式使能信号。

GPIO0~N:综合功能输入输出IO口。

VREF:基准参考电压。

VDD5:内部产生的5V工作电压。

以上引脚定义没有包含全部的驱动IC的功能,如LED、Sensor_ID、Key_Sensor等特殊功能作用的管脚,这些管脚需根据具体IC确认其具体作用及用法。


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电阻触摸是最早应用到工业电脑上的触摸方式,也是最早开发出来的触摸方式,原理是利用压力进行触摸感应。电阻触摸的主要是由多层复合薄膜组成的,它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层,表面涂有一层透明氧化金属(透明的导电电阻)导电层,上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在他们之间有许多细小的(小于1/1000英寸)的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。

当有东西接触触摸屏的时候,两层导电层在触摸点位置就有了接触,电阻发生变化,在X和Y两个方向上产生信号,然后送触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出(X,Y)的位置,再根据模拟鼠标的方式运作。这就是电阻技术触摸屏的最基本的原理。电阻触摸并不限制触摸物体,只要能产生压力,就能检测到触摸操作。

常见的透明导电涂层材料有ITO(氧化铟),镍金涂层等等。

以技术来分,又分为4线电阻屏、5线电阻屏和8线电阻屏,无论几线电阻屏,它们都是一种对外,不怕灰尘、水汽和油污,比价适合工业控制领域来使用。

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多点触控,就是工业电脑能够识别多个点同时在其触摸屏上完成特定的操作,比如缩放,拖拽,多项选取等等。

为了在工业电脑上是实现多点触控,就需要检测多个触摸点,多点触控可被进一步区分为多点检测和多点解析。

所谓多点检测,是指能够检测到有多个点被触摸到,但不一定需要知道每一个点的确切位置。但多点解析则不仅能检测到多点触摸,还可以比较精确地知道每个点的确切位置。目前多点触控的应用,体现为对用户手势的识别从而产生相应的动作,多点检测即可以支持足够多的手势输入。当然,多点解析可以识别更多的手势,在应用设计中也具有更高的灵活性,但是它需要付出比前者更多的成本。

多点触控更加的负荷人体工程学,如果说单点输入是由于技术的限制而让人被迫去适应机器,那多点输入的诞生就真正做到了以人为本,用户能够更快的适应工业电脑的相关操作。

但是多点触控需要处理的信息比单点触控多了很多,它需要辨别如抓取、拖拽、缩放、旋转等多种操作,同时多点触控方案还需要兼顾成本和可操作性,灵活性和可扩展性,才能更加利于产品的推广和普及。

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红外触摸,顾名思义就是利用红外线进行定位的触摸方式,通过紧贴屏幕前密布X、Y方向上的红外线矩阵,通过不停的扫描是否有红外线被物体阻挡检测并定位用户的触摸。红外触摸是通过在工业电脑显示器上面安装一个外框,外框里设计有电路板,从而在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管,一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。每扫描完一圈,如果所有的红外对管通达,绿灯亮,表示一切正常。

当有触摸时,手指或其它物就会挡住经过该位置的横竖红外线,触摸屏扫描时发现并确信有一条红外线受阻后,红灯亮,表示有红外线受阻,可能有触摸,同时立刻换到另一坐标再扫描,如果再发现另外一轴也有一条红外线受阻,黄灯亮,表示发现触摸,并将两个发现阻隔的红外对管位置报告给主机,经过计算判断出触摸点在屏幕的位置。

红外触摸有很多优势,它不像电容触摸只支持导电体进行触摸,对于多点触控的支持也要好于电阻触摸,但是因为红外线也是一种光线,所以它会受到光线的影响,特别是强光线的影响;其二,因为光线是直线传播的,所以在非平面的屏幕上,会出现很明显的延迟,尤其是在边角位置,用户体验很差;此外,红外触摸还很害怕物理阻隔,一旦出现阻隔,接受信号能力就急剧下降,甚至出现误判。

红外触摸能在工业电脑上正常的工作就是依赖于红外线矩阵,真正技术过得硬的红外屏应该是对坐标连续的多点触摸判断取中点,即判断为大物体(比如粗手指)的触摸,而对不连续的多点触摸不予判断,所以说它技术过硬是这种算法对产品的品质要求更严,不允许出现各种各样的故障情况。

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多点触控首先要消除的是重影现象,如果传感器无法正确判断多个触摸点的位置,那么多点触控自然也就无法谈起。

单层多点传感设计,不需要用于传感器交叉点隔离和传感器矩阵线桥接的额外掩模步骤。由于消除了其他多点触摸技术所需的额外的铟锡氧化物(ITO)层,IDT新的解决方案提高了透光率,简化了触摸屏传感器的制造,同时降低了工业电脑的总成本。这些优势不会影响检测多手指手势的性能或能力。

当今工业电脑市场,特别是工业智能化的提出,作为智能化重要的一环,工业电脑开始出现爆发式增长,全新的解决方案呼之欲出,标准的电容触摸屏传感器需要多达三个导电层,IDT单层技术无需额外的ITO导电层,同时保持了多点触摸功能。IDT单层技术,不但有利于提升用户体验,同时也有效的降低了工业电脑的整体成本。

利用IDT的专有单层模式,工业电脑具备了增强的多点触摸功能,可以识别两个手指的同时触摸,而且利用自电容式多层解决方案消除了“鬼影”效应。当一个以上的手指触碰屏幕时,这种鬼影效应可能导致手指位置坐标不确定。此外,IDT的单层模式在X和Y轴上的分辨率相等,单、双触摸应用都能获得更好的用户体验。


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工业电脑被广泛的应用于设备的自动化控制中,也越来越多的应用了人机交互页面,采购工业电脑,到底选择什么样的合适,企业采购人员一直都在询价一个合适的产品,但是市场上工业电脑品牌实在太多,无法做出实质选择。

1、考虑预算

采购预算总是一定的,需要考虑的东西很多,需求的侧重点也不同。如果预算充足,那么自然是考虑大品牌,除却大品牌之外,性能需求售后均能很好的满足。

如果需要考虑到定制功能,大品牌就不一定适合,大公司太过于规范化流程的作业,虽然正规,但是流程缓慢,对于客服的定制需求不能很好的满足。

2、考虑自身需求

大多数中小企业都提供标准品和定制化工业电脑两种产品,各个厂家的实力也不尽相同,如果有可能,最好还是能去厂家实地考察,对于厂家使用的元件也要严格考察,优秀的元件+优秀的方案才能够做出优秀的工业电脑产品。

3、产品认证

产品认证证书是国家提供的认证,毫无疑问,拥有多项CE、UL、ROHS、SGS、UKAS等多项认证的企业,拥有更强的实力。权威机构的认证资质能够很方便企业采购人员筛选有实力的采购单位。

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通过观察电容式触摸设计方案架构,就可以发现,表面的保护玻璃是无法减省的,反而是触摸屏可以利用不用的技术进行减省,从这个思路,发展出on-cell与in-cell两大薄化G/G触摸屏设计方案。

On-cell方案就是去掉触控玻璃材料,直接在ITO层镀在保护玻璃内侧(ITO感应层介于保护玻璃与彩色滤光片之间),取代原本需要两片玻璃的材料结构。

而in-cell方案,同样是去掉感应玻璃,但却是将ITO层做于TFT薄膜上,变成仅需单片玻璃即可达到相同效果,厚度、重量、透光率都将获得改善,而工业电脑成本则至少有两成改善效益。

在G-Type(玻璃式电容触控)设计方案中,单片式玻璃触控方案(Oneglasssolution)或Touchonlens设计方案已经有相关方案释出。以on-cell设计方案来说,取掉触控玻璃材料,直接在ITO层镀在保护玻璃内侧(ITO感应层介于保护玻璃与彩色滤光片之间),取代原本需要两片玻璃的材料结构。

至于G-Type的in-cell设计方案,虽然同样如on-cell取掉一片感应玻璃,但却是将ITO层做于TFT薄膜上,变成仅需单片玻璃即可达到相同效果,厚度、重量、透光率都将获得改善,而成本则至少有两成改善效益。

但不管是on-cell或in-cell,都仍有许多问题尚待积极改善——因为这两种薄化设计方案,都会令触控IC与驱动LCD之IC位置变得更加靠近,而驱动IC会产生大量杂讯与噪讯干扰,这在需要稳定环境减少噪讯的触控IC上,无疑是增加处理触点信号、追踪多触点操作轨迹的辨识难度。

另一方面,ITO层制作于彩色滤光片与保护玻璃之间、或是制作于TFT薄膜上,会因为TFTLCD内镀的电磁波动反应较大(尤其是3D或高速反应之TFT萤幕设计),这些环境因素都会影响触点追踪、感测的表现稳定性。此外,新技术也须面对制造程序的良率改善调校过程,毕竟与原有的G/G设计方案制程不同,相关的量产经验仍待持续累积。

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目前的工业电脑,触摸设计方案大致有4总,电阻、电容、光学、电磁触摸。年代最为久远,技术沉淀最多的是电阻触摸,但电阻触摸对于多点触控的支持不佳,透光性也不好,市场正在逐年被侵蚀中。

光学触摸和电磁触摸现阶段的市场占有率并不是太高,工业电脑主流的触摸方式还是电容触摸方式,G/G电容触摸方案和G/F/F电容触摸方案是两种应用的比较多的方案,以优异显示水准与精准多点触控设计,令其产品在市场获得极大成功。

G/G方案可以因为减省一片触控玻璃,获得近1mm的触控模组厚度优化。G/G方案主要是针对透光性的问题,进行重点技术改善,G/G玻璃式触控萤幕模组,把原先采PET膜制作的ITO改用玻璃材质,自然在透光率方面因材质优势获得大幅改善,加上电容触控设计方案以触控IC改善触点侦测、多触点辨识/追踪等产品效能问题,使G/G玻璃式触控设计方案成为中/小尺寸行动装置的一时之选。

然而G/G玻璃式触屏设计方案也并非最佳选择,因为G/G玻璃式触屏设计方案以玻璃材质作为ITO层设计,而玻璃毕竟较PET厚上许多、重量也较重,不仅成本较高,重量、厚度也都影响终端产品的设计。

此方案结构复杂、成本较高,显示触屏模组厚度不易薄化,必须从结构面突破改善,才能让电容触控显屏模组更能迎合未来触控型产品所要求的产品特性。

因此针对玻璃式ITO的问题点,也有竞争厂商推出采G/F/F设计方案的电容触控屏设计,其中即将玻璃ITO改换成PET材质,使其具有电容触控触屏的优点,却能利用PET触控感测设计降低模组成本,同时也能使G/F/F触屏模组厚度因为减省一片玻璃而获得改善。

但G/F/F毕竟使用PET膜处理触控信号感测,PET透光率仍未能如玻璃材质表现好,采G/F/F设计的触屏模组虽成本较低,但整体规格略逊于G/G触屏方案。


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工业电脑的触控技术,说起来复杂,其实也就四大类。1、检测触控位置;2、制作触控面板;3、触控手势的编辑;4、触控材料的选择。大部分触摸专利已经到期或者即将到期,新一轮的技术博弈即将展开。

这些技术的最上游,检测触控位置的技术,是整个触摸技术的核心,如果产生了飞跃性的发展,就能给触摸屏市场带来变革。

最新的技术可以将触摸面板功能嵌入到液晶像素中,也就是in-cell触控技术,它将显示和触控合二为一,如果技术成熟并得到大范围的推广,显示面板提供商将同时成为触摸面板提供商,综合成本能够下降到原来的两成。

但是目前来说,此项技术还有待验证,还有一些不确定因素尚未克服,也还有许多工作要做,以目前的实验结果来看,颇有一搏的机会,大可逐鹿中原,与其他触摸技术一决高下。

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对于用户来说,工业电脑的技术层面的东西,他可能是不懂的,但是在使用体验上,用户体验则是最重要的,任何不注重用户体验的产品,最终都会被市场无情的淘汰掉。

工业电脑的响应时间是一个用户最直观的感受,所以工业电脑的配置要适合所使用的环境,触摸的响应时间也是重要的一环,0.1秒之内反馈出用户的操作是一个比较能接受的时间,高于这个时间,用户就会感觉到明显的迟钝。但是如果考虑到系统迟滞的时间,留给触摸屏反应的时间就只有15毫秒左右,所以需要使用专用的触摸驱动方案,确保可以在如此短的时间内报告一个合格的触摸位置。

另外一个影响到触摸反应时间的因素是信噪比,这指的是触摸屏区别电容信号由真实触摸引起,而且还是由偶然噪声引起的能力。在行对列耦合电容方面,触摸活动会引起很小的变化,因而很难从系统噪声中进行区分。大屏幕触摸屏在此方面尤其具有挑战性,因为最显著的噪声发生器之一就是LCD本身,而这正是互电容触摸屏传感器证明其价值的其中一环。

随着市场需求的变化,这给工业电脑公司带来了新的技术挑战,包括噪声更高的薄型显示屏增加了系统复杂性。多点触摸接口将越来越成熟和获得广泛使用,使得工业电脑的解决方案及未来将面世的技术,将使得用户体验变得越来越好。

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电容触摸也分为了自电容和互电容,早期应用在工业电脑上的大多数是自电容触摸,测量整行或整列电极的电容变化。此方法对单点触摸或简单的两点触摸互动来说是合适的。然而,如果用户在表面上了放置了两根手指,解码器就不能明白地确定哪个水平位置可以和哪个垂直读数相配。当编译触摸点时,会导致位置‘重影’,降低了准确度和性能。
所以自电容触摸并不是很好的解析多点触摸,为了做到多点触摸,需要用到互电容触摸技术,或者投射式电容触摸技术。

互电容触摸屏使用按正交矩阵排列的发送和接收电极,允许它们测量工业电脑屏幕上行和列电极的相交点。采用此方法,它们把每次触摸作为一个特定的水平和垂直坐标对来进行检测。

投射式电容是通过测量电容中的微小变化来工作(能够控制一个电荷),当导电物体如一根手指接近或触摸屏幕表面时,系统就会检测到触摸操作,在电容对数字转换技术中进行选择,以及选择汇集电荷的电极的空间排列,可以确定设备可以达到的整体性能和功能。

在系统方面,安卓、Linux、Windows均以从系统层面支持多点触控,这让厂商节省了非常多的技术开发,实现了更多的人机交互功能。

在电容式传感器设计中,电极间距是另一个因素。工业电脑触摸屏上的电极密度越高,触摸屏的分辨率也越高,使之更易于检测来自不同手指的触摸。不同的应用具有不同的分辨率要求。但现今的多点触摸应用,需要编译小尺度的触摸动作,例如缩放指尖,因而要求高分辨率来独特地识别几个相邻的触摸。

一般来说,触摸屏要求行和列电极间距在5mm左右或以下。此大小源自于典型的拇指和食指聚拢时指尖对指尖的距离。这使得设备能够正确地追踪指尖动作,支持手写笔输入,以及采用适当的固件算法,抑制无意识的触摸。当电极间距处于3mm到5mm之间,触摸屏能够支持来自细小笔尖的手写笔输入,增加电容式触摸屏的准确度来扩展它们的应用范围。

利用电容式触摸屏的传感器技术,工业电脑厂商需要使用基本芯片和软件技术来提供高准确度和灵活性。正如任何其它的芯片设计,触摸屏驱动芯片应该具有高集成度、最小占位面积,以及接近于零的功耗,连同灵活性来支持广泛的传感器设计和实施方案。任何驱动芯片将由其所达到的速度、功率和灵活性平衡来衡量。


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电阻触摸工业电脑的市场占有率虽然一直都在降低,但是市场占有量仍然非常的巨大,这不但得益于以往电阻触摸的市场优势,也因为工业电脑产品更新换代并没有那么迅速。

电阻触摸屏的屏体部分是一块多层复合薄膜,由一层玻璃或有机玻璃作为基层,表面涂有一层透明的导电层(ITO膜),上面再盖有一层外表面经过硬化处理、光滑防刮的塑料层。它的内表面也涂有一层ITO,在两层导电层之间有许多细小(小于千分之一英寸)的透明隔离点把它们隔开。当手指接触屏幕时,两层ITO发生接触,电阻发生变化,控制器根据检测到的电阻变化来计算接触点的坐标,再依照这个坐标来进行相应的操作,因此这种技术必须是要施力到屏幕上,才能获得触摸效果。

正是因为电阻触摸的这种特性,所以手套、触摸笔均可以很方便的使用,而这正是很多工业环境下的要求,比如必须佩带手套,所以工业电脑才依旧抱有大量电阻触摸的机器。

从用触笔触控我们又能看出来,电阻屏的精度至少达到单个显示像素,同时不容易留下指纹;而且重要的是电阻屏的成本相对来说比较低廉。成本低自然销售价格也会有所降低。

不过由于电阻屏是软屏的原因,所以工业平板电脑的屏幕按上去有些软软的感觉,而且会非常容易产生划痕。但另外一方面工业电脑的触摸屏是不容易摔坏的。

最后,电阻触摸工业电脑的工作环境要求也比较的低,对温度,湿度均没有太大的要求,但在强光线下,由于电阻屏额外的屏幕层面会反射大量阳光,所以可是效果不是很好。

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工业电脑经过多年的发展,在显示技术、电源管理方案、无线技术、陀螺仪、传感技术、主板方案、软件应用、制造工业及元件方面,均有了长足的发展,在不断的技术革新之下,电容触摸等技术也被用到了工业电脑等产品之上。

现在的电容触摸技术,主要专利基本已经过了20年保护期,厂商不必再缴纳高额的专利费用,电容芯片的软件算法也在进一步提高,像信噪比和抗干扰能力都比去年提高了很多。最近又出了单层多点来控制IC,这样进一步降低触控模组的成本,只需要做一层线路。

在模组材料和生产方面也发生了很大的变化,也一直在发展。像目前已经出现了ITO替代的材料,像纳米碳管出来了,这个主要是从环保的角度考虑,因为据有的资料说ITO全球的储量可能只有16000吨左右,如果正常使用的话,像LCP、TP这样用最多可以用10年,ITO里面的稀有金属铟就没有了,所以现在都在做ITO的替代产品。第二是贴合材料和工艺的发展,去年有一些水胶贴合、OTCA贴合、材料设备都不是很成熟,造成模组的生产良率不高,成本就会高,所以价格下不来,一年多的发展,良率都有所提高。各种测试设备的改进和各种标准都在完善,之前很多测试电容屏的手段都是以IC厂提供,每家IC厂的评价标准又不一样,现在基本上都会有统一的测试设备,第三方做的测试设备更公正、更客观的来测试电容屏的性能。

在工业电脑领域,电容触摸已经大范围取代了原来的电阻触摸,除了一些比较特殊的领域,大多数工业电脑都采用了电容触摸。

电容式触摸屏的未来有两个趋势,目前电容屏最主要的是最常见的G+G结构或者是GFF结构,都是贴在外壳上。现在有两个趋势出来,第一个是会朝面板一体化发展,大家说的OGS或者TOL,在面板上已经把Sensor做上了。第二是向显示一体化方向发展,PD的Sensor会做在LCP里面,这样CoverLens就没有触摸功能了,只是一个外观件。这是一个图,把TPSensor和CoverLens集成在一个面板上,这样产品会进一步的变薄、更轻。

如果是面板一体化,我们叫OGS或者TOL,从生产的方式可以分为Sheetprocess和pieceprocess。Sheetprocess为大片基板制作,便于生产。流程是先做强化,再镀刻,再切割,最后进行边缘二次强化。pieceprocess为小片方式制作,流程是先切割,再做强化,再镀刻,所以它不存在边缘二次强化的问题,但会出现生产效率的问题,小片制作没有大基板制作的效率高。

向显示一体化方向发展,就是把TPSensor做在膜里面。大家一般会分为onCell和inCell而两类。onCell是将TPSensor的线路加工在TFT上基板玻璃上,一面是CF,一面是TPSensor线路。Incell是将TPSensor的线路加工在TFT下基板玻璃上。大家都在疑问Iphone5会不会做。它会加大LTD对TP的干扰,使电容屏的干扰会更大,这样对电容屏触摸IC的性能提出更高的要求。

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过去的几年间,电容触摸技术发展迅速,凭借其先进的算法,精细的材料技术,稳定可靠的传输接口,使得用户能够以新颖直观的方式与产品进行互动。

投射电容式触控屏幕可以在目标(如手指)接近或接触到屏幕表面时检测到电容的细小变化。当一根手指或多根手指接触屏幕时,有多种方法对触控屏幕表面的电容变化进行测量和解释。电容-数字转换技术(CapacitivetoDigitalConversion,CDC)与用于电荷收集的电极结构的空间排列(通常是显示屏幕表面的一层透明的感测薄膜),两者都对所达到的整体性能和简易设置能力有着重大的影响。

对于投射电容式触控屏幕的电容变化,有两种基本的排列和测量方法:自电容和互电容。互电容测量法具有按正交矩阵排列的发射和接收电极,这是电容式触控屏幕可靠地报告和跟踪多个并发触控点的唯一方式。为简单起见,可假设该技术由许多较小的触控屏幕组成,这些小触控屏幕又是通过电极结构的几何排列而形成,整个装置被视为一个完整的触控屏幕表面。只要能够识别每个“小”触控屏幕内的多个触控点,便可以实现此一功能。由于可独立测得矩阵中每个点的电容耦合,故完全能够确定多个触控点的位置坐标。

以自电容为基础的触控屏幕却与之相反。自电容式方案是对整行或整列的电容变化进行测量(与互电容式方案中测量一行和一列的交叉点截然不同)。若用户压触两个地方,这种方法会导致位置不明确。虽然利用软件有可能对触碰位置进行某种程度的重建,但总是存在一定的模糊性,因而被解释的触控点会产生“鬼点”位置,继而导致无意的行为被报告给系统主机。该方案还存在一种有害的副作用,即当两个触控点共享同一行或同一列电极时,报告的坐标往往“固定”到有关电极,形成严重的非线性现象。在实践中,自电容式只用于单触控点或极有限的双触控点应用。

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