Αρχή της χωρητικής οθόνης αφής

  Η δομή μιας χωρητικής οθόνης αφής αποτελείται κυρίως από ένα διαφανές αγώγιμο στρώμα φιλμ επικαλυμμένο σε μια γυάλινη οθόνη, καλυμμένο από ένα προστατευτικό στρώμα γυαλιού στην κορυφή. Αυτός ο σχεδιασμός διπλού γυαλιού προστατεύει διεξοδικά το αγώγιμο στρώμα και τους αισθητήρες.

  Επιπλέον, στενά ηλεκτρόδια είναι επικαλυμμένα κατά μήκος των τεσσάρων άκρων της πρόσθετης οθόνης αφής, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό πεδίο εναλλασσόμενου ρεύματος χαμηλής τάσης μέσα στο αγώγιμο υλικό. Όταν ένας χρήστης αγγίζει την οθόνη, σχηματίζεται μια χωρητικότητα σύζευξης μεταξύ του δακτύλου του χρήστη και του αγώγιμου στρώματος λόγω του ηλεκτρικού πεδίου του ανθρώπινου σώματος. Το ρεύμα που παράγεται από τα ηλεκτρόδια ρέει προς το σημείο αφής και η έντασή του είναι ανάλογη της απόστασης μεταξύ του δακτύλου και κάθε ηλεκτροδίου. Ο ελεγκτής πίσω από την οθόνη υπολογίζει την αναλογία και την ένταση του ρεύματος για να προσδιορίσει με ακρίβεια τη θέση αφής. Ο σχεδιασμός διπλού γυαλιού της χωρητικής οθόνης αφής όχι μόνο προστατεύει τον αγωγό και τους αισθητήρες, αλλά και θωρακίζει αποτελεσματικά την οθόνη από εξωτερικούς περιβαλλοντικούς παράγοντες. Ακόμη και αν η οθόνη είναι μολυσμένη με βρωμιά, σκόνη ή γράσο, μπορεί ακόμα να ανιχνεύσει με ακρίβεια τη θέση αφής.

   Οι χωρητικές οθόνες αφής προσφέρουν καλύτερη διαπερατότητα φωτός και καθαρότητα σε σύγκριση με τις αντιστάσιμες οθόνες 4 καλωδίων, αν και όχι τόσο καλή όσο οι οθόνες επιφανειακών ακουστικών κυμάτων ή οι αντιστάσιμες οθόνες 5 καλωδίων. Ωστόσο, οι χωρητικές οθόνες υποφέρουν από σοβαρή αντανάκλαση. Ο σχεδιασμός σύνθετου τεσσάρων στρωμάτων που χρησιμοποιείται στην χωρητική τεχνολογία έχει ως αποτέλεσμα ανομοιόμορφη διαπερατότητα σε διαφορετικά μήκη κύματος φωτός, προκαλώντας παραμόρφωση χρώματος. Οι αντανακλάσεις μεταξύ των στρωμάτων οδηγούν επίσης σε θολές εικόνες και χαρακτήρες.

   Βασικά, οι χωρητικές οθόνες αντιμετωπίζουν το ανθρώπινο σώμα ως ένα ηλεκτρόδιο ενός πυκνωτή. Όταν ένας αγωγός πλησιάζει αρκετά για να δημιουργήσει επαρκή χωρητικότητα με την επιφάνεια εργασίας ITO, το ρεύμα που προκύπτει μπορεί να προκαλέσει δυσλειτουργία της οθόνης. Ενώ η χωρητικότητα είναι αντιστρόφως ανάλογη της απόστασης, είναι άμεσα ανάλογη της περιοχής επαφής και εξαρτάται επίσης από τη διηλεκτρική σταθερά του μέσου. Επομένως, μεγάλες αγώγιμες επιφάνειες όπως μια παλάμη ή ένα μεταλλικό αντικείμενο χειρός κοντά στην οθόνη μπορούν να προκαλέσουν ψευδείς αφές ακόμη και χωρίς άμεση επαφή—ειδικά σε υγρές συνθήκες. Για παράδειγμα, απλά ακουμπώντας το χέρι σας στην οθόνη, τοποθετώντας την παλάμη σας σε απόσταση 7 cm ή το σώμα σας σε απόσταση 15 cm από την οθόνη μπορεί να προκαλέσει ψευδή είσοδο.

   Ένα άλλο μειονέκτημα των χωρητικών οθονών είναι ότι δεν ανταποκρίνονται όταν αγγίζονται με γαντοφορεμένα χέρια ή μη αγώγιμα αντικείμενα λόγω της παρουσίας περισσότερου μονωτικού υλικού. Το πιο σημαντικό ζήτημα με τις χωρητικές οθόνες αφής, ωστόσο, είναι η μετατόπιση. Οι αλλαγές στη θερμοκρασία περιβάλλοντος, την υγρασία ή τα ηλεκτρικά πεδία μπορούν να προκαλέσουν μετατόπιση θέσης και να οδηγήσουν σε ανακριβείς αφές. Για παράδειγμα, η μετατόπιση μπορεί να συμβεί καθώς η οθόνη θερμαίνεται μετά την ενεργοποίησή της, όταν το σώμα του χρήστη πλησιάζει την οθόνη ή ακόμη και όταν μετακινούνται μεγάλα αντικείμενα κοντά. Εάν κάποιος συγκεντρωθεί γύρω από την οθόνη ενώ χρησιμοποιείται, μπορεί επίσης να οδηγήσει σε μετατόπιση.

   Η βασική αιτία αυτής της μετατόπισης είναι ένα εγγενές τεχνικό ελάττωμα. Παρόλο που οι περιβαλλοντικές επιφανειακές επιφάνειες (συμπεριλαμβανομένου του σώματος του χρήστη) μπορεί να είναι πιο μακριά από την οθόνη από το δάχτυλο, η μεγαλύτερη περιοχή τους επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την ανίχνευση θέσης αφής. Επιπλέον, πολλές θεωρητικά γραμμικές σχέσεις είναι στην πραγματικότητα μη γραμμικές. Για παράδειγμα, οι χρήστες με διαφορετικά σωματικά βάρη ή επίπεδα υγρασίας στα δάχτυλα απορροφούν διαφορετικές ποσότητες ρεύματος και η σχέση μεταξύ της συνολικής αλλαγής ρεύματος και των αλλαγών ρεύματος μεμονωμένων ηλεκτροδίων είναι μη γραμμική. Οι χωρητικές οθόνες χρησιμοποιούν ένα προσαρμοσμένο σύστημα συντεταγμένων τεσσάρων γωνιών που στερείται σταθερής προέλευσης. Όταν συμβαίνει μετατόπιση, ο ελεγκτής δεν μπορεί να την ανιχνεύσει ή να την διορθώσει.

Μετά τη μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό στις τέσσερις γωνίες, ο υπολογισμός των συντεταγμένων X και Y σε ένα καρτεσιανό σύστημα με βάση τις τέσσερις τιμές ρεύματος είναι περίπλοκος. Χωρίς σταθερή προέλευση, η μετατόπιση της χωρητικής οθόνης είναι σωρευτική και απαιτείται συχνή βαθμονόμηση επί τόπου.

Ενώ το εξωτερικό στρώμα πυριτικού γυαλιού της χωρητικής οθόνης είναι εξαιρετικά ανθεκτικό στις γρατσουνιές, είναι ευάλωτο σε κρούσεις από νύχια ή σκληρά αντικείμενα. Ένα μικρό τσιπ μπορεί να καταστρέψει το στρώμα ITO μέσα. Είτε το εσωτερικό στρώμα ITO καταστραφεί κατά τη χρήση, την εγκατάσταση ή τη μεταφορά, η χωρητική οθόνη δεν θα λειτουργεί πλέον σωστά.