Un tocco di tecnologia capacitiva

VISUALIZZAZIONE –

La diffusione degli schermi tattili sta pervadendo gli ambiti più diversi: dal bancario alla grande distribuzione, dalle macchine da gioco all’informazione pubblica. La tecnologia capacitiva è il core business di 3M Touch Systems, impegnata da oltre vent’anni nel miglioramento dei propri touchscreen

Sebbene esistano molti modi per rilevare il contatto di un dito sullo schermo, le tecnologie di tipo capacitivo rappresentano oggi una delle opzioni più diffuse, in virtù delle loro prestazioni: rilevamento veloce e preciso, lunga durata, ottima trasparenza, elevate proprietà anti-riflesso e grande affidabilità. Inoltre, la tecnologia capacitiva è in grado di rispondere alla crescente gamma di esigenze che il mercato richiede. Essa assicura, infatti, un ottimo livello di prestazioni in termini di luminosità e di grafica, indispensabili nelle macchine da gioco ma anche nella vendita al dettaglio, dove lo schermo è utilizzato per attrarre l'attenzione dei potenziali clienti. Ciò senza nulla togliere alla capacità di resistenza agli impatti e ai danneggiamenti, che sono caratteristiche irrinunciabili nei sistemi di uso pubblico quali biglietterie automatiche, bancomat o postazioni telefoniche con accesso internet, esposti a sporcizia, unto, detergenti, rovesciamento di liquidi, graffi, temperature estreme. A questo proposito gli schermi 3M, basati sulla tecnologia MicroTouch SCT 7650EX, funzionano in una gamma di temperatura compresa tra -20 e +70 °C e sono conformi alle norme di sicurezza UL60950. La loro robustezza consente l'operatività senza sportelli protettivi, grazie a uno speciale strato di vetro laminato sul retro del sensore. Innovativa anche la formula che sigilla il vetro proteggendolo da liquidi e altri prodotti contaminanti. Infine, la resistenza all'usura rende possibile un funzionamento continuo per periodi prolungati, riducendo drasticamente i costi associati alla manutenzione e alla ricalibrazione.

Dal foglio madre al sensore di controllo
Totalmente priva di parti in movimento la tecnologia capacitiva è intrinsecamente tra le più affidabili; ad esempio, anziché due rivestimenti conduttivi, i pannelli capacitivi utilizzano un solo strato o un sottilissimo rivestimento conduttivo, permettendo il passaggio di maggiori quantità di luce. La realizzazione di un sensore tattile inizia con un “foglio madre” di vetro di elevata qualità ottica, dello spessore di circa 3 millimetri. Nell'ottica di ridurre le fluttuazioni dei tempi di consegna, 3M si è dotata di strutture in grado di effettuare internamente il taglio, anche se la maggior parte dei produttori di schermi tattili utilizza pannelli pretagliati per adattarsi alle dimensioni dei display standard offerti dai produttori specializzati. Per creare un vetro sensibile al tocco, questo viene dapprima rivestito con un sottile strato conduttivo. Quando si tocca lo schermo si chiude un percorso verso massa, che provoca un debolissimo flusso di corrente dagli elettrodi in ogni angolo del pannello. Misurando queste correnti il controllore è in grado di calcolare la posizione del punto in cui è avvenuto il tocco. Successivamente si effettuano altri rivestimenti per accrescere l'utilizzabilità, le prestazioni ottiche e il grado di protezione contro l'usura e le graffiature dello strato conduttivo. Ad esempio, 3M applica uno strato sigillante direttamente su quello conduttivo, seguito da uno strato protettivo contro le incisioni, che riempie le irregolarità superficiali del vetro riducendo l'energia superficiale del sensore. Per ottimizzare le prestazioni ottiche si possono applicare altri rivestimenti, come ad esempio quelli contro la luce abbagliante o per l'adattamento dell'indice. Lo strato conduttivo e quelli anti-riflesso possono essere applicati anche sulla superficie posteriore del vetro. Per rispondere a esigenze specifiche di privacy, 3M ha fatto ricorso all'installazione del proprio Vikuiti Lcf (Light Control Film) che riduce l'angolo di lettura dello schermo a 60 gradi. Si tratta di un sottile film plastico nero in cui sono ricavate numerosissime micro-fessure che lasciano passare la luce soltanto nella direzione perpendicolare alla superficie dello schermo; la luce emessa nelle altre direzioni viene assorbita. Le immagini e i testi visualizzati sul display, pertanto, possono essere letti solo dalla persona che si trova esattamente di fronte ad esso, mentre le persone in coda vedranno soltanto un pannello nero. Il film inoltre permette di migliorare il contrasto e di ridurre i riflessi, poiché impedisce fisicamente alla luce ambientale di colpire lo schermo.

Il controllo in un chip
In alcune applicazioni, il successo del touch screen dipende dall'accuratezza dei controlli applicati ai sensori. È il caso dei giochi computerizzati o delle macchine mangiasoldi dei casinò. Quando l'utente tocca il sensore sovrapposto a una specifica funzione, bottone, slitta o carta, il controllore deve calcolare la posizione e comunicarne le coordinate al programma. Velocità, risoluzione, ripetitività ed eliminazione degli errori sono i principali aspetti di merito del controllore tattile. Le funzioni del controllore vengono implementate di solito in un chip custom o Asic. Oltre a utilizzare tecniche proprietarie per calcolare le coordinate del tocco in modo rapido e preciso con un'elevata risoluzione, i controllori per schermo tattile MicroTouch EX II di 3M eliminano anche altri problemi di integrazione, con cui i progettisti hanno spesso a che fare. Ad esempio, i controllori sono progettati per funzionare anche se il collegamento di massa dell'alimentatore locale non è affidabile. Ciò consente di utilizzare una macchina anche nelle situazioni in cui una bassa qualità della massa potrebbe impedire ad altri prodotti contenenti uno schermo tattile di operare nel modo desiderato.

Controlli e verifiche
Dopo l'assemblaggio finale dello schermo tattile e del controllore viene effettuato un rigoroso collaudo funzionale, seguito da un processo di linearizzazione per compensare le non-linearità implicite nell'applicazione di campi elettrici sulla superficie conduttiva dello schermo. Ad esempio, 3M prevede l'esecuzione di venticinque prove sulla superficie dello schermo tattile per correlare le posizioni reali del tocco con quelle calcolate, consentendo agli integratori di sistema di garantire ai propri clienti il massimo livello delle prestazioni.

Toolware software per sviluppatori
Per integrare lo schermo tattile con il programma del computer host sono indispensabili i relativi driver software che aiutano gli sviluppatori a configurare le preferenze e le funzioni personalizzate. La suite software MT7 di 3M comprende i driver per gli schermi tattili che operano con i principali sistemi operativi, come le varie versioni di Windows e quelli basati su Linux. L'interfaccia utente di MT7 dispone di un efficace pannello di controllo, che consente agli sviluppatori di ottimizzare rapidamente l'impostazione e la configurazione delle varie opzioni dello schermo tattile. Un'altra funzionalità del software MT7 è la calibrazione, che garantisce una completa corrispondenza tra le coordinate calcolate dal controllore e quelle presentate dal display alle aree sensibili al tocco.

Un progetto in-house
Sensore, elettronica e software sono i tre elementi cardine del touch screen che, insieme, devono cooperare per soddisfare tutti i requisiti imposti dal mercato. 3M ha scelto di gestire al proprio interno il controllo di tutti i processi di fabbricazione, dal taglio del vetro alla produzione del sensore. Una soluzione che le permette di gestire più strettamente gli aspetti di qualità, tempi di consegna, supporto ai clienti e sviluppo di nuovi prodotti.

Un kit per il mult-touch
E proprio sullo sviluppo di nuovi prodotti, é di poche settimane fa l'annuncio da parte di 3M Touch Systems della disponibilità del Multi-touch Developer Kit per Windows 7, un Lcd kit con “vero multi-touch” per sviluppatori, compatibile con la piattaforma Microsoft Windows 7 (riconosce simultaneamente sino a dieci tocchi, singole dita o più mani combinate). Il display Lcd 19” wide aspect-ratio è basato sulla tecnologia capacitiva proiettata, ha una superficie di vetro e una risposta al tocco di meno di 15 millisecondi, che lo rendono ideale per una serie pressoché illimitata di applicazioni utente.

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