Situation actuelle et tendances de développement des écrans tactiles

Un écran tactile est un système de positionnement par coordonnées utilisé conjointement avec un écran, et son utilisation se généralise comme périphérique de saisie simple et pratique. Avec le développement rapide des écrans plats, l'utilisation d'écrans tactiles associés à des écrans LCD est devenue courante, notamment pour les assistants numériques personnels (PDA), les photocopieurs avancés, la navigation automobile, et plus particulièrement pour les PDA avec stylet.

1. Écran tactile standard

1.1 Écran tactile résistif. L'élément principal d'un écran tactile résistif est un film composite transparent à quatre couches, étroitement collé à la surface de l'écran. Sa structure est illustrée sur la figure 1. Une même position correspond à différentes tensions de sortie. Le contrôleur reçoit les données de tension converties par le CAN et calcule la position du point de contact (x, y). Grâce à cette structure, le curseur se positionne à l'endroit du contact. C'est le principe de base des écrans tactiles résistifs. La technologie des matériaux est essentielle pour ces écrans. Parmi les revêtements conducteurs transparents couramment utilisés, on trouve l'ITO et les revêtements nickel-or.

1.1.1 Écran de résistance à quatre fils

Lorsqu'un écran tactile résistif à quatre fils est activé, ses deux couches conductrices transparentes IT0 appliquent chacune une tension constante de 5 V : une verticale et une horizontale. Quatre câbles sont nécessaires au total. Cet écran se caractérise par un faible coût, une grande flexibilité tactile et une insensibilité à la saleté, à la poussière, à l'eau et à la lumière. Il offre également une excellente stabilité de positionnement et une absence de dérive. Largement répandu, l'écran tactile résistif à quatre fils est doté d'une puce de contrôle dédiée, l'ADS7843. Sa faible consommation d'énergie est un atout majeur pour son utilisation dans les PDA, les téléphones mobiles et autres appareils portables.

1.1.2 Limites des écrans résistifs

La couche externe du film composite de l'écran tactile résistif est en plastique. Une force excessive ou le contact avec un objet pointu peuvent rayer l'écran et le rendre inutilisable. Même une petite rayure est fatale pour un écran tactile résistif à quatre fils. En revanche, pour un écran tactile résistif à cinq fils, tant que la couche conductrice externe n'est pas fragmentée et que la couche interne n'est pas endommagée, il fonctionne normalement.

1.1.3 Écran de résistance à cinq fils

La couche de base d'un écran tactile à résistance à cinq fils applique une tension à la surface conductrice du verre, tandis que la couche conductrice externe sert uniquement de conducteur. Lorsqu'un utilisateur touche l'écran, le système mesure la position du point de contact en détectant de manière temporelle les valeurs de tension sur les axes X et Y de la couche interne ITO. Ce type d'écran se caractérise par une haute résolution et une grande rapidité de réponse. Sa dureté de surface est élevée, ce qui améliore considérablement sa durabilité par rapport à un écran à quatre fils. Il peut supporter jusqu'à 30 millions de contacts au même point. La couche conductrice en nickel-or présente une forte résistance aux dommages et aux rayures, ce qui lui permet une utilisation normale. Par ailleurs, la transmittance d'un écran tactile à résistance à cinq fils est supérieure à celle d'un écran à quatre fils, mais son coût est plus élevé.

1.2 Écran tactile capacitif

L'écran tactile capacitif utilise la technologie de revêtement sous vide pour recouvrir la surface interne et la couche intermédiaire de l'écran en verre d'une couche d'IT0. La couche externe est une couche protectrice en verre, et la couche intermédiaire d'IT0 sert de surface active. Lorsque l'utilisateur touche la couche métallique, une capacité de couplage se forme entre l'utilisateur et la surface de l'écran tactile grâce au champ électrique du corps humain. Le doigt génère un courant très faible au point de contact. Ce courant est divisé par les électrodes situées aux quatre coins de l'écran tactile, et son intensité est proportionnelle à la distance entre le doigt et ces électrodes. Le contrôleur calcule le rapport de ces quatre courants pour déterminer la position du point de contact. L'écran tactile capacitif adhère parfaitement à l'écran et est très résistant aux chocs et aux rayures. Il peut être collé à l'aide d'un système de collage étanche. Ce type d'écran tactile offre une haute résolution, une grande sensibilité, un excellent toucher, et est résistant à la poussière, aux UV et à d'autres caractéristiques, ce qui le rend idéal pour les environnements difficiles. Le principe de fonctionnement de l'écran capacitif exige que l'objet touché soit conducteur ; il n'y a donc aucune réponse lorsqu'on touche une main gantée ou un objet non conducteur.

1.3 Écran tactile à ondes acoustiques de surface

Lorsque l'utilisateur touche l'écran, les deux couches conductrices initialement séparées se connectent au point de contact. 1.3.1 Structure de l'écran tactile à ondes acoustiques de surface (SAW) : Les quatre bords de la plaque de verre de l'écran tactile SAW sont gravés de bandes réfléchissantes sophistiquées, disposées selon des angles de 45°, de densité croissante. Les coins supérieur gauche et inférieur droit de l'écran sont respectivement équipés de transducteurs émetteurs ultrasoniques verticaux et horizontaux, tandis que le coin supérieur droit est équipé de deux transducteurs récepteurs ultrasoniques permettant de capter les signaux ultrasoniques réfléchis deux fois par les bandes réfléchissantes. 1.3.2 Caractéristiques de l'écran tactile SAW : L'écran tactile SAW est très stable, insensible aux facteurs environnementaux tels que la température et l'humidité, possède une longue durée de vie (50 millions de contacts), une transmission lumineuse et une clarté élevées, sans distorsion ni dérive des couleurs, ne nécessite aucun étalonnage après installation, et offre une excellente résistance aux rayures et aux chocs. L'écran tactile à ondes acoustiques de surface (SAW) utilisant directement le système de coordonnées rectangulaires, la conversion des données est exempte de distorsion et la précision est extrêmement élevée, jusqu'à 4096 × 4096 pixels (f4l). Cependant, il nécessite un nettoyage et un entretien fréquents, car la poussière, le sébum et même la pluie sur les bords de l'écran peuvent bloquer la réflexion normale des ondes tactiles ou modifier leur forme d'onde, empêchant ainsi le récepteur de les reconnaître correctement. De plus, les grosses gouttes d'eau et les taches d'huile peuvent être interprétées à tort comme des points de contact et provoquer des dysfonctionnements.

1.4 Écran tactile infrarouge

1.4.1 Principe de fonctionnement d'un écran tactile infrarouge. Un écran tactile infrarouge est constitué d'un circuit imprimé intégrant un tube émetteur et un tube récepteur infrarouges, placés sur sa surface d'affichage. Lorsque l'utilisateur touche l'écran, son doigt bloque les rayons infrarouges. La modification du signal lumineux induit un changement de signal électrique dans le circuit de détection photoélectrique, permettant ainsi de localiser le point de contact sur l'écran. Tout objet opaque aux infrarouges peut être détecté par transmission infrarouge, permettant ainsi le positionnement tactile.

1.4.2 Tendances de développement des écrans tactiles infrarouges. L'avantage des écrans tactiles infrarouges réside dans leur transparence totale, qui préserve la netteté de l'affichage. Insensibles aux interférences de courant, de tension et d'électricité statique, ils sont parfaitement adaptés aux environnements électromagnétiques difficiles. Cependant, leur fonctionnement présente également certains inconvénients. Actuellement, le développement de cette technologie s'articule principalement autour de deux axes : l'utilisation de nouveaux capteurs pour implémenter la fonction tactile (iv) et l'amélioration des technologies existantes afin d'enrichir leurs applications. Le développement des écrans tactiles infrarouges se concentre principalement sur l'amélioration de la résolution et de la résistance aux interférences lumineuses. Parallèlement, l'ajout de fonctionnalités, telles que le multitouch, enrichit considérablement leurs possibilités.

2. Conclusion

Avec le développement de la société de l'information, les individus ont besoin d'accéder à une grande variété d'informations. Les systèmes de transmission d'informations utilisant l'écran tactile comme interface interactive exploitent des technologies informatiques avancées et utilisent divers formats (texte, images, musique, commentaires, animations, vidéos, etc.) pour transmettre intuitivement et de manière vivante des informations variées, offrant ainsi un confort d'utilisation optimal. L'évolution des écrans tactiles a mis en évidence leur multifonctionnalité, leur diversification et leur adaptation aux grands formats. Il est prévisible qu'avec le développement rapide de cette technologie, les domaines d'application des écrans tactiles s'étendront toujours davantage et leurs performances s'amélioreront constamment.