Gracias a la digitalización, las pantallas táctiles se han convertido en una parte vital de nuestra sociedad. Ya sea en entornos laborales o en momentos de ocio en casa, es probable que nos encontremos interactuando con estas pantallas de alguna manera. Sin embargo, muchas personas no comprenden completamente cómo funcionan estos dispositivos. Entonces, ¿cómo funcionan las pantallas táctiles y qué tipos existen?
Hay una variedad de pantallas táctiles disponibles, siendo las capacitivas las más ampliamente adoptadas en aplicaciones comerciales, industriales y de consumo. Además de las capacitivas, existen otras tecnologías de pantalla táctil, como las resistivas, de onda acústica superficial, infrarrojas, de imágenes ópticas y de imágenes de campo cercano. Cada una de estas tecnologías tiene sus propias ventajas y desventajas, las cuales son evaluadas según el propósito específico para el cual serán utilizadas.
En este artículo, explicaremos exhaustivamente los diferentes tipos de pantallas táctiles, su funcionamiento interno y los posibles beneficios en diferentes entornos.
Capacitiva
Las pantallas táctiles capacitivas suelen tener una o dos capas principales y utilizan la capacidad eléctrica para medir el tacto. Las pantallas táctiles capacitivas de una capa utilizan la tecnología de tacto capacitivo superficial, mientras que las pantallas táctiles capacitivas con dos capas utilizan la tecnología capacitiva proyectada.
Tecnología de Tacto Capacitivo Superficial
Una pantalla táctil capacitiva superficial consiste en un trozo de vidrio que está recubierto con un conductor. El óxido de indio y estaño (ITO), un compuesto metálico conductor, se utiliza comúnmente como conductor. Posteriormente, estas capas se protegen con una cubierta. Se colocan electrodos alrededor de la capa conductora para crear un voltaje uniforme en toda esta capa.
Cuando un dedo (o un lápiz táctil capacitivo) toca la pantalla, esto resulta en una corriente eléctrica, puesto que el cuerpo humano es un conductor eléctrico. Esta corriente eléctrica se mide desde cada esquina de la lámina conductora, gracias a lo cual, la pantalla táctil puede identificar las coordenadas X e Y del toque.
Las pantallas táctiles capacitivas superficiales suelen tener un mayor grado de contraste y una mayor durabilidad en comparación con las pantallas táctiles resistivas, aunque no son tan técnicamente complejas como las pantallas táctiles proyectivas. En entornos comerciales o industriales, por lo tanto, a menudo se utilizan en controles industriales (básicos) o en una variedad de configuraciones comerciales que van desde quioscos hasta sistemas de punto de venta (POS).
Tecnología Capacitiva Proyectada
Las pantallas táctiles capacitivas proyectadas funcionan de manera similar, aunque su construcción es ligeramente diferente. Estas pantallas táctiles consisten en una superficie de vidrio sensor en la parte inferior, que está cubierta con una capa de ITO. Encima de esto hay un aislante, que luego tiene otra capa de ITO terminada con una capa de vidrio superficial en la parte superior.
Las dos capas de ITO se colocan perpendicularmente entre sí, lo que resulta en un patrón de rejilla con múltiples intersecciones de electrodos. A través del uso de un procesamiento inteligente y la corriente generada por un conductor eléctrico (como un dedo), el sistema puede detectar y predecir con precisión el movimiento del dedo.
El beneficio de la tecnología capacitiva proyectada, en comparación con la tecnología capacitiva, es que estas pantallas táctiles son capaces de detectar estiletes pasivos o dedos con guantes. Además, la acumulación de humedad y polvo no es un problema, lo que hace que estas pantallas táctiles sean adecuadas para su uso comercial en entornos como restaurantes, así como en ubicaciones industriales pesadas.
Resistivas
Las pantallas táctiles resistivas se utilizan comúnmente para fines comerciales y/o industriales. La razón de esto es que estas pantallas reaccionan sólo al tacto y su funcionalidad no se ve reducida cuando líquidos o polvo tocan la pantalla. También se pueden usar con un lápiz táctil o con guantes, lo que enfatiza aún más su funcionalidad comercial.
Las dos capas más importantes de una pantalla táctil resistiva son su capa inferior estable hecha de vidrio y una capa superior flexible hecha de polietileno (PET) o PEN (naftalato de polietileno).
Estas dos láminas suelen estar recubiertas con ITO. Se colocan puntos espaciadores sobre la capa de ITO del lado de vidrio para evitar que se toquen accidentalmente y registren un toque falso.
Cómo miden un toque las pantallas táctiles resistivas depende de si utilizan una construcción de 4 hilos o 5 hilos.
4-Hilos
La pantalla táctil de 4 hilos es la versión más simple. Utiliza dos hilos conectados al lado izquierdo de la capa inferior de vidrio y dos hilos en su lado derecho. También hay dos hilos conectados al lado superior de la capa superior y dos hilos en el lado inferior de esta capa.
Se aplica una corriente eléctrica a la capa de ITO que se roció sobre el vidrio. Cuando se presiona la capa superior, las superficies resistivas de la capa de vidrio y la capa de PET/PEN se tocan, lo que crea un circuito y actúa como un divisor de voltaje.
Usando los cables en la parte superior y en la inferior, se mide el voltaje en la capa superior para determinar la ubicación en el eje X, y lo mismo se hace para el eje Y en la capa inferior, utilizando los cables en el lado izquierdo y derecho. Dependiendo de la aplicación, este orden puede ser intercambiado.
Debido a su rentabilidad y medición relativamente precisa, las pantallas táctiles de 4 hilos se utilizan más frecuentemente en pantallas táctiles más pequeñas utilizadas para la producción masiva de consumidores.
5-Hilos
Una de las desventajas comunes de las pantallas táctiles de 4 hilos es que la capa superior de ITO se desgasta debido al uso, lo que reduce en gran medida su usabilidad. Por esta razón, se inventaron las pantallas táctiles de 5 hilos.
Estas pantallas táctiles miden tanto el eje X como el eje Y en la capa inferior, incorporando los primeros cuatro cables. Pueden hacer esto porque utilizan un patrón conductor especial alrededor del perímetro de la capa inferior. El quinto cable está conectado a la capa superior y solo se utiliza para medir el voltaje en la capa inferior.
Debido a esta construcción, las pantallas táctiles de 5 hilos son mucho más duraderas que las de 4 hilos y se utilizan más comúnmente para aplicaciones comerciales o industriales pesadas.
Las pantallas táctiles de Onda Acústica Superficial
Las pantallas táctiles de Onda Acústica Superficial (SAW, por sus siglas en inglés) son un tipo de tecnología sensible al tacto que utiliza ondas ultrasónicas para detectar la entrada táctil en la superficie de una pantalla. Son conocidas por su alta calidad, durabilidad y precisión en la detección de gestos táctiles.
Las pantallas táctiles SAW funcionan generando ondas ultrasónicas a lo largo de la superficie de la pantalla. Generalmente, esta superficie es una única lámina de vidrio. Estas ondas son creadas al transmitir señales eléctricas a transductores piezoeléctricos colocados a lo largo de los bordes de la pantalla. Cuando la pantalla es tocada por un material suave capaz de absorber las ondas sonoras (como un dedo), las ondas acústicas superficiales se ven interrumpidas, lo que provoca cambios en la amplitud y frecuencia de las ondas.
Estas alteraciones son detectadas por transductores receptores posicionados frente a los transductores emisores. Al analizar el tiempo y la intensidad de las señales recibidas, el sistema de pantalla táctil puede determinar con precisión la ubicación y las características del toque.
Uno de los principales beneficios de las pantallas táctiles SAW es su excepcional claridad de imagen. A diferencia de las pantallas táctiles resistivas, que pueden ser susceptibles a la degradación de la calidad de la imagen debido a las capas involucradas, las pantallas táctiles SAW mantienen la claridad de la pantalla original ya que solo requieren un panel de vidrio.
Además, las pantallas táctiles SAW ofrecen una alta durabilidad y resistencia a los arañazos y contaminantes, lo que las hace adecuadas para entornos hostiles donde se espera un uso frecuente.
Las pantallas táctiles SAW también presentan desventajas en comparación con otras tecnologías de pantalla táctil. Por ejemplo, es posible que no admitan la funcionalidad de multi táctil tan eficazmente como las pantallas táctiles capacitivas. Además, las sustancias líquidas pueden causar perturbación de las ondas sonoras. Ambos factores limitan su idoneidad para ciertas aplicaciones comerciales e industriales que requieren gestos o interacciones complejas.
Las pantallas táctiles SAW tienden a ser más caras de fabricar que las pantallas táctiles resistivas y capacitivas debido a los componentes especializados y la calibración precisa requerida para su funcionamiento.
Infrarrojo
Las pantallas táctiles infrarrojas son un tipo de tecnología sensible al tacto que utiliza haces de luz infrarroja para detectar las entradas táctiles en la superficie de una pantalla. Se pueden emplear en diversas aplicaciones interactivas, incluidos quioscos de información pública, señalización digital o paneles de control en ciertos entornos industriales.
Las pantallas táctiles infrarrojas consisten en un conjunto de LED infrarrojos posicionados a lo largo de los bordes de la pantalla que emiten luz infrarroja a través de la superficie de la pantalla. En el lado opuesto, se colocan fotodetectores para detectar cualquier interrupción en la luz infrarroja causada por el tacto. Estos rayos infrarrojos están dispuestos en una matriz a lo largo de la pantalla en patrones tanto en dirección X como en Y.
Cuando un usuario toca la pantalla, bloquea algunos de los haces de luz infrarroja emitidos, lo que significa que los fotodetectores dejan de recibir la luz, provocando que se apaguen. El controlador de la pantalla táctil interpreta estas interrupciones para determinar la ubicación precisa y las características de la entrada táctil.
Uno de los principales beneficios de las pantallas táctiles infrarrojas es su durabilidad y resistencia al desgaste, ya que no involucran capas físicas que puedan degradarse con el tiempo. Además, ofrecen una excelente claridad de imagen ya que, normalmente, no tienen capas adicionales sobre la pantalla. Las pantallas táctiles infrarrojas también admiten funcionalidad multitáctil, lo que permite gestos e interacciones más complejas.
Las pantallas táctiles infrarrojas también tienen algunas desventajas en comparación con otras tecnologías de pantalla táctil. En primer lugar, pueden verse afectadas por la luz ambiental e interferencia infrarroja, lo que puede afectar a su precisión en la detección de entradas táctiles, especialmente en entornos muy iluminados. Esto las hace menos adecuadas para entornos exteriores o ambientes en los que las condiciones de luz cambian con frecuencia, como aplicaciones marinas.
También requieren calibración frecuente para mantener la precisión, lo que puede resultar engorroso en ciertas aplicaciones. Otra limitación es su susceptibilidad a toques falsos causados por objetos como suciedad, polvo o gotas de lluvia que pueden interrumpir los haces infrarrojos.
Ambos factores implican que las pantallas táctiles infrarrojas son menos adecuadas para su uso en entornos industriales, mientras que pueden ser utilizadas para funciones comerciales menos críticas, como las pantallas táctiles dirigidas al consumidor. Sin embargo, en estos casos, las pantallas táctiles capacitivas son las más utilizadas porque son más rentables.
Imagen Óptica
Estas pantallas táctiles consisten en LEDs infrarrojos colocados alrededor de los bordes de la pantalla, emitiendo haces de luz infrarroja a través de la superficie de la pantalla en un patrón de rejilla. En el lado opuesto de la pantalla, los reflejos de la luz emitida son capturados por cámaras CMOS infrarrojas o sensores.
Cuando un usuario toca la pantalla, su dedo u objeto interrumpe algunos de los haces infrarrojos, lo que altera los reflejos captados por las cámaras o sensores. El controlador de la pantalla táctil analiza estos cambios para determinar la ubicación precisa y las características de la entrada táctil.
La diferencia entre la tecnología infrarroja discutida anteriormente y esta es que la tecnología de imagen óptica utiliza cámaras o sensores infrarrojos, mientras que las pantallas táctiles infrarrojas utilizan fotodetectores.
Como resultado, las pantallas táctiles de imagen óptica ofrecen una mayor claridad de imagen que las pantallas táctiles infrarrojas, además, admiten tecnología multitáctil con mayor frecuencia.
Finalmente, es importante señalar que las pantallas táctiles de imagen óptica tienen desventajas similares a las pantallas táctiles infrarrojas. Esto significa que son menos adecuadas para aplicaciones industriales pesadas donde se pueden esperar condiciones ambientales adversas.
Imagen de Campo Cercano
Las pantallas táctiles de Imagen de Campo Cercano funcionan empleando una serie de sensores colocados alrededor de los bordes de la pantalla, que emiten campos eléctricos a través de la superficie.
Cuando un objeto conductor, como un dedo o un lápiz táctil, interactúa con estos campos eléctricos, los perturba, lo que permite que los sensores detectan la ubicación precisa e intensidad de la perturbación. Luego, estos datos se procesan para determinar las coordenadas y acciones de la entrada táctil.
Uno de los beneficios más significativos de las pantallas táctiles de Imagen de Campo Cercano es su capacidad para detectar el tacto con alta precisión y capacidad de respuesta, incluso en condiciones ambientales adversas o al usar guantes. Además, ofrecen capacidades de multi táctil y soporte para varios métodos de entrada.
Sin embargo, las pantallas táctiles de Imagen de Campo Cercano pueden tener costos de fabricación más altos en comparación con las pantallas táctiles capacitivas. También requieren de más energía debido a la emisión constante de campos eléctricos, lo que podría afectar a la duración de la batería en dispositivos portátiles, aunque este problema no es tan relevante en aplicaciones comerciales o industriales.
Las pantallas táctiles de Imagen de Campo Cercano pueden ser más susceptibles a interferencias de campos electromagnéticos externos. Por estas razones, las pantallas táctiles de Imagen de Campo Cercano no han sido ampliamente adoptadas en los últimos años.
