屏幕传感器:Advanced Functional Materials:非接触式自驱动屏幕传感器

2021/10/29 18:35 · 传感器知识资讯 ·  · 屏幕传感器:Advanced Functional Materials:非接触式自驱动屏幕传感器已关闭评论
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屏幕传感器:AdvancedFunctionalMaterials:非接触式自驱动屏幕传感器触摸式的屏幕传感器作为最重要的人机交互界面之一,已广泛应用于智能手机、平板电脑、智能手表等各种个人电子设备当中。其中电容式屏幕传感器是目前触摸屏中最常用的传感器类型,在智能电子设备中得到了广泛的应用。然而,传统的电容式触摸屏传感器的工作主要依赖于手指与屏幕的接

屏幕传感器:Advanced Functional Materials:非接触式自驱动屏幕传感器  第1张

屏幕传感器:Advanced Functional Materials:非接触式自驱动屏幕传感器

触摸式的屏幕传感器作为最重要的人机交互界面之一,已广泛应用于智能手机、平板电脑、智能手表等各种个人电子设备当中。其中电容式屏幕传感器是目前触摸屏中最常用的传感器类型,在智能电子设备中得到了广泛的应用。然而,传统的电容式触摸屏传感器的工作主要依赖于手指与屏幕的接触,只能够识别有限的手势类型,例如触摸和滑动。这种操控方式限制了人体手部运动的多样性。如果对电子屏幕的操控不需要接触的动作,就能给人手的运动带来更多的自由,更多种类型的手势可以被识别,人机交互的体验也将变得更加便捷与高效。非接触的操控方式还可以显著提高用户的操控体验、舒适性和卫生性。因此非接触式的屏幕传感器是人机交互技术进一步发展所亟需的。
郑州大学毛彦超副教授课题组报道了一种基于摩擦起电和静电感应原理的非接触式自驱动屏幕传感器。这种屏幕传感器能够以非接触的方式感应人体自身所带的电荷,并根据手部运动产生相应的自驱动电信号,其工作不依赖于持续的电流供给,减少了对电子设备电池续航能力的损耗。该传感器基于石墨烯和PET衬底,整个器件轻量、柔性、透明,可以很方便地集成在电子设备的屏幕当中。这种屏幕传感器可以通过不接触的工作方式识别多种类型的手势,例如手指以不同的速度下降或上升、握拳、张手、翻转手掌等动作。基于这种非接触式屏幕传感器进一步开发了非接触式智能屏幕控制系统,该系统可以通过非接触的操控方式解锁智能手机的操作界面。该工作提出了将人体自身所带的电荷参与到非接触式摩擦电自驱动传感当中的概念,为开发新一代电子屏幕传感器提供了一种非接触操控的设计理念。采用非接触式手势感知技术的屏幕传感器将为用户提供更大的操控自由度,能够使人机交互变得更加高效和富有乐趣。
相关工作以“Triboelectric Touch-Free Screen Sensor for Noncontact Gesture Recognizing”为题,发表于Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.)上。
屏幕传感器:Advanced Functional Materials:非接触式自驱动屏幕传感器  第2张

屏幕传感器:传感器仪表实时数据在LED大屏幕动态显示方案

传感器仪表实时数据在LED大屏幕动态显示方案
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传感器仪表实时数据在LED大屏幕动态显示方案

一.功能 1
二.硬件安装及接线 2
2.1 屏内组件安装 2
2.2 外部传感器仪表/变送器接线 3
三.软件设置 3
3.1 LED屏显示设置 4
3.2 节目设置(显示内容编排) 5
3.3 外部仪表数据显示方法 6
3.4 传感器仪表/变送器显示量程设置 7

其它功能说明 8

LED大屏幕4-20mA电流数据实时显示方案

一.功能
该套件功能是,在LED大屏幕上实时、动态显示传感器仪表/变送器的测量数据。
传感器仪表/变送器的输出信号要求是标准电流信号:4-20mA,其它信号需要定制组件,定货前说明。
除显示动态数据外,LED屏的所有其它功能,如静态文字,多页面切换,通知,定时开关机等,套件同时也支持,在随机软件VS-2010中设置。
套件包括,屏内组件、屏外组件,USB串口线,220V电源线,随机软件VS-2010,随机软件AT-8-Pc, 《LED大屏幕传感器仪表测量数据实时显示套件使用说明》,《At八通道主机操作简单说明》。
二.硬件安装及接线
套件分两部分,屏内组件和屏外组件。
如上图,两者之间自带无线通信,不需要联线; 屏内组件包括LED控制卡、路由器、无线传输模块等, 功能是驱动LED单元板显示以及与电脑联接设置; 屏外组件功能是联接传感器仪表/变送器,同时具有显示报警功能。
2.1 屏内组件安装
将屏内组件安装于LED屏箱体内,接5V开关电源。将组件上的LED控制卡转接板连接到LED单元板,连接方法请参考下图或咨询LED单元板厂家。

该控制卡与市场上的通用的LED控制卡连接方法完全相同,因此任何销售组装LED产品的工程师都会熟练安装。
2.2 外部传感器仪表/变送器接线
如下图所示联接外部传感器,如果是两线制设备,则不接供电端子即可。

三.软件设置
如果购买时是已预设好的套件,正确联接单元板后,开机即可显示屏外组件上联接的传感器数据。
如需要进一步设置,按如下方法:
3.1 LED屏显示设置
略...
3.2 节目设置(显示内容编排)

...略...
3.3 外部仪表数据显示方法
首先,确认接线正确,外部传感器仪表/变送器的接线,在第2.2节说明。
在3.2节中编排内容时,在要显示外部传感器数据的地方,添加一个“外部变量”,如图
,略。
然后,设置外部变量的属性,对机号的数值进行设置。如上所示,如果,外部传感器接线位置在*通道,机号即为1,在第二个通道,机号即为2,依次类推。
3.4 传感器仪表/变送器显示量程设置
显示量程,即输入信号(4-20mA)对应的显示范围,默认为0-100.0。如果对应0-100.0则不用重新设置。
*简单的方法,是在定货时说明传感器量程,出厂时按用户要求设置,客户就不用做任何额外操作了。
如要重新设置,方法有如下两种:
3.4.1 联机设置
传感器仪表实时数据在LED大屏幕动态显示方案 ...略...
3.4.2 按键设置
通过外部套件仪表面板上的按键设置,具体方法请按AT-8的操作说明书操作,或与厂家联系,电话指导说明。
四.其它功能说明
除以上内容外,套内组件还支持LED屏的其它功能,如多页面切换显示,动画、时间显示、定时开关机、定时自动调整量度、模拟时钟等等,这些功能可以在VS-2010软件中设置。
LED大屏幕传感器仪表测量数据实时显示套件

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屏幕传感器:Advanced Functional Materials:非接触式自驱动屏幕传感器  第3张

屏幕传感器:屏幕显示技术发展:将传感器直接集成到屏幕中,还有很长的路要走!

提高屏幕占比的时机
自智能手机时代开始以来,屏幕与机身比例不断提高。不仅手机其他任何人们可以想到的显示器,包括电视、笔记本电脑、智能手机等。这一现象始终保持增长趋势,甚至促进了对新的显示技术开发。
与此同时,自IOT时代开始以来,数十亿基于显示器连接的设备相互交互,需要更多的传感器和执行器,以帮助他们与世界和人类进行交互。由于视觉是人类接收信息的主要方式。因此最大限度地提高屏幕占比也在情理之中。
为了确保屏幕占比,人机交互 (HMI) 的基础元件传感器和执行器必须集成在显示器下方或顶部的面板堆栈中。目前,有些完全改变人们互动方式的传感器,甚至是最重要的传感器,如前置摄像头,由于太大太复杂而无法简单集成。所以面板制造商不得不用 "打孔" 或 "缺口" 切割屏幕的方法进行集成,这样即对用户交互体验不友好又缺乏设计感。
所以问题现在集中在: 面板制造商能否直接将一些功能集成到屏幕中,这样是否会导致供应链中断?此外,这些 HMI如何完成,是否有容易整合的趋势,以及何时实现?
2018-2023年显示屏中人机交互水平尝试路线图
为人机交互集成改进显示面板制造并不常见
实际上,在谈到显示屏集成时,焦点一般集中在 OLED 面板上,因为它们更薄也不需要背光单元,而且它们的传感器和执行器在集成时相当灵活。但是,他们的缺点是制造周期却漫长而复杂。
另一个限制因素是,对于消费几十亿美元的面板制造商来说,为了生产一个显示面板采取几十步,一个工艺流程发生微小变化就可能造成整体产量大幅降低。此外,目前的市场环境生产过剩、价格竞争,甚至是晶圆厂产能不断增长,这并不可取。
因此, 面板制造商不愿意接受 "智能背板" 的概念,尽管一些制造商正在研发试图在背板中集成传感功能,但大多数面板制造商及其相关的 OEMS还是向将传感器集成在显示器下方或顶部努力,而不是在显示器里面。因此,大多数HMI将继续保留,条件是他们能够应对集成在显示器下的挑战。
至于前置摄像头,考虑到它们的体积和复杂度,在未来几年内似乎不可能让它们消失,除非它们可以嵌入滑行或弹出式机制中,但这将带来另一个问题:可靠性。
人机交互集成到显示屏的动力和挑战
未来的一些显示技术或能实现传感器和执行器更简单的集成
由于现在显示屏制造方式,面板制造商很可能不会接收背板集成。现在,是否有可以规避面板制造问题的技术,绕开TFT。
眼下MicroLED显示技术,可能就是一个机会。MicroLED技术简单来说就是将LED背光源进行薄膜化、微小化以及阵列化,可以让LED单元小于100微米,与OLED一样能够实现每个像素单独定址,单独驱动发光(自发光)。MicroLED技术的特性就在于低功耗、高亮度(据悉TheWall亮度可以达到2000尼特)、超高分辨率与色彩饱和度、响应速度快、寿命长等优点,MicroLED的功率消耗量约为LCD的10%。事实上,对MicroLED显示屏的热情是显而易见的,尤其是苹果2014年收购 Luxvue 后。
组装工艺似乎是最具挑战的一环。不过,最近有一些组装技术良率已经接近99.99%甚至99.999%。虽然组装仍然是一项重大挑战,但已经有了鼓舞人心的快速进展。然而,制造一款真正的MicroLED显示器所需要的许多技术组件仍然需要努力,例如:颜色转换、光管理、驱动等等。
过去两年的技术趋势
但是如果MicroLED显示屏能够实现,它很可能会改变市场游戏规则,由于MicroLED 芯片每个像素上低像素填充因子,可能形成巨大的空间用于前面板智能集成,并且有可能集成更多的传感器。将人机交互直接集成到显示器中可能成为下一个重点,即使OEM厂商目前的OLED面板方案路线图看起来已经足够好,但是最难集成的传感器 (即摄像头模组) 还是被搁置一边。
显示屏技术vs2023年可能集成的人机交互功能矩阵
但是它目前仍旧是一项初生的技术。MicroLED面板的造价非常高,生产难度也很大,甚至超过了OLED面板。所以,未来MicroLED技术要实现主流地位的转变,注定还有很长的一段路要走。

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