Що таке дисплей тачскріном телефоні. Що таке тачскрін (touch screen)?! Деякі відмінні риси вказаних типів екранів

Спочатку тачскріни (сенсорні екрани) зустрічалися досить рідко. Їх можна було визначити, тільки в деяких КПК, PDA (кишенькових комп'ютерах). Як відомо, пристрої такого плану так і не набули широкого поширення, оскільки їм не вистачило найважливішого, тобто функціональності. Історія смартфонів безпосередньо пов'язана з тачскріном. Саме тому зараз людина з «розумним телефоном» сенсорним екраном зараз не здивуєш. Тачскрін отримав широке застосування не тільки в модних дорогих девайсах, але навіть у відносно недорогих моделях сучасних телефонів. У чому полягають принципи роботи 3-х типів сенсорних екранів, які можна зустріти у сучасних пристроях.

Типи тачскринів

Сенсорні екрани вже не надто дорогі. Крім цього, тачскрини (touchscreen) сьогодні набагато «чуйніші» - торкання користувача розпізнають просто чудово. Саме ця характеристика проклала їм дорогу до великому числукористувачів у всьому світі. Нині існують три основні конструкції тачскринів:

1. Ємнісні.
2. Хвильові.
3. резистивні або просто «пружні».

Ємнісний тачскрин: принцип роботи

У тачскринах конструкції такого роду скляну основу покривають шаром, який виконує роль вмістилища-накопичувача заряду. Користувач своїм дотиком вивільняє у певній точці частину електричного заряду. Це зменшення визначається мікросхемами, які розташовані в кожному кутку екрана. Комп'ютером обчислюється різниця електричних потенціалів, що існують між різними частинами екрана, при цьому, інформація про торкання подробиць передається негайно в програму-драйвер тачскріна.

Досить важлива перевага ємнісних тачскринів – це здатність даного типу екранів зберігати майже 90% від початкової яскравості дисплея. Через це зображення на ємнісному екрані виглядають чіткішими, ніж на тачскринах, що мають резистивну конструкцію.

Відео про ємнісний сенсорний екран:

Майбутнє: хвильові сенсорні дисплеї

Перетворювач-приймач повністю точно «знає» чи було натискання, і навіть у якій саме точці воно сталося, оскільки користувач своїм дотиком перериває акустичну хвилю. При цьому скло хвильового дисплея не має металевого покриття - це надає можливість зберегти в повному обсязі 100% початкового світла. У зв'язку з цим, хвильовий екран є найкращим варіантом для тих користувачів, які працюють у графіку з дрібними деталями, тому що резистивні та ємнісні тачскрини не є ідеальними у питанні чіткості зображень. Їхнє покриття затримує світло, що в результаті істотно спотворює картинку.

Відео про принцип роботи сенсорних екранів на ПАР:

Минуле: про резистивний тачскрин

Електричний заряд у процесі роботи користувача з тачскрином, проходить через два ці шари. Яким чином це відбувається? Користувач у певній точці стосується екрана і пружний верхній шар стикається з провідниковим шаром – лише в цій точці. Потім комп'ютером визначаються координати тієї точки, якою користувач торкнувся.

Коли координати стають відомими пристроєм, то спеціальний драйвер переводить дотики в команди, відомі. операційній системі. В даному випадку можна провести аналоги з драйвером звичайнісінькою комп'ютерної мишки, Адже він займається точно тим же: пояснює операційній системі те, що конкретно хотів сказати їй користувач за допомогою переміщення маніпулятора або натискання кнопки. З екранами цього типу використовують, як правило, спеціальні стилуси.

Відео про принцип роботи резистивного сенсорного екрану:

Особливості різних типів тачскринів

Найбільш дешевими сенсорними екранами, але, при цьому найменш чітко транслюючими зображення є резистивні тачскрини. Крім цього, вони є і найуразливішими, адже абсолютно будь-яким гострим предметом можна серйозно пошкодити досить ніжну резистивну «плівку».

Наступний тип, тобто. хвильові тачскрини, є найдорожчими серед собі подібних. При цьому, резистивна конструкція, найімовірніше, відноситься, все-таки, до минулого, ємнісна - до сьогодення, а хвильова - до майбутнього. Зрозуміло, що майбутнє абсолютно нікому повністю невідомо і, відповідно, в даний час можна тільки припускати, яка саме технологія має великі перспективи для використання її в майбутньому.

Для резистивної системи тачскринів не має ніякого особливого значення, торкнувся гумовим наконечником стілус або ж просто пальцем користувач екрану пристрою. Достатньо того, що між двома шарами стався дотик. При цьому, ємнісний екран розпізнає тільки торкання якимись струмопровідними предметами. Найчастіше користувачі сучасних пристроїв працюють із нею з допомогою власних пальців. Екрани хвильової конструкції в цьому відношенні ближчі до резистивних. Віддати команду можливо практично будь-яким предметом - при цьому потрібно лише уникати використання важких або занадто маленьких об'єктів, наприклад, стрижень кулькової ручки для цього не підійде.

Користувачі смартфонів, які погано володіють англійською, бувають спантеличені, почувши назву «тачскрин» – це що за частина телефону? Зазвичай так називають будь-який сенсорний екраннезалежно від того, на якому пристрої він встановлений. В даний час подібні дисплеї використовуються не тільки для мобільних гаджетів, але і вбудовуються в термінали самообслуговування.

Що таке тачскрин?

Цей термін походить від злиття двох англійських слів: touch і screen, що в перекладі означає «сенсорний екран». Такий дисплей реагує на дотики та дозволяє спростити керування технікою. Проте варто розрізняти кілька типів устаткування, оскільки принцип роботи не зовсім схожий.

У сучасних гаджетах, наприклад на айфоні, встановлюють ємнісні та проекційно-ємнісні дисплеї. Останній вид можна назвати більш просунутим, оскільки він здатний зчитувати певну кількість дотиків одночасно. Самі по собі такі тачскріни є скляними панелями із шаром резистивного матеріалу та електродами.

Також є дисплеї, на які нанесена гнучка мембрана. Між нею та склом розташовуються мікроізолятори, натискання на які провокує зміну опору. Його фіксує контролер і перетворює на координати, у результаті відбувається управління девайсом.

Основна відмінність між цими типами технологій у тому, що ємнісний дисплей не реагує на торкання будь-яким предметом і навіть простим стілусом, чого не скажеш про резистивний тачскрин. Таким чином, блокування смартфона на ньому спрацьовує набагато краще, ніж на його застарілому «собраті».

Принцип роботи різних екранів

Існує лише 3 види Touch Screen, 2 з яких вже були коротко описані:

• ємнісний;
• хвильовий;
• резистивний.

Почати варто з використовується, тобто ємнісного дисплея. Як працює такий екран телефону? Все досить просто. Резистивний шар служить накопичувачем заряду, який пропускають електроди, тоді як користувач своїм торканням виштовхує частину енергії у певній точці. Це працює завдяки тому, що в людському тілі теж є струм. Коли ступінь заряду зменшується, цю зміну фіксують мікросхеми і передають драйверу тачскрина.

Головна перевага таких дисплеїв у тому, що вони досить зносостійкі. Протягом тривалого часу не втрачають початкової яскравості і здатні передавати чіткіші зображення.

Принцип роботи резистивного екрану було викладено вище. Якщо розбиратися в цьому докладніше, слід сказати, що гнучка мембрана являє собою пружну металеву пластину, яка пропускає струм. Між нею та шаром провідника знаходиться порожній простір. Взаємодіючи з дисплеєм, користувач робить легке натискання на його поверхню, стуляючи мембрану з провідником у цій точці. Далі все відбувається за тією самою схемою: система зчитує координати, а драйвер віддає команди ОС.

Резистивні дисплеї вже давно не є ходовими, оскільки їхня функціональність дещо обмежена в порівнянні з ємнісними тачскринами. Такі екрани можна зустріти тільки в техніці, що сильно застаріла, або різних терміналах, але рідше.

Що таке хвилевий тачскрин? Це також скляна поверхня з сіткою координат та перетворювачами. Один із них передає імпульси, тоді як інший приймає сигнали, відбиті рефлектором. Таким чином, заряд «гуляє» перетворювачами, створюючи акустичну хвилю, яку користувач перериває натисканням. Так визначається місце дотику.

Даний вид дисплея є найкращим варіантом для художників та графічних дизайнерів, тому що він не спотворює зображення у зв'язку з відсутністю металевого покриття. Він же є найдорожчим, при цьому багато хто відносить його до технологій майбутнього, вважаючи, що навіть ємнісний дисплей піде в небуття, поступившись місцем хвильової технології.

iPhone 2G був першим мобільним телефоном, Керування яким повністю будувалося на взаємодії із сенсорним екраном. З моменту його презентації пройшло більше десяти років, але багато хто з нас все ще не знає, як влаштований Touchscreen. Адже ми стикаємося з цим інтуїтивним засобом введення не лише у смартфонах, а й у банкоматах, платіжних терміналах, комп'ютерах, автомобілях та літаках – буквально всюди.
До тачскрин найпоширенішим інтерфейсом для введення команд в електронні пристрої були різні клавіатури. Хоча, здається, що у них із тачскринами немає нічого спільного, насправді те, наскільки сенсорний екран за принципами роботи схожий на клавіатуру, може здивувати. Давайте розглянемо їх пристрій у деталях.

Клавіатура є друковану плату, де встановлюється кілька рядів перемикачів-кнопок. Незалежно від їхньої конструкції, мембранної або механічної, при натисканні кожної з клавіш відбувається те саме. На комп'ютерній платі під кнопкою замикається електричний ланцюг, комп'ютер реєструє проходження струму в цьому місці схеми, «розуміє», яка клавіша натиснута і виконує відповідну команду. У випадку із сенсорним екраном відбувається майже те саме.

Існує близько десятка різних видівсенсорних екранів, проте більшість із цих моделей або давно застаріло і не використовується, або відноситься до експериментальних і навряд чи колись з'явиться в серійних пристроях. Насамперед, я розповім про влаштування актуальних технологій, тих із них, з якими постійно взаємодієте або хоча б можете зіткнутися у повсякденному житті.

Резистивний сенсорний екран

Резистивні сенсорні екрани винайдені ще 1970 року і відтоді мало змінилися.
У дисплеях з такими сенсорами над матрицею розташовується кілька додаткових шарів. Втім, зазначу, матриця тут зовсім не обов'язкова. Перші резистивні сенсорні пристрої були екранами зовсім.

Нижній сенсорний шар складається із скляної основи та називається резистивним шаром. На нього наноситься прозоре металеве покриття, добре передає струм, наприклад, такого напівпровідника, як оксид індія-олова. Верхній шар тачскріна, з яким взаємодіє користувач, натискаючи на екран, зроблений з гнучкої та пружної мембрани. Він називається провідним шаром. У просторі між шарами залишають повітряний прошарок, або рівномірно всіють його мікроскопічними ізолюючими частинками. По краях до сенсорного шару підводиться чотири, п'ять або вісім електродів, що зв'язують його з датчиками та мікроконтролером. Чим більше електродів, тим вище чутливість резистивного такчскріна, оскільки зміна напруги на них постійно відстежується.

Ось екран із резистивним тачскрином включений. Поки що нічого не відбувається. Електричний струм вільно тече по провідному шару, але коли користувач торкається екрана, мембрана зверху прогинається, ізолюючі частинки розступаються, і вона стосується нижнього шару тачскрину, вступає в контакт. За цим слідує зміна напруги разом на всіх електродах екрана.

Контролер тачскріна виявляє зміни напруги та зчитує показання з електродів. Чотири, п'ять, вісім значень та всі різні. За різницею у показаннях між правим і лівим електродами мікроконтролер обчислить X-координату натискання, а за відмінностями у напрузі на верхньому та нижньому електродах, визначить Y-координату і, таким чином, повідомить комп'ютер точку, в якій шари сенсорного шару екрана зіткнулися.

Резистивні сенсорні екрани можуть похвалитися довгим переліком недоліків. Так, вони в принципі не здатні розпізнати двох одночасних натискань, не кажучи вже про більшу кількість. Вони погано поводяться на холоді. Через необхідність у прошарку між шарами сенсора, матриці таких екранів помітно втрачають у яскравості та контрастності, схильні блікувати на сонці, і загалом виглядають помітно гірше. Тим не менш, там, де якість зображення відіграє другорядну роль, їх продовжують застосовувати через стійкість до забруднення, можливості використання в рукавичках і, що найголовніше, низької вартості.

Такі засоби введення повсюдно монтуються в недорогих масових пристроях, на кшталт інформаційних терміналів у громадських місцях і все ще зустрічаються в старих гаджетах, на кшталт дешевих MP3-плеєрів.

Інфрачервоний сенсорний екран

Наступним, куди менш поширеним, проте актуальним варіантом сенсорного екрану є інфрачервоний тачскрин. Він не має нічого спільного з резистивним сенсором, хоч і виконує схожі функції.

Інфрачервоний тачскрин сконструйований із масивів світлодіодів та світлочутливих фотоелементів, розташованих на протилежних сторонах екрану. Світлодіоди підсвічують поверхню екрана невидимим інфрачервоним світлом, утворюючи на ній щось на зразок павутиння або координатної сітки. Це нагадує охоронну сигналізацію, яку її показують у шпигунських бойовиках або комп'ютерних іграх.

Коли до екрану щось торкається, не важливо палець це, рука в рукавичці, стілус, або олівець, два або більше промені перериваються. Фотоелементи фіксують цю подію, контролер тачскріна з'ясовує, які з них недоотримують інфрачервоне світло і за їх положенням обчислює зону екрану, в якій виникла перешкода. Решта – порівняти дотик з тим, який елемент інтерфейсу знаходиться на екрані в цьому місці – завдання програмного забезпечення.

Сьогодні з інфрачервоними сенсорними екранами можна зіткнутися в тих гаджетах, чиї екрани мають нестандартну конструкцію, там, де додавати додаткові сенсорні шари технічно складно або недоцільно - в електронних книгахна базі дисплеїв E-link, наприклад, Amazon Kindle Touch та Sony Ebook. Крім того, пристрої з подібними сенсорами через простоту та ремонтопридатність сподобалися військовим.

Ємнісний сенсорний екран

Якщо в резестивних сенсорних екранах комп'ютер реєструє зміну провідності, що послідувала за натисканням на екран безпосередньо між шарами сенсора, то ємнісні сенсори фіксують дотик безпосередньо.

Людське тіло, шкіра - хороші провідники електрики та мають електричним зарядом. Зазвичай це помічаєш пройшовшись по вовняному килиму або знявши улюблений светр, а потім торкнувшись чогось металевого. Всі ми знайомі зі статичною електрикою, відчували її дію на собі і бачили крихітні іскри, що зриваються з наших пальців у темряві. Більш слабкий, непомітний обмін електронами між людським тілом і різними поверхнями відбувається постійно і саме його фіксують ємнісні екрани.

Перші такі тачскрини називалися поверхнево-ємнісними та були логічним розвитком резистивних сенсорів. У них лише один провідний шар, схожий на той, що використовувався раніше, встановлювався прямо поверх екрану. До нього також приєднувалися чутливі електроди, цього разу кутами сенсорної панелі. Дачники, що стежать за напругою на електродах, та їх програмне забезпеченнябули зроблені помітно чутливішими і тепер могли вловлювати найменші зміни на протязі електричного струмуна екрані. Коли палець (інший провідний струм предмет, наприклад, стилус) стосується поверхні з поверхнево-ємнісним тачскрином, шар, що проводить, негайно починає обмінюватися з ним електронами, а мікроконтролер це помічає.

Поява поверхнево-ємнісних тачскринів стала проривом, проте через те, що нанесений прямо поверх скла струмопровідний шар було легко пошкодити, вони не були придатними для пристроїв нового покоління.

Для створення першого iPhone були потрібні проекційно-ємнісні сенсори. Цей тип тачскринів швидко став найбільш поширеним у сучасній споживчої електроніки: смартфони, планшети, ноутбуки, моноблоки та інші побутові пристрої.

Верхній шар екрану з тачскрином цього типу виконує захисну функцію і може бути зроблений із загартованого скла, наприклад знаменитого Gorilla Glass. Нижче розташовуються найтонші електроди, що утворюють сітку. Спочатку їх накладали один на одного в два шари, потім для зменшення товщини екрану стали розташовувати на одному рівні.

Виконані з напівпровідникових матеріалів, у тому числі оксиду індія-олова, що вже згадувався, ці струмопровідні волоски створюють електростатичне поле в місцях свого перетину.

Коли палець торкається скла, за рахунок електропровідних властивостей шкіри він спотворює локальне електричне поле в місцях найближчих перетинів електродів. Це спотворення може бути виміряно як зміна ємності в окремо взятій точці сітки.

Оскільки масив електродів робиться досить дрібним і щільним, така система здатна відстежувати торкання дуже точно і без проблем вловлює відразу кілька дотиків. Крім того, відсутність додаткових шарів і прошарків у бутерброді з матриці, сенсора та захисного склапозитивно позначається якості зображення. Щоправда, з тієї ж причини, розбиті екрани, Як правило, замінюються повністю. Одного разу зібраний докупи, екран з проекційно-ємнісним сенсором надзвичайно складно піддається ремонту.

Зараз переваги проекційно-ємнісних тачскринів не звучать як щось дивне, але на момент презентації iPhoneвони забезпечили технології колосальний успіх, незважаючи на об'єктивні мінуси - чутливість до забруднення та вологості.

Чутливі до тиску сенсорні екрани - 3D Touch

Ідейним попередником сенсорних екранів, чутливих до тиску, стала фірмова технологія Apple під назвою Force Touch, що застосовувалася в розумний годинниккомпанії, MacBook, MackBook Pro та Magic Trackpad 2.

Випробувавши на цих пристроях інтерфейсні рішення та різні сценарії використання розпізнавання сили натискання, Apple почала впровадження схожого рішення у свої смартфони. У iPhone 6s і 6s Plus розпізнавання та вимірювання тиску стало однією з функцій тачскріна та отримало комерційне найменування 3D Touch.

Хоча в Apple і не приховували, що нова технологіялише модифікує звичні нам ємнісні сенсори і навіть показали схему, яка загалом пояснювала принцип її дії, подробиці про пристрій сенсорних екранів з 3D Touch з'явилися тільки після того, як перші iPhone новогопокоління було розібрано ентузіастами.

Для того, щоб навчити ємнісний сенсорний екран розпізнавати натискання та розрізняти кілька ступенів тиску, інженерам з Купертіно потрібно було перезбирати бутерброд сенсорного екрану. Вони внесли зміни до окремих його частин і додали до ємнісного ще один, новий шар. І що цікаво, роблячи це, вони явно надихалися застарілими резистивними екранами.

Сітка ємнісних сенсорів залишилася без змін, проте вона була перенесена назад ближче до матриці. Між набором електричних контактів, що стежать за місцем дотику до дисплея, та захисним склом було інтегровано додатковий масив із 96 окремих датчиків.

Його завдання полягало не в тому, щоб визначити місце розташування пальця на екрані iPhone. З цим, як і раніше, чудово справлявся ємнісний тачскрин. Ці пластини необхідні виявлення і вимірювання ступеня вигину захисного скла. Компанія Appleспеціально для iPhone замовила у Gorilla Glass розробку та виробництво такого захисного покриття, яке б зберігало колишню міцність і водночас було досить гнучким, щоб екран міг реагувати на тиск.

На цій розробці можна було закінчити матеріал, що розповідає про сенсорні екрани, якби не ще одна технологія, яку кілька років тому пророкували велике майбутнє.

Хвильові сенсорні екрани

Зараз в інтернеті на різних технічні форумипо планшетам та стільниковим телефонамчасто можна зустріти слово "тачскрін". Що це таке? Саме слово походить від англійського словосполучення "touch screen", що складається з двох слів: "touch" - чіпати, торкатися, торкатися і "screen" - екран. Тобто тачскрін— це сенсорний екран вашого телефону, планшета, програвача або GPS-навігатора. Тобто, коли Ви водите пальцем по екрану свого мобільного гаджета, то торкаєтеся саме тачскрину, який передає дані про положення пальця операційній системі, яка зіставляє їх із зображенням на дисплеї.
По факту це прозоре сенсорне скло, яке поміщене зверху на матрицю екрана. Для простоти заміни та ремонту на більшості моделей мобільних пристроїв вони роздільні.

При ударі чи падінні з висоти тріскається і розколюється найчастіше саме сенсорне скло. Після цього воно зазвичай не працює. Натомість сама матриця ціла. А тачскрін можна замінити окремо від дисплея. Таким чином, він грає ще й захисну функцію.

Як працює тачскрін?

На сьогоднішній день існує 3 основні технології, які відрізняються одна від одної.

1. Резистивний тачскрин

Найдешевші у виробництві та найстійкіші до бруду тач скрини. Вони складаються зі скла та мембрани, між якими знаходяться ізолятори. Натискаємо на екран пальцем, олівцем або стілус, скло продавлює ізолятор і замикає з мембраною. А вже контролер зчитує натискання та обробляє отриману іноформацію. Головний недолік таких сенсорних екранів – вони темні (через низьке світлопропускання) та недовговічні. До того ж, дуже не люблять падіння.

2. Ємнісний екран

Тут вже використовується спеціальне скло, оброблене особливим матеріалом, через який подається струм (змінна напруга). Ви торкаєтеся тачскрину пальцем і відбувається витік струму, який фіксується датчиками і передається в контролер. Реакція буде лише при натисканні рукою. На рукавичку екран уже не реагуватиме.
Таке сенсорне скло більш довговічне, ніж резистивне, але дуже не люблять забруднення і воду.
Через те, що відсутня мембрана, у ємнісного touch screen'а світлопропускання близько 90%.

3. Сенсор на поверхнево-акустичних хвилях

Це найбільш технічно складний сенсорний екран. Він працює за рахунок зчитування відбитих поверхнево-акустичних хвиль та перетворення їх на електричний сигнал, який передається контролеру. За рахунок такої складної технології тачскрин дуже чутливий до бруду, вібрації та електромагнітних перешкод.
Головна перевага – найбільший термін життя: близько 50 мільйонів дотиків.

Ще зовсім недавно мало хто міг повірити в те, що телефони зі звичними кнопками поступляться місцем пристроям, які управляються за допомогою дотику до екрану. Але часи змінюються і попит на кнопкові телефонипоступово падає, а на смартфони – зростає.

Термін «тачскрин» утворився від двох слів – Touch та Screen, що у перекладі з англійської мовиперекладається як "сенсорний екран". Так, саме так - тачскрин і є сенсорний екран, до якого ви торкаєтеся, коли користуєтесь своїм смартфоном або планшетом. Насправді ж сенсорні екрани зустрічаються не лише у світі мобільної техніки. Так, ви могли бачити їх при внесенні коштів на рахунок мобільного пристроючерез термінал, у банкоматі, у квиткових пристроях тощо.

Своєю появою touch-screen завдячує західним ученим. Найперші зразки з'явилися на світ у другій половині 60-х років минулого століття. На підставі цього можна дійти невтішного висновку у тому, що тачскрин використовується вже більше 40 років. До появи смартфонів вони використовувалися у банкоматах тощо. У теперішній моменткожна людина, яка користується стільниковим зв'язком, Автомобільними навігаторами, відвідує банки і магазини, стикається з цією технологією, часом навіть не здогадуючись про те, як вона називається. Отже, ми розібралися, що таке тачскрин у телефонах. По суті, це те саме, що і дисплей, що реагує на торкання пальців. Він чудово використовується замість клавіатури і активно застосовується в мобільних технологіях. До переваг тачскрин можна віднести захист від пилу, вологи та інших несприятливих факторів навколишнього середовища, а також високий рівень надійності. Якщо наше сенсорний пристрійне завжди реагує на дотик, або взагалі відмовляється це робити, наприклад, не хоче змінювати яскравість на iPad, швидше за все, з ладу вийшов саме touch-screen. Коштує він відносно недорого (особливо, якщо нас цікавить резистивний дисплей), і замінити його легко.

Основа тачскріну

Основа будь-якого тачскріна – це матриця на рідких кристалах, яка фактично є зменшеною копією тієї, що знаходиться у моніторі. на зворотній сторонірозташовані діоди підсвічування, а на лицьовій - ряд шарів, що фіксують натискання (резистивний екран) або дотик (ємнісний екран).

Людина, яка добре розуміється на тому, що таке тачскрин, розуміє, що більшість вироблених пристроїв використовує резистивний сенсорний екран. Це випливає з їхньої дешевизни та відносної простоти конструкції. Багато китайських "смартфонів", що заполонили ринок, мають резистивний тип екрану, технологія виготовлення якого, до речі, з'явилася раніше, ніж ємнісна.

Види сенсорних екранів

Сенсорні екрани поділяються на резистивні, матричні, проекційно-ємнісні, сенсорні екрани на поверхнево-акустичних хвилях, інфрачервоні, оптичні, тензометричні, сенсорні екрани DST та індукційні.

Резистивні сенсорні екрани

Поділяються на чотирипровідні та п'ятипровідні.

Сенсор резистивного екрану складається з двох прозорих пластмасових пластин з тонкою сіткою струмопровідної, які знаходяться на поверхні звичайного рідкокристалічного екрану. Між пластинами – прозорий діелектричний шар. Програма виводить графічний інтерактивний інтерфейс, який завдяки прозорим матеріалам на матриці добре видно. Відповідаючи на запит програми, користувач натискає потрібну точку інтерфейсу (наприклад, зображення кнопки). - Розходиться пластичний діелектрик розходиться, стикаються пластмасові пластини, подаючи струм з електрода однієї на сітку інший. Поява струму фіксується реєструючим контролером, який відповідно до сітки координат визначить точку натискання. Координати точки надходять у програму та обробляються за закладеними алгоритмами.

Чотирипровідний екран

Резистивний сенсорний екран складається зі скляної панелі та гнучкої пластикової мембрани. І на панель, і на мембрану завдано резистивне покриття. Простір між склом та мембраною заповнено мікро-ізоляторами, які рівномірно розподілені по активній області екрану та надійно ізолюють провідні поверхні. Коли на екран натискають, панель та мембрана замикаються, і контролер за допомогою аналогово-цифрового перетворювача реєструє зміну опору та перетворює його на координати дотику (X та Y). Загалом алгоритм зчитування такий:

На верхній електрод подається напруга +5В нижній заземлюється. Лівий з правим з'єднуються коротко, і перевіряється напруга на них. Ця напруга відповідає Y-координаті екрану.

Аналогічно на лівий та правий електрод подається +5В та «земля», з верхнього та нижнього зчитується X-координата.

Існують також восьмипровідні сенсорні екрани. Вони покращують точність відстеження, але не підвищують надійність.

П'ятипровідний екран

П'ятипровідний екран більш надійний за рахунок того, що резистивне покриття на мембрані замінено на провідний (5-провідний екран продовжує працювати навіть з прорізаною мембраною). На задньому склі нанесено резистивне покриття із чотирма електродами по кутах.

Спочатку всі чотири електроди заземлені, а мембрана підтягнута резистором до +5В. Рівень напруги на мембрані постійно відстежується аналогово-цифровим перетворювачем. Коли ніщо не стосується сенсорного екрану, напруга дорівнює 5 Ст.

Як тільки на екран натискають, мікропроцесор вловлює зміну напруги мембрани і починає обчислювати координати торкання таким чином:

На два праві електроди подається напруга +5В, ліві заземлюються. Напруга на екрані відповідає X-координаті.

Y-координата зчитується підключенням до +5В обох верхніх електродів та до «землі» обох нижніх.

Резистивні сенсорні екрани дешеві та стійкі до забруднення. Резистивні екрани реагують на дотик будь-яким гладким твердим предметом: рукою (голою або рукавичкою), пером, кредитною карткою, медіатором. Їх використовують скрізь, де вандалізм та низькі температури не виключені: для автоматизації промислових процесів, у медицині, у сфері обслуговування (POS-термінали), у персональній електроніці (КПК). Кращі зразки забезпечують точність 4096×4096 пікселів.

Недоліками резистивних екранів є низьке світлопропускання (не більше 85% для 5-провідних моделей та ще більш низьке для 4-провідних), низька довговічність (не більше 35 млн натискань в одну точку) та недостатня вандалостійкість (плівку легко розрізати).

Матричні сенсорні екрани

Конструкція аналогічна резистивної, але спрощена до краю. На скло нанесені горизонтальні провідники, на мембрану – вертикальні.

При дотику до екрана провідники торкаються. Контролер визначає, які провідники замкнулися, та передає у мікропроцесор відповідні координати.

Мають дуже низьку точність. Елементи інтерфейсу доводиться спеціально розташовувати з урахуванням клітин матричного екрану. Єдина перевага - простота, дешевизна і невибагливість. Зазвичай матричні екрани опитуються рядками (аналогічно матриці кнопок); це дозволяє налагодити мультитач. Поступово замінюються резистивними.

Ємнісні сенсорні екрани

Ємнісний (або поверхнево-ємнісний) екран використовує той факт, що предмет великої ємності проводить змінний струм.

Ємнісний сенсорний екран є скляною панеллю, покритою прозорим резистивним матеріалом (зазвичай застосовується сплав оксиду індію та оксиду олова). Електроди, розташовані по кутах екрану, подають на провідний шар невелику змінну напругу (однакова для всіх кутів). При торканні екрана пальцем або іншим провідним предметом з'являється витік струму. При цьому чим ближче палець до електрода, тим менший опір екрану, а значить, сила струму більша. Струм у всіх чотирьох кутах реєструється датчиками і передається в контролер, що обчислює координати точки торкання.

У ранніх моделях ємнісних екранів застосовувався постійний струм- це спрощувало конструкцію, але при поганому контакті користувача із землею призводило до збоїв.

Ємнісні сенсорні екрани надійні, близько 200 млн натискань (близько 6 з половиною років натискань з проміжком в одну секунду), не пропускають рідини і добре зазнають струмопровідних забруднення. Прозорість лише на рівні 90%. Втім, що проводить покриття, розташоване прямо на зовнішній поверхні, все ще вразливе. Тому ємнісні екрани широко застосовуються в автоматах, лише встановлених у захищеному від негоди приміщенні. Чи не реагують на руку в рукавичці.

Варто зауважити, що через відмінності в термінології часто плутають поверхнево- та проекційно-ємнісні екрани. За класифікацією, застосованою в цій статті, екран, наприклад, iPhone є проекційно-ємнісним, а не ємнісним.

Проекційно-ємнісні сенсорні екрани

на внутрішній стороніна екрані нанесена сітка електродів. Електрод разом із тілом людини утворює конденсатор; електроніка вимірює ємність цього конденсатора (подає імпульс струму та вимірює напругу).

Компанія Samsung зуміла встановити чутливі електроди прямо між субпікселями AMOLED-екрана, це спрощує конструкцію та підвищує прозорість.

Прозорість таких екранів до 90%, температурний діапазон є надзвичайно широким. Дуже довговічні (вузьке місце – складна електроніка, що обробляє натискання). На ПЕСЕ може застосовуватися скло завтовшки до 18 мм, що призводить до крайньої вандалостійкості. На непровідні забруднення не реагують, провідні легко пригнічуються. програмними методами. Тому проекційно-ємнісні сенсорні екрани широко використовуються і в персональній електроніці, і в автоматах, у тому числі встановлених на вулиці. Багато різновидів підтримують мультитач.

Сенсорні екрани на поверхнево-акустичних хвилях

Екран є скляною панеллю з п'єзоелектричними перетворювачами (ПЕП), що знаходяться по кутах. По краях панелі знаходяться відбиваючі та приймаючі датчики. Принцип дії такого екрану ось у чому. Спеціальний контролер формує високочастотний електричний сигнал та посилає його на ПЕП. ПЕП перетворює цей сигнал на ПАР, а датчики, що відбивають його відповідно відображають.

Ці відбиті хвилі приймаються відповідними датчиками та посилаються на ПЕП. ПЕП, своєю чергою, приймають відбиті хвилі і перетворюють в електричний сигнал, який потім аналізується з допомогою контролера. При торканні екрана пальцем частина енергії акустичних хвиль поглинається. Приймачі фіксують цю зміну, а мікроконтролер обчислює положення точки дотику. Реагує на торкання предметом, здатним поглинути хвилю (палець, рука в рукавичці, пориста гума).

Головною перевагою екрану на поверхневих акустичних хвилях (ПАВ) є можливість відстежувати не тільки координати точки, але і силу натискання (тут, швидше, здатність точно визначати радіус або область натискання), завдяки тому, що ступінь поглинання акустичних хвиль залежить від величини тиску в точці торкання (екран не прогинається під натисканням пальця і ​​не деформується, тому сила натискання не тягне за собою якісних змін в обробці контролером даних про координати впливу, який фіксує тільки область, що перекриває шлях акустичних імпульсів).

Даний пристрій має дуже високу прозорість, так як світло від приладу, що відображає, проходить через скло, що не містить резистивних або провідних покриттів. У деяких випадках для боротьби з відблисками скло взагалі не використовується, а випромінювачі, приймачі та відбивачі кріпляться безпосередньо до екрану пристрою, що відображає. Незважаючи на складність конструкції, ці екрани є досить довговічними. За заявою, наприклад, американської компанії Tyco Electronics і тайванської фірми GeneralTouch вони витримують до 50 млн дотиків в одній точці, що перевищує ресурс 5-провідного резистивного екрану.

Екрани на ПАР застосовуються, в основному, в ігрових автоматах, в довідкових системах і освітніх установах, що охороняються. Як правило, екрани ПАР розрізняють на звичайні – товщиною 3 мм, та вандалостійкі – 6 мм. Останні витримують удар кулаком середнього чоловіка або падіння металевої кулі вагою 0.5 кг із висоти 1.3 метра (за даними Elo Touch Systems). На ринку пропонуються варіанти підключення до комп'ютера через інтерфейс RS232, так і через інтерфейс USB. На даний момент найбільшою популярністю користуються контролери до сенсорних екранів ПАР, що підтримують і той, і інший тип підключення - combo (дані Elo Touch Systems).

Головним недоліком екрана на ПАР є збої у роботі за наявності вібрації чи впливу акустичними шумами, і навіть при забрудненні экрана. Будь-який сторонній предмет, розміщений на екрані (наприклад, жувальна гумка), повністю блокує його роботу. Крім того, дана технологіявимагає торкання предметом, який обов'язково поглинає акустичні хвилі, - тобто, наприклад, пластикова банківська картка у разі непридатна.

Точність цих екранів вища, ніж матричних, але нижча, ніж традиційних ємнісних. Для малювання та введення тексту вони, як правило, не використовуються.

Інфрачервоні сенсорні екрани

Принцип роботи інфрачервоної сенсорної панелі простий - сітка, сформована горизонтальними та вертикальними інфрачервоними променями, переривається при торканні монітора будь-яким предметом. Контролер визначає місце, у якому промінь було перервано.

Інфрачервоні сенсорні екрани бояться забруднень і тому застосовуються там, де важлива якість зображення, наприклад, в електронних книгах. Через простоту та ремонтопридатність схема популярна у військових. Часто на такому принципі роблять клавіатури домофонів. Цей типекрана застосовується в рясні телефони компанії Neonode.

Оптичні сенсорні екрани

Скляна панель забезпечена інфрачервоним підсвічуванням. На межі «скло-повітря» виходить повне внутрішнє відображення, на межі «скло – сторонній предмет» світло розсіюється. Залишається зняти картину розсіювання, для цього існують дві технології:

У проекційних екранах поруч із проектором встановлюється камера.

Так улаштований, наприклад, Microsoft PixelSense.

Або світлочутливим роблять додатковий четвертий субпіксель РК-екрана.

Дозволяють відрізнити натискання рукою від натискань будь-якими предметами, є мультитач. Можливі великі сенсорні поверхні до класної дошки.

Тензометричні сенсорні екрани

Реагують на деформацію дисплея. Точність тензометричних екранів невелика, зате вони добре витримують вандалізм. Основне застосування – банкомати, квиткові автомати та інші пристрої, розташовані на вулиці.

Сенсорні екрани DST

Сенсорний екран DST (Dispersive Signal Technology) реєструє п'єзоелектричний ефект у склі. Можливе натискання на екран рукою чи будь-яким предметом.

Відмінною особливістю є висока швидкість реакції та можливість роботи в умовах сильного забруднення екрану. Однак палець повинен рухатись, нерухомий палець система не помічає.