Odporový dotykový displej. Jak senzor funguje

Univerzální typ dotykových obrazovek dosud nebyl vyvinut a v současnosti používané technologie mají své výhody i nevýhody. Přečtěte si o výhodách a nevýhodách hlavních typů dotykových obrazovek v tomto materiálu.

Použití dotykových obrazovek je nejvhodnější v malých přenosná zařízení. Za prvé je to kvůli nepohodlnosti používání myši, klávesnice a dalších vstupních zařízení v telefonech a další drobné elektronice. Za druhé, odmítnutí hardwarových tlačítek vám umožňuje vážně zvětšit plochu obrazovky. Za třetí, výroba dotykových panelů je nákladná a jejich použití ve velkých obrazovkách je přinejmenším ekonomicky nerentabilní.

Počínaje malými zařízeními, jako jsou PDA, dotykové obrazovky již dosáhly středního formátu (tablety a některé notebooky) a jejich vzhled na velká obrazovka jen otázkou času.

Existuje jen několik typů dotykových obrazovek. Níže budeme hovořit o třech nejběžnějších technologiích a několika jejích odrůdách.

ODPOROVÉ PANELY

Dotyková část takových obrazovek se skládá ze dvou vrstev oddělených malým prostorem, z nichž každá má pole odporových nebo vodivých prvků (v závislosti na konkrétní implementaci).

Když stisknete prst, stylus (nebo jakýkoli jiný předmět) na povrch obrazovky, tyto vrstvy se dotknou, prvky se uzavřou a obrazovka „rozumí“, kde se jí dotklo.

Vzhledem k tomu, že kontakt mezi těmito dvěma vrstvami je možný pouze za použití pružného materiálu, který se pod tlakem ohne, jsou odporové obrazovky obvykle potaženy speciální flexibilní fólií spíše než sklem. To má za následek škrábance a častější poškození obrazovky při příliš velkém tlaku stylusem.

Technologie je jedna z nejjednodušších, proto se poprvé objevila v dotyková zařízení. Stále má určité výhody, ale je zde více nevýhod než jiné typy dotykových obrazovek.

Výhody

Kromě nízké ceny (cena takových displejů je přibližně dvakrát nižší než u kapacitních) přesnost odporových obrazovek také málo závisí na stavu horní vrstvy, takže pokud je špinavá nebo mokrá, citlivost senzoru se prakticky nemění.

Navzdory stáří technologie stále umožňuje vyrábět co nejpřesnější dotykové panely. Na správně zkalibrovaném displeji můžete skutečně zasáhnout konkrétní pixel stylusem díky hustému poli odporových prvků.

Nedostatky

Navzdory skutečnosti, že existují výjimky z tohoto pravidla, většina rezistivních obrazovek nerozeznává multi-touch, to znamená, že obrazovka rozumí pouze jednomu dotyku (úplně prvnímu, nebo nejsilnějšímu), což výrazně omezuje možnost ovládání rozhraní. I v zařízeních, kde je implementováno vícedotykové ovládání, je stále rozpoznáno méně současných dotyků než u nejběžnějších kapacitních obrazovek.

Použití více vrstev snižuje kontrast a jas obrazovky. Koeficient propustnosti světla je ~75%, což je ~15% nižší než u kapacitních obrazovek. V zařízeních s odporovým snímačem je tedy obsah obrazovky obtížnější sledovat na přímém slunci nebo při silném umělém osvětlení.

Použití dvou vrstev oddělených malou mezerou je nepřímým důvodem pro snížení přesnosti snímače. Pokud držíte stylus kolmo k obrazovce, přesnost může být jedna, ale pod úhlem, rozdíl bude několik pixelů, protože bod, na který stylus tlačí, není přímo nad požadovaným pixelem (paralaxový efekt ).

Ochrana před náhodným vstupem do odporových obrazovek je určitý tlak, který musí být překonán, aby zařízení započítalo příkaz. Odporové obrazovky se proto obtížněji vybavují dodatečným ochranným povlakem, který pouze zvýší práh odezvy. Spárované s plastovým povlakem, který je nezbytný pro flexibilitu dotykové vrstvy, jsou odporové obrazovky náchylnější k poškození než ostatní, zejména poškrábání, a při špatném zacházení (silném přitlačení ostrým předmětem) mohou jednoduše prasknout.

Navzdory skutečnosti, že počet kliknutí v každém konkrétním bodě se odhaduje na 30 milionů, odporové obrazovky stále selhávají dříve než jiné typy a jsou v tomto ukazateli nejspolehlivější.

Závěr

Nízká cena a odolnost vůči znečištění (přesněji zachování přesnosti vstupu při znečištění) spolu se všemi výše uvedenými nevýhodami vedly k tomu, že odporové obrazovky jsou pomalu vytlačovány z každodenního života, i když se dokázaly prosadit v některých výklencích, například v sektoru terminálů pro rychlé platby.

Stylusy

Charakteristickým znakem zařízení s odporovým snímačem je rozšířené použití stylusu, jehož kontaktní plocha je menší než u prstu a přítlačná síla je větší, což je důvodem pro přesnější zadání.

Přítomnost stylusu je sice žádoucí, u obrazovek s malou úhlopříčkou (většinou telefony, před pár lety PDA) ne nutná, ale u tabletů lze dostatečné přesnosti dosáhnout i pomocí prstů.

Poté, co byly PDA před pár lety zcela nahrazeny smartphony a jinými zařízeními, se zdálo, že stylusy s nimi navždy opustily scénu, ale nyní můžete stále častěji vidět jejich reinkarnaci, zejména v zařízeních střední velikosti mezi smartphony a tablety.

Vzhledem k tomu, že odporové obrazovky se nyní používají stále méně, trochu se změnily i stylusy. Přizpůsobení se moderní reality, začaly se vyrábět se speciálními tryskami na konci, které rozpoznávají kapacitní síta.

KAPACITIVNÍ PANELY

Princip činnosti kapacitních stínění spočívá v tom, že se na speciální vrstvu elektrického vodiče umístěného na vnějším povrchu stínění přivádí malé napětí, které tvoří rovnoměrné elektrostatické pole. Při přiložení prstu na stínítko, které je vodičem elektřiny, se vlastnosti pole vlivem úniku změní (uživatel funguje jako zemnící vodič a „krade“ proud ze stínítka). Změnou kapacity můžete určit přítomnost kontaktu a jeho souřadnice.

Pro určení souřadnic v rozích obrazovky jsou instalovány elektrody, které měří sílu svodového proudu, a čím silnější je na každém konkrétním senzoru, tím blíže k lisování došlo. Definováním konkrétních hodnot můžete velmi přesně vypočítat souřadnice lisování.

Podtřídou kapacitních obrazovek jsou projekční kapacitní obrazovky, jejichž principem činnosti je také měření kapacity, ale základní prvky v nich nejsou umístěny na mimo obrazovce, ale na vnitřní straně, což zvyšuje bezpečnost senzoru. Právě tyto obrazovky se nyní používají všude ve smartphonech.

Na rozdíl od odporových panelů, kde je použit pružný materiál, jsou kapacitní snímače pokryty sklem. To je lépe chrání před poškrábáním, i když je pravděpodobnější, že při silném nárazu nebo pádu způsobí prasknutí.

Výhody

Absence několika vrstev dalších materiálů nejen zvyšuje jas obrazovky (průhlednost vůči světlu je přibližně 90%), ale také snižuje vzdálenost mezi povrchem obrazovky a obrazem, což umožňuje přesněji zasáhnout správné pixely. I když zisk není velký, je stále patrný, zvláště když je zařízení v určitém úhlu vzhledem k ose pohledu, tedy v těch okamžicích, kdy rozdíl mezi skutečnou polohou požadovaného pixelu na obrazovce a bod, který potřebujete k posunutí co nejvíce vzhledem k sobě navzájem.

Displeje Super AMOLED Samsung umožňuje dále snížit tloušťku obrazovky odstraněním další vrstvy kapacitních prvků. U tohoto typu obrazovek jsou zabudovány přímo do matrice.

Kapacitní obrazovky jsou mnohem odolnější než odporové obrazovky (téměř řádově), pokud jde o počet kliknutí před selháním dotykových prvků. Počet takových opakování se odhaduje na 200+ milionkrát.

Nedostatky

Kapacitní stínění jsou dražší na výrobu než odporová stínění a vyžadují, aby materiál dotýkající se jejich povrchu měl vlastnosti vodiče. Proto použití jakéhokoli vhodného předmětu nebo práce s běžnými rukavicemi s kapacitními obrazovkami nebude fungovat. V tomto ohledu se rozšiřují speciální kapacitní stylusy a rukavice pro práci s dotykovými panely v chladném počasí.

Přesnost kapacitních obrazovek je poněkud nižší než u odporových, i když v praktických úlohách není tento rozdíl příliš patrný, protože je to doslova 1-3 pixely, a vzhledem k tomu, že ve většině případů je rozhraní programu již zaostřeno, aby se tyto chyby odstranily , je těžké to nazvat nevýhodou .

Závěr

Kapacitní panely se svými vlastnostmi a cenou nejlépe hodí pro obrazovky mobilních zařízení, a proto nyní tomuto sektoru dominují.

INFRAČERVENÉ PANELY

Navzdory skutečnosti, že infračervené senzory se začaly objevovat v zařízeních později než jiné typy panelů, neměly by být považovány za pokročilejší. Mají několik výhod, ale s největší pravděpodobností, stejně jako odporové obrazovky, zůstanou výklenky a nebudou schopny tlačit kapacitní panely.

Optický

Hlavní rozdíl mezi infračervenými senzory a všemi ostatními je ten, že speciální senzory nejsou umístěny na povrchu obrazovky, ale podél jejích okrajů a tvoří řadu horizontálních a vertikálních infračervených paprsků přímo nad displejem. Když se předmět dotkne obrazovky, paprsky se zlomí a tím se určí kontaktní bod.

Tepelný

Různé infračervené obrazovky jsou obrazovky s tepelnými senzory. Aby mohly reagovat na dotyk, musí být předmět teplý.

Stejně jako u kapacitních panelů používají zařízení s infračervenými senzory ochranný povlak skla, což způsobuje stejné výhody a nevýhody: lepší odolnost proti poškrábání, ale větší pravděpodobnost prasknutí při silném nárazu.

Výhody

Umístění senzorů po stranách matrice umožňuje opustit mezivrstvu na matrici LCD, což zlepšuje jas obrazu (průhlednost povlaku je téměř 100%), snižuje mezeru mezi skutečným obrazem a povrch obrazovky, činí displej odolnějším proti poškození a také umožňuje pracovat se znečištěnou obrazovkou, ale za předpokladu, že znečištění nenarušuje volné šíření infračervených paprsků.

Infračervené (optické) obrazovky lze ovládat v rukavicích nebo s jakýmkoliv jiným užitečným předmětem.

Nedostatky

Jakékoli nečistoty na okrajích matrice, které zakrývají zdroje infračerveného signálu, vedou k poruchám senzorů. Problémy nastávají i u malých zakřivení zařízení, kdy paprsky opouštějí rovinu rovnoběžnou s obrazovkou.

Jedním z nejčastějších problémů infračervených senzorů jsou však falešné poplachy. Protože se uživatelé nemusí fyzicky dotýkat obrazovky, někdy se senzory aktivují, když je prst dostatečně blízko k obrazovce nebo když se pohybuje z jednoho bodu do druhého.

Zatímco infračervené senzory se často používají v relativně levných zařízeních (jako jsou elektronické čtečky), samotné infračervené obrazovky jsou dražší než odporové i kapacitní obrazovky.

Závěr

Pokud by odporové a kapacitní obrazovky mohly být podmíněně připsány umírajícím a dominantním typům obrazovek, pak jsou infračervené senzory okrajovou technologií zařízení, protože se používají v málo známých modelech přenosné elektroniky. Výjimkou je e-knihy, jako je Nook Touch.

MÍSTO EPILOGU

Pro dotykové a konvenční displeje se v blízké budoucnosti chystá mnohem více inovací (flexibilní matrice, nové ochranné povlaky), ale pokud jde o technologie rozpoznávání vstupů, nejsou na obzoru žádné revoluční alternativy, takže kapacitní senzory budou i nadále dominovat, neboť nejpohodlnější a relativně levné ve srovnání s jinými typy senzorů.

Zobrazovací zařízení pro mobilní telefon (smartphone) a tablet. Zařízení s LCD obrazovkou. Typy displejů, jejich rozdíly.

Úvodní slovo

V tomto článku budeme analyzovat displeje zařízení moderních mobilních telefonů, smartphonů a tabletů. Obrazovky velkých zařízení (monitory, televizory atd.), s výjimkou malých nuancí, jsou uspořádány podobným způsobem.

Nejen teoreticky, ale i prakticky rozebereme s otevřením displeje „obětovaného“ telefonu.

Zvažte, jak to funguje moderní displej, jako příklad použijeme nejsložitější z nich - tekuté krystaly (LCD - liquid crystal display). Někdy se jim říká TFT LCD, kde zkratka TFT znamená „thin-film transistor“ – tenkovrstvý tranzistor; protože řízení tekutých krystalů se provádí díky takovým tranzistorům uloženým na substrátu spolu s tekutými krystaly.

Jako „obětní“ telefon, jehož displej se bude otevírat, poslouží levná Nokia 105.

Hlavní součásti displeje

Displeje z tekutých krystalů (TFT LCD a jejich modifikace - TN, IPS, IGZO atd.) se skládají ze tří základní části: dotyková plocha, zobrazovací zařízení (matice) a zdroj světla (podsvícení lampy) Mezi dotykovou plochou a matricí je další vrstva, pasivní. Jedná se o průhledné optické lepidlo nebo jednoduše vzduchovou mezeru. Existence této vrstvy je způsobena skutečností, že u LCD displejů je obrazovka a dotykový povrch zcela různá zařízení kombinované čistě mechanicky.

Každá z „aktivních“ složek má poměrně složitou strukturu.

Začněme dotykovou plochou (dotyková obrazovka, dotyková obrazovka). Nachází se v nejvyšší vrstvě displeje (pokud je, ale například u tlačítkových telefonů není).
Jeho nejběžnějším typem je nyní kapacitní. Princip činnosti takové dotykové obrazovky je založen na změně elektrické kapacity mezi vertikálními a horizontálními vodiči při dotyku prstu uživatele.
Aby tyto vodiče nepřekážely při sledování obrazu, jsou vyrobeny ze speciálních materiálů průhledné (obvykle se k tomu používá oxid indium-cín).

Existují i ​​dotykové plochy, které reagují na sílu stisku (tzv. odporové), ale již „opouštějí arénu“.
V Nedávno byly také kombinované dotykové plochy, které reagují současně na kapacitu prstu a na sílu stisku (3D-touch displeje). Jsou založeny na kapacitním senzoru, doplněném tlakovým senzorem na obrazovce.

Dotykovou obrazovku lze od obrazovky oddělit vzduchovou mezerou, nebo ji na ni nalepit (tzv. „one glass solution“, OGS – one glass solution).
Tato možnost (OGS) má značnou výhodu v kvalitě, protože snižuje úroveň odrazu na displeji externí zdroje Sveta. Toho je dosaženo snížením počtu reflexních ploch.
Na "normálním" displeji (se vzduchovou mezerou) jsou takové plochy tři. Toto jsou hranice přechodů mezi médii s různým indexem lomu světla: "vzduch-sklo", pak - "sklo-vzduch" a nakonec opět "vzduch-sklo". Nejsilnější odrazy jsou od první a poslední hranice.

Ve variantě s OGS je pouze jedna reflexní plocha (vnější), "vzduch-sklo".

I když je displej s OGS pro uživatele velmi pohodlný a má dobré vlastnosti; má také nevýhodu, že "vyskočí", pokud je displej rozbitý. Pokud se na "normálním" displeji (bez OGS) při nárazu rozbije pouze samotný dotykový displej (citlivý povrch), pak při nárazu na displej s OGS může dojít i k rozbití celého displeje. To se ale nestává vždy, takže tvrzení některých portálů, že displeje s OGS absolutně nelze opravit, nejsou pravdivá. Pravděpodobnost, že havaroval pouze vnější povrch, je poměrně vysoká, nad 50 %. Oprava s oddělením vrstev a nalepením nové dotykové obrazovky je však možná pouze v servisním středisku; Ruční oprava je extrémně náročná.

Obrazovka

Nyní přejdeme k další části – samotné obrazovce.

Skládá se z matrice s doprovodnými vrstvami a podsvícením (také vícevrstvým!).

Úkolem matice a souvisejících vrstev je změnit množství světla procházejícího každým pixelem z podsvícení, a tím vytvořit obraz; tedy v tento případ Průhlednost pixelů je upravena.

Trochu podrobněji o tomto procesu.

Úprava „průhlednosti“ se provádí změnou směru polarizace světla při průchodu tekutými krystaly v pixelu pod vlivem elektrického pole na ně (nebo naopak, bez vlivu). V tomto případě samotná změna polarizace nemění jas procházejícího světla.

Ke změně jasu dochází, když polarizované světlo prochází další vrstvou – polarizační fólií s „pevným“ směrem polarizace.

Schematicky je struktura a činnost matice ve dvou stavech ("je světlo" a "není světlo") znázorněna na následujícím obrázku:

(obrázek použitý z holandské sekce Wikipedie s překladem do ruštiny)

K rotaci polarizace světla dochází ve vrstvě tekutých krystalů v závislosti na použitém napětí.
Čím více se směry polarizace shodují v pixelu (na výstupu tekutých krystalů) a ve filmu s pevnou polarizací, tím více světla nakonec projde celým systémem.

Pokud se ukáže, že směry polarizace jsou kolmé, pak by teoreticky nemělo světlo vůbec procházet - měla by tam být černá obrazovka.

V praxi je nemožné vytvořit takové "ideální" uspořádání polarizačních vektorů; navíc jak kvůli "neideálním" tekutým krystalům, tak ne ideální geometrii sestavy displeje. Na obrazovce TFT proto nemůže být absolutně černý obraz. Na nejlepších LCD obrazovkách může být kontrast bílé/černé přes 1000; v průměru 500 ... 1 000, zbytek - pod 500.

byl právě popsán matriční práce vyrobeno technologií LCD TN+film. Matrice z tekutých krystalů založené na jiných technologiích mají podobné provozní principy, ale odlišnou technickou implementaci. Nejlepších výsledků podání barev se dosáhne pomocí Technologie IPS, IGZO a *VA (MVA, PVA atd.).

Podsvícení

Nyní přejdeme k samotnému „spodu“ displeje – podsvícení. I když moderní osvětlení ve skutečnosti lampy neobsahuje.

I přes jednoduchý název, lampa podsvícení má složitou vícevrstvou strukturu.

Je to dáno tím, že podsvícená lampa by měla být plochý zdroj světla s rovnoměrným jasem celé plochy a takových zdrojů světla je v přírodě velmi málo. A ani ty, které existují, nejsou pro tyto účely příliš vhodné z důvodu nízké účinnosti, „špatného“ emisního spektra nebo vyžadují „nevhodný“ typ a velikost doutnavého napětí (například elektroluminiscenční plochy viz dále). Wikipedie).

V tomto ohledu jsou nyní nejrozšířenější čistě „ploché“ světelné zdroje, ale „bodové“ LED podsvícení s využitím dodatečných rozptylových a reflexních vrstev.

Zvažte tento typ podsvícení otevřením displeje telefon Nokia 105.

Po rozebrání systému podsvícení displeje na jeho střední vrstvu uvidíme v levém dolním rohu jednu bílou LED diodu, která směřuje své záření do téměř průhledné desky přes plochý okraj na vnitřním „řezu“ rohu:

Vysvětlení k obrázku. Uprostřed rámu - displej rozdělený vrstvami mobilní telefon. Uprostřed v popředí zespodu - matrice pokrytá prasklinami (poškozená při demontáži). V popředí nahoře - střední část systému podsvícení (ostatní vrstvy jsou dočasně odstraněny, aby byla zajištěna viditelnost vyzařující bílé LED a průsvitné "světlovodné" desky).
Za displejem je vidět základní deska telefon (zelená) a klávesnice (spodní část s kulatými otvory pro přenos stisku z tlačítek).

Tato průsvitná deska je jak světlovodem (kvůli vnitřním odrazům), tak prvním rozptylujícím prvkem (kvůli „pupínkům“, které vytvářejí překážky pro průchod světla). Po zvětšení vypadají takto:

Ve spodní části obrázku vlevo od středu je viditelná jasně emitující bílá LED podsvícení.

Tvar bílé podsvícení LED je lépe viditelný na obrázku se sníženým jasem její záře:

Zespodu a nad touto deskou jsou umístěny běžné bílé matné plastové desky, které rovnoměrně rozdělují světelný tok po celé ploše:

Může být podmíněně nazýván "list s průsvitným zrcadlem a dvojlomem". Pamatujete si, že jsme v hodinách fyziky říkali o islandském ráhna, kterým se světlo rozdělilo na dvě části? Je mu podobný, jen s trochou zrcadlových vlastností.

Takhle vypadá normálka náramkové hodinky, pokud je jejich část pokryta tímto listem:

Pravděpodobným účelem tohoto listu je předběžná filtrace světla polarizací (nepotřebné si ponechte, nepotřebné vyhoďte). Ale je možné, že z hlediska nasměrování světelného toku směrem k matrici má tento film také nějakou roli.

Takto je uspořádána "jednoduchá" podsvícená lampa v displejích a monitorech z tekutých krystalů.

Pokud jde o "velké" obrazovky, jejich zařízení je podobné, ale v podsvícení je více LED.

Ve starších LCD monitorech místo LED podsvícení byly použity zářivky se studenou katodou (CCFL, Cold Cathode Fluorescent Lamp).

Struktura AMOLED displejů

Nyní - pár slov o zařízení nového a progresivního typu displejů - AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode).

Zařízení takových displejů je mnohem jednodušší, protože neexistuje žádné podsvícení.

Tyto displeje jsou tvořeny polem LED diod a každý pixel zde svítí samostatně. Ctnosti AMOLED displeje jsou "nekonečný" kontrast, vynikající pozorovací úhly a vysoká energetická účinnost; a nevýhodou je snížená "životnost" modrých pixelů a technologické potíže při výrobě velkých obrazovek.

Je třeba také poznamenat, že i přes jednodušší strukturu jsou výrobní náklady AMOLED displejů stále vyšší než u TFT LCD displejů.

Zpočátku byly dotykové obrazovky (dotykové obrazovky) poměrně vzácné. Bylo možné je najít, pouze v některých PDA, PDA ( kapesní počítače). Jak víte, zařízení tohoto druhu nezískala širokou distribuci, protože postrádala to nejdůležitější, tedy funkčnost. Historie chytrých telefonů přímo souvisí s dotykovými obrazovkami. Proto v současné době člověk s „ chytrý telefon»Dotykový displej nyní nepřekvapí. Dotykový displej je široce používán nejen v módních drahých zařízeních, ale dokonce i v relativně levných modelech. moderní telefony. Jaké jsou principy fungování 3 typů dotykových obrazovek, které najdete v moderní zařízení Ach.

Typy dotykových obrazovek

Dotykové obrazovky již nejsou příliš drahé. Kromě toho jsou dnes dotykové obrazovky (touchscreen) mnohem "citlivější" - dotyk uživatele je rozpoznán v pořádku. Právě tato vlastnost jim otevřela cestu k velkému množství uživatelů po celém světě. V současné době existují tři hlavní provedení dotykových obrazovek:

1. Kapacitní.
2. Mávat.
3. Odporové nebo jednoduše „elastické“.

Kapacitní dotyková obrazovka: jak to funguje

U návrhů dotykových obrazovek tohoto druhu je skleněná základna pokryta vrstvou, která funguje jako zásobník náboje. Uživatel svým dotykem část v určitém bodě uvolní elektrický náboj. Toto snížení je určeno čipy, které jsou umístěny v každém rohu obrazovky. Počítač vypočítá rozdíl v elektrických potenciálech, které mezi nimi existují různé části obrazovce, zatímco podrobné informace o dotyku jsou okamžitě přenášeny do programu ovladače dotykové obrazovky.

Poměrně důležitou výhodou kapacitních dotykových obrazovek je schopnost tohoto typu obrazovky zachovat téměř 90 % původního jasu displeje. Z tohoto důvodu vypadají obrázky na kapacitní obrazovce ostřejší než na dotykových obrazovkách s odporovým designem.

Video s kapacitní dotykovou obrazovkou:

Budoucnost: Wave Touch Displays

Přijímač-převodník absolutně „ví“, zda došlo ke stisknutí a také v jakém konkrétním okamžiku k němu došlo, protože uživatel dotykem přeruší akustickou vlnu. Sklo vlnového displeje zároveň nemá kovový povlak - to umožňuje zachovat 100% původního světla v plném rozsahu. V tomto ohledu je vlnová clona nejlepší možnost pro uživatele, kteří pracují v grafice s jemnými detaily, protože odporové a kapacitní dotykové obrazovky nejsou ideální z hlediska čistoty obrazu. Jejich povlak zpožďuje světlo, což ve výsledku výrazně zkresluje obraz.

Video o principu fungování dotykových obrazovek na SAW:

Minulost: o odporové dotykové obrazovce

Těmito dvěma vrstvami prochází elektrický náboj při práci uživatele s dotykovou obrazovkou. Jak se to stane? Uživatel se v určitém bodě dotkne obrazovky a elastická horní vrstva je v kontaktu s vodivou vrstvou – pouze v tomto bodě. Poté počítač určí souřadnice bodu, kterého se uživatel dotkl.

Když se souřadnice dozví o zařízení, speciální ovladač převede dotyky na příkazy známé operačnímu systému. V tomto případě můžete kreslit analogy s nejběžnějším ovladačem počítačová myš, protože dělá přesně to samé: vysvětluje operačnímu systému, co jí konkrétně chtěl uživatel pohybem manipulátoru nebo stisknutím tlačítka sdělit. U obrazovek tohoto typu se zpravidla používají speciální stylusy.

Video o principu fungování odporové dotykové obrazovky:

Vlastnosti různých typů dotykových obrazovek

Nejlevnější dotykové obrazovky, ale zároveň nejméně zřetelně vysílající obraz jsou odporové dotykové obrazovky. Kromě toho jsou také nejzranitelnější, protože naprosto jakýkoli ostrý předmět může vážně poškodit poměrně jemný odporový „film“.

Další typ, tj. vlnové dotykové obrazovky jsou nejdražší svého druhu. Zároveň odporový design s největší pravděpodobností odkazuje na minulost, kapacitní - na současnost a vlnu - na budoucnost. Je jasné, že budoucnost je pro nikoho absolutně neznámá, a proto v současné době lze jen hádat, jaký druh technologie má skvělé vyhlídky pro budoucí použití.

U systému s odporovou dotykovou obrazovkou je v podstatě jedno, zda se uživatel dotkne obrazovky gumovou špičkou stylusu nebo jednoduše prstem. Stačí, aby došlo ke kontaktu obou vrstev. Kapacitní obrazovka přitom rozpoznává pouze dotyky s některými vodivými předměty. Často s nimi uživatelé moderních zařízení pracují pomocí vlastních prstů. V tomto ohledu jsou stínítka vlnového provedení blíže odporovým. Povel můžete dát téměř jakýmkoliv předmětem – jen je třeba se vyvarovat použití těžkých nebo příliš malých předmětů, například náplň do kuličkového pera se k tomu nehodí.

Ještě nedávno jen málokdo věřil, že telefony se známými tlačítky ustoupí zařízením, která se ovládají dotykem na displej. Ale časy se mění a poptávka po nich tlačítkové telefony postupně klesá a na chytrých telefonech - roste.

Pojem „touchscreen“ vznikl ze dvou slov – Touch a Screen, což je přeloženo z v angličtině se překládá jako „dotyková obrazovka“. Ano, je to tak – dotyková obrazovka je dotyková obrazovka, které se dotýkáte, když používáte chytrý telefon nebo tablet. Ve skutečnosti dotykové obrazovky nenajdeme pouze ve světě mobilních technologií. Mohli jste je tedy vidět při vkládání finančních prostředků na účet mobilního zařízení prostřednictvím terminálu, v bankomatu, v zařízení na jízdenky atd.

Je důležité si uvědomit, že existuje několik různých způsobů, jak dotykové obrazovky fungují, v závislosti na tom, kde a k čemu se používají. Liší se samozřejmě i cena technologie. Nemá tedy smysl používat high-tech dotykové obrazovky pro terminály pro doplňování účtů. mobilní komunikace, což se o stejných smartphonech říci nedá.

Co je dotyková obrazovka?

V moderní smartphony používají se kapacitní dotykové obrazovky. Jedná se o skleněný panel, na kterém je nanesena vrstva průhledného odporového materiálu. V rozích jsou umístěny elektrody, které přivádějí nízkonapěťovou energii do vodivé vrstvy. střídavé napětí. Lidské tělo může projít samo sebou elektřina a má také určitou kapacitu. Při dotyku obrazovky tedy dochází k úniku a místo tohoto úniku určuje ovladač, který využívá data z elektrod v rozích panelu.

V PDA, která se dnes téměř nenajdou v prodeji, se používají odporové obrazovky, ve kterých se kromě skleněný panel má pružnou membránu. Povrch mezi nimi je vyplněn mikroizolátory. Po stisknutí obrazovky se membrána a panel uzavřou, načež ovladač detekuje změnu odporu a převede ji na dotykové souřadnice.

Pamatujte, že kapacitní obrazovka nereaguje na stisknutí předmětu, a to ani na ten nejjednodušší (potřebujete stylus se speciální špičkou), zatímco odporové obrazovky reagují na absolutně jakýkoli dotek.

Dá se vyměnit dotyková obrazovka?

Pokud uživatel rozbil dotykovou obrazovku nebo selhal z toho či onoho důvodu (například přestal reagovat na stisk), je možné dotykovou obrazovku vyměnit. Výměna by měla být provedena v specializovaný servis se zárukou.

Určitě všichni používáte počítače a mobilní zařízení a jen málo z nich je obecně schopno říci, jak jejich procesory fungují, OS a další komponenty.

V éře mobilní gadgety každý má dotykovou (také nazývanou chytrou) obrazovku a téměř nikdo neví, co tato dotyková obrazovka je, jak funguje a jaké typy existují.

co to je

Dotyková obrazovka(obrazovka) je vizualizační zařízení digitální informace se schopností uplatňovat manažerský vliv dotykem plochy displeje.

Na základě různých technologií, různé displeje reagovat pouze na určité faktory.

Někteří četli změnu kapacita nebo odpor v oblasti kontaktu, ostatní na změny teploty, některé senzory reagovat pouze na speciální pero, vyhnout se náhodná kliknutí.

Zvážíme princip fungování všech běžných typů displejů, jejich oblasti použití, silné a slabé stránky.

Mezi všemi stávající zásady ovládání zařízení pomocí matice citlivé na jakékoli faktory, Podívejme se na následující technologie:

• odporový (4-5 drát);
• matice;
• kapacitní a jeho varianty;
• povrchová akustika;
• optické a další méně obvyklé a praktické.

Obecně je schéma práce následující: uživatel se dotkne plochy obrazovky, senzory předají regulátoru data o změně libovolné veličiny (odpor, kapacita), ten vypočítá přesné souřadnice kontaktního bodu a odešle je.

Ten na základě programu vhodně reaguje na stisknutí.

Odporový

Nejjednodušší dotyková obrazovka je odporová. Reaguje na změny odporu v oblasti dotyku cizího předmětu a obrazovky.

Jedná se o nejprimitivnější a nejrozšířenější technologii. Zařízení se skládá ze dvou hlavních prvků:

• vodivý transparentní substrát (panel) vyrobený z polyesteru nebo jiného polymeru o tloušťce několika desítek molekul;
• světlovodivá membrána vyrobená z polymerního materiálu (obvykle se používá tenká vrstva plastu).

Obě vrstvy jsou potaženy odporovým materiálem. Mezi nimi jsou mikroizolátory ve formě kuliček.

Během fáze se elastická membrána deformuje (ohýbá), přichází do kontaktu s vrstvou substrátu a uzavírá ji.

Regulátor reaguje na zkrat pomocí analogově-digitálního převodníku. Vypočítá rozdíl mezi původním a aktuálním odporem (nebo vodivostí) a souřadnicemi bodu nebo oblasti, kde se tak děje.

Praxe rychle odhalila nedostatky takových zařízení a inženýři začali hledat řešení, která byla brzy nalezena přidáním 5. drátu.

Čtyřdrát

Horní elektroda je napájena 5V a spodní je uzemněna.

Levá a pravá jsou připojeny přímo, jsou indikátorem změny napětí podél osy Y.

Poté jsou horní a spodní část zkratovány a 5V je aplikováno doleva a doprava pro čtení X-souřadnice.

Pětivodičový

Spolehlivost je dána výměnou odporového povlaku membrány za vodivý.

Panel je vyroben ze skla a zůstává potažen odporovým materiálem. a elektrody jsou umístěny v jeho rozích.

Nejprve jsou všechny elektrody uzemněny a membrána je napájena, což je neustále monitorováno analogově-digitální převodník.

V okamžiku dotyku ovladač (mikroprocesor) detekuje změnu parametru a vypočítá bod/oblast, kde se změnilo napětí ve čtyřvodičovém obvodu.

Důležitou výhodou je možnost aplikace na konvexní a konkávní povrchy.

Na trhu jsou také 8vodičové obrazovky. Jejich přesnost je vyšší než u uvažovaných, ale spolehlivost to nijak neovlivňuje a cena se výrazně liší.

Závěr

Uvažované senzory se používají všude kvůli jejich nízké ceně a odolnosti vůči vlivu faktorů prostředí, jako je znečištění a nízké teploty (ale ne pod nulou).

Reagují dobře na dotyk s téměř jakýmkoliv předmětem, ale ne ostré.

Plocha tužky nebo zápalky obvykle nestačí ke spuštění odezvy ovladače.

Takové displeje se nasazují, používají se v sektoru služeb (úřady, banky, obchody), lékařství a školství.

Všude tam, kde jsou zařízení izolována od vnějšího prostředí a pravděpodobnost poškození je minimální.

Nízká spolehlivost (obrazovka se snadno poškodí) je částečně kompenzována ochranný film.

Špatný provoz v chladném počasí, nízká propustnost světla (0,75 a 0,85), zdroje (ne více než 35 milionů kliknutí na terminál, který se neustále používá, docela málo) jsou slabiny technologie.

Matice

Zjednodušená odporová technologie, která vznikla ještě před ní.

Membrána je pokryta řadami vertikální vodiče a substrát horizontální.

Po stisknutí se vypočítá plocha, kde jsou vodiče připojeny a přijatá data se přenesou do procesoru.

Ten již generuje řídící signál a zařízení určitým způsobem reaguje, např. vykoná akci přiřazenou tlačítku).

Zvláštnosti:

• velmi nízká přesnost (počet vodičů je velmi omezený);
• nejnižší cena ze všech;
• implementace funkce multitouch díky dotazování na obrazovce řádek po řádku.

Používají se pouze v zastaralé elektronice a díky dostupnosti progresivních řešení se téměř přestaly používat.

kapacitní

Princip je založen na schopnosti předmětů velká kapacita stát se vodiči střídavého proudu.

Obrazovka je vyrobena ve formě skleněného panelu s tenkou vrstvou stříkaného odporového materiálu.

Elektrody v rozích displeje přivádějí na vodivou vrstvu malé střídavé napětí.

V okamžiku kontaktu dochází k úniku proudu, pokud má předmět větší elektrickou kapacitu než obrazovka.

Proud je zaznamenáván v rozích obrazovky a informace ze senzorů jsou odesílány do ovladače ke zpracování. Na jejich základě se vypočítá kontaktní plocha.

První prototypy používaly napětí stejnosměrný proud. Řešení usnadnilo konstrukci, ale často docházelo k haváriím, když uživatel nebyl v kontaktu se zemí.

Tato zařízení jsou velmi spolehlivá, jejich zdroje přesahují odporové zdroje ~ 60krát (asi 200 milionů kliknutí), jsou odolné proti vlhkosti a dokonale tolerují znečištění, které nevede elektrický proud.

Průhlednost je na úrovni 0,9, což je o něco více než u odporových a fungují při teplotách do -15 0 C.

nedostatky:

• nereaguje na rukavici a většinu cizích předmětů;
• vodivý povlak je v horní vrstvě a je velmi citlivý na mechanické poškození.

Používají se ve stejných bankomatech a terminálech pod uzavřeným nebem.

Projektovaná-kapacitní

Na vnitřní povrch je nanesena elektrodová mřížka, která tvoří s lidským tělem kapacitu (kondenzátor). Elektronika (mikrokontrolér a senzory) pracuje na výpočtu souřadnic na a odesílá výpočty procesor.

Mají všechny vlastnosti kapacitní.

Navíc mohou být vybaveny silnou fólií až 1,8 cm, která zvyšuje ochranu proti mechanickému namáhání.

Vodivé nečistoty, kde je obtížné nebo nemožné je odstranit, se snadno odstraní programová metoda.

Většina ostatních se instaluje osobně elektronická zařízení, bankomaty a různá zařízení skutečně instalovaná pod širým nebem (pod krytem). Apple také upřednostňuje projektované kapacitní displeje.

Povrchová akustická vlna

Je vyroben ve formě skleněného panelu vybaveného piezoelektrickými sondovými měniči umístěnými v protilehlých rozích a přijímači.

Jsou také pár a jsou na opačných rozích.

Generátor vysílá vysokofrekvenční elektrický signál do PET, který přemění sérii impulzů na SAW a reflektory jej distribuují.

Odražené vlny zachytí senzory a pošlou je do sondy, která je přemění zpět na elektřinu.

Signál je odeslán do regulátoru, který jej analyzuje.

Při dotyku se mění parametry vlny, zejména se část její energie pohltí v určitém místě. Na základě těchto informací se vypočítá oblast kontaktu a její síla.

Velmi vysoká průhlednost (nad 95 %) je způsobena absencí vodivých/odporových povrchů.

Někdy, k odstranění oslnění, světelné reflektory spolu s přijímači namontované přímo na obrazovce.

Složitost designu v žádném případě neovlivňuje provoz zařízení s takovou obrazovkou a počet dotyků v jednom bodě je 50 milionůkrát, což mírně převyšuje zdroje odporové technologie (celkem 65 milionůkrát).

Vyrábějí se s tenkým filmem asi 3 mm a zesíleným - 6 mm. Díky této ochraně displej vydrží i mírný úder pěstí.

Slabé stránky:

• špatná práce v podmínkách vibrací a otřesů (v dopravě, při chůzi);
• nedostatek odolnosti vůči znečištění - jakýkoli neznámý předmět ovlivňuje fungování displeje;
• rušení za přítomnosti akustického hluku určité konfigurace;
• přesnost je o něco nižší než u kapacitních, proto jsou pro kreslení nevhodné.