Princip rada kapacitivnog senzora. Kako zaslon osjetljiv na dodir radi na telefonu - što je to i kako se razlikuje od zaslona?

Ne razmišljamo često o tome kako radi zaslon uređaja u našim rukama. Ali ponekad postoje slučajevi kada nedavno kupljeni telefon ili tablet odbijaju odgovoriti na uobičajenu digitalnu olovku sa starog uređaja. U ovom slučaju postaje očito da je zaslon novog proizvoda sastavljen pomoću druge tehnologije. Ovdje se već sjećamo da postoje otpornički i kapacitivni zasloni, od kojih potonji postupno zamjenjuju prve.

Vrijedno je napomenuti da malo ljudi zna razliku između površinski montiranih i projiciranih kapacitivnih zaslona. Ali zasloni gotovo svih modernih tableta, pametnih telefona s Androidom ili iOS-om iz Applea su projicirani-kapacitivni, zahvaljujući čemu je moguća takva već potrebna funkcija kao što je multi-touch.

Površinski kapacitivni zasloni

Svi kapacitivni ekrani koriste činjenicu da svi objekti s električnim kapacitetom, uključujući i ljudsko tijelo, dobro provode izmjeničnu struju.

Prvi primjerci kapacitivnih zaslona osjetljivih na dodir radili su na istosmjernu struju, što je pojednostavilo dizajn elektronike, posebice analogno-digitalnog pretvarača, no onečišćenje zaslona ili ruku često je dovodilo do kvarova. Za istosmjernu struju, čak i beznačajni kapacitet je nepremostiva prepreka.

Kapacitivni zasloni, baš kao i otporni zasloni, sastavljeni su u najjednostavnijem slučaju od LCD ili AMOLED zaslon koji daje sliku na samom dnu i dodirnu aktivnu ploču na vrhu .

Aktivni dio površinskih kapacitivnih zaslona je komad stakla presvučen s jedne strane prozirnim materijalom visoke otpornosti. Kao ova električki vodljiva tvar koristi se indijev oksid ili kositar oksid.

Na uglovima ekrana nalaze se četiri elektrode kroz koje se dovodi mali izmjenični napon, identičan sa svih strana. Kada dodirnete površinu ekrana elektrovodljivim predmetom ili izravno prstom, struja curi kroz ljudsko tijelo. Tijek zanemarivih struja senzori istovremeno bilježe u sva četiri kuta, a mikroprocesor na temelju razlike u vrijednostima struje određuje koordinate točke dodira.

Površinski kapacitivni zaslon još uvijek je krhak jer je njegov vodljivi premaz nanesen na vanjsku površinu i nije ničim zaštićen. Ali ne toliko nježan koliko otporan, jer na njegovoj površini nema tanke meke membrane. Odsutnost membrane poboljšava prozirnost zaslona i omogućuje korištenje manje svijetlog i energetski učinkovitog pozadinskog osvjetljenja.

Projektirani kapacitivni ekrani

Ovaj tip zaslona osjetljivog na dodir sposoban je istovremeno odrediti koordinate dviju ili više dodirnih točaka, odnosno podržava multi-touch funkciju. Upravo je ova vrsta zaslona instalirana na svim modernim mobilnim uređajima.

Rade na sličnom principu kao površinski kapacitivni ekrani, razlika je u tome što je njihov aktivni vodljivi sloj nanesen unutar, a ne na vanjskoj površini. To čini aktivni panel mnogo sigurnijim. Možete ga prekriti staklom debljine do 18 mm, čime ćete zaslon osjetljiv na dodir učiniti iznimno otpornim na vandalizam.

Kada dodirnete zaslon osjetljiv na dodir, između prsta osobe i jedne od elektroda iza stakla stvara se mali kapacitet. Mikrokontroler sondira impulsnom strujom točno gdje je na rešetki elektroda napon porastao zbog iznenada stvorenog kapaciteta. Zaslon ne reagira na padajuće kapljice vode, budući da se takve vodljive smetnje lako suzbijaju softverom.

Zajednički nedostatak svih kapacitivnih zaslona je nemogućnost rada s njima s bilo kakvim izolacijskim predmetima. Možete koristiti samo posebnu olovku ili goli prst. Neće reagirati na udobnu plastičnu olovku ili toplu ruku u rukavici.

PCB jetkanje Domaće minijaturno niskonaponsko lemilo Varljiv način za odlemljivanje ploča

Čovječanstvo se oduvijek voljelo dijeliti na skupine: katolike i protestante, vegetarijance i mesojede, ljubitelje ekrana osjetljivih na dodir i one koji za njima nemaju posebnu želju. Srećom, malo je vjerojatno da će tehno-geekovi pokrenuti rat ili križarski pohod protiv onih koji ne dijele njihovo gledište, unatoč činjenici da vojska pristaša sučelja "orijentiranih na prste" raste brzinom razvoja same tehnologije. . Kako to sve funkcionira?

Pametni telefoni i tableti: kako zaslon radi?

Prvi zaslon osjetljiv na dodir pojavio se prije 40 godina u SAD-u. Mreža IC zraka, koja se sastoji od blokova 16x16, instalirana je u računalni sustav Plato IV. Prvi televizor s ekranom osjetljivim na dodir prikazan je na Svjetskom sajmu 1982. godine, a godinu dana kasnije predstavljeno je i prvo osobno računalo HP-150. Zasloni osjetljivi na dodir pojavili su se u telefonima mnogo kasnije: 2004. godine na 3GSM kongresu (kako se tada zvala izložba Mobile World Congress) Philips je novinarima predstavio tri modela (Philips 550, 755 i 759). U to su vrijeme mobilni operateri polagali velike nade u MMS uslugu, pa su glavne funkcije zaslona osjetljivog na dodir bile ograničene na zabavu: kako bi MMS bio emotivniji, programeri su korisnicima ponudili obradu fotografija pomoću olovke - znak, crtanje detalja - pa tek onda poslati primatelju.

Istodobno je postalo moguće koristiti virtualnu tipkovnicu, ali budući da su svi modeli imali digitalnu tipkovnicu, a ekran osjetljiv na dodir značajno je poskupio uređaje, oni su neko vrijeme bili zaboravljeni. Godinu dana kasnije pojavio se Fly X7 - čokoladica s potpuno dodirnim zaslonom bez tipkovnice, nažalost, s brojnim hardverskim nedostacima, koji su ga, uz tadašnju opskurnost marke, pokopali među neuglednim modelima. I to nisu bili jedini pokušaji da se stvori nešto novo, međutim, unatoč nizu prethodnika, prvi punopravni modeli "orijentirani na prste" mogu se nazvati samo Apple iPhone, LG KE850 PRADA i linija HTC Touch, koja se pojavila na tržištu 2007. Obilježili su početak ere telefona osjetljivih na dodir.

Strogo govoreći, dodirni element nije zaslon - to je vodljiva površina koja radi u tandemu sa zaslonom i omogućuje vam unos podataka pomoću prsta ili drugog predmeta.

Kako ekran prepoznaje dodir?

Postoje mnoge vrste zaslona osjetljivih na dodir, ali mi ćemo se usredotočiti samo na one koji se široko koriste u mobilnim uređajima: pametni telefoni i tableti.

Otporni zaslon sastoji se od fleksibilne plastične membrane i staklene ploče, s prostorom između njih ispunjenim mikroizolatorima koji izoliraju vodljivu površinu. Kada ekran pritisnete prstom ili pisaljkom, panel i membrana se zatvaraju, a kontroler registrira promjenu otpora, na temelju čega pametna elektronika određuje koordinate pritiska. Glavne prednosti su niska cijena i jednostavnost izrade, što smanjuje tržišnu cijenu konačnog uređaja.

Još jedna nedvojbena prednost je što zaslon reagira na svaki pritisak - kada radite s njim, nije potrebno koristiti posebnu vodljivu olovku ili prst; nalivpero ili bilo koji drugi predmet kojim možete pritisnuti određenu točku na ekranu sasvim pogodan za ovo. Otporni zaslon je otporan na prljavštinu. Brojne operacije mogu se izvesti čak i s rukom u rukavici - na primjer, odgovaranje na poziv u hladnoj sezoni. Međutim, nije bilo bez nedostataka. Otporni zaslon se lako ogrebe, pa je preporučljivo prekriti ga posebnom zaštitnom folijom, koja zauzvrat nema najbolji učinak na kvalitetu slike. Štoviše, te ogrebotine imaju tendenciju povećanja veličine.

Zaslon ima nisku prozirnost - propušta samo 85% svjetla koje izlazi iz zaslona. Na niskim temperaturama ekran se “smrzne” i slabije reagira na pritisak, a nije baš ni izdržljiv (35 milijuna klikova na jednu točku). Preteče otpornih zaslona bili su matrični ekrani osjetljivi na dodir, čija je osnova bila dodirna mreža: vodoravni vodiči naneseni su na staklo, a vertikalni vodiči naneseni na membranu. Kada ste dodirnuli zaslon, vodilice su se zatvorile i pokazale koordinate točke. Ova se tehnologija koristi i danas, ali gotovo je više ne možete vidjeti na pametnim telefonima.

Krug otpornog zaslona

Tehnologija kapacitivnih ekrana temelji se na činjenici da osoba ima veliki električni kapacitet i može provoditi struju. Kako bi sve radilo, na ekran se nanosi tanki vodljivi sloj, a u svaki od četiri kuta dovodi se slaba izmjenična struja male magnitude. Kada dodirnete zaslon, pojavljuje se točka curenja, koja ovisi o tome koliko je udaljen od kuta zaslona dodir. Ova se vrijednost koristi za određivanje koordinata točke. Takvi su zasloni otporniji na ogrebotine, ne propuštaju tekućinu, izdržljiviji su (oko 200 milijuna klikova) i prozirniji u usporedbi s otpornim, a reagiraju i na najslabije dodire. No, to ima i svojih nedostataka - tijekom razgovora možete nespretno prisloniti telefon na uho i lako pokrenuti neku aplikaciju, ne možete odgovoriti na poziv s rukom u rukavici - električna vodljivost nije ista. Viša cijena ekrana, naravno, utječe na cijenu uređaja.

Krug kapacitivnog zaslona

Kako radi moj iPhone?

Naprednije vrste kapacitivnih zaslona uključuju projekcijsko-kapacitivne zaslone. Elektroda se nanosi na unutarnju površinu stakla, a osoba djeluje kao druga elektroda. Kada dodirnete ekran, formira se kondenzator, čijim mjerenjem kapaciteta možete odrediti koordinate dodira. Budući da se elektroda nanosi na unutarnju površinu zaslona, ​​vrlo je otporna na onečišćenje; Stakleni sloj može doseći 18 mm, što može značajno povećati vijek trajanja zaslona i otpornost na mehanička oštećenja.

Jedna od najzanimljivijih značajki projiciranih kapacitivnih zaslona je podrška za multi-touch tehnologiju. Oni također imaju veliku osjetljivost i imaju relativno širok raspon radnih temperatura, ali još uvijek ne komuniciraju dobro s rukom u rukavici. Čini se da bi to moglo zbuniti potencijalne kupce, ali prije nekoliko godina jedan od poduzetnih korejskih obožavatelja iPhonea smislio je korištenje obične kobasice kao olovke, čija je električna vodljivost omogućila odgovaranje na poziv. Kontroverzni trend izazvao je buru oduševljenja na forumima i privukao pažnju proizvođača modnih dodataka koji su u prodaju pustili posebnu iglu za kobasice. Ima barem jednu prednost u odnosu na običnu kobasicu - ne ostavlja masne tragove na ekranu uređaja.

Dijagram projektivnog kapacitivnog zaslona

Bez obzira na tehnologiju zaslona, ​​on ima niz tipičnih karakteristika. Uz razlučivost, glavne karakteristike zaslona su kut gledanja i prikaz boja koji ovise o vrsti zaslona. Koncept reprodukcije boja neraskidivo je povezan s "dubinom boje", pojmom koji se odnosi na količinu memorije u broju bitova koji se koriste za pohranu i prijenos boje. Što je više bitova, dublje su boje. Moderni LCD zasloni u pametnim telefonima i tabletima prikazuju 18-bitnu boju (više od 262 tisuće nijansi). Maksimalno moguće u ovom trenutku je 24-bitni TrueColor, koji može reproducirati više od 16 milijuna nijansi u AMOLED i IPS matricama.

Kut gledanja, kao i svaki kut, mjeri se u stupnjevima i karakterizira vrijednost pri kojoj svjetlina i čitljivost zaslona padaju najviše dva puta kada ga gledate izravno okomito. Ovu karakteristiku imaju LCD zasloni, ali ne i OLED.

Usporedba medijskih playera: prednosti i mane

Model	Vrsta zaslona	Mane	Prednosti
	Projektirani kapacitivni	Ne može se kontrolirati olovkom	Multitouch podrška
	AMOLED	Jako blješti na suncu
		Neravnomjerno pozadinsko osvjetljenje	Pouzdan prikaz boja Veliki kutovi gledanja Mala potrošnja energije
	TFT TN	Loš prikaz boja Mali kut gledanja	Brzi odgovor Niska cijena
	IPS	Vrijeme odziva	Dobri kutovi gledanja Dobar kontrast Dobar prikaz boja

ZOOM.CNews

Vrste zaslona pametnih telefona i tableta

Trenutno se u proizvodnji pametnih telefona i tableta obično koriste LCD ili OLED zasloni.

LCD zasloni temelje se na tekućim kristalima, koji nemaju vlastiti sjaj, pa im je nužno pozadinsko osvjetljenje. Pod vanjskim utjecajem (temperaturnim ili električnim) kristali mogu promijeniti strukturu i postati neprozirni. Kontrolom struje možete kreirati natpise ili slike na zaslonu.

LCD pikselni sklop

Zasloni s tekućim kristalima koji se koriste u pametnim telefonima i tabletima uglavnom su aktivne matrice (TFT). TFT-ovi koriste prozirne tranzistore tankog filma koji se nalaze neposredno ispod površine zaslona. Za svaki piksel slike zadužen je zaseban tranzistor, pa se slika brzo i jednostavno ažurira.

S pojavom LCD TFT matrica, vrijeme odziva zaslona značajno se povećalo, ali problemi s prikazom boja, kutovima gledanja i mrtvim pikselima ostaju.

LCD pikselni sklop

Najčešće TFT matrice su TN+film i IPS. TN+film je najjednostavnija tehnologija. Film je dodatni sloj koji se koristi za povećanje kuta gledanja. Prednosti takvih matrica su kratko vrijeme odziva i niska cijena, nedostaci su loša reprodukcija boja i, nažalost, kutovi gledanja (120-140 stupnjeva). U IPS matricama (In-Plane-Switchin) bilo je moguće povećati kut gledanja na 178 stupnjeva, povećati kontrast i reprodukciju boja na 24 bita i postići duboku crnu boju: u ovoj matrici drugi filtar uvijek je okomit na prvi , tako da svjetlost ne prolazi kroz njega. Ali vrijeme odziva je još uvijek kratko. Super-IPS je izravni nasljednik IPS-a sa smanjenim vremenom odziva.

PLS matrica (Plain-to-Line Switchin) pojavila se u utrobi Samsunga kao alternativa IPS-u. Njegove prednosti uključuju veću gustoću piksela od IPS-a, visoku svjetlinu i dobru reprodukciju boja, nisku potrošnju energije i velike kutove gledanja. Vrijeme odziva je usporedivo sa Super-IPS. Među nedostacima je neravnomjerno osvjetljenje. Sljedeća generacija, Super-PLS, nadmašila je IPS u kutovima gledanja za 100% i za 10% u kontrastu. Također, pokazalo se da su ove matrice jeftinije za proizvodnju za čak 15%.

U proizvodnji OLED zaslona koriste se organske svjetleće diode koje emitiraju vlastiti sjaj kada su izložene struji. U usporedbi s LCD zaslonima, OLED ima mnoge prednosti. Prvo, ne koriste dodatno pozadinsko osvjetljenje, što znači da se baterija pametnog telefona ne prazni tako brzo kao u slučaju LCD-a. Drugo, OLED zasloni su tanji. Debljina i dizajn uređaja izravno ovise o ovoj karakteristici. Osim toga, OLED zasloni mogu biti fleksibilni, što je dobar znak za budući razvoj. OLED nema takav parametar kao što je "kut gledanja" - slika je jasno vidljiva iz bilo kojeg kuta. OLED također prednjači u svjetlini i kontrastu (1.000.000:1).

Hvaljen je zbog svojih živih i bogatih boja i, zasebno, zbog duboke crne. Ali postoje, naravno, nedostaci. Jedan od glavnih je krhkost: organski spojevi su nestabilni na okoliš i imaju tendenciju blijeđenja, a neke boje spektra pate više od drugih. Iako mijenjate telefon svake tri godine, to vjerojatno neće biti argument protiv kupnje. Osim toga, OLED je još uvijek skuplji za proizvodnju od LCD-a.

OLED krug

OLED zasloni druge generacije također uglavnom imaju TFT aktivnu matricu. Zovu se AMOLED. Glavna prednost je još manja potrošnja energije, nedostaci su nečitljivost slike na jakom suncu.

AMOLED sklop

Sljedeći korak u razvoju tehnologije bili su SuperAMOLED zasloni koje je prvi počeo koristiti Samsung. Njihova temeljna razlika od AMOLED-a je u tome što su filmovi s aktivnim tranzistorima (TFT) integrirani u film poluvodiča. To daje 20% povećanje svjetline, 20% smanjenje potrošnje energije i povećanje čitljivosti na sunčevoj svjetlosti za čak 80%!

SUPERAMOLED sklop

Ne brkajte zaslone izrađene pomoću OLED tehnologije sa zaslonima s LED pozadinskim osvjetljenjem - to su potpuno različite stvari. U potonjem slučaju, obični LCD zaslon dobiva stražnje ili bočno LED pozadinsko osvjetljenje, što, naravno, poboljšava kvalitetu slike, ali još uvijek zaostaje za AMOLED-om ili SuperAMOLED-om.

Što nam donosi budućnost?

U ovom trenutku najjasniji i najpredvidljiviji izgledi očekuju OLED zaslone. Već sada na internetu možete pronaći informacije o tehnologiji bliske budućnosti QLED - LED diode temeljene na kvantnim točkama (poluvodički nanokristal koji svijetli kada je izložen struji ili svjetlu). Snage ove tehnologije su visoka svjetlina, niski troškovi proizvodnje, širok raspon boja, niska potrošnja energije. Kvantne točke, koje čine osnovu nove tehnologije, imaju još jedno važno svojstvo - sposobne su emitirati spektralno čiste boje. Već sada se predviđa da će ova tehnologija imati svijetlu budućnost. Samsung je već razvio 4-inčni QLED zaslon u punoj boji, ali ne žuri s lansiranjem novog proizvoda u masovnu proizvodnju.

Prototip QLED zaslona

Ali Samsung je potvrdio da će masovna proizvodnja savitljivih OLED zaslona započeti ove godine. Prvi uređaji vjerojatno će biti pametni telefoni i tableti. Mala debljina zaslona i fizička svojstva ploče značajno će povećati korisnu površinu zaslona i osloboditi ruke tehno-dizajnera.

Druga obećavajuća tehnologija je IGZO, koju razvija Sharp. Temelji se na istraživanju profesora Hidea Hosona, koji je odlučio pobliže proučiti alternativne poluvodiče i kao rezultat toga razvio tehnologiju TAOS (Transparent Amorphous Oxide Semiconductors) - prozirne amorfne oksidne poluvodiče koji sadrže okside indija, galija i cinka (InGaZnO) , skraćeno IGZO. Razlika između mješavine i amorfnog silicija, koji je korišten u proizvodnji TFT-a, može značajno smanjiti vrijeme odziva, značajno povećati razlučivost zaslona, ​​učiniti ga svjetlijim i kontrastnijim. Apple se jako zainteresirao za perspektivu ove tehnologije i uložio milijardu dolara u proizvodnju IGZO zaslona.

U današnje vrijeme nitko ne sumnja da je zaslon osjetljiv na dodir na vašem telefonu zgodna stvar. Takvi se zasloni koriste za izradu mnogih uređaja – tableta, mobitela, čitača, referentnih uređaja i hrpe drugih periferija. Zaslon osjetljiv na dodir omogućuje vam zamjenu brojnih mehaničkih gumba, a to je vrlo zgodno jer kombinira i zaslon i visokokvalitetni ulazni uređaj. Razina pouzdanosti uređaja značajno se povećava jer nema mehaničkih dijelova. Trenutno se zasloni osjetljivi na dodir obično dijele na nekoliko tipova: otporni (postoje četiri, pet, osam žica), projekcijsko-kapacitivni, matrični-kapacitivni, optički i mjerač naprezanja. Osim toga, zasloni se mogu izraditi na temelju površinskih akustičnih valova ili infracrvenih zraka. Već postoji nekoliko desetaka patentiranih tehnologija. Danas se najčešće koriste kapacitivni i otporni ekrani. Pogledajmo ih detaljnije.

Otporni zaslon.

Najjednostavniji tip je četverožilni, koji se sastoji od posebne staklene ploče, kao i plastične membrane. Prostor između stakla i plastične membrane mora biti ispunjen mikroizolatorima koji mogu pouzdano izolirati vodljive površine jedne od drugih. Po cijeloj površini slojeva postavljene su elektrode, koje su tanke metalne ploče. U stražnjem sloju elektrode su u okomitom položaju, au prednjem sloju - u vodoravnom položaju tako da se mogu izračunati koordinate. Ako pritisnete zaslon, ploča i membrana će se automatski zatvoriti, a poseban senzor će osjetiti pritisak, pretvarajući ga u signal. Zasloni s osam žica, koji se odlikuju visokom razinom točnosti, smatraju se najnaprednijim tipom. Međutim, ove zaslone karakterizira niska razina pouzdanosti i krhkosti. Ako je važno da je zaslon pouzdan, trebate odabrati tip s pet žica.

1 - staklena ploča, 2 - otporna prevlaka, 3 - mikroizolatori, 4 - film s vodljivom prevlakom

Matrix zasloni.

Dizajn je sličan rezistivnom zaslonu, iako je pojednostavljen. Na membranu su posebno naneseni vertikalni vodiči, a na staklo horizontalni vodiči. Ako kliknete na displej, vodiči će se sigurno dodirnuti i zatvoriti unakrsno. Procesor može pratiti koji su vodiči kratko spojeni, a to pomaže u otkrivanju koordinata klika. Matrični zasloni ne mogu se nazvati visoko preciznim, pa se dugo ne koriste.

Kapacitivni ekrani.

Dizajn kapacitivnih zaslona prilično je složen, a temelji se na činjenici da ljudsko tijelo i zaslon zajedno čine kondenzator koji provodi izmjeničnu struju. Takvi zasloni se izrađuju u obliku staklene ploče, koja je prekrivena otpornim materijalom kako ne bi bio otežan električni kontakt. Elektrode se nalaze u četiri kuta zaslona i napajaju se izmjeničnim naponom. Ako dodirnete površinu zaslona, ​​tada će doći do curenja izmjenične struje kroz gore spomenuti "kondenzator". To bilježe senzori, nakon čega podatke obrađuje mikroprocesor uređaja. Kapacitivni zasloni mogu izdržati do 200 milijuna klikova, imaju prosječnu razinu točnosti, ali, nažalost, boje se bilo kakvog utjecaja tekućina.

Projektivni kapacitivni ekrani.

Projicirani kapacitivni zasloni mogu, za razliku od prethodno spomenutih tipova, moći otkriti nekoliko klikova odjednom. S unutarnje strane uvijek postoji posebna rešetka elektroda, au kontaktu s njima sigurno će se formirati kondenzator. Na ovom mjestu električni kapacitet će se promijeniti. Kontroler će moći odrediti točku križanja elektroda. Zatim se izvode izračuni. Ako pritisnete zaslon na nekoliko mjesta odjednom, neće se formirati jedan kondenzator, već nekoliko.

Zaslon s mrežom infracrvenih zraka.

Princip rada takvih zaslona je jednostavan i donekle je sličan matričnom zaslonu. U tom slučaju, vodiči se zamjenjuju posebnim infracrvenim zrakama. Oko ovog ekrana nalazi se okvir u koji su ugrađeni emiteri, kao i prijemnici. Ako dodirnete ekran, neke zrake će se preklapati i ne mogu doći do svog odredišta, odnosno prijemnika. Kao rezultat toga, regulator izračunava mjesto kontakta. Takvi zasloni mogu propuštati svjetlost, izdržljivi su jer nema osjetljivog premaza i uopće nema mehaničkog dodira. Međutim, takvi zasloni trenutno ne zadovoljavaju visoku točnost i boje se bilo kakve kontaminacije. Ali dijagonala okvira takvog zaslona može doseći 150 inča.

Zasloni osjetljivi na dodir temeljeni na površinskim akustičnim valovima.

Ovaj zaslon uvijek je izrađen u obliku staklene ploče u koju su ugrađeni piezoelektrični pretvarači smješteni pod različitim kutovima. Također postoje reflektirajući i prijamni senzori po obodu. Regulator je odgovoran za generiranje signala čija je frekvencija visoka. Nakon toga, signali se uvijek šalju piezoelektričnim pretvornicima, koji mogu pretvoriti dolazne signale u akustične vibracije, koje se naknadno reflektiraju od reflektirajućih senzora. Valove zatim mogu uhvatiti prijamnici, poslati ih natrag u piezoelektrične pretvarače i zatim ih pretvoriti u električni signal. Ako pritisnete zaslon, energija akustičnih valova će se djelomično apsorbirati. Prijemnici su osjetljivi na takve promjene, a procesor može izračunati dodirne točke. Glavna prednost je u tome što ekrani osjetljivi na dodir temeljeni na površinskim akustičnim valovima prate koordinate točke pritiska i snagu pritiska. Zasloni ove vrste su izdržljivi, jer mogu izdržati 50 milijuna dodira. Najčešće se koriste za automate i sustave pomoći. Treba uzeti u obzir da rad takvog zaslona možda neće biti točan u prisutnosti okolne buke, vibracija ili akustičnog zagađenja.

Uređaj za unos informacija, koji je zaslon koji reagira na dodir. Postoji mnogo različitih tipova zaslona osjetljivih na dodir koji rade na različitim fizičkim principima. Ali mi ćemo uzeti u obzir samo one koji se nalaze u mobilnim telefonima i drugoj prijenosnoj opremi.

Kako rade rezistivni zasloni osjetljivi na dodir

Zasloni otporni na dodir dolaze u dvije vrste, četverožilni i petožični. Razmotrimo načelo rada svake vrste zasebno.

Četverožilni otporni zaslon

Princip rada 4-žilnog otpornog zaslona osjetljivog na dodir

Otporni zaslon osjetljiv na dodir sastoji se od staklene ploče i fleksibilne plastične membrane. Otporni premaz nanosi se i na ploču i na membranu. Prostor između stakla i membrane ispunjen je mikroizolatorima koji su ravnomjerno raspoređeni po aktivnom području zaslona i pouzdano izoliraju vodljive površine. Kada se zaslon pritisne, ploča i membrana su zatvoreni, a kontroler sa analogno-digitalni pretvarač registrira promjenu otpora i pretvara je u koordinate dodira (X i Y). Općenito, algoritam čitanja je sljedeći:

1. Na gornju elektrodu dovodi se napon od +5V, a donja je uzemljena. Lijevi i desni su kratko spojeni i provjerava se napon na njima. Ovaj napon odgovara Y-koordinati ekrana.
2. Slično, +5 V i uzemljenje dovode se na lijevu i desnu elektrodu, a X-koordinata se očitava s gornje i donje strane.

Otporni ekran s pet žica

Zaslon s pet žica je pouzdaniji zbog činjenice da je otporni premaz na membrani zamijenjen vodljivim (zaslon s 5 žica nastavlja raditi čak i s prorezanom membranom). Stražnje staklo ima otporni premaz s četiri elektrode u kutovima.

Princip rada 5-žilnog otpornog zaslona osjetljivog na dodir

U početku su sve četiri elektrode uzemljene, a membrana se "povlači" pomoću otpornika na +5V. Stalno se prati razina napona na membrani analogno-digitalni pretvarač. Kada ništa ne dodiruje zaslon osjetljiv na dodir, napon je 5V.

Čim se pritisne ekran, mikroprocesor detektira promjenu napona membrane i počinje izračunavati koordinate dodira na sljedeći način:

1. Napon od +5V se primjenjuje na dvije desne elektrode, lijeve su uzemljene. Napon na ekranu odgovara X-koordinati.
2. Y-koordinata se očitava spajanjem obje gornje elektrode na +5V i na uzemljenje obje donje elektrode.

Kako rade kapacitivni ekrani osjetljivi na dodir

Kapacitivni (ili površinski kapacitivni) zaslon iskorištava činjenicu da objekt velikog kapaciteta provodi izmjeničnu struju.

Princip rada kapacitivnog zaslona osjetljivog na dodir

Kapacitivni zaslon osjetljiv na dodir je staklena ploča presvučena prozirnim otpornim materijalom (obično legura indijeva oksida i kositrenog oksida). Elektrode smještene u uglovima ekrana primjenjuju mali izmjenični napon (isti za sve uglove) na vodljivi sloj. Kada prstom ili drugim vodljivim predmetom dodirnete zaslon, dolazi do curenja struje. Štoviše, što je prst bliže elektrodi, manji je otpor ekrana, što znači da je struja veća. Senzori bilježe struju u sva četiri kuta i prenose je na upravljač koji izračunava koordinate točke dodira.

U ranijim modelima kapacitivnih zaslona korištena je istosmjerna struja - to je pojednostavilo dizajn, ali ako je korisnik imao loš kontakt s tlom, to je dovelo do kvarova.

Kapacitivni zasloni osjetljivi na dodir su pouzdani, imaju oko 200 milijuna klikova (oko 6 i pol godina klikova svake sekunde), ne propuštaju tekućine i vrlo dobro podnose nevodljive nečistoće. Transparentnost 90%. Međutim, vodljivi premaz je još uvijek ranjiv. Stoga se kapacitivni zasloni široko koriste u strojevima instaliranim u zaštićenim područjima. Ne reagiraju na ruku u rukavici.

Princip rada projiciranih kapacitivnih zaslona osjetljivih na dodir

Mreža elektroda nanesena je na unutarnju stranu zaslona. Elektroda zajedno s ljudskim tijelom čini kondenzator; elektronika mjeri kapacitet ovog kondenzatora (isporučuje strujni impuls i mjeri napon).

Princip rada projiciranog kapacitivnog zaslona osjetljivog na dodir

Prozirnost takvih zaslona je do 90%, temperaturni raspon je izuzetno širok. Vrlo izdržljiv (usko grlo je složena elektronika koja obrađuje klikove). POE može koristiti staklo debljine do 18 mm, što rezultira ekstremnom otpornošću na vandalizam. Ne reagiraju na nevodljive onečišćenja; vodljiva se lako suzbijaju pomoću softverskih metoda. Stoga se projicirani kapacitivni zasloni osjetljivi na dodir koriste u vanjskim strojevima. Mnogi modeli reagiraju na ruku u rukavici. U modernim modelima dizajneri su postigli vrlo visoku točnost - međutim, verzije otporne na vandalizam su manje točne.

PEE reagiraju čak i na približavanje ruke - prag odgovora postavlja softver. Razlikovati pritiskanje rukom i pritiskanje vodljivom olovkom. Neki modeli podržavaju višestruki dodir. Stoga se ova tehnologija koristi u dodirnim pločama i višedodirnim zaslonima.

Vrijedno je napomenuti da se zbog razlika u terminologiji površinski i projicirani kapacitivni zasloni često brkaju. Prema klasifikaciji korištenoj u ovom članku, zaslon iPhonea je projiciran kapacitivno.

Zaključak

Svaki tip zaslona osjetljivog na dodir ima svoje prednosti i nedostatke; radi jasnoće, pogledajmo tablicu.

	Otporni 4-žilni	Otporni 5-žilni	Kapacitet	Projektirani kapacitivni
Funkcionalnost
Ruka u rukavici	Da	Da	Ne	Da
Čvrsti vodljivi predmet	Da	Da	Da	Da
Čvrsti neprovodljivi predmet	Da	Da	Ne	Ne
Višestruki dodir	Ne	Da	Da	Da
Mjerenje tlaka	Ne	Ne	Ne	Da
Konačna transparentnost, %	75	85	90	90
Točnost	visoko	visoko	visoko	visoko
Pouzdanost
Životni vijek, milijun klikova	10	35	200	∞
Zaštita od prljavštine i tekućina	Da	Da	Da	Da
Otpornost na vandalizam	Ne	Ne	Ne	Da

Članak je napisan na temelju materijala sa stranice

Danas se nitko ne može iznenaditi telefonom sa zaslonom osjetljivim na dodir. Ručne kontrole postale su moderne, ali malo ljudi razmišlja o tome što se događa kada dodirnete zaslon. Objasnit ću kako funkcioniraju najčešći tipovi zaslona osjetljivih na dodir. Praktičnost i produktivnost rada s digitalnom tehnologijom prvenstveno ovise o korištenim uređajima za unos informacija, uz pomoć kojih osoba kontrolira opremu i preuzima podatke. Najrašireniji i univerzalni instrument je klavijatura, koja je danas vrlo raširena. Međutim, nije uvijek prikladno koristiti ga. Primjerice, dimenzije mobitela ne dopuštaju ugradnju velikih tipki, zbog čega je smanjena brzina unosa informacija. Ovaj problem je riješen korištenjem ekrana osjetljivih na dodir. U samo nekoliko godina napravili su pravu revoluciju na tržištu i počeli se implementirati posvuda – od mobitela i e-knjiga do monitora i printera.

Početak senzornog buma

Kupnja novog pametni telefon, čije tijelo nema niti jednu tipku ili joystick, malo je vjerojatno da ćete razmišljati o tome kako ćete njime upravljati. Sa stajališta korisnika, u tome nema ništa komplicirano: samo dodirnite ikonu na zaslonu prstom, što će dovesti do neke radnje - otvaranje prozora za unos telefonskog broja, SMS ili adresar. U međuvremenu, prije 20 godina o takvim se prilikama moglo samo sanjati.

Zaslon osjetljiv na dodir izumljen je u SAD-u u drugoj polovici 60-ih godina prošlog stoljeća, no sve do ranih 90-ih koristio se uglavnom u medicinskoj i industrijskoj opremi kako bi zamijenio tradicionalne uređaje za unos, čija je uporaba puna poteškoća pod određenim uvjetima. radni uvjeti. Kako se veličina računala smanjivala i pojavljivali dlanovnici, postavilo se pitanje poboljšanja njihovih sustava upravljanja. Godine 1998. pojavio se prvi ručni uređaj sa zaslonom osjetljivim na dodir i sustavom za prepoznavanje rukopisa. Apple Newton MessagePad, a uskoro i komunikatore s ekranima osjetljivim na dodir.

Godine 2006. gotovo svi veliki proizvođači počeli su proizvoditi pametne telefone sa zaslonom osjetljivim na dodir, a nakon pojave Apple iPhone 2007. počinje pravi boom na dodir - displeji ovog tipa pojavljuju se u printerima, e-čitačima, raznim vrstama računala itd. Što se događa kada dodirnete ekran osjetljiv na dodir i kako uređaj “zna” gdje ste točno pritisnuli?

Princip rada rezistivnog zaslona osjetljivog na dodir

Tijekom 40-godišnje povijesti zaslona osjetljivih na dodir razvijeno je nekoliko vrsta ovih uređaja za unos, temeljenih na različitim fizičkim principima koji se koriste za određivanje mjesta dodira. Trenutno su najraširenije dvije vrste zaslona - otporni i kapacitivni. Osim toga, postoje zasloni koji mogu registrirati višestruke klikove istovremeno ( Višestruki dodir) ili samo jedan.

Zasloni izrađeni pomoću otporne tehnologije sastoje se od dva glavna dijela - fleksibilnog gornjeg sloja i krutog donjeg sloja. Kao prvi mogu se koristiti različite plastične ili poliesterske folije, a drugi je izrađen od stakla. Na unutarnje strane obje površine naneseni su slojevi fleksibilne membrane i otpornog materijala (koji ima električni otpor) koji provodi električnu struju. Prostor između njih je ispunjen dielektrikom.

Na rubovima svakog sloja nalaze se tanke metalne pločice – elektrode. U stražnjem sloju s otpornim materijalom nalaze se okomito, au prednjem sloju - vodoravno. U prvom slučaju na njih se dovodi konstantni napon, a električna struja teče s jedne elektrode na drugu. U tom slučaju dolazi do pada napona proporcionalnog duljini dijela zaslona.

Kada dodirnete zaslon osjetljiv na dodir, prednji sloj se savija i komunicira sa stražnjim slojem, što omogućuje upravljaču da odredi napon na njemu i pomoću njega izračuna koordinate dodirne točke horizontalno (X os). Kako bi se smanjio utjecaj otpora prednjeg otpornog sloja, elektrode smještene u njemu su uzemljene. Zatim se izvodi obrnuta operacija: na elektrode prednjeg sloja se dovodi napon, a one koje se nalaze u stražnjem sloju se uzemljuju - tako je moguće izračunati vertikalnu koordinatu dodirne točke (Y os). Ovo je princip rada četverožičnog (nazvanog po broju elektroda) otpornog zaslona osjetljivog na dodir.

Osim četverožičnih, tu su i peterožilni i osmerožilni zasloni osjetljivi na dodir. Potonji imaju sličan princip rada, ali veći točnost pozicioniranja.

Princip rada i dizajn petožilnih otpornih zaslona osjetljivih na dodir donekle su drugačiji od gore opisanih. Prednji sloj otpornog premaza zamijenjen je vodljivim slojem i koristi se isključivo za očitavanje vrijednosti napona na stražnjem otpornom sloju. Ima četiri elektrode ugrađene u kutove zaslona, ​​peta elektroda je izlaz prednjeg vodljivog sloja. U početku su sve četiri elektrode stražnjeg sloja pod naponom, a na prednjem sloju je nula. Čim se dodirne takav zaslon osjetljiv na dodir, gornji i donji sloj se spajaju u određenoj točki, a kontroler osjeti promjenu napona na prednjem sloju. Ovako detektira da je dodirnut zaslon. Zatim se dvije elektrode u stražnjem sloju uzemljuju, izračunava se koordinata osi X dodirne točke, a zatim se druge dvije elektrode uzemljuju i izračunava se koordinata osi Y dodirne točke.

Princip rada kapacitivnog zaslona osjetljivog na dodir

Princip rada kapacitivnih zaslona osjetljivih na dodir temelji se na sposobnosti ljudskog tijela da provodi električnu struju, što ukazuje na prisutnost električnog kapaciteta. U najjednostavnijem slučaju, takav zaslon sastoji se od izdržljive staklene podloge na koju je nanesen sloj otpornog materijala. Na njegovim uglovima postavljene su četiri elektrode. Otporni materijal prekriven je vodljivim filmom na vrhu.

Na sve četiri elektrode dovodi se mali izmjenični napon. Kada osoba dotakne ekran, električni naboj teče kroz kožu do tijela, stvarajući električnu struju. Njegova je vrijednost proporcionalna udaljenosti od elektrode (kuta ploče) do točke kontakta. Kontroler mjeri jakost struje na sve četiri elektrode i na temelju tih vrijednosti izračunava koordinate točke dodira.

Točnost pozicioniranja kapacitivnih zaslona gotovo je ista kao kod otpornih zaslona. Istodobno propuštaju više svjetla (do 90%) koje emitira zaslon. A nepostojanje elemenata podložnih deformacijama čini ih pouzdanijima: kapacitivni zaslon može izdržati više od 200 milijuna klikova u jednom trenutku i može raditi na niskim temperaturama (do -15 ° C). Međutim, prednji vodljivi premaz koji se koristi za određivanje položaja osjetljiv je na vlagu, mehanička oštećenja i vodljive kontaminante. Kapacitet ekrani Aktiviraju se tek kad se dotaknu vodljivim predmetom (rukom bez rukavica ili posebnom iglom). Zasloni ove vrste izrađeni klasičnom tehnologijom također ne mogu pratiti višestruke klikove u isto vrijeme.

Projicirani kapacitivni zasloni osjetljivi na dodir, koji se koriste u iPhone uređajima i sličnim uređajima, imaju tu mogućnost. Ima složeniju strukturu u usporedbi s konvencionalnim kapacitivnim zaslonima. Dva sloja elektroda nanose se na staklenu podlogu, odvojena dielektrikom i tvore rešetku (elektrode u donjem sloju nalaze se okomito, au gornjem sloju - vodoravno). Mreža elektroda zajedno s ljudskim tijelom čini kondenzator. Na mjestu kontakta s prstom dolazi do promjene njegovog kapaciteta, kontroler detektira tu promjenu, utvrđuje na kojem se sjecištu elektroda dogodila i iz tih podataka izračunava koordinatu kontaktne točke.

Takvi zasloni također imaju visoku prozirnost te mogu raditi i na nižim temperaturama (do -40 °C). Električno vodljivi kontaminanti utječu na njih u manjoj mjeri; reagiraju na ruku u rukavici. Visoka osjetljivost omogućuje korištenje debelog sloja stakla (do 18 mm) za zaštitu takvih zaslona.

Princip rada četverožičnog rezistivnog zaslona osjetljivog na dodir

1. Gornji otporni sloj se savija i dolazi u dodir s donjim.
2. Kontroler otkriva napon na dodirnoj točki na donjem sloju i izračunava koordinatu X-osi dodirne točke.
3. Kontroler detektira napon na dodirnoj točki na gornjem sloju i određuje koordinatu dodirne točke duž Y osi.

Princip rada petožilnog otpornog zaslona osjetljivog na dodir

1. Ekran se može dotaknuti bilo kojim tvrdim predmetom.
2. Gornji vodljivi sloj se savija i dolazi u dodir s donjim, što ukazuje na dodirivanje zaslona.
3. Dvije od četiri elektrode donjeg sloja su uzemljene, kontroler određuje napon na mjestu kontakta i izračunava koordinatu točke duž X osi.
4. Druge dvije elektrode su uzemljene, regulator određuje napon na mjestu dodira i izračunava koordinatu točke po Y osi.

Prednosti

• Niska cijena
• Visoka otpornost na mrlje
• Može se dotaknuti bilo kojim tvrdim predmetom

Mane

• Mala izdržljivost (1 milijun klikova u jednom trenutku za četverožilni, 35 milijuna klikova za petožilni) i otpornost na vandalizam
• Slaba propusnost svjetla (ne više od 85%)
• Ne podržava Multitouch

Primjeri uređaja

• Telefoni (na primjer, Nokia 5800, NTS Touch Diamond), PDA uređaji, računala (na primjer, MSI Wind Top AE1900), industrijska i medicinska oprema.

Princip rada

1. Zaslon se dodiruje vodljivim predmetom (prstom, posebnom olovkom).
2. Struja teče od ekrana do objekta.
3. Kontroler mjeri struju u kutovima ekrana i određuje koordinate točke dodira.

Prednosti

• Visoka izdržljivost (do 200 milijuna klikova), sposobnost rada na niskim temperaturama (do -15 ° C)

Mane

• Osjetljivo na vlagu, vodljive kontaminante
• Ne podržava Multitouch

Primjeri uređaja

• Telefoni, touchpadovi (na primjer, u iRiver VZO playeru), PDA uređaji, bankomati, kiosci.

Princip rada

1. Vodljivi predmet se dotakne ili približi ekranu, stvarajući s njim kondenzator.
2. Na mjestu dodira mijenja se električni kapacitet.
3. Regulator registrira promjenu i utvrđuje na kojem se križanju elektroda dogodila. Na temelju tih podataka izračunavaju se koordinate točke dodira.

Prednosti

• Visoka izdržljivost (do 200 milijuna klikova), sposobnost rada na niskim temperaturama (do -40 °C)
• Visoka otpornost na vandalizam (zaslon se može prekriti slojem stakla debljine do 18 mm)
• Visoka propusnost svjetla (više od 90%)
• Multitouch podržan

Mane

• Reagirajte samo na dodir vodljivog predmeta (prst, posebna olovka)

Primjeri uređaja

• Telefoni (na primjer, iPhone), touchpadovi, zasloni prijenosnih i računalnih računala (na primjer, HP TouchSmart tx2), elektronički kiosci, bankomati, terminali za plaćanje.

Windows 7

Postalo je moguće upravljati računalom pomoću pokreta "Scroll", "Forward/backward", "Rotate" i "Zoom". Operativni sustav Windows 7 mnogo je bolje prilagođen za rad sa ekranima osjetljivim na dodir od svih prethodnih verzija. 06 to dokazuje modificirano sučelje i programska traka, u kojoj su se pojavile kvadratne ikone umjesto pravokutnih gumba koji simboliziraju pokrenute programe - mnogo ih je praktičnije pritisnuti prstom. Osim toga, pojavila se nova značajka - popisi skokova, koji vam omogućuju brzo pronalaženje nedavno otvorenih datoteka ili često pokretanih stavki. Da biste aktivirali ovu značajku, jednostavno povucite ikonu programa na radnu površinu.

Operativnom sustavu Windows po prvi put je dodana opcija prepoznavanja pokreta dodira, koji su povezani s izvršavanjem pojedinih funkcija. Tako se u sustavu Windows 7 pojavilo pomicanje dodirom te, kao, primjerice, u Apple iPhoneu, mogućnost povećanja slika ili dokumenata pomicanjem dva prsta u različitim smjerovima. Postojao je i pokret odgovoran za rotaciju slike. Operacijama poput kopiranja, brisanja i lijepljenja također se mogu dodijeliti zasebne geste. Gumbi zaslonske tipkovnice svijetle kada se dodirnu, što olakšava korištenje na zaslonu osjetljivom na dodir. A mogućnost prepoznavanja rukom pisanog teksta omogućuje vam brzi unos malih poruka.