Rareori, ne gândim la modul în care funcționează afișajul dispozitivului din mâinile noastre. Dar uneori există momente în care un telefon sau o tabletă achiziționate recent refuză să răspundă la stiloul digital obișnuit de pe un dispozitiv vechi. În acest caz, devine evident că noul ecran este asamblat folosind o altă tehnologie. Aici se reamintește deja că există ecrane rezistive și capacitive, dintre care ultimele le înlocuiesc treptat pe primele.
Este demn de remarcat faptul că puțini oameni știu despre diferența dintre afișajele capacitive de suprafață și cele proiectate. Dar ecranele aproape tuturor tabletelor moderne, smartphone-urilor cu Android sau iOS de la Apple sunt proiectate-capacitive, datorită cărora este posibilă o funcție deja necesară precum multitouch.
Ecrane capacitive de suprafață
Toate ecranele capacitive folosesc faptul că toate obiectele cu capacitate electrică, inclusiv corpul uman, conduc bine curentul alternativ.
Primele copii ale ecranelor tactile capacitive funcționau pe curent continuu, ceea ce a simplificat proiectarea electronicii, în special a convertorului analog-digital, dar contaminarea ecranului sau a mâinilor ducea adesea la defecțiuni. Pentru curent continuu, chiar și o capacitate neglijabilă este o barieră de netrecut.
Ecranele capacitive, ca și ecranele rezistive, sunt asamblate în cel mai simplu caz din LCD sau AMOLED ecran care oferă o imagine în partea de jos și un panou tactil activ în partea de sus .
Partea activă a ecranelor capacitive de suprafață este o bucată de sticlă acoperită pe o parte cu un material transparent, de înaltă rezistență. Oxidul de indiu sau oxidul de staniu este utilizat ca această substanță conducătoare de electricitate.
Patru electrozi sunt amplasați în colțurile ecranului, prin care se aplică o mică tensiune alternativă, aceeași din toate părțile. Când atingeți suprafața ecranului cu un obiect conducător de electricitate sau direct cu un deget, un curent se scurge prin corpul uman. Fluxul de curenți neglijabil de mici este înregistrat simultan în toate cele patru colțuri de senzori, iar microprocesorul determină coordonatele punctului de contact prin diferența de valori ale curentului.
Scutul de capacitate de suprafață este încă fragil, deoarece stratul său conductor este aplicat pe suprafața exterioară și nu este protejat de nimic. Dar nu la fel de blând ca rezistiv, deoarece nu există nicio membrană moale subțire pe suprafața sa. Absența unei membrane îmbunătățește transparența afișajului și permite utilizarea unei lumini de fundal mai puțin luminoase și care economisesc energie.
Ecrane capacitive proiectate
Acest tip de ecran tactil este capabil să determine simultan coordonatele a două sau mai multe puncte de atingere, adică acceptă funcția multi-touch. Acest tip de afișaj este instalat pe toate dispozitivele mobile moderne.
Ele funcționează pe un principiu similar ecranelor capacitive de suprafață, diferența constă în faptul că au un strat conductor activ aplicat în interior, și nu pe suprafața exterioară. Datorită acestui fapt, panoul activ este mult mai sigur. Îl poți acoperi cu sticlă de până la 18 mm grosime, făcând astfel ecranul tactil extrem de rezistent la vandalism.
Când atingeți ecranul tactil, între degetul uman și unul dintre electrozii din spatele sticlei se formează o capacitate mică. Microcontrolerul sondează cu un curent pulsat exact acolo unde pe grila de electrozi tensiunea a crescut din cauza capacității bruște. Ecranul nu reacționează la căderea picăturilor de apă, deoarece o astfel de interferență conductivă este ușor de suprimat prin metoda software.
Un dezavantaj comun pentru toate ecranele capacitive este incapacitatea de a lucra cu ele cu orice obiect izolator. Puteți folosi doar un stylus special sau un deget gol. Nu vor reacționa la un stilou confortabil din plastic sau la o mână într-o mănușă caldă.
Gravarea PCB Fier de lipit miniatural de joasa tensiune de casa O modalitate dificilă de a deslipi plăcile
Omenirii i-a plăcut întotdeauna să fie împărțită în grupuri: catolici și protestanți, vegetarieni și mâncători de carne, fani ai ecranelor tactile și cei care nu simt prea multă atracție față de ei. Din fericire, este puțin probabil ca pacienții tehnologiei să înceapă un război sau o cruciada împotriva celor care nu împărtășesc punctul lor de vedere, în ciuda faptului că armata de adepți ai interfețelor „orientate pe degete” crește cu ritmul de dezvoltare a tehnologiei în sine. Cum este aranjat totul?
Smartphone-uri și tablete: cum funcționează ecranul?
Primul ecran tactil a apărut acum 40 de ani în SUA. Grila de fascicul IR, formată din blocuri de 16x16, a fost instalată în sistemul informatic Plato IV. Primul televizor cu ecran tactil a fost prezentat la Târgul Mondial din 1982, un an mai târziu a fost prezentat primul computer personal HP-150. La telefoane, ecranele tactile au apărut mult mai târziu: în 2004, la 3GSM Congress (cum era numit la acea vreme Mobile World Congress), Philips a prezentat jurnaliştilor trei modele (Philips 550, 755 şi 759). La acea vreme, operatorii de telefonie mobilă aveau mari speranțe în serviciul MMS, așa că principalele funcții ale ecranului tactil erau distractive: pentru a face MMS-ul mai emoționant, dezvoltatorii au oferit utilizatorilor să prelucreze fotografiile cu un stylus - semnează, adaugă detalii - și abia apoi trimite-l destinatarului.
În același timp, a devenit posibilă utilizarea unei tastaturi virtuale, dar din moment ce toate modelele aveau una digitală, iar ecranul tactil a crescut semnificativ costul dispozitivelor, acestea au fost uitate pentru o vreme. Un an mai târziu, a apărut Fly X7 - un monobloc complet sensibil la atingere, din păcate, cu o serie de defecte hardware, care, împreună cu obscuritatea de atunci a mărcii, l-au îngropat printre modele neremarcabile. Și acestea nu au fost singurele încercări de a crea ceva nou, însă, în ciuda mai multor predecesori, doar Apple iPhone, LG KE850 PRADA și linia HTC Touch, care au apărut pe piață în 2007, pot fi numite primele cu drepturi depline. modele „orientate pe degete”. Ei au fost cei care au inițiat era telefoanelor tactile.
Strict vorbind, elementul tactil nu este un ecran - este o suprafață conductoare care funcționează în tandem cu ecranul și permite introducerea datelor folosind un deget sau alt obiect.
Cum recunoaște ecranul atingerea?
Există multe tipuri de ecrane tactile, dar ne vom concentra doar pe cele care sunt utilizate pe scară largă în dispozitivele mobile: smartphone-uri și tablete.
Display-ul rezistiv este format dintr-o membrană flexibilă din plastic și un panou de sticlă, spațiul dintre care este umplut cu microizolatori care izolează suprafața conductoare. Când apăsați ecranul cu degetul sau cu stiloul, panoul și membrana se închid, iar controlerul înregistrează o modificare a rezistenței, pe baza căreia electronica inteligentă determină coordonatele apăsării. Principalele avantaje sunt costul redus și ușurința de fabricare, ceea ce reduce valoarea de piață a dispozitivului final.
De asemenea, avantajele incontestabile includ faptul că ecranul răspunde la orice apăsare - atunci când lucrați cu acesta, nu este necesar să folosiți un stilou sau un deget conductiv special, un stilou sau orice alt obiect cu care puteți apăsa pe un anumit punct. a ecranului este destul de potrivit pentru asta. Ecranul rezistiv este rezistent la murdărie. O serie de operațiuni pot fi efectuate chiar și cu o mână înmănușată - de exemplu, răspundeți la un apel în sezonul rece. Cu toate acestea, nu a fost lipsit de dezavantaje. Ecranul rezistiv se zgâria ușor, așa că este indicat să îl acoperiți cu o folie de protecție specială, care la rândul său nu afectează în cel mai bun mod calitatea imaginii. Mai mult, aceste zgârieturi tind să crească în dimensiune.
Ecranul are o transparență redusă - trece doar 85% din lumina care vine de la afișaj. La temperaturi scăzute, ecranul „îngheață” și reacționează mai rău la apăsare, nu este foarte durabil (35 de milioane de clicuri la un moment dat). Precursorii ecranelor rezistive au fost ecranele tactile matriceale, care se bazau pe o grilă de senzori: pe sticlă erau aplicați conductori orizontali, iar pe membrană conductori verticali. La atingerea ecranului, ghidajele s-au închis și au indicat coordonatele punctului. Această tehnologie este folosită și astăzi, dar nu se găsește aproape niciodată în smartphone-uri.
Circuit de ecran rezistiv
Tehnologia ecranelor capacitive se bazează pe faptul că o persoană are o capacitate electrică mare și este capabilă să conducă curentul. Pentru ca totul să funcționeze, pe ecran este aplicat un strat conductiv subțire și pe fiecare dintre cele patru colțuri este aplicat un curent alternativ slab de magnitudine mică. Atingerea ecranului cauzează un punct de scurgere, care depinde de cât de departe de colțul afișajului a avut loc atingerea. Conform acestei valori se determină coordonatele punctului. Astfel de ecrane sunt mai rezistente la zgârieturi, nu lasă lichidul să treacă, sunt mai durabile (aproximativ 200 de milioane de clicuri) și mai transparente în comparație cu cele rezistive, în plus, răspund la cele mai ușoare atingeri. Cu toate acestea, acest lucru are dezavantajele sale - în timpul unei conversații, puteți să vă atingeți stângaci telefonul cu urechea și să lansați cu ușurință o aplicație, nu veți răspunde la un apel cu o mână înmănușată - conductivitatea electrică nu este aceeași. Costul mai mare al ecranului, desigur, afectează prețul dispozitivului.
Diagrama ecranului capacitiv
Cum funcționează iPhone-ul meu?
Tipurile mai avansate de ecrane capacitive includ ecranele capacitive proiectate. Un electrod este aplicat pe suprafața interioară a sticlei, iar o persoană acționează ca al doilea electrod. Când atingeți ecranul, se formează un condensator, prin măsurarea capacității căreia puteți determina coordonatele de apăsare. Deoarece electrodul este aplicat pe suprafața interioară a ecranului, este foarte rezistent la murdărie; stratul de sticlă poate ajunge la 18 mm, ceea ce poate crește semnificativ durata de viață a afișajului și rezistența la deteriorarea mecanică.
Una dintre cele mai interesante caracteristici ale ecranelor capacitive proiectate este suportul pentru tehnologia multi-touch. De asemenea, au o sensibilitate mare și au o gamă de temperatură relativ largă de funcționare, dar totuși nu interacționează foarte bine cu o mână înmănușată. S-ar părea că acest lucru poate deruta potențialii cumpărători, dar în urmă cu câțiva ani, unul dintre antreprenorii fani coreeni de iPhone a ghicit să folosească un cârnați obișnuit ca stilou, a cărui conductivitate electrică făcea posibil să răspundă la un apel. Tendința controversată a stârnit o furtună de entuziasm pe forumuri și a atras atenția producătorilor de accesorii, care au lansat spre vânzare un stylus special pentru cârnați. Înainte de cârnatul obișnuit, are cel puțin un plus - nu lasă urme grase pe ecranul dispozitivului.
Diagrama unui ecran capacitiv de proiecție
Indiferent de tehnologia ecranului, acesta are o serie de caracteristici tipice. Pe lângă rezoluție, principalele caracteristici ale ecranului includ unghiul de vizualizare și reproducerea culorilor, care depinde de tipul de afișare. Conceptul de reproducere a culorii este indisolubil legat de „profunzimea culorii” – un termen care se referă la cantitatea de memorie în numărul de biți folosiți pentru stocarea și transmiterea culorii. Cu cât sunt mai multe biți, cu atât culorile sunt mai profunde. Ecranele LCD moderne de pe smartphone-uri și tablete afișează culori pe 18 biți (mai mult de 262.000 de nuanțe). Maximul posibil în acest moment este TrueColor pe 24 de biți, care este capabil să reproducă peste 16 milioane de culori în matrice AMOLED și IPS.
Unghiul de vizualizare, ca orice unghi, se măsoară în grade și caracterizează valoarea la care luminozitatea și lizibilitatea ecranului scade de cel mult de două ori, dacă îl privești direct perpendicular. LCD-urile au această caracteristică, dar nu și OLED-urile.
Comparația playerelor media: argumente pro și contra
| Model |
Tipul ecranului |
Defecte |
Demnitate |
| |
Capacitiv proiectat |
|
|
| |
AMOLED |
|
|
|
|
|
|
|
| TFT TN |
|
|
|
| |
IPS |
|
|
ZOOM.CNews
Tipuri de ecran de smartphone-uri și tablete
În prezent, în producția de smartphone-uri și tablete, de regulă, sunt utilizate fie afișaje LCD, fie OLED.
Ecranele LCD se bazează pe cristale lichide, care nu au propria lor strălucire, prin urmare, în ordinea finală, necesită o lampă cu iluminare de fundal. Sub influență externă (temperatură sau electrică), cristalele își pot schimba structura și devin opace. Controlând curentul, puteți crea inscripții sau imagini pe afișaj.
Circuit de pixeli LCD
Ecranele cu cristale lichide utilizate în smartphone-uri și tablete sunt în mare parte cu matrice activă (TFT). Matricele TFT folosesc tranzistori transparente cu peliculă subțire, care sunt situate direct sub suprafața ecranului. Un tranzistor separat este responsabil pentru fiecare punct al imaginii, astfel încât imaginea este actualizată rapid și natural.
Odată cu apariția matricelor LCD TFT, timpul de răspuns al afișajului a crescut semnificativ, dar rămân probleme cu reproducerea culorilor, unghiurile de vizualizare și pixelii morți.
Circuit de pixeli LCD
Cele mai comune matrice TFT sunt TN+film și IPS. TN+film este cea mai simplă tehnologie. Filmul este un strat suplimentar care este utilizat pentru a mări unghiul de vizualizare. Dintre avantajele unor astfel de matrici - un timp scurt de răspuns și un cost redus, contra - reproducerea slabă a culorilor și, din păcate, unghiurile de vizualizare (120-140 de grade). În matricele IPS (In-Plane-Switchin), a fost posibilă creșterea unghiului de vizualizare la 178 de grade, creșterea contrastului și reproducerea culorii la 24 de biți și obținerea unui negru profund: în această matrice, al doilea filtru este întotdeauna perpendicular pe mai întâi, astfel încât lumina să nu treacă prin ea. Dar timpul de răspuns este încă mic. Super-IPS este un succesor direct al IPS cu un timp de răspuns redus.
PLS-matrix (Plain-to-Line Switchin) a apărut în măruntaiele Samsung ca o alternativă la IPS. Avantajele sale includ o densitate de pixeli mai mare decât IPS, luminozitate ridicată și reproducere bună a culorilor, consum redus de energie, unghiuri mari de vizualizare. Timpul de răspuns este comparabil cu Super-IPS. Printre deficiențe - iluminarea neuniformă. Următoarea generație, Super-PLS, a depășit IPS la unghiurile de vizualizare cu 100% și cu 10% în raporturile de contrast. De asemenea, aceste matrici s-au dovedit a fi mai ieftine în producție cu până la 15%.
Ecranele OLED folosesc diode organice emițătoare de lumină, care își emit propria strălucire atunci când sunt expuse la electricitate. În comparație cu LCD-urile, OLED-urile au multe avantaje. În primul rând, nu folosesc iluminare suplimentară de fundal, ceea ce înseamnă că bateria smartphone-ului nu se epuizează la fel de repede ca în cazul LCD-urilor. În al doilea rând, afișajele OLED sunt mai subțiri. Grosimea și designul dispozitivului depind direct de această caracteristică. În plus, afișajele OLED pot fi flexibile, ceea ce este de bun augur pentru dezvoltare. OLED nu are un astfel de parametru precum „unghiul de vizualizare” - imaginea este bine vizualizată din orice unghi. În ceea ce privește luminozitatea și contrastul (1.000.000:1), OLED este de asemenea lider.
El este lăudat pentru culorile vibrante și bogate și separat pentru negrul profund. Dar există, desigur, dezavantaje. Una dintre cele principale poate fi numită fragilitate: compușii organici sunt instabili pentru mediu și au tendința de a arde, iar unele culori ale spectrului suferă mai mult decât altele. Deși dacă îți schimbi telefonul la fiecare trei ani, este puțin probabil ca acesta să fie un argument împotriva achiziției. În plus, OLED-urile sunt încă mai scumpe de fabricat decât LCD-urile.
Circuit OLED
Ecranele OLED de a doua generație au, de asemenea, în mare parte o matrice TFT activă. Se numesc AMOLED. Principalul avantaj este consumul de energie și mai mic, dezavantajele sunt imposibilitatea de citire a imaginii în lumina puternică a soarelui.
Circuit AMOLED
Următorul pas în dezvoltarea tehnologiei au fost ecranele SuperAMOLED, pe care Samsung a început să le folosească pentru prima dată. Diferența lor fundamentală față de AMOLED este că filmele cu tranzistori activi (TFT) sunt integrate într-un film de semiconductori. Acest lucru are ca rezultat o creștere cu 20% a luminozității, o reducere cu 20% a consumului de energie și o creștere a lizibilității la lumina soarelui cu până la 80%!
Circuit SUPERAMOLED
Nu confunda ecranele OLED cu ecranele cu iluminare din spate LED - sunt lucruri complet diferite. În acest ultim caz, un LCD obișnuit primește iluminare din spate sau laterală cu LED-uri, ceea ce cu siguranță îmbunătățește calitatea imaginii, dar încă nu face față AMOLED sau SuperAMOLED.
Ce ne așteaptă în viitor?
În acest moment, cele mai clare și mai previzibile perspective așteaptă ecranele OLED. Deja acum pe Web puteți găsi informații despre tehnologia viitorului apropiat QLED - LED-uri bazate pe puncte cuantice (un nanocristal semiconductor care strălucește atunci când este expus la curent sau lumină). Punctele forte ale acestei tehnologii sunt luminozitatea ridicată, costul scăzut de producție, gamă largă de culori, consum redus de energie. Punctele cuantice, care stau la baza noii tehnologii, au o altă proprietate importantă - sunt capabile să emită culori pure din punct de vedere spectral. Deja, se prevede că această tehnologie va avea un viitor strălucit. Samsung a dezvoltat deja un ecran QLED full color de 4 inchi, dar nu se grăbește să lanseze noul produs în producția de masă.
Prototip de afișaj QLED
Dar Samsung a confirmat că anul acesta va începe producția în masă de afișaje OLED flexibile. Probabil că primele dispozitive vor fi smartphone-urile și tabletele. Grosimea mică a ecranului și proprietățile fizice ale panoului vor crește semnificativ suprafața utilă a ecranului și vor elibera mâinile designerilor techno.
O altă tehnologie promițătoare este IGZO, care este dezvoltată de Sharp. Se bazează pe cercetările profesorului Hideo Hosono, care a decis să arunce o privire mai atentă asupra semiconductorilor alternativi și ca urmare a dezvoltat tehnologia TAOS (Transparent Amorphe Oxide Semiconductors) - semiconductori de oxid amorf transparent care conțin oxizi de indiu, galiu și zinc (InGaZnO). ), prescurtat ca IGZO. Diferențele dintre amestecul de siliciu amorf, care a fost folosit în producția de TFT, pot reduce semnificativ timpul de răspuns, pot crește semnificativ rezoluția ecranului, îl pot face mai luminos și mai contrastat. Apple a fost foarte interesat de perspectivele acestei tehnologii și a investit un miliard de dolari în producția de display-uri IGZO.
În zilele noastre, nimeni nu se îndoiește că ecranul tactil de pe telefonul tău este un lucru convenabil. Astfel de afișaje sunt folosite pentru a crea o varietate de dispozitive - tablete, telefoane mobile, cititoare, dispozitive de referință și o grămadă de alte periferice. Ecranul tactil vă permite să înlocuiți numeroase butoane mecanice, ceea ce este foarte convenabil, deoarece în acest caz combină atât afișajul, cât și un dispozitiv de intrare de înaltă calitate. Nivelul de fiabilitate al dispozitivelor este semnificativ crescut, deoarece nu există piese mecanice. În prezent, ecranele tactile sunt de obicei împărțite în mai multe tipuri: rezistive (există patru, cinci, opt fire), proiective-capacitive, matrice-capacitive, optice și tensometrice. În plus, afișajele pot fi create pe baza undelor acustice de suprafață sau a razelor infraroșii. Există deja câteva zeci de tehnologii brevetate. În zilele noastre, ecranele capacitive și rezistive sunt cel mai des folosite. Le vom analiza mai detaliat.Ecran rezistiv.
Cel mai simplu tip este un cu patru fire, care constă dintr-un panou special de sticlă, precum și o membrană de plastic. Spațiul dintre sticlă și membrana de plastic trebuie umplut cu microizolatori, care pot izola în mod fiabil suprafețele conductoare unele de altele. Electrozii, care sunt plăci subțiri din metal, sunt instalați pe întreaga suprafață a straturilor. În stratul din spate, electrozii sunt în poziție verticală, iar în stratul frontal, în poziție orizontală, astfel încât să poată fi calculate coordonatele. Dacă apăsați pe display, panoul și membrana se vor închide automat, iar un senzor special va percepe apăsarea, transformând-o într-un semnal. Afișajele cu opt fire sunt considerate cel mai avansat tip, care au un nivel ridicat de precizie. Cu toate acestea, aceste ecrane se caracterizează printr-un nivel scăzut de fiabilitate și fragilitate. Dacă este important ca afișajul să fie fiabil, este necesar să opriți alegerea pe forma sa cu cinci fire.
1 - panou de sticlă, 2 - acoperire rezistivă, 3 - microizolatoare, 4 - peliculă cu acoperire conductivă
ecrane matrice.
Designul este similar cu un afișaj rezistiv, deși a fost simplificat. Pe membrană s-au aplicat în mod special conductorii verticali, iar pe sticlă s-au aplicat conductoare orizontale. Dacă apăsați pe afișaj, atunci conductorii se vor atinge cu siguranță, se vor închide în cruce. Procesorul poate urmări ce fire sunt scurtcircuitate, iar acest lucru ajută la detectarea coordonaților clicului. Ecranele matrice nu pot fi numite de înaltă precizie, așa că nu au fost folosite de mult timp.
ecrane capacitive.
Designul ecranelor capacitive este destul de complex și se bazează pe faptul că corpul uman și afișajul formează împreună un condensator care conduce curentul alternativ. Astfel de ecrane sunt realizate sub forma unui panou de sticlă, care este acoperit cu un material rezistiv, astfel încât contactul electric să nu fie împiedicat. Electrozii sunt amplasați în cele patru colțuri ale afișajului și sunt alimentați cu o tensiune alternativă. Dacă atingeți suprafața afișajului, atunci va exista o scurgere de curent alternativ prin „condensatorul” menționat mai sus. Aceasta este înregistrată de senzori, după care informația este procesată de microprocesorul dispozitivului. Afișajele capacitive pot rezista până la 200 de milioane de clicuri, au un nivel mediu de precizie, dar, din păcate, le este frică de orice influență a lichidelor.
Ecrane proiectiv-capacitive.
Ecranele capacitive de proiecție pot, spre deosebire de tipurile anterioare luate în considerare, să poată detecta mai multe clicuri simultan. În interior există întotdeauna o rețea specială de electrozi, iar în timpul contactului cu aceștia se va forma un condensator. În acest loc, capacitatea electrică va fi schimbată. Controlerul va putea determina punctul în care electrozii s-au încrucișat. Apoi au loc calculele. Dacă apăsați imediat ecranul în mai multe locuri, atunci nu se va forma un condensator, ci mai multe.
Ecran cu o grilă de raze infraroșii.
Principiul de funcționare a unor astfel de afișaje este simplu și, într-o oarecare măsură, este similar cu matricea. În acest caz, conductoarele sunt înlocuite cu raze infraroșii speciale. În jurul acestui ecran există un cadru în care sunt încorporate emițători, precum și receptoare. Dacă apeși pe ecran, atunci unele fascicule se vor suprapune și nu pot ajunge la propria destinație, și anume receptorul. Ca rezultat, controlerul calculează punctul de contact. Astfel de ecrane pot transmite lumină, sunt durabile, deoarece nu există un strat sensibil și atingerea mecanică nu are loc deloc. Cu toate acestea, astfel de afișaje nu îndeplinesc în prezent o precizie ridicată și se tem de orice contaminare. Dar diagonala cadrului unui astfel de display poate ajunge la 150 de inchi.
Ecrane tactile pe unde acustice de suprafață.
Acest afișaj este întotdeauna realizat sub forma unui panou de sticlă, în care sunt încorporate traductoare piezoelectrice, amplasate în unghiuri diferite. Există, de asemenea, senzori de recepție reflectorizante de-a lungul perimetrului. Controlerul este responsabil pentru generarea de semnale a căror frecvență este mare. După aceea, semnalele sunt întotdeauna trimise către traductoare piezoelectrice, care pot converti semnalele primite în vibrații acustice, care sunt ulterior reflectate de senzorii reflectorizanti. Undele pot fi apoi preluate de receptori, retrimise la traductoare piezoelectrice și apoi convertite într-un semnal electric. Dacă apăsați pe afișaj, energia undelor acustice va fi parțial absorbită. Receptoarele sunt receptive la astfel de modificări, iar procesorul poate calcula punctele de contact. Principalul avantaj este că ecranele tactile bazate pe unde acustice de suprafață urmăresc coordonatele punctului de presare, forța de presare. Ecranele de acest tip sunt durabile, deoarece pot rezista la 50 de milioane de atingeri. Cel mai adesea sunt folosite pentru aparate de slot, sisteme de referință. Trebuie avut în vedere faptul că funcționarea unui astfel de afișaj poate fi inexactă în ceea ce privește zgomotul ambiental, vibrațiile, poluarea acustică.
Un dispozitiv de intrare, care este un ecran care răspunde la atingerea acestuia. Există multe tipuri diferite de ecrane tactile care funcționează pe principii fizice diferite. Dar le vom lua în considerare doar pe cele care se găsesc în telefoanele mobile și alte echipamente portabile.
Cum funcționează ecranele tactile rezistive
Ecranele tactile rezistive sunt disponibile în două variante, cu patru fire și cu cinci fire. Luați în considerare principiul de funcționare al fiecăruia dintre tipuri separat.
Ecran rezistiv cu 4 fire
Cum funcționează ecranul tactil rezistiv cu 4 fire
Ecranul tactil rezistiv constă dintr-un panou de sticlă și o membrană flexibilă din plastic. Atât panoul, cât și membrana au un strat rezistiv. Spațiul dintre sticlă și membrană este umplut cu microizolatori, care sunt distribuite uniform pe zona activă a ecranului și izolează în mod fiabil suprafețele conductoare. Când ecranul este apăsat, panoul și membrana sunt închise, iar controlerul cu convertor analog-digitalînregistrează modificarea rezistenței și o convertește în coordonate tactile (X și Y). În termeni generali, algoritmul de citire este următorul:
- La electrodul superior se aplică o tensiune de + 5V, iar cel inferior este împământat. Stânga și dreapta sunt scurtcircuitate și se verifică tensiunea de pe ele. Această tensiune corespunde coordonatei Y a ecranului.
- În mod similar, + 5V și „împământarea” sunt furnizate electrozilor din stânga și din dreapta, coordonatele X sunt citite de sus și de jos.
Scut rezistiv cu cinci fire
Ecranul cu cinci fire este mai fiabil datorită faptului că învelișul rezistiv de pe membrană este înlocuit cu unul conductiv (ecranul cu 5 fire continuă să funcționeze chiar și cu o membrană tăiată). Geamul din spate are un strat rezistiv cu patru electrozi la colțuri.
Cum funcționează ecranul tactil rezistiv cu 5 fire
Inițial, toți cei patru electrozi sunt legați la pământ, iar membrana este „trasă în sus” de un rezistor la + 5V. Nivelul de tensiune pe membrană este monitorizat continuu convertor analog-digital. Când nimic nu atinge ecranul tactil, tensiunea este de 5V.
De îndată ce ecranul este apăsat, microprocesorul simte modificarea tensiunii membranei și începe să calculeze coordonatele atingerii după cum urmează:
- La cei doi electrozi din dreapta se aplică tensiune de +5V, cei din stânga sunt legați la pământ. Tensiunea de pe ecran corespunde coordonatei X.
- Coordonata Y este citită prin conectarea ambilor electrozi superiori la +5V și a ambilor electrozi inferiori la masă.
Cum funcționează ecranele tactile capacitive
Un ecran capacitiv (sau capacitiv de suprafață) profită de faptul că un obiect cu o capacitate mare conduce curent alternativ.
Principiul de funcționare al ecranului tactil capacitiv
Un ecran tactil capacitiv este un panou de sticlă acoperit cu un material rezistiv transparent (de obicei un aliaj de oxid de indiu și oxid de staniu). Electrozii amplasați la colțurile ecranului aplică o mică tensiune alternativă stratului conductor (la fel pentru toate colțurile). Când atingeți ecranul cu un deget sau alt obiect conducător, are loc scurgeri de curent. În același timp, cu cât degetul este mai aproape de electrod, cu atât rezistența ecranului este mai mică, ceea ce înseamnă că puterea curentului este mai mare. Curentul din toate cele patru colțuri este înregistrat de senzori și transmis controlerului, care calculează coordonatele punctului de atingere.
Modelele anterioare de ecrane capacitive utilizau curent continuu - acest lucru a simplificat designul, dar cu un contact slab al utilizatorului cu solul, a dus la defecțiuni.
Ecranele tactile capacitive sunt fiabile, cu 200 de milioane de clicuri (aproximativ 6 ani și jumătate de clicuri la distanță de o secundă), etanșe la lichide și tolerante la poluare neconductivă. Transparență la 90%. Cu toate acestea, stratul conductor este încă vulnerabil. Prin urmare, ecranele capacitive sunt utilizate pe scară largă în automatele instalate într-o zonă protejată. Nu răspunde la mâna înmănușată.
Principiul de funcționare a ecranelor tactile capacitive proiectate
Pe interiorul ecranului este aplicată o grilă de electrozi. Electrodul, împreună cu corpul uman, formează un condensator; electronica măsoară capacitatea acestui condensator (aplică un impuls de curent și măsoară tensiunea).
Principiul de funcționare al ecranului tactil capacitiv proiectat
Transparența unor astfel de ecrane este de până la 90%, intervalul de temperatură este extrem de larg. Foarte durabil (blocul este electronica complexă care procesează clicurile). Sticla de până la 18 mm grosime poate fi utilizată pe POE, rezultând o rezistență extremă la vandal. Ele nu reacționează la poluarea neconductivă, cele conductoare sunt ușor suprimate prin metode software. Prin urmare, ecranele tactile proiective-capacitive sunt folosite la automatele instalate pe stradă. Multe modele reacționează la o mână înmănușată. În modelele moderne, designerii au obținut o precizie foarte mare - cu toate acestea, modelele rezistente la vandal sunt mai puțin precise.
POE reacționează chiar și la apropierea mâinii - pragul este setat programatic. Distingeți apăsarea cu o mână de apăsarea cu un stilou conductor. Unele modele acceptă multi-touch. Prin urmare, această tehnologie este utilizată în touchpad-uri și ecrane multi-touch.
Este demn de remarcat faptul că, din cauza diferențelor de terminologie, ecranele de suprafață și ecranele capacitive de proiecție sunt adesea confundate. Conform clasificării utilizate în acest articol, ecranul iPhone-ului este proiectat-capacitiv.
Concluzie
Fiecare dintre tipurile de ecrane tactile are avantajele și dezavantajele sale, pentru claritate, luați în considerare tabelul.
| Rezistiv cu 4 fire | Rezistiv cu 5 fire | capacitiv | Proiectat-capacitiv | |
|---|---|---|---|---|
| Funcționalitate | ||||
| mână înmănușată | da | da | Nu | da |
| obiect conductiv solid | da | da | da | da |
| obiect solid neconductiv | da | da | Nu | Nu |
| Atingere multiplă | Nu | da | da | da |
| Măsurarea forței | Nu | Nu | Nu | da |
| Transparență maximă, % | 75 | 85 | 90 | 90 |
| Precizie | Înălţime | Înălţime | Înălţime | Înălţime |
| Fiabilitate | ||||
| Durată de viață, milioane de clicuri | 10 | 35 | 200 | ∞ |
| Protecție împotriva murdăriei și a lichidelor | da | da | da | da |
| Rezistența la vandalism | Nu | Nu | Nu | da |
Articolul a fost scris pe baza materialelor site-ului
Astăzi, nimeni nu este surprins de un telefon cu ecran tactil. Controlul manual a devenit la modă, dar puțini oameni se gândesc la ce se întâmplă când atingeți afișajul. Voi aborda modul în care funcționează cele mai comune tipuri de ecrane tactile. Comoditatea și productivitatea lucrului cu tehnologia digitală depind în primul rând de dispozitivele de introducere a informațiilor utilizate, cu ajutorul cărora o persoană controlează echipamentul și descarcă date. Cel mai masiv și versatil instrument este tastatura, care a devenit acum larg răspândită. Cu toate acestea, nu este întotdeauna convenabil să îl utilizați. De exemplu, dimensiunile telefoanelor mobile nu permit instalarea unor chei mari, drept urmare viteza de introducere a informațiilor este redusă. Această problemă a fost rezolvată prin utilizarea ecranelor tactile. În doar câțiva ani, au revoluționat piața și au început să prindă rădăcini peste tot - de la telefoane mobile și cărți electronice până la monitoare și imprimante.
Începutul boom-ului senzorial
Cumpărând noi smartphone, pe corpul căruia nu există un singur buton sau joystick, cu greu te gândești cum îl vei controla. Din punctul de vedere al utilizatorului, nu este nimic complicat în asta: este suficient să atingeți pictograma de pe ecran cu degetul, ceea ce va duce la efectuarea unei acțiuni - deschiderea unei ferestre pentru introducerea unui număr de telefon, mesaj sau agenda de adrese. Între timp, în urmă cu 20 de ani, se putea doar visa la astfel de oportunități.
Ecranul tactil a fost inventat în SUA în a doua jumătate a anilor 1960, dar până la începutul anilor 1990 a fost folosit în principal în echipamente medicale și industriale pentru a înlocui dispozitivele tradiționale de intrare, a căror utilizare este plină de dificultăți în anumite condiții de funcționare. Pe măsură ce dimensiunea computerelor a scăzut și apariția PDA-urilor, a apărut problema îmbunătățirii sistemelor de control ale acestora. În 1998, a apărut primul handheld cu un ecran tactil și un sistem de introducere și recunoaștere a scrisului de mână. Mesaje Apple Newton, și în curând comunicatori cu ecrane tactile.
În 2006, aproape toți marii producători au început să producă smartphone-uri cu ecrane tactile, iar după apariția Apple iPhoneîn 2007, a început adevăratul boom tactil - afișaje de acest tip au apărut în imprimante, e-readere, diferite tipuri de computere etc. Ce se întâmplă când atingeți ecranul tactil și cum „știe” dispozitivul exact unde ați dat clic?
Cum funcționează un ecran tactil rezistiv
De-a lungul istoriei de 40 de ani a ecranelor tactile, au fost dezvoltate mai multe tipuri de aceste dispozitive de intrare, pe baza diferitelor principii fizice care sunt folosite pentru a determina locația unei atingeri. În prezent, cele mai utilizate două tipuri de afișaje - rezistive și capacitive. În plus, există ecrane care pot înregistra mai multe clicuri în același timp ( Atingere multiplă) sau doar unul.
Ecranele realizate folosind tehnologia rezistivă constau din două părți principale - un strat superior flexibil și un strat inferior rigid. Diferite folii de plastic sau poliester pot fi folosite ca prima, iar a doua este din sticlă. Pe părțile interioare ale ambelor suprafețe sunt depuse straturi de membrană flexibilă și un material rezistiv (care are rezistență electrică) care conduce curentul electric. Spațiul dintre ele este umplut cu un dielectric.
De-a lungul marginilor fiecărui strat există plăci metalice subțiri - electrozi. În stratul din spate cu material rezistiv, acestea sunt situate vertical, iar în față - orizontal. În primul caz, li se aplică o tensiune constantă și un curent electric trece de la un electrod la altul. Aceasta are ca rezultat o cădere de tensiune proporțională cu lungimea secțiunii ecranului.
Când atingeți ecranul tactil, stratul frontal se îndoaie și interacționează cu spatele, ceea ce permite controlerului să determine tensiunea de pe acesta și să calculeze coordonatele cu acesta. puncte de atingere orizontal (axa x). Pentru a reduce influența rezistenței stratului rezistiv frontal, electrozii aflați în acesta sunt legați la pământ. Apoi se efectuează operația inversă: se aplică tensiune electrozilor stratului frontal, iar cei aflați în stratul posterior sunt împămânțiți - în acest fel este posibil să se calculeze coordonatele punctului de atingere de-a lungul verticală (axa Y). Acesta este principiul de funcționare al unui ecran tactil rezistiv cu patru fire (numit după numărul de electrozi).
Pe lângă cele cu patru fire, există și ecrane tactile cu cinci și opt fire. Acestea din urmă au un principiu de funcționare similar, dar mai ridicat precizia de pozitionare.
Principiul de funcționare și proiectarea ecranelor tactile rezistive cu cinci fire sunt oarecum diferite de cele descrise mai sus. Stratul rezistiv frontal este înlocuit cu un strat conductiv și este utilizat numai pentru a citi valoarea tensiunii de pe stratul rezistiv din spate. Patru electrozi sunt încorporați în el la colțurile ecranului, al cincilea electrod este ieșirea stratului conductor frontal. Inițial, toți cei patru electrozi ai stratului din spate sunt alimentați, iar pe stratul frontal este zero. De îndată ce un astfel de ecran tactil este atins, straturile superioare și inferioare sunt conectate la un anumit punct, iar controlerul detectează schimbarea tensiunii pe stratul frontal. Deci el stabilește că ecranul a fost atins. Apoi, cei doi electrozi din stratul din spate sunt împămânțiți, se calculează coordonatele punctului de atingere de-a lungul axei X, apoi ceilalți doi electrozi sunt legați la pământ și se calculează coordonatele punctului de atingere de-a lungul axei Y.
Principiul de funcționare al ecranului tactil capacitiv
Principiul de funcționare al ecranelor tactile capacitive se bazează pe capacitatea corpului uman de a conduce curentul electric, ceea ce indică prezența capacității electrice. În cel mai simplu caz, un astfel de ecran constă dintr-un substrat solid de sticlă pe care este depus un strat de material rezistiv. Patru electrozi sunt plasați în colțurile sale. De sus, materialul rezistiv este acoperit cu un film conductor.
La toți cei patru electrozi se aplică o tensiune alternativă mică. În momentul în care o persoană atinge ecranul, o sarcină electrică curge prin piele către corp și apare un curent electric. Valoarea sa este proporțională cu distanța de la electrod (colțul panoului) la punctul de atingere. Controlerul măsoară puterea curentului pe toți cei patru electrozi și, pe baza acestor valori, calculează coordonatele punctului de atingere.
Precizia de poziționare a ecranelor capacitive este aproape aceeași cu cea a celor rezistive. În același timp, acestea transmit mai multă lumină (până la 90%) emisă de dispozitivul de afișare. Iar absența elementelor supuse deformării le face mai fiabile: ecranul capacitiv rezistă la peste 200 de milioane de clicuri la un moment dat și poate funcționa la temperaturi scăzute (până la -15 ° C). Cu toate acestea, stratul conductor frontal utilizat pentru determinarea poziției este sensibil la umiditate, deteriorări mecanice și contaminanți conductivi. capacitiv ecrane sunt declanșate numai atunci când sunt atinse cu un obiect conducător (mână fără mănușă sau stilou special). De asemenea, ecranele de acest tip realizate conform tehnologiei clasice nu sunt capabile să urmărească mai multe clicuri în același timp.
Ecranul tactil proiectat-capacitiv, care este utilizat la iPhone-uri și dispozitive similare, are această capacitate. Are o structură mai complexă în comparație cu ecranele capacitive convenționale. Două straturi de electrozi sunt depuse pe un substrat de sticlă, separate printr-un dielectric și formând un grătar (electrozii din stratul inferior sunt amplasați vertical, iar în stratul superior - orizontal). Grila de electrozi împreună cu corpul uman formează un condensator. În punctul în care degetul este atins, capacitatea acestuia se modifică, controlerul detectează această modificare, determină la ce intersecție a electrozilor a avut loc și calculează coordonatele punctului de atingere din aceste date.
Aceste ecrane au și un înalt transparenţăși pot funcționa la temperaturi și mai scăzute (până la -40 °C). Contaminanții conductivi de electricitate îi afectează într-o măsură mai mică, ei reacționează la mâna înmănușată. Sensibilitatea ridicată face posibilă utilizarea unui strat gros de sticlă (până la 18 mm) pentru a proteja astfel de ecrane.
Principiul de funcționare al ecranului tactil rezistiv cu patru fire
- Stratul rezistiv superior se îndoaie și intră în contact cu cel inferior.
- Controlerul detectează tensiunea la punctul de atingere de pe stratul de jos și calculează coordonata X a punctului de atingere.
- Controlerul detectează tensiunea la punctul de atingere de pe stratul superior și determină coordonata Y a punctului de atingere.
Principiul de funcționare al ecranului tactil rezistiv cu cinci fire
- Atingeți ecranul cu orice obiect dur.
- Stratul conductiv superior se îndoaie și îl atinge pe cel inferior, indicând faptul că ecranul a fost atins.
- Doi dintre cei patru electrozi ai stratului inferior sunt legați la pământ, controlerul determină tensiunea la punctul de atingere și calculează coordonata X a punctului.
- Ceilalți doi electrozi sunt legați la pământ, controlerul determină tensiunea la punctul de atingere și calculează coordonata Y a punctului.
Avantaje
- Cost scăzut
- Rezistență ridicată la murdărie
- Poate fi atins de orice obiect dur
Defecte
- Durabilitate redusă (1 milion de clicuri într-un singur punct pentru 4 fire, 35 milioane de clicuri pentru 5 fire) și rezistență la vandalism
- Transmisie scăzută a luminii (nu mai mult de 85%)
- Nu acceptați multitouch
Exemple de dispozitive
- Telefoane (ex. Nokia 5800, HTC Touch Diamond), PDA-uri, calculatoare (de ex. MSI Wind Top AE1900), echipamente industriale și medicale.
Principiul de funcționare
- Ecranul este atins cu un obiect conductiv (deget, stilou special).
- Curentul trece de la ecran la obiect.
- Controlerul măsoară puterea curentă în colțurile ecranului și determină coordonatele punctului de atingere.
Avantaje
- Durabilitate ridicată (până la 200 de milioane de clicuri), capacitatea de a lucra la temperaturi scăzute (până la -15 ° C)
Defecte
- Susceptibil la umiditate, murdărie conductivă
- Nu acceptați multitouch
Exemple de dispozitive
- Telefoane, touchpad-uri (de exemplu, în playerul iRiver VZO), PDA-uri, bancomate, chioșcuri.
Principiul de funcționare
- Ecranul este atins sau un obiect conductiv este adus aproape de el, formând cu el un condensator.
- La punctul de contact, capacitatea electrică se modifică.
- Controlerul înregistrează modificarea și determină la ce intersecție a electrozilor a avut loc. Pe baza acestor date, sunt calculate coordonatele punctului de atingere.
Avantaje
- Durabilitate ridicată (până la 200 de milioane de clicuri), capacitatea de a lucra la temperaturi scăzute (până la -40 ° C)
- Rezistență ridicată la vandal (ecranul poate fi acoperit cu un strat de sticlă de până la 18 mm grosime)
- Transmisie ridicată a luminii (peste 90%)
- Suport Multitouch
Defecte
- Reacționează la atingerea doar a unui obiect conducător (deget, stilou special)
Exemple de dispozitive
- Telefoane (de exemplu, iPhone), touchpad-uri, ecrane de laptopuri și computere (de exemplu, HP TouchSmart tx2) chioșcuri electronice, bancomate, terminale de plată.
Windows 7
În plus, a devenit posibil să controlați computerul utilizând gesturile Derulare, Înainte/Înapoi, Rotire și Zoom. Sistemul de operare Windows 7 este mult mai bine adaptat pentru a funcționa cu ecrane tactile decât toate versiunile anterioare. 06 acest lucru este evidențiat de interfața modificată și bara de activități, în care au apărut pictograme pătrate în loc de butoane dreptunghiulare care simbolizează programele care rulează - sunt mult mai convenabile de apăsat cu degetul. În plus, există o nouă caracteristică - listele de salt, permițându-vă să găsiți rapid fișierele deschise recent sau elementele utilizate frecvent. Pentru a activa această funcție, trebuie doar să trageți pictograma programului pe desktop.
Pentru prima dată în sistemul de operare Windows s-a adăugat și opțiunea de recunoaștere a gesturilor tactile, de care se leagă execuția anumitor funcții. Deci, în Windows 7 a apărut derularea tactilă și la fel ca, de exemplu, la Apple iPhone, capacitatea de a mări imagini sau documente prin mișcarea a două degete în direcții diferite. Nu fără mișcare, responsabil pentru rotirea imaginii. Operațiuni precum copierea, ștergerea și lipirea pot fi, de asemenea, atribuite gesturi separate. Butoanele de pe tastatură de pe ecran se aprind atunci când sunt atinse, făcându-l ușor de utilizat pe un ecran tactil. Iar capacitatea de a recunoaște scrisul de mână vă permite să introduceți rapid mesaje mici.
