Jakie wyświetlacze dotykowe mają współczesne smartfony? Rodzaje tabletów z ekranem dotykowym

Ludzkość zawsze lubiła dzielić się na grupy: katolików i protestantów, wegetarian i mięsożerców, fanów ekranów dotykowych i tych, którzy nie czują do nich większego pociągu. Na szczęście maniaków technologii raczej nie rozpętają wojny czy krucjaty przeciwko tym, którzy nie podzielają ich punktu widzenia, mimo że armia zwolenników interfejsów „zorientowanych na palce” rośnie w tempie rozwoju samej technologii. Jak to wszystko jest zorganizowane?

Smartfony i tablety: jak działa ekran?

Pierwszy ekran dotykowy pojawił się 40 lat temu w USA. W systemie komputerowym Plato IV zainstalowano siatkę wiązek podczerwieni złożoną z bloków 16x16. Pierwszy telewizor z ekranem dotykowym został zaprezentowany na Wystawie Światowej w 1982 roku, rok później zaprezentowano pierwszy komputer osobisty HP-150. W telefonach ekrany dotykowe pojawiły się znacznie później: w 2004 roku na Kongresie 3GSM (jak wówczas nazywano Mobile World Congress) Philips zaprezentował dziennikarzom trzy modele (Philips 550, 755 i 759). W tamtym czasie operatorzy komórkowi pokładali duże nadzieje w usłudze MMS, więc główne funkcje ekranu dotykowego były zabawne: aby uczynić MMS bardziej emocjonalnym, twórcy zaproponowali użytkownikom przetwarzanie zdjęć za pomocą rysika - podpisywanie, dodawanie szczegółów - i dopiero wtedy wyślij go do adresata.

Jednocześnie stało się możliwe korzystanie z klawiatury wirtualnej, ale ponieważ wszystkie modele miały klawiaturę cyfrową, a ekran dotykowy znacznie zwiększał koszt urządzeń, na chwilę o nich zapomniano. Rok później pojawił się Fly X7 – w pełni dotykowy monoblok, niestety, z szeregiem wad sprzętowych, które w połączeniu z ówczesną niejasnością marki zakopały go wśród modeli niczym nie wyróżniających się. I nie były to jedyne próby stworzenia czegoś nowego, jednak pomimo szeregu poprzedników dopiero Apple iPhone, LG KE850 PRADA i linia HTC Touch, które pojawiły się na rynku w 2007 roku, można nazwać pierwszymi pełnoprawnymi modele „zorientowane na palce”. To oni zapoczątkowali erę telefonów dotykowych.

Ściśle rzecz biorąc, element dotykowy nie jest ekranem – jest to powierzchnia przewodząca, która współpracuje z ekranem i umożliwia wprowadzanie danych za pomocą palca lub innego przedmiotu.

Jak ekran rozpoznaje dotyk?

Rodzajów ekranów dotykowych jest wiele, jednak my skupimy się tylko na tych, które są powszechnie stosowane w urządzeniach mobilnych: smartfonach i tabletach.

Wyświetlacz rezystancyjny składa się z elastycznej membrany z tworzywa sztucznego i szklanego panelu, którego przestrzeń wypełniona jest mikroizolatorami izolującymi powierzchnię przewodzącą. Po naciśnięciu ekranu palcem lub rysikiem panel wraz z membraną zamykają się, a sterownik rejestruje zmianę rezystancji, na podstawie której inteligentna elektronika określa współrzędne dociśnięcia. Głównymi zaletami są niski koszt i łatwość produkcji, co obniża wartość rynkową finalnego urządzenia.

Do niewątpliwych zalet należy także to, że ekran reaguje na każdy nacisk - pracując z nim nie trzeba używać specjalnego przewodzącego rysika czy palca, wiecznego pióra czy innego przedmiotu, którym można nacisnąć w określony punkt ekranu jest do tego całkiem odpowiednia. Ekran rezystancyjny jest odporny na zabrudzenia. Szereg operacji można wykonać nawet w rękawiczce – na przykład odebrać połączenie w zimnych porach roku. Nie obyło się jednak bez wad. Ekran rezystancyjny łatwo ulega zarysowaniu, dlatego warto przykryć go specjalną folią ochronną, co z kolei nie wpływa najlepiej na jakość obrazu. Co więcej, zadrapania te mają tendencję do powiększania się.

Ekran charakteryzuje się niską przezroczystością – przepuszcza jedynie 85% światła wychodzącego z wyświetlacza. W niskich temperaturach ekran „zamarza” i gorzej reaguje na dociśnięcie, jest mało trwały (35 mln kliknięć w jednym momencie). Prekursorami ekranów rezystancyjnych były matrycowe ekrany dotykowe, które opierały się na siatce sensorycznej: do szkła przykładano przewodniki poziome, a do membrany przewodniki pionowe. Po dotknięciu ekranu prowadnice zamykały się i wskazywały współrzędne punktu. Technologia ta jest nadal używana, ale prawie nigdy nie można jej znaleźć w smartfonach.

Rezystancyjny obwód ekranu

Technologia ekranów pojemnościowych opiera się na tym, że człowiek ma dużą pojemność elektryczną i jest w stanie przewodzić prąd. Aby wszystko działało, na ekran nakładana jest cienka warstwa przewodząca, a do każdego z czterech rogów przykładany jest słaby prąd przemienny o małej wartości. Dotknięcie ekranu powoduje pojawienie się punktu nieszczelności, który zależy od odległości od rogu wyświetlacza. Na podstawie tej wartości wyznaczane są współrzędne punktu. Takie ekrany są bardziej odporne na zarysowania, nie przepuszczają cieczy, są trwalsze (około 200 milionów kliknięć) i przezroczyste w porównaniu do ekranów rezystancyjnych, a ponadto reagują na najlżejsze dotknięcia. Ma to jednak swoje wady – podczas rozmowy można niezręcznie dotknąć uchem telefonu i bez problemu uruchomić jakąś aplikację, nie odbierze się połączenia dłonią w rękawiczce – przewodność elektryczna nie jest taka sama. Wyższy koszt ekranu wpływa oczywiście na cenę urządzenia.

Schemat ekranu pojemnościowego

Jak działa mój iPhone?

Bardziej zaawansowane typy ekranów pojemnościowych obejmują rzutowane ekrany pojemnościowe. Elektrodę przykłada się do wewnętrznej powierzchni szkła, a drugą elektrodą jest człowiek. Po dotknięciu ekranu powstaje kondensator, mierząc pojemność, której można określić współrzędne nacisku. Ponieważ elektroda jest nałożona na wewnętrzną powierzchnię ekranu, jest ona bardzo odporna na zabrudzenia; warstwa szkła może sięgać 18 mm, co może znacznie zwiększyć żywotność wyświetlacza i odporność na uszkodzenia mechaniczne.

Jedną z najciekawszych cech projektowanych ekranów pojemnościowych jest obsługa technologii multi-touch. Mają też dużą czułość i mają stosunkowo szeroki zakres temperatur pracy, ale nadal słabo współpracują z dłonią w rękawiczce. Wydawałoby się, że może to zdezorientować potencjalnych nabywców, ale kilka lat temu jeden z przedsiębiorczych koreańskich fanów iPhone'a domyślił się, że jako rysika użyje zwykłej kiełbaski, której przewodność elektryczna umożliwiła odebranie połączenia. Kontrowersyjny trend wywołał burzę entuzjazmu na forach i przyciągnął uwagę producentów akcesoriów, którzy wprowadzili do sprzedaży specjalną igłę do kiełbasy. Przed zwykłą kiełbaską ma przynajmniej jeden plus – nie zostawia tłustych śladów na ekranie urządzenia.

Schemat ekranu projekcyjno-pojemnościowego

Niezależnie od technologii ekranu, ma on szereg typowych cech. Oprócz rozdzielczości, główne cechy ekranu obejmują kąt widzenia i reprodukcję kolorów, która zależy od rodzaju wyświetlacza. Koncepcja reprodukcji kolorów jest nierozerwalnie związana z „głębią kolorów” – terminem odnoszącym się do ilości pamięci wyrażonej w liczbie bitów używanych do przechowywania i przesyłania kolorów. Im więcej bitów, tym głębsze kolory. Nowoczesne wyświetlacze LCD w smartfonach i tabletach wyświetlają 18-bitową kolorystykę (ponad 262 000 odcieni). Maksymalna możliwa na ten moment to 24-bitowa wersja TrueColor, która jest w stanie odtworzyć ponad 16 milionów kolorów w matrycach AMOLED i IPS.

Kąt widzenia, jak każdy kąt, mierzony jest w stopniach i charakteryzuje wartość, przy której jasność i czytelność ekranu spada nie więcej niż dwukrotnie, jeśli spojrzeć na niego bezpośrednio prostopadle. Tę cechę mają wyświetlacze LCD, ale nie OLED.

Porównanie odtwarzaczy multimedialnych: zalety i wady

ZOOM.CWiadomości

Typy ekranów smartfonów i tabletów

Obecnie przy produkcji smartfonów i tabletów z reguły stosuje się wyświetlacze LCD lub OLED.

Ekrany LCD oparte są na ciekłych kryształach, które nie mają własnego blasku, dlatego w ostatecznym rozrachunku wymagają lampy podświetlającej. Pod wpływem czynników zewnętrznych (temperatury lub prądu) kryształy mogą zmienić swoją strukturę i stać się nieprzezroczyste. Kontrolując prąd, możesz tworzyć napisy lub obrazy na wyświetlaczu.

Obwód pikseli LCD

Wyświetlacze ciekłokrystaliczne stosowane w smartfonach i tabletach to w większości aktywna matryca (TFT). Matryce TFT wykorzystują przezroczyste cienkowarstwowe tranzystory, które znajdują się bezpośrednio pod powierzchnią ekranu. Za każdy punkt obrazu odpowiada osobny tranzystor, dzięki czemu obraz jest aktualizowany szybko i naturalnie.

Wraz z pojawieniem się matryc LCD TFT czas reakcji wyświetlacza znacznie się wydłużył, ale problemy z odwzorowaniem kolorów, kątami widzenia i martwymi pikselami pozostają.

Obwód pikseli LCD

Najpopularniejszymi matrycami TFT są folia TN+ i IPS. Folia TN+ to najprostsza technologia. Folia to dodatkowa warstwa, która służy do zwiększenia kąta widzenia. Z zalet takich matryc - krótki czas reakcji i niski koszt, wady - słabe odwzorowanie kolorów i, niestety, kąty widzenia (120-140 stopni). W matrycach IPS (In-Plane-Switchin) udało się zwiększyć kąt widzenia do 178 stopni, zwiększyć kontrast i odwzorowanie kolorów do 24 bitów oraz uzyskać głęboką czerń: w tej matrycy drugi filtr jest zawsze prostopadły do ​​pierwszego , więc światło przez nią nie przechodzi. Jednak czas reakcji jest nadal krótki. Super-IPS jest bezpośrednim następcą IPS ze skróconym czasem reakcji.

Matryca PLS (Plain-to-Line Switchin) pojawiła się w trzewiach Samsunga jako alternatywa dla IPS. Do jego zalet należy większa gęstość pikseli niż IPS, wysoka jasność i dobre odwzorowanie kolorów, niski pobór mocy, duże kąty widzenia. Czas reakcji jest porównywalny z Super-IPS. Wśród niedociągnięć - nierówne oświetlenie. Następna generacja, Super-PLS, przewyższała IPS pod względem kątów widzenia o 100% i o 10% pod względem współczynników kontrastu. Matryce te okazały się także tańsze w produkcji aż o 15%.

Wyświetlacze OLED wykorzystują organiczne diody elektroluminescencyjne, które emitują własny blask pod wpływem prądu elektrycznego. W porównaniu do wyświetlaczy LCD, diody OLED mają wiele zalet. Po pierwsze, nie zastosowano w nich dodatkowego podświetlenia, co sprawia, że ​​bateria smartfona nie wyczerpuje się tak szybko, jak w przypadku wyświetlaczy LCD. Po drugie, wyświetlacze OLED są cieńsze. Grubość i konstrukcja urządzenia zależy bezpośrednio od tej cechy. Poza tym wyświetlacze OLED potrafią być elastyczne, co dobrze wróży rozwojowi. OLED nie posiada takiego parametru jak „kąt widzenia” – obraz dobrze ogląda się pod każdym kątem. Pod względem jasności i kontrastu (1 000 000:1) przoduje również OLED.

Chwalony jest za żywe i bogate kolory, a osobno za głęboką czerń. Ale są oczywiście wady. Jeden z głównych można nazwać kruchością: związki organiczne są niestabilne dla środowiska i mają tendencję do wypalania, a niektóre kolory widma cierpią bardziej niż inne. Chociaż jeśli zmieniasz telefon co trzy lata, jest mało prawdopodobne, aby było to argumentem przeciwko zakupowi. Ponadto diody OLED są nadal droższe w produkcji niż wyświetlacze LCD.

Obwód OLED-owy

Ekrany OLED drugiej generacji również mają w większości aktywną matrycę TFT. Nazywają się AMOLED. Główną zaletą jest jeszcze niższy pobór prądu, wadami jest nieczytelność obrazu w pełnym słońcu.

Obwód AMOLED

Kolejnym krokiem w rozwoju technologii były ekrany SuperAMOLED, z których jako pierwszy zaczął korzystać Samsung. Ich zasadnicza różnica w stosunku do AMOLED polega na tym, że folie z aktywnymi tranzystorami (TFT) są zintegrowane z warstwą półprzewodników. Powoduje to wzrost jasności o 20%, zmniejszenie zużycia energii o 20% i wzrost czytelności w świetle słonecznym aż o 80%!

Obwód SUPERAMOLED

Nie mylcie ekranów OLED z ekranami z podświetleniem LED – to zupełnie inne rzeczy. W tym drugim przypadku zwykły LCD dostaje tylne lub boczne podświetlenie LED, co z pewnością poprawia jakość obrazu, ale nadal odbiega od AMOLED-a czy SuperAMOLED-a.

Co nas czeka w przyszłości?

W tej chwili najwyraźniejsze i najbardziej przewidywalne perspektywy czekają ekrany OLED. Już teraz w sieci można znaleźć informacje na temat technologii niedalekiej przyszłości QLED - diod LED opartych na kropkach kwantowych (nanokrysztale półprzewodnikowym, który świeci pod wpływem prądu lub światła). Mocnymi stronami tej technologii są: wysoka jasność, niski koszt produkcji, szeroka gama kolorów, niskie zużycie energii. Kropki kwantowe, na których opiera się nowa technologia, mają jeszcze jedną ważną właściwość – są w stanie emitować widmowo czyste kolory. Już teraz przewiduje się, że technologia ta będzie miała przed sobą świetlaną przyszłość. Samsung opracował już pełnokolorowy 4-calowy wyświetlacz QLED, ale nie spieszy się z wprowadzeniem nowego produktu do masowej produkcji.

Prototyp wyświetlacza QLED

Samsung potwierdził jednak, że w tym roku rozpocznie się masowa produkcja elastycznych wyświetlaczy OLED. Prawdopodobnie pierwszymi urządzeniami będą smartfony i tablety. Niewielka grubość ekranu i właściwości fizyczne panelu znacznie zwiększą użyteczną powierzchnię ekranu i uwolnią ręce projektantów techno.

Kolejną obiecującą technologią jest IGZO, nad którą pracuje firma Sharp. Opiera się on na badaniach profesora Hideo Hosono, który postanowił przyjrzeć się alternatywnym półprzewodnikom i w rezultacie opracował technologię TAOS (Transparent Amorphous Oxide Semiconductors) - przezroczyste półprzewodniki z tlenku amorficznego zawierające tlenki indu, galu i cynku (InGaZnO), w skrócie jako IGZO. Różnice w mieszaninie z amorficznym krzemem, który został użyty do produkcji TFT, mogą znacznie skrócić czas reakcji, znacznie zwiększyć rozdzielczość ekranu, uczynić go jaśniejszym i większym kontrastem. Apple był bardzo zainteresowany perspektywami tej technologii i zainwestował miliard dolarów w produkcję wyświetlaczy IGZO.

Jeśli pójdziesz do nowoczesnego sklepu z telefonami komórkowymi i zapoznasz się z oferowanymi produktami, specyfikacje większości urządzeń w oknach wskażą: „Typ ekranu - pojemnościowy”. Dla tych, którzy często zmieniają urządzenia komunikacji mobilnej, termin ten jest dobrze znany, ale co, jeśli ktoś nie stara się kupować wszystkiego na nowo, preferując sprawdzone rozwiązania?

Może się tylko domyślać: „Ekran pojemnościowy – co to jest?”

Technologia wprowadzania danych

Zasada pisania bezwzrokowego jest obecnie stosowana wszędzie. Na przykład bankomaty lub urządzenia do dokonywania różnego rodzaju płatności, na których panelach znajduje się minimum przycisków, a wymagane liczby wprowadza się klikając odpowiedni obrazek, można znaleźć w prawie każdym dużym sklepie. zostały po raz pierwszy zaproponowane w latach siedemdziesiątych, ale nie otrzymały dystrybucji ze względu na niewystarczającą dokładność rozpoznania strefy ciśnienia i złożoność realizacji. Jednak prace nad udoskonaleniem tego rozwiązania były kontynuowane.

Czujniki w telefonach

Kiedy pojawiły się modele urządzeń do komunikacji mobilnej z dużymi ekranami, od razu pojawiło się pytanie o ergonomię. Oczywiście można było zmniejszyć i tak już niewielki blok przycisków, ale wpłynęłoby to najbardziej negatywnie na użyteczność. Zastosowano rozwiązania kompromisowe – tzw. „suwaki”, jednak powodowało to, że urządzenie było zbyt grube i zmniejszało jego niezawodność ze względu na konieczność stosowania mechanicznego połączenia ruchomego. Producenci zaczęli szukać rozwiązania. I znaleziono. Do tego czasu okazały się znacznie ulepszone i idealnie dopasowane do telefonów.

Opieranie się naciskaniu

Pierwsze modele takich ekranów wykonano na zasadzie rezystancyjnej. Ze względu na szereg funkcji takie czujniki są nadal używane. składa się z dwóch całkowicie przezroczystych płytek: zewnętrzna, która jest prasowana, jest elastyczna, a wewnętrzna, przeciwnie, sztywna. Przestrzeń pomiędzy nimi wypełniona jest przezroczystym materiałem dielektrycznym. Warstwa przewodząca jest osadzana na obu płytach od wewnątrz poprzez napylanie katodowe. Jest on w specjalny sposób połączony przewodami ze sterownikiem, który w sposób ciągły dostarcza do warstw niskie napięcie. Cała ta „kanapka” jest umieszczona na głównym wyświetlaczu. Kiedy osoba naciska część ekranu, płytki stykają się w określonym punkcie i generowany jest prąd. Określając wartości rezystancji wzdłuż dwóch osi kartezjańskich, można z wystarczającą dokładnością dowiedzieć się, gdzie dokładnie nastąpiło prasowanie. Dane te przekazywane są do działającego programu, który następnie je przetwarza.

Czujniki rezystancyjne są niedrogie w produkcji i dobrze sprawdzają się w niskich temperaturach.

Ekrany pojemnościowe

Znacznie bardziej zaawansowane są czujniki działające na zasadzie pojemnościowej. Touchpady w laptopach są doskonałym przykładem takich rozwiązań. Na zagranicznych stronach w charakterystyce telefonów z tą technologią wskazana jest „Pojemność”. W odróżnieniu od opisanego powyżej rozwiązania rezystancyjnego, docisk mechaniczny nie ma tutaj żadnego znaczenia. Wykorzystuje się w tym przypadku właściwość organizmu ludzkiego do akumulacji działając jak klasyczny kondensator. Ekrany pojemnościowe są trwalsze, mają doskonałą „responsywność”. Istnieją dwie metody realizacji: powierzchniowa i rzutowa. W pierwszym przypadku na powierzchnię szkła lub tworzywa sztucznego nakładana jest przezroczysta warstwa materiału przewodzącego. Stale ma potencjał elektryczny ze sterownika. Wystarczy dotknąć palcem punktu ekranu, gdyż bateria przedostaje się do ludzkiego ciała. Można to łatwo wyznaczyć, a współrzędne można przenieść do działającego programu. Ekrany pojemnościowe projekcyjne działają inaczej. Za zewnętrzną szybą wyświetlacza znajduje się siatka przezroczystych elementów sensorycznych (można je zobaczyć pod pewnym kątem i przy odpowiednim oświetleniu). Jeśli dotkniesz punktu, faktycznie utworzy się kondensator, którego jedną z płytek jest palec użytkownika. Pojemność w obwodzie jest określana przez sterownik i obliczana. Rozwiązanie to pozwala na wdrożenie technologii „multi-touch”.

Trwa ciągła debata na temat tego, który telefon ma lepszy ekran. Szczególnie pomiędzy posiadaczami technologii Apple a tymi, którzy preferują urządzenia na platformie Android.

Ta prosta infografika pięknie przedstawia wszystkie zalety tego lub innego rodzaju ekranu dotykowego. Mam nadzieję, że zakup kolejnego smartfona pomoże Wam dokonać właściwego wyboru i nie przepłacić pokaźnej sumki.

Istnieją więc trzy typy ekranów dotykowych: rezystancyjne (rezystancyjne), pojemnościowe (pojemnościowe) i podczerwone (podczerwień)

Rezystancyjny

Telefony z ekranami rezystancyjnymi: Samsung Messager Touch, Samsung Instinct, HTC Touch Diamond, LG Dare

Jak oni pracują? Małe kropki oddzielają kilka warstw materiału przewodzącego prąd. Kiedy górna elastyczna warstwa naciska na dolną warstwę, zmienia się prąd elektryczny i obliczane jest miejsce uderzenia, czyli dotyku.

Ile kosztuje produkcja? Koszty produkcji rezystancyjnych ekranów dotykowych nie są zbyt wysokie - $ .

materiał ekranu. Na szybę nakładana jest warstwa elastycznego materiału (najczęściej folii poliestrowej).

Narzędzia wpływu. Palce, palce w rękawiczkach lub rysik.

widoczność na ulicy. Słaba widoczność przy słonecznej pogodzie.

Możliwość wykonywania wielu gestów. NIE.

Trwałość. Jak na swoją cenę ekran wytrzymuje długo. Łatwo porysowany i podatny na inne drobne uszkodzenia. Dość szybko się zużywa i wymaga wymiany.

pojemnościowy

Telefony z pojemnościowymi ekranami dotykowymi: Huawei Ascend, Sanyo Zio, iPhone, HTC Hero, DROID Eris, Palm Pre, Blackberry Storm.

Jak oni pracują? Prąd nadawany jest z rogów ekranu. Kiedy palec dotyka ekranu, odwraca kierunek prądu i w ten sposób obliczane jest miejsce dotknięcia.

Ile kosztuje produkcja? Całkiem drogi - $$ .

materiał ekranu. Szkło.

Narzędzia wpływu. Tylko palce bez rękawiczek.

widoczność na ulicy. Widoczność w słoneczny dzień jest dobra.

Możliwość wykonywania wielu gestów. Jeść.

Trwałość.

podczerwień

Telefony z ekranami dotykowymi na podczerwień: Samsung U600 (ciepły), Neonode N2 (optyczny).

Jak oni pracują? Aby ekran wrażliwy na ciepło zareagował, należy go dotknąć ciepłym przedmiotem. Ekran optyczny wykorzystuje siatkę niewidzialnych czujników bezpośrednio nad ekranem. Punkt dotyku obliczany jest na podstawie punktu, w którym naruszona została oś x-y.

Ile kosztuje produkcja? Bardzo drogi - $$$ .

materiał ekranu. Szkło.

Narzędzia wpływu. Optyczny - palce, rękawiczki i rysik. Wrażliwe na ciepło - ciepłe palce bez rękawiczek.

widoczność na ulicy. Widoczność przy słonecznej pogodzie jest dobra, ale silne światło słoneczne wpływa na wydajność i dokładność.

Możliwość wykonywania wielu gestów. Tak.

Trwałość. Służy wystarczająco długo. Szkło pęka tylko w przypadku poważnych uszkodzeń.

Zanim rozważysz ekran pojemnościowy lub rezystancyjny, musisz ogólnie zdecydować, jaka jest technologia dotykowa. Tutaj wszystko jest jasne: to ekran określający współrzędne naciśnięcia. Z naukowego punktu widzenia oznacza to sposób zarządzania interfejsem, za pomocą którego użytkownik może kliknąć bezpośrednio w interesujące go miejsce. W tej chwili istnieje kilka metod wdrażania ekranów dotykowych. Warto rozważyć każdy z osobna.

Technologia rezystancyjna

Aby określić, który typ ekranu, pojemnościowy lub rezystancyjny, będzie dla Ciebie najlepszy, musisz je rozważyć. Druga opcja polega na zastosowaniu określonej technologii produkcji. Poniżej znajduje się szklany panel, na którym znajduje się przezroczysta elastyczna membrana. Na panelu i membranie znajduje się powłoka przewodząca, czyli rezystancyjna. Kliknięcie ekranu powoduje zamknięcie w pewnym momencie. Jeśli znasz napięcie na elektrodach po jednej stronie i zmierzysz je na membranie, możesz prześledzić jedną współrzędną. Dwie współrzędne będą wymagały wyłączenia jednej grupy elektrod w celu włączenia drugiej. Wszystko to odbywa się automatycznie przez mikroprocesor, gdy tylko zmieni się napięcie na membranie. Ekrany rezystancyjne nie pozwalają na obsługę wielodotyku.

Cechy technologii rezystancyjnej

Jak każdy inny rodzaj zaimplementowanego urządzenia, istnieją pewne funkcje, które są pozytywne lub negatywne w zależności od sytuacji. Jako zalety zwykle podaje się tanią produkcję, a także możliwość dociskania wszystkiego, ponieważ wystarczy tylko popchnąć membranę. Dokładność pozycjonowania można poprawić dzięki zastosowaniu rysików.

Punkty ujemne

Głównymi wadami są niski stopień przepuszczalności światła, duża liczba zarysowań na powierzchni, możliwość naciśnięcia jednego punktu nie więcej niż 35 milionów razy, brak możliwości wdrożenia multi-touch. Jeśli nie możesz zdecydować, czy wybrać ekran pojemnościowy, czy rezystancyjny, ważne jest również, aby pamiętać, że nie można używać gestów takich jak przesuwanie, ponieważ musisz nacisnąć palcem na ekranie i przesunąć go, nie puszczając go. W urządzeniach wyposażonych w takie elementy sterujące lepiej jest używać oprogramowania, które wymaga minimalnego użycia gestów „przesuwania”.

Rozumiejąc cechy tej technologii, warto zauważyć, że można ją wdrożyć na kilka sposobów, które mają pewne różnice. Pojemnościowy ekran dotykowy może być po prostu pojemnościowy i projektowany pojemnościowy. Pierwsza opcja polega na użyciu pewnych elementów. Na wierzchu szklanego panelu umieszcza się przezroczysty materiał oporowy, taki jak stop tlenku cyny lub indu. W rogach umieszczone są elektrody, które przykładają do warstwy przewodzącej niewielkie napięcie przemienne. Jeśli ekran zostanie dotknięty przedmiotem przewodzącym, następuje wyciek, a im bliżej elektrody znajduje się ten przedmiot, tym niższy jest opór ekranu, czyli wyraźnie wzrasta siła prądu. A to wszystko nazywa się ekranem pojemnościowym, ponieważ prąd przemienny jest przewodzony przez obiekt o większej pojemności. Najczęściej jest to kwestia palca.

Cechy ekranów pojemnościowych

Podobnie jak w przypadku innych rodzajów technologii, w tym przypadku mówimy o połączeniu zalet i wad. Do przewag nad resztą zalicza się wysoka przepuszczalność światła, znaczny zasób kliknięć, prostota i wygoda pracy metodą „stronicowania”. Tu też są wady: wystarczy użyć palców lub specjalistycznych rysików. Konwencjonalny ekran pojemnościowy nie obsługuje technologii wielodotykowej. Często zdarzają się przypadkowe kliknięcia. Przykładowo system może rozpoznać gest jako „przesunięcie” nawet wtedy, gdy nie jest on zamierzony, gdyż po naciśnięciu trudno jest utrzymać palec dokładnie w jednym miejscu.

Projektowany pojemnościowy ekran dotykowy

W tym przypadku urządzenie dość mocno różni się od poprzednich. Wewnętrzna strona ekranu to siatka elektrod. Jeśli obiekt o większej pojemności dotknie elektrody, powstaje kondensator o stałej pojemności. Ekrany takie znajdują zastosowanie na zewnątrz, gdyż pozwalają na montaż szkła, którego grubość sięga 18 mm, przy czym można uzyskać nie tylko najsolidniejszą powierzchnię, ale także zapewnić odporność na wandalizm.

Cechy czujników projekcyjno-pojemnościowych

W tym przypadku, podobnie jak we wszystkich innych, istnieją pewne zalety i wady, o których powinieneś wiedzieć. Do zalet można zaliczyć możliwość zastosowania multidotyku, reakcję na wciśnięcie rękawicy, wysoki stopień przepuszczalności światła, a także trwałość samego ekranu. Takie ekrany są w stanie reagować na zbliżenie palców bez konieczności naciskania. Próg zakończenia dotknięcia jest zwykle konfigurowalny programowo. Skrajnym punktem jest zwykle sam ekran, gdyż przepychanie się przez niego jest całkowicie bezużyteczne.

Jeśli weźmiemy pod uwagę ekran projekcyjno-pojemnościowy, to ma on też pewne wady, które powszechnie określa się jako skomplikowaną i dość kosztowną elektronikę, brak możliwości użycia konwencjonalnego rysika i prawdopodobieństwo przypadkowych kliknięć.

Technologia wielodotykowa

Nie ma możliwości określenia odpowiedniego rodzaju ekranu dotykowego, pojemnościowego czy rezystancyjnego, bez podjęcia decyzji o zastosowaniu tej technologii. Multi-touch to możliwość wielokrotnego dotknięcia. Obecna implementacja polega na śledzeniu współrzędnych wielu kliknięć jednocześnie. Jeśli taka technologia zostanie zaimplementowana w smartfonie lub tablecie, można ją wykorzystać do symulacji gry na instrumencie muzycznym, na przykład na gitarze. Należy omówić to bardziej szczegółowo.

Możesz wziąć konwencjonalny ekran pojemnościowy lub rezystancyjny. Jeśli najpierw naciśniesz np. w lewym górnym rogu, a potem nie odrywając palca, wciśniesz drugi w prawym dolnym rogu, to środek ekranu zostanie przez elektronikę wyznaczony jako współrzędne, czyli środek segmentu pomiędzy parą tych dotknięć. Będzie to widoczne, jeśli uruchomisz specjalną aplikację śledzącą współrzędne naciśnięcia. Powstaje jednak pytanie, w jaki sposób realizowane jest skalowanie obrazów, jeśli nadal rozpoznawane jest tylko jedno kliknięcie?

Tutaj wszystko jest proste. To najczęstsza sztuczka programowa. Klikałeś na ekran pojemnościowy - ustaliła to elektronika. Będzie to punkt „A”. Teraz, nie puszczając palca, naciskasz w innym miejscu, które będzie punktem „B”, okazuje się, że w tym momencie punkt naciśnięcia przesunął się natychmiast na bok, tworząc „C”. To właśnie w tym momencie, kiedy nie było faktycznego puszczenia palca, a punkt nacisku natychmiast się przesunął, jest on programowo przetwarzany jako multi-touch. Ponadto, jeśli punkt „C” zbliży się do „A”, wówczas określa się przesunięcie palców, to znaczy w przypadku obrazu obraz należy zmniejszyć i odwrotnie. I jeszcze jedno: jeśli punkt „C” opisuje łuk wokół jednego z punktów, to program definiuje to jako obrót jednego palca wokół drugiego, co powoduje konieczność obrócenia obrazka w odpowiednim kierunku.

Stosowanie ekranów rezystancyjnych i pojemnościowych

Profesjonalni programiści tradycyjnie korzystają z pierwszego typu, ponieważ pozwala on kontrolować dowolny obiekt w różnych warunkach pogodowych. Technologia rezystancyjna wykorzystuje więcej czujników na centymetr kwadratowy niż technologia pojemnościowa, dzięki czemu na wyświetlaczu mogą pojawiać się najmniejsze ikony, które można wcisnąć igłą. Z myślą o tym zaprojektowano na przykład system operacyjny Windows Mobile, dzięki czemu dobrze współpracuje z ekranami rezystancyjnymi. Takie wyświetlacze są niemal niewrażliwe na przypadkowe kliknięcia. Jednak wielu programistów zamierza obecnie tworzyć aplikacje przeznaczone dla pojemnościowego ekranu dotykowego. Staje się to już problemem w przypadku urządzeń wykonanych w technologii rezystancyjnej.

Stopień bezpieczeństwa

Należy pamiętać, że w przypadku tabletów i komunikatorów wyświetlacz jest najbardziej bezbronną częścią. Ekran pojemnościowy jest opcją preferowaną ze względu na niezawodność. Jego wydajność w każdych warunkach jest zauważalnie wyższa, a modele rezystancyjne mogą zawieść, na przykład, jeśli uniesiesz je szkłem. Ekran pojemnościowy jest opcją bezpieczną. Nawet jeśli ulegnie uszkodzeniu, będzie nadal pełnił swoje funkcje. Jeśli zdecydujesz się na ekran pojemnościowy czy rezystancyjny, to warto zaznaczyć, że w terenie najlepszy będzie ten pierwszy.

wnioski

Podsumowując, można zauważyć, że obie opcje realizacji wyświetlaczy mają swoje zalety i wady. O ile ekran pojemnościowy to cały zestaw możliwości, o tyle ekran rezystancyjny skupia się na zastosowaniu w określonych sytuacjach. Zwykle wszystko zależy od interfejsu zastosowanego w gadżecie. jest wygodny w użyciu, jego powierzchnia docisku jest zauważalnie mniejsza niż powierzchnia palca, jednak przy dobrej responsywności powierzchni wygodnie jest obejść się bez tego urządzenia. Ciągłe udoskonalanie wyświetlaczy rezystancyjnych doprowadziło do powstania modeli, które są dość twarde, czyli odporne na zarysowania, ale jednocześnie responsywne. Takie opcje stały się bardzo wygodne w użyciu.

Konieczność użycia specjalnego rysika do ekranów pojemnościowych jest czasem dość niewygodna, gdyż zazwyczaj nie jest on dołączony do urządzenia. Technologia rezystancyjna obejmuje zarówno towarzyszenie specjalnym urządzeniem, jak i możliwość dociskania dowolnym stałym przedmiotem. Jednym z powodów, dla których wiele osób wybiera pojemnościowy ekran dotykowy, jest wielodotyk, warto jednak zauważyć, że najczęściej jest to implementacja programowa, jak już opisano, i przy odpowiednim podejściu można ją zastosować do ekranu rezystancyjnego. Przewidywana technologia pojemnościowa nie stała się jeszcze tak dostępna, jak byśmy tego chcieli.

Urządzenie wejściowe, czyli ekran reagujący na jego dotknięcie. Istnieje wiele różnych typów ekranów dotykowych, które działają na różnych zasadach fizycznych. Ale rozważymy tylko te, które można znaleźć w telefonach komórkowych i innym sprzęcie przenośnym.

Jak działają rezystancyjne ekrany dotykowe

Rezystancyjne ekrany dotykowe występują w dwóch odmianach, czteroprzewodowej i pięcioprzewodowej. Rozważ zasadę działania każdego z typów osobno.

4-przewodowy ekran rezystancyjny

Jak działa 4-przewodowy rezystancyjny ekran dotykowy

Rezystancyjny ekran dotykowy składa się ze szklanego panelu i elastycznej plastikowej membrany. Zarówno panel, jak i membrana posiadają powłokę rezystancyjną. Przestrzeń pomiędzy szkłem a membraną wypełniona jest mikroizolatorami, które są równomiernie rozmieszczone na obszarze aktywnym ekranu i niezawodnie izolują powierzchnie przewodzące. Po naciśnięciu ekranu panel i membrana zostają zamknięte, a sterownik zostaje zamknięty Analogowy do cyfrowego konwertera rejestruje zmianę oporu i przetwarza ją na współrzędne dotykowe (X i Y). Ogólnie algorytm odczytu wygląda następująco:

1. Do elektrody górnej przykładane jest napięcie +5 V, dolna jest uziemiona. Lewy i prawy są zwarte i sprawdzane jest napięcie na nich. Napięcie to odpowiada współrzędnej Y ekranu.
2. Podobnie + 5 V i „masa” są dostarczane do lewej i prawej elektrody, współrzędna X jest odczytywana od góry i od dołu.

Pięcioprzewodowy ekran rezystancyjny

Ekran pięcioprzewodowy jest bardziej niezawodny dzięki zastąpieniu powłoki rezystancyjnej na membranie powłoką przewodzącą (ekran 5-przewodowy działa nawet po przecięciu membrany). Tylna szyba ma powłokę rezystancyjną z czterema elektrodami w rogach.

Jak działa 5-przewodowy rezystancyjny ekran dotykowy

Początkowo wszystkie cztery elektrody są uziemione, a membrana jest „podciągana” przez rezystor do + 5V. Poziom napięcia na membranie jest stale monitorowany Analogowy do cyfrowego konwertera. Gdy nic nie dotyka ekranu dotykowego, napięcie wynosi 5 V.

Po naciśnięciu ekranu mikroprocesor wykrywa zmianę napięcia membrany i zaczyna obliczać współrzędne dotyku w następujący sposób:

1. Do dwóch prawych elektrod przyłożone jest napięcie +5 V, lewe są uziemione. Napięcie na ekranie odpowiada współrzędnej X.
2. Współrzędną Y odczytuje się podłączając obie górne elektrody do +5 V i obie dolne elektrody do masy.

Jak działają pojemnościowe ekrany dotykowe

Ekran pojemnościowy (lub pojemnościowy powierzchniowy) wykorzystuje fakt, że obiekt o dużej pojemności przewodzi prąd przemienny.

Zasada działania pojemnościowego ekranu dotykowego

Pojemnościowy ekran dotykowy to szklany panel pokryty przezroczystym materiałem oporowym (zwykle stopem tlenku indu i tlenku cyny). Elektrody umieszczone w rogach ekranu przykładają do warstwy przewodzącej niewielkie napięcie przemienne (takie samo dla wszystkich rogów). Dotykanie ekranu palcem lub innym przedmiotem przewodzącym powoduje upływ prądu. Jednocześnie im bliżej elektrody znajduje się palec, tym mniejszy jest opór ekranu, co oznacza, że ​​natężenie prądu jest większe. Prąd we wszystkich czterech rogach jest rejestrowany przez czujniki i przekazywany do sterownika, który oblicza współrzędne punktu dotyku.

Wcześniejsze modele ekranów pojemnościowych wykorzystywały prąd stały – upraszczało to konstrukcję, ale przy słabym kontakcie użytkownika z podłożem prowadziło do awarii.

Pojemnościowe ekrany dotykowe są niezawodne, wytrzymują 200 milionów kliknięć (około 6 i pół roku kliknięć na sekundę), są wodoszczelne i odporne na zanieczyszczenia nieprzewodzące. Przejrzystość na poziomie 90%. Jednakże powłoka przewodząca jest nadal wrażliwa. Dlatego ekrany pojemnościowe są szeroko stosowane w automatach zainstalowanych w obszarze chronionym. Brak reakcji na dłoń w rękawiczce.

Zasada działania projektowanych pojemnościowych ekranów dotykowych

Po wewnętrznej stronie ekranu nałożona jest siatka elektrod. Elektroda wraz z ciałem ludzkim tworzy kondensator; elektronika mierzy pojemność tego kondensatora (przykłada impuls prądowy i mierzy napięcie).

Zasada działania projektowanego pojemnościowego ekranu dotykowego

Przezroczystość takich ekranów sięga 90%, zakres temperatur jest niezwykle szeroki. Bardzo trwały (wąskim gardłem jest skomplikowana elektronika przetwarzająca kliknięcia). Na POE można zastosować szkło o grubości do 18 mm, co zapewnia wyjątkową odporność na wandalizm. Nie reagują na zanieczyszczenia nieprzewodzące, przewodzące można łatwo stłumić metodami programowymi. Dlatego projekcyjno-pojemnościowe ekrany dotykowe stosuje się w automatach zainstalowanych na ulicy. Wiele modeli reaguje na dłoń w rękawiczce. W nowoczesnych modelach projektanci osiągnęli bardzo wysoką dokładność - jednak konstrukcje wandaloodporne są mniej dokładne.

POE reagują nawet na podejście ręki - próg ustawiany jest programowo. Odróżnij naciskanie ręką od naciskania przewodzącym pisakiem. Niektóre modele obsługują technologię wielodotykową. Dlatego technologię tę wykorzystuje się w touchpadach i ekranach wielodotykowych.

Warto zaznaczyć, że ze względu na różnice w terminologii często mylone są ekrany powierzchniowe i projekcyjno-pojemnościowe. Zgodnie z klasyfikacją zastosowaną w tym artykule ekran iPhone'a jest ekranowo-pojemnościowy.

Wniosek

Każdy z typów ekranów dotykowych ma swoje zalety i wady, dla przejrzystości rozważ tabelę.

Artykuł został napisany na podstawie materiałów znajdujących się na stronie