Was ist ein Touchscreen: wie er funktioniert, Klassifizierung nach Typ und Funktionen

Was ist ein Touchscreen auf einem Smartphone und wer hat ihn erfunden?

Der Begriff Touchscreen setzt sich aus zwei englischen Wörtern zusammen. Der erste steht für „Touch“ und der zweite für „Screen“. Dieser Satz vermittelt vollständig das Funktionsprinzip dieser Art von Displays, das darin besteht, auf die Berührung der Finger einer Person zu reagieren und bestimmte Aktionen auszuführen. Obwohl uns diese Art von Technologie modern erscheint, gilt 1970 als das Datum der Erfindung des ersten Touchscreens. Damals beschloss ein Universitätsdozent aus Kentucky, Semuel Hirst, als Erster, das Auslesen von Informationen von Tonbändern zu vereinfachen. Das Ergebnis der Entwicklung des Wissenschaftlers war das Erscheinen des weltweit ersten Bildschirms, der die Touch-Eingabetechnologie unterstützt.

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Die Neuheit verwendete die primitivste Art der Arbeit: eine Vierdraht-Widerstandsmethode zur Bestimmung der Koordinaten des Berührungspunkts.

Die ersten Geräte, die ein solches System zur Eingabe von Informationen erhielten, waren Computer, und erst 1998 wurde das erste Mobiltelefon geboren, bei dem die Berührungswahl verwendet wurde. Es war die Idee von Alcatel. Als nächstes bot Ericsson eine eigene Version des Touchscreens in einem mobilen Gerät an. Aber diese Prototypen hatten wenig Ähnlichkeit mit modernen Versionen von Touchscreens.

Das Panel war monochrom, klein und erlaubte dem Benutzer nur, eine Nummer zu wählen. Das erste Modell, bei dem der Touchscreen eine moderne Form annahm, war der Communicator von HTC Qtek 1010/02 XDA, der 2002 auf den Markt kam. Und die Idee, den Touchscreen in mobilen Geräten zu nutzen, wurde von Apple auf ein qualitativ neues Level gehoben. die die Fähigkeit zum Multitouch implementiert hat oder auf gleichzeitiges Berühren des Bildschirms mit zwei oder mehr reagiert Finger.

WICHTIG!

Die Erfindung und massenhafte Einführung von Touchscreens brachte eine Vielzahl von positiven Aspekten für den Benutzer und erhöhte die Benutzerfreundlichkeit des Smartphones. Dies führte jedoch zu einem erheblichen Nachteil - die Geräte wurden "empfindlicher" und erforderten eine sorgfältige Handhabung, da eine Beschädigung des Glases den gesamten Sensor deaktivieren konnte.

Was ist ein Sensor und wo wird er verwendet

Ein moderner Mensch kann sich sein Leben ohne Geräte mit Touch-Eingabe nicht mehr vorstellen, diese Erfindung hat sich so fest im Leben etabliert. Laut Statistik sind mehr als 90% der Weltbevölkerung mindestens einmal einem Touchscreen begegnet, der in einer Vielzahl von elektronischen Geräten und Gadgets verwendet wird:

• Smartphones;
• Tablets und Tablet-Computer;
• Bank- oder Zahlungsterminals;
• Geräte zum Kauf von elektronischen Tickets;
• Displays (Computer, in Kühlschränken, Haushaltsgeräten).

Die Entwicklung der Touch-Technologie ist nicht auf mobile Geräte beschränkt. Es gibt Entwicklungen, bei denen der Touchscreen großflächig eingebracht wird.

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Vor nicht allzu langer Zeit wurde ein Smart Table angekündigt, dessen Oberfläche ein großer Touchscreen ist. Eine solche Tischplatte kann als Multimedia-Zentrale in einem Smart Home verwendet werden. Außerdem wurde vor einigen Jahren eine ganze Sinneswand eingeführt, bei der man beim Klicken auf einen beliebigen Bereich verschiedene Funktionen aufrufen kann.

Einige Leute, die keine Ahnung von Technologie haben, fragen sich, was ein Touchscreen auf einem Tablet ist und wie er sich von einem ähnlichen Eingabegerät auf einem Smartphone unterscheidet. Die Antwort auf diese Frage ist einfach - nichts, da das Funktionsprinzip des Touchscreens unabhängig vom Gerät, in dem er verwendet wird, gleich ist.

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So funktioniert der Touchscreen

Um vollständig zu verstehen, was ein Touchscreen auf einem Telefon ist, müssen Sie herausfinden, woraus ein Smartphone-Bildschirm besteht und wie der Sensor funktioniert. Die Hauptelemente des Touchscreens sind:

1. Matrix bestehend aus einer Schicht von Flüssigkristallen. Eine ähnliche Display-Oberflächentechnologie wird in Fernsehern oder Computermonitoren verwendet.
2. Mikrodioden, die sich in der zweiten Schicht unter der Matrix befinden und zur Beleuchtung der Arbeitsfläche dienen.
3. Dioden auf der Oberfläche der Bildgebungsschicht, die das Hauptwerkzeug für die Touch-Bearbeitung sind.
4. Glas, das den Bildschirm selbst bedeckt und verhindert, dass er beschädigt wird.
5. Antireflexbeschichtung, die Blendung verhindert und Ihnen bei sonnigem Wetter einen bequemen Blick auf den Bildschirm ermöglicht.

Abhängig von der Funktionsweise des Touchscreens gibt es eine Reihe von Vor- und Nachteilen dieser Dialogtechnologie. Benutzer mit einem elektronischen Gerät, die in Vor- und Nachteile für stationäre Geräte und mobile Geräte unterteilt sind Technologie.

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Viele Hersteller, insbesondere stationäre Geräte, die bei ihrer Arbeit einen Touchscreen verwenden, sind aufgrund ihrer Unzulänglichkeiten den Weg gegangen, die Möglichkeit der Eingabe mit mechanischen Tasten zu duplizieren. Dies ist notwendig, wenn der Touchscreen ausfällt.

Arten von Touchscreens

Die allgemeine Klassifizierung der auf dem Markt befindlichen Touchscreens impliziert eine Unterteilung in Sorten nach Typ und Konstruktionsmerkmalen. Am häufigsten werden resistive und kapazitive Typen verwendet, die in den meisten mobilen Geräten verwendet werden. Es gibt auch:

• Matrix;
• Infrarot;
• projektionskapazitiv;
• optisch;
• DST-Sensoren;
• Welle;
• Induktion.

Resistiven Touchscreen

Wenn man darüber spricht, was ein Touchscreen ist, sind als erstes resistive Bildschirme zu erwähnen, die die ersten in Massenproduktion waren. Solche Schirme bestehen aus zwei transparenten Platten aus Kunststoff, auf die das dünnste leitfähige Gewebe aufgebracht ist. Zwischen den Platten ist eine dielektrische Schicht installiert, die erforderlich ist, um den Druck auf den gewünschten Bereich des Bildschirms durch den Benutzer aufzunehmen.

Wenn der Besitzer des Smartphones eine Aktion ausführt (zum Beispiel auf den gewünschten Bereich des Bildschirms klicken), bewegt sich das Dielektrikum an dieser Stelle auseinander, was zum Kontakt der beiden Platten miteinander führt. Es erscheint ein Strom, der von einem speziellen Controller registriert wird, der einen bestimmten Depressionspunkt auf einem Koordinatenraster bestimmt. Darüber hinaus gelangen diese Daten in das Verarbeitungsprogramm, das gemäß einem zuvor erstellten Algorithmus die erforderliche Aktion ausführt.

Resistive Schirme werden wiederum in zwei Untertypen unterteilt:

1. Vierleitersensor. Sie bestehen aus nur einer Platte aus Glas und einer Kunststoffmembran, auf die der Widerstandsträger des Bildschirms selbst aufgebracht wird. Der gesamte Freiraum zwischen Glas und Kunststoff ist mit Isolatoren gefüllt. Wenn Sie drücken, schließt sich der Stromkreis, was zum Erscheinen der Koordinaten des Kontaktpunkts führt.
2. Fünfadrig. Ein charakteristisches Merkmal dieses Typs ist das Fehlen einer Widerstandsunterstützung der Membran, das Vorhandensein einer leitfähigen Schicht. Dies sorgt für eine höhere Zuverlässigkeit, da auch nach einer Beschädigung der Matrix diese weiterhin funktioniert. Der Druckpunkt wird durch den Änderungsgrad der Membranspannung verfolgt.

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Es gibt auch achtadrige Widerstandsschirme, die die Genauigkeit der Pressverarbeitung verbessern können, aber die Zuverlässigkeit dieses Sensortyps nicht erhöhen.

Wenn man von resistiven Touchscreens spricht, sollte man ihre geringen Kosten beachten, die Möglichkeit, mit einem Finger, einem Stift und sogar einer behandschuhten Hand zu drücken. Zu den Nachteilen zählen:

• geringe Leitfähigkeit von Lichtstrahlen;
• Anfälligkeit für Kratzer und Risse durch Stöße;
• Mangel an Multitouch;
• kurze Lebensdauer, die durchschnittlich nicht mehr als 34 Millionen Klicks beträgt;
• die Unmöglichkeit, die Funktion des Gleitens über den Bildschirm zu implementieren, da die Widerstandsmatrix nur auf Drücken reagiert.

Kapazitiven Touchscreen

Der moderne Matrixtyp ist der kapazitive Typ des Bildschirms. Was ist das? Das Wesen der Arbeit dieser Art besteht darin, den Gesetzen der Elementarphysik zu folgen, nämlich in der Eigenschaft eines Objekts mit größerer Kapazität, Wechselstrom zu leiten.

Aufgrund ihrer Struktur ist diese Art von Matrix eine Glasplatte, auf deren Oberfläche eine Schicht aus Widerstandsmaterial aufgebracht ist.

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In diesem Fall werden Indiumoxid- und Zinnoxid-Legierungen als die besten Widerstände verwendet.

An den Ecken des Bildschirms befinden sich Elektroden, die eine kleine Spannung an die gesamte Oberfläche der Matrix anlegen. Berührt eine Person einen Finger, entsteht ein Leck, das von Sensoren erfasst und an die Verarbeitungssteuerung übermittelt wird, die die Koordinaten des Presspunktes berechnet. Besondere Merkmale dieser Art von Bildschirmen sind eine lange Lebensdauer von mehr als 200 Millionen Klicks, eine erhöhte Transparenz und die Fähigkeit, keine Flüssigkeit durchzulassen. Die Oberfläche dieses Sensors bleibt jedoch weiterhin anfällig für mechanische Belastungen, daher sind diese Typen Matrizen werden in stationären Geräten verwendet, die sich in einem vor äußeren Einflüssen geschützten Bereich befinden Lage.

Projizierte kapazitive Sensoren

Wenn Sie darüber sprechen, was ein Touchscreen ist, beachten Sie unbedingt die Art der Matrix, die in den meisten modernen Smartphones und Tablet-Computern verwendet wird. Dies ist ein projizierter kapazitiver Sensor. Ein solches Design wird neben dem üblichen Panel mit einem Elektrodenraster präsentiert, das auf der Rückseite der Matrix angebracht ist. Die verfügbaren Elektroden bilden zusammen mit dem menschlichen Körper einen Kondensator, und eine eingebaute Elektronik wird benötigt, um die Kapazität des resultierenden Systems zu messen.

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Einer der führenden Hersteller von Bildschirmen, Samsung, hat es geschafft, druckempfindliche Elektroden zwischen den Subpixeln anzubringen, wodurch das Design vereinfacht und die Transparenz erhöht wurde.

Erhöhte Transparenz, die Möglichkeit, dickes Glas (bis 19 mm) zu verwenden - all dies sorgt für eine Reduzierung die Gefahr der Beschädigung von projektionskapazitiven Bildschirmen, daher werden sie in Geräten installiert, die sich im Freien befinden Gebiet.

Matrix- und Infrarot-Touchscreens

Unter den Sensorarten können zwei nicht die gebräuchlichsten Typen genannt werden - Matrix- und Infrarotbildschirme. Matrixgeräte arbeiten nach den allgemeinen Prinzipien von resistiven Designs, aber ihre Besonderheit ist Einfachheit. Auf die Membranoberfläche werden vertikale leitfähige Streifen und auf die Glasoberfläche horizontale Streifen aufgebracht. Beim Drücken berühren sich die Streifen und der Controller berechnet den Kontaktpunkt und bestimmt die Koordinaten des Punktes. Ein wesentlicher Nachteil ist die Unmöglichkeit, eine hohe Auflösung des Sensors aufgrund der Einfachheit des Designs sicherzustellen.

Die Infrarottypen verwenden ein ähnliches Prinzip der sich schneidenden Bänder, die Infrarotstrahlen sind. Wenn ein Objekt den Bildschirm berührt, wird das Strahlengitter an dieser Stelle unterbrochen. Eine ähnliche Ansicht wird auf Geräten verwendet, bei denen eine hochauflösende Bildübertragung erforderlich ist, beispielsweise bei E-Books. Der Nachteil eines IR-Sensors ist seine Verschmutzungsanfälligkeit.

Optische und Dehnungsmessstreifen-Touchscreens

Der optische Typ zeichnet sich durch das Vorhandensein einer Infrarotbeleuchtung aus, die zwischen dem Glas und der Matrix verteilt ist und bis zu 100 % des Lichts in sich selbst reflektieren kann. Bei Berührung mit einem Finger kommt es zur Streuung. Die Elektronik muss lediglich ein Streumuster erzeugen, um den Druckpunkt zu bestimmen. Dies geschieht auf folgende Weise:

• Installation der Kamera neben dem Projektor;
• die Einführung eines Hilfs-Subpixels.

Ähnliche Bildschirmtypen werden in interaktiven Whiteboards verwendet. Der Dehnungsmessstreifensensor reagiert empfindlich auf Verformungen der Bildschirmoberfläche. Dieser Typ zeichnet sich durch eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen aus, daher werden diese Matrizen an Fahrkartenautomaten, Geldautomaten verwendet.

DST-Touchscreens

Die Grundlage dieser Art von Arbeit besteht darin, das piezoelektrische Phänomen in der Glasscheibe zu fixieren. Das Hauptmerkmal ist die Fähigkeit, mit jedem Objekt auf Berührung zu reagieren und unter allen staubigen Bedingungen zu funktionieren. Für eine gute Ansprache muss der Finger ständig in Bewegung sein.

So kalibrieren Sie den Sensor (Touchscreen)

Besitzer von Geräten mit Touchscreen haben oft ein Problem, wenn der Sensor nicht mehr "hört" oder richtig auf Drücken reagiert. Dies kann durch Beschädigung der Matrix, Eindringen von Feuchtigkeit in das Gerät oder Austausch des Displays geschehen.

Es gibt zwei Möglichkeiten, den Touchscreen zu kalibrieren:

• durch Standardmittel des Betriebssystems;
• mit Software von Drittanbietern.

Die verbaute Kalibriertechnologie ist bei allen Smartphone-Herstellern nahezu gleich. Für die Einrichtung mit Standardwerkzeugen benötigen Sie:

• gehe zu den Telefoneinstellungen;
• finde den Punkt "Kalibrierung";
• Drücken Sie mindestens dreimal in die Mitte des auf dem Bildschirm angezeigten Ziels.

Das Gerät merkt sich selbstständig die Berührungen und passt den Touchscreen an.

Der Touchscreen funktioniert nicht – wie Sie ihn feststellen

In einigen Fällen kann der Touchscreen fehlschlagen. Bei mechanischer Beschädigung der Matrix ist es nicht erforderlich, den Bruch zu bestimmen, da er mit bloßem Auge sichtbar ist. Anzeichen für den Ausfall des Touchscreens ohne äußere Beschädigung sind:

• fehlende Reaktion auf Berührung;
• teilweise Bildschirmreaktion auf Drücken, z. B. kann nur ein bestimmter Bereich funktionieren;
• Verzerrung der Berührungswahrnehmung.

Fällt der Sensor aus, muss das Gerät repariert werden. Moderne Technologien erfordern die Herstellung eines gemeinsamen Displaymoduls, bei dem Touchscreen und Display zu einer Einheit zusammengefasst sind. Daher ist bei Reparaturen ein kompletter Austausch des Gerätes erforderlich, wenn sich der Touchscreen nicht trennen lässt. Dies ist nur im Rahmen der Servicebedingungen möglich.

Touchscreen und Display: Was ist der Unterschied

Der Unterschied zwischen diesen beiden Teilen liegt in den Funktionen, die sie erfüllen. Das Display ist der Teil eines Smartphones, der zum Anzeigen von Bildern und Informationen benötigt wird.

Ein Touchscreen ist ein Touch-Glas, das verwendet wird, um das Gerät auf Benutzeraktionen auszulösen und auf Drücken zu reagieren, um eine bestimmte Funktion aufzurufen. Moderne Hersteller begannen zunehmend, eine Art "Sandwiches" herzustellen, wo es verwendet wird Laminiertechnik, wenn Display und Touchscreen zu einer monolithischen Einheit verbunden werden, die mit einem transparenten Dichtmittel. Dies verbessert die Leistung, erfordert jedoch einen vollständigen Austausch, wenn eine Komponente ausfällt.

Jetzt werfen Sie einen frischen Blick auf Ihr Smartphone oder Tablet-PC. Teilen Sie auf jeden Fall in den Kommentaren Ihre Erfahrungen mit dem Entsperren des "Schlafbildschirms" mit und stellen Sie dem Autor des Artikels Fragen.