Co to jest ekran dotykowy: jak działa, klasyfikacja według typu i funkcji

Czym jest ekran dotykowy w smartfonie i kto go wymyślił

Termin ekran dotykowy składa się z dwóch angielskich słów. Pierwszy oznacza „dotyk”, a drugi „ekran”. To zdanie w pełni oddaje zasadę działania tego typu wyświetlaczy, która polega na reagowaniu na dotyk palców osoby i wykonywaniu określonych czynności. Pomimo tego, że tego typu technologia wydaje nam się nowoczesna, rok 1970 jest uważany za datę wynalezienia pierwszego ekranu dotykowego. To wtedy wykładowca uniwersytecki z Kentucky Semuel Hirst jako pierwszy zdecydował się na uproszczenie procesu odczytywania informacji z taśm magnetofonowych. Efektem rozwoju naukowca było pojawienie się pierwszego na świecie ekranu obsługującego technologię wprowadzania dotykowego.

DLA TWOJEJ INFORMACJI!

Nowość wykorzystywała najbardziej prymitywny rodzaj pracy: czteroprzewodową rezystancyjną metodę określania współrzędnych punktu styku.

Pierwszymi urządzeniami, które otrzymały taki system wprowadzania informacji, były komputery, a dopiero w 1998 roku narodził się pierwszy telefon komórkowy, w którym zastosowano wybieranie dotykowe. To był pomysł Alcatela. Następnie Ericsson zaoferował własną wersję ekranu dotykowego w urządzeniu mobilnym. Ale te prototypy niewiele przypominały nowoczesne wersje ekranów dotykowych.

Panel był monochromatyczny, niewielki i pozwalał użytkownikowi tylko na wybranie numeru. Pierwszym modelem, w którym ekran dotykowy nabrał nowoczesnego kształtu, był komunikator HTC Qtek 1010/02 XDA, wydany w 2002 roku. A pomysł wykorzystania ekranu dotykowego w urządzeniach mobilnych został przeniesiony na jakościowo nowy poziom przez Apple, który zaimplementował możliwość Multitouch lub reagowania na jednoczesne dotknięcie ekranu dwoma lub więcej palce.

WAŻNY!

Wynalezienie i masowe upowszechnienie się ekranów dotykowych przyniosło wiele pozytywnych aspektów dla użytkownika i zwiększyło użyteczność smartfona. Miało to jednak jedną istotną wadę – urządzenia stały się bardziej „delikatne” i wymagały ostrożnej obsługi, ponieważ uszkodzenie szkła mogło uszkodzić cały sensor.

Co to jest czujnik i gdzie jest używany

Współczesny człowiek nie wyobraża sobie już swojego życia bez urządzeń z obsługą dotykową, ten wynalazek stał się tak mocno ugruntowany w życiu. Według statystyk ponad 90% całej populacji Ziemi przynajmniej raz spotkało się z ekranem dotykowym, który jest używany w różnych urządzeniach elektronicznych i gadżetach:

• smartfony;
• tablety i komputery typu tablet;
• terminale bankowe lub płatnicze;
• urządzenia do zakupu biletów elektronicznych;
• wyświetlacze (komputerowe, w lodówkach, AGD).

Rozwój technologii dotykowej nie ogranicza się do urządzeń mobilnych. Istnieją zmiany, w których ekran dotykowy jest wprowadzany na dużą powierzchnię.

DLA TWOJEJ INFORMACJI!

Nie tak dawno zapowiedziano inteligentny stół, którego powierzchnia to jeden duży ekran dotykowy. Taki blat może służyć jako centrum multimedialne w inteligentnym domu. Również kilka lat temu wprowadzono całą ścianę sensoryczną, po kliknięciu na dowolny obszar, z którego można wywołać różne funkcje.

Niektórzy ludzie, którzy nie znają technologii, zastanawiają się, czym jest ekran dotykowy na tablecie i czym różni się od podobnego urządzenia wejściowego w smartfonie. Odpowiedź na to pytanie jest prosta – nic, skoro zasada działania ekranu dotykowego jest taka sama, niezależnie od urządzenia, w którym jest używany.

Niedrogie i wysokiej jakości smartfony. W specjalnej publikacji naszego portalu opowiemy szczegółowo o niedrogich smartfonach z ekranem dotykowym. Dowiesz się, czy smartfon budżetowy może być dobry: zalety i wady, jak wybrać smartfon według parametrów: wyświetlacz, pamięć, procesor.

Jak działa ekran dotykowy

Aby w pełni zrozumieć, czym jest ekran dotykowy w telefonie, musisz dowiedzieć się, z czego składa się ekran smartfona i jak działa czujnik. Główne elementy ekranu dotykowego to:

1. Matryca składająca się z warstwy ciekłych kryształów. Podobna technologia powierzchni wyświetlania jest stosowana w telewizorach lub monitorach komputerowych.
2. Mikrodiody, które znajdują się w drugiej warstwie pod matrycą i służą do oświetlania powierzchni roboczej.
3. Diody umieszczone na powierzchni warstwy obrazowej, które są głównym narzędziem do obróbki dotykowej.
4. Szkło, które zakrywa sam ekran i zapobiega jego uszkodzeniu.
5. Powłoka antyrefleksyjna, która zapobiega odblaskom i pozwala wygodnie patrzeć na ekran w słoneczną pogodę.

W oparciu o działanie ekranu dotykowego istnieje szereg zalet i wad tej technologii dialogowej. użytkownik z urządzeniem elektronicznym, które dzielą się na plusy i minusy dla urządzeń stacjonarnych i mobilnych technologia.

DLA TWOJEJ INFORMACJI!

Wielu producentów, zwłaszcza urządzeń stacjonarnych wykorzystujących w swojej pracy ekran dotykowy, bazując na swoich niedociągnięciach, wybrało drogę powielania możliwości wprowadzania za pomocą klawiszy mechanicznych. Jest to konieczne w przypadku awarii ekranu dotykowego.

Rodzaje ekranów dotykowych

Ogólna klasyfikacja ekranów dotykowych na rynku implikuje podział na odmiany według rodzaju i cech konstrukcyjnych. Najczęściej używane są typy rezystancyjne i pojemnościowe, które są używane w większości gadżetów mobilnych. Istnieje również:

• matryca;
• podczerwień;
• projekcja pojemnościowa;
• optyczny;
• czujniki czasu letniego;
• fala;
• wprowadzenie.

Rezystancyjny ekran dotykowy

Mówiąc o tym, czym jest ekran dotykowy, pierwszą rzeczą, o której należy wspomnieć, są ekrany rezystancyjne, które były pierwszymi w masowej produkcji. Takie ekrany składają się z dwóch przezroczystych płyt z tworzywa sztucznego, na które nakładana jest najcieńsza siatka przewodząca. Pomiędzy płytami zainstalowana jest warstwa dielektryczna, która jest wymagana do wychwytywania przez użytkownika nacisku na żądany obszar ekranu.

Kiedy właściciel smartfona wykonuje akcję (na przykład kliknięcie w żądany obszar ekranu), dielektryk rozsuwa się w tym miejscu, co prowadzi do zetknięcia się dwóch płytek ze sobą. Pojawia się prąd, który jest rejestrowany przez specjalny kontroler, który wyznacza określony punkt zagłębienia na siatce współrzędnych. Ponadto dane te są przekazywane do programu przetwarzającego, który zgodnie z wcześniej stworzonym algorytmem wykonuje niezbędne działanie.

Ekrany rezystancyjne dzielą się z kolei na dwa podtypy:

1. Czujnik czteroprzewodowy. Wykonane są z zaledwie jednego panelu, wykonanego ze szkła i plastikowej membrany, na którą nakładana jest rezystancyjna podpora samego ekranu. Cała wolna przestrzeń pomiędzy szkłem a plastikiem jest wypełniona izolatorami. Po naciśnięciu obwód zamyka się, co prowadzi do pojawienia się współrzędnych punktu kontaktu.
2. Pięć-przewodowy. Charakterystyczną cechą tego typu jest brak rezystancyjnego podparcia membrany, obecność warstwy przewodzącej. Zapewnia to większą niezawodność, ponieważ nawet po uszkodzeniu matrycy nadal działa. Punkt nacisku jest śledzony na podstawie stopnia zmiany napięcia membrany.

DLA TWOJEJ INFORMACJI!

Istnieją również ekrany rezystancyjne ośmiodrutowe, które mogą poprawić dokładność obróbki tłoczenia, ale nie zwiększają niezawodności tego typu czujnika.

Mówiąc o dotykowych ekranach rezystancyjnych, należy zwrócić uwagę na ich niski koszt, możliwość wciśnięcia palcem, rysikiem, a nawet dłonią w rękawiczce. Wśród wad są:

• niska przewodność promieni świetlnych;
• podatność na zarysowania i pęknięcia w wyniku uderzenia;
• brak multidotyku;
• krótki okres użytkowania, który wynosi średnio nie więcej niż 34 miliony kliknięć;
• brak możliwości realizacji funkcji przesuwania się po ekranie, ponieważ matryca oporowa reaguje tylko na naciskanie.

Pojemnościowy ekran dotykowy

Nowoczesny typ matrycy to pojemnościowy typ ekranu. Co to jest? Istotą tego typu prac jest przestrzeganie praw fizyki elementarnej, a mianowicie właściwości obiektu o większej zdolności do przewodzenia prądu przemiennego.

Ze względu na swoją strukturę ten rodzaj matrycy jest płytą szklaną, na której powierzchni nakładana jest warstwa materiału rezystywnego.

DLA TWOJEJ INFORMACJI!

W tym przypadku jako najlepsze rezystory stosuje się stopy tlenku indu i tlenku cyny.

W rogach ekranu znajdują się elektrody, które przykładają niewielkie napięcie na całą powierzchnię matrycy. Kiedy osoba dotyka palca, pojawia się wyciek, który jest rejestrowany przez czujniki i przesyłany do kontrolera przetwarzania, który oblicza współrzędne punktu naciśnięcia. Charakterystyczne cechy tego typu ekranów to długa żywotność, która wynosi ponad 200 milionów kliknięć, zwiększona przezroczystość i możliwość nie przepuszczania cieczy. Ale powierzchnia tego czujnika nadal pozostaje podatna na naprężenia mechaniczne, dlatego takie typy matryce znajdują zastosowanie w urządzeniach stacjonarnych znajdujących się w chronionym przed czynnikami zewnętrznymi miejscu Lokalizacja.

Projektowane czujniki pojemnościowe

Mówiąc o tym, czym jest ekran dotykowy, zwróć uwagę na rodzaj matrycy, która jest używana w większości nowoczesnych smartfonów i tabletów. To jest przewidywany czujnik pojemnościowy. Projekt tego typu jest prezentowany, poza zwykłym panelem, z siatką elektrod, które są nakładane na tył matrycy. Dostępne elektrody wraz z ludzkim ciałem tworzą kondensator, a wbudowana elektronika jest wymagana do pomiaru pojemności powstałego systemu.

DLA TWOJEJ INFORMACJI!

Jeden z liderów w produkcji ekranów, Samsung, zdołał umieścić elektrody czułe na nacisk między subpikselami, co pozwoliło na uproszczenie konstrukcji i zwiększenie przejrzystości.

Zwiększona przezroczystość, możliwość zastosowania grubego szkła (do 19 mm) – wszystko to zapewnia redukcję ryzyko uszkodzenia ekranów projekcyjno-pojemnościowych, dlatego montuje się je w urządzeniach, które znajdują się w przestrzeni otwartej terytorium.

Ekrany dotykowe matrycowe i na podczerwień

Wśród odmian sensorów można wymienić dwa nie najczęstsze typy – matryce i ekrany na podczerwień. Urządzenia Matrix działają zgodnie z ogólnymi zasadami konstrukcji rezystancyjnych, ale ich cechą charakterystyczną jest prostota. Pionowe paski przewodzące są nakładane na powierzchnię membrany, a poziome paski są nakładane na powierzchnię szkła. Po naciśnięciu paski stykają się, a sterownik oblicza punkt styku i określa współrzędne tego punktu. Istotną wadą jest brak możliwości zapewnienia wysokiej rozdzielczości czujnika ze względu na prostotę konstrukcji.

Typy podczerwieni wykorzystują podobną zasadę przecinania się pasm, którymi są promienie podczerwone. Kiedy jakikolwiek obiekt dotyka ekranu, siatka promieni jest w tym miejscu przerywana. Podobny widok stosowany jest na urządzeniach, gdzie wymagana jest transmisja obrazu w wysokiej rozdzielczości, np. e-booki. Wadą czujnika IR jest jego podatność na zanieczyszczenia.

Optyczne i tensometryczne ekrany dotykowe

Typ optyczny wyróżnia się obecnością oświetlenia podczerwonego, które jest rozłożone między szkłem a matrycą i jest w stanie odbijać do 100% światła wewnątrz siebie. Po dotknięciu palcem następuje rozproszenie. Elektronika musi tylko stworzyć wzór rozproszenia, aby określić punkt nacisku. Odbywa się to w następujący sposób:

• instalacja kamery obok projektora;
• wprowadzenie pomocniczego subpiksela.

Podobne rodzaje ekranów stosuje się w tablicach interaktywnych. Czujnik tensometryczny jest wrażliwy na odkształcenia powierzchni ekranu. Ten typ wyróżnia się zwiększoną odpornością na uszkodzenia, dlatego matryce te stosowane są w automatach biletowych, bankomatach.

Ekrany dotykowe DST

Podstawą tego typu prac jest utrwalenie zjawiska piezoelektrycznego w szybie. Główną cechą jest zdolność reagowania na dotyk dowolnego obiektu i funkcjonowania w każdych warunkach zapylenia. Aby uzyskać dobrą reakcję, palec musi być w ciągłym ruchu.

Jak skalibrować czujnik (ekran dotykowy)

Właściciele gadżetów z ekranem dotykowym często napotykają problem, gdy czujnik przestaje „nasłuchiwać” lub prawidłowo reagować na naciśnięcie. Może się to zdarzyć z powodu uszkodzenia matrycy, wnikania wilgoci do urządzenia lub wymiany wyświetlacza.

Istnieją dwa główne sposoby kalibracji ekranu dotykowego:

• za pomocą standardowego systemu operacyjnego;
• przy użyciu oprogramowania firm trzecich.

Wbudowana technologia kalibracji jest prawie taka sama dla wszystkich producentów smartfonów. Aby skonfigurować za pomocą standardowych narzędzi, potrzebujesz:

• przejdź do ustawień telefonu;
• znajdź pozycję „Kalibracja”;
• naciśnij co najmniej trzy razy w środku tarczy, która pojawia się na ekranie.

Urządzenie samodzielnie zapamiętuje dotknięcia i dostosowuje ekran dotykowy.

Ekran dotykowy nie działa – jak to ustalić

W niektórych przypadkach ekran dotykowy może ulec awarii. W przypadku mechanicznego uszkodzenia matrycy nie jest wymagane określenie złamania, ponieważ jest ono widoczne gołym okiem. Znaki wskazujące na awarię ekranu dotykowego przy braku uszkodzeń zewnętrznych to:

• brak reakcji na dotyk;
• częściowa reakcja ekranu na naciśnięcie, na przykład, może działać tylko określony obszar;
• zniekształcenie percepcji dotyku.

Jeśli czujnik ulegnie awarii, urządzenie będzie wymagało naprawy. Nowoczesne technologie zakładają produkcję wspólnego modułu wyświetlacza, w którym ekran dotykowy i wyświetlacz są połączone w jedną całość. Dlatego w przypadku napraw wymagana jest całkowita wymiana urządzenia, jeśli nie można oddzielić ekranu dotykowego. Można to zrobić tylko zgodnie z warunkami usługi.

Ekran dotykowy i wyświetlacz: jaka jest różnica

Różnica między tymi dwiema częściami polega na wykonywanych przez nie funkcjach. Wyświetlacz to część smartfona potrzebna do wyświetlania obrazów i informacji.

Ekran dotykowy to szkło dotykowe, które służy do wyzwalania urządzenia do działań użytkownika i reagowania na naciśnięcie w celu wywołania określonej funkcji. Współcześni producenci coraz częściej zaczęli produkować rodzaj „kanapek”, w których jest używany technologia laminowania, gdy wyświetlacz i ekran dotykowy są połączone w monolityczną jednostkę sklejoną przezroczystą szpachlówka. Poprawia to wydajność, ale wymaga całkowitej wymiany w przypadku awarii dowolnego składnika.

Teraz spojrzysz świeżym okiem na swój smartfon lub tablet PC. W każdym razie podziel się w komentarzach swoimi wrażeniami z odblokowania „ekranu uśpienia” i zadaj pytania autorowi artykułu.