Principe de fonctionnement de l'écran tactile capacitif. Types d'écrans tactiles. Ils ont toutes les caractéristiques des capacitifs

Si vous ne faites pas partie des utilisateurs férus de technologie et que vous serez bientôt confronté à la question du choix d'un téléphone mobile ou d'un smartphone doté d'un écran tactile, vous rencontrerez probablement des termes tels que « écran capacitif » ou « écran résistif » lorsque lire les spécifications des appareils mobiles. Et puis une question tout à fait logique vous viendra à l'esprit : lequel est le meilleur : résistif ou capacitif ? Découvrons en quoi les écrans tactiles diffèrent, quels types existent et quels sont leurs avantages et inconvénients.

ÉCRANS RÉSISTIFS

Pour le dire dans un langage simple, en évitant les termes et expressions techniques astucieux, un écran tactile résistif est une membrane transparente flexible sur laquelle est appliqué un revêtement conducteur (c'est-à-dire résistif). Sous la membrane se trouve du verre, également recouvert d'une couche conductrice. Le principe de fonctionnement d'un écran résistif est que lorsque l'on appuie sur l'écran avec un doigt ou un stylet, la vitre se referme avec la membrane en un point précis. Le microprocesseur enregistre le changement de tension de membrane et calcule les coordonnées de contact. Plus la presse est précise, plus il est facile pour le processeur de calculer les coordonnées exactes. Ainsi, avec les écrans résistifs, il est beaucoup plus facile de travailler avec un stylet.

Les principaux avantages des écrans résistifs sont qu’ils sont relativement peu coûteux à produire et que ce type d’affichage répond à la pression de n’importe quel objet. Ceci est très utile lors de présentations, d’autant plus que les prix des projecteurs baissent aujourd’hui chaque jour.

Les inconvénients des écrans résistifs sont : une faible résistance ; faible durabilité (environ 35 millions de clics par point) ; impossibilité de mise en œuvre ; un grand nombre d'erreurs lors du traitement de gestes tels que le glissement et le retournement.

Alors quel écran est le meilleur : résistif ou capacitif ?

Si vous avez lu attentivement cet article, vous pourrez sans problème tirer votre propre conclusion. Je dirai seulement que ce différend est voué à l'échec. Certains utilisateurs aiment travailler avec un stylet et ne sont pas à l'aise avec les écrans capacitifs. Mais la plupart des gens sont plus à l’aise avec un appareil équipé d’un écran capacitif : c’est plus pratique et la fonction multi-touch fait une grande différence. Ce n’est pas pour rien que tous les smartphones et tablettes modernes fonctionnant sous Android disposent d’écrans capacitifs.

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De nos jours, personne ne doute que l’écran tactile de votre téléphone soit une chose pratique. De tels écrans sont utilisés pour créer de nombreux appareils : tablettes, téléphones portables, lecteurs, appareils de référence et de nombreux autres périphériques. L'écran tactile permet de remplacer de nombreux boutons mécaniques, ce qui est très pratique car il combine à la fois l'affichage et un périphérique de saisie de haute qualité. Le niveau de fiabilité des appareils augmente considérablement car il n'y a pas de pièces mécaniques. Actuellement, les écrans tactiles sont généralement divisés en plusieurs types : résistifs (il existe quatre, cinq, huit fils), capacitifs de projection, capacitifs matriciels, optiques et à jauge de contrainte. De plus, des affichages peuvent être créés sur la base d’ondes acoustiques de surface ou de rayons infrarouges. Il existe déjà plusieurs dizaines de technologies brevetées. De nos jours, les écrans capacitifs et résistifs sont les plus souvent utilisés. Examinons-les plus en détail.

Écran résistif.

Le type le plus simple est celui à quatre fils, composé d'un panneau de verre spécial ainsi que d'une membrane en plastique. L'espace entre le verre et la membrane en plastique doit être rempli de microisolants capables d'isoler de manière fiable les surfaces conductrices les unes des autres. Des électrodes, qui sont de fines plaques de métal, sont installées sur toute la surface des couches. Dans la couche arrière, les électrodes sont en position verticale et dans la couche avant, en position horizontale afin que les coordonnées puissent être calculées. Si vous appuyez sur l'écran, le panneau et la membrane se fermeront automatiquement et un capteur spécial détectera la pression et la convertira en signal. Les écrans à huit fils, caractérisés par un haut niveau de précision, sont considérés comme le type le plus avancé. Cependant, ces écrans se caractérisent par un faible niveau de fiabilité et de fragilité. S'il est important que l'affichage soit fiable, vous devez choisir un type à cinq fils.

1 - panneau de verre, 2 - revêtement résistif, 3 - microisolants, 4 - film avec revêtement conducteur

Écrans matriciels.

Le design est similaire à un écran résistif, bien qu'il ait été simplifié. Des conducteurs verticaux ont été spécialement appliqués sur la membrane et des conducteurs horizontaux ont été appliqués sur le verre. Si vous cliquez sur l'écran, les conducteurs se toucheront et se fermeront définitivement en croix. Le processeur peut suivre quels conducteurs sont en court-circuit, ce qui permet de détecter les coordonnées de la presse. Les écrans matriciels ne peuvent pas être qualifiés de haute précision, ils n'ont donc pas été utilisés depuis longtemps.

Écrans capacitifs.

La conception des écrans capacitifs est assez complexe et repose sur le fait que le corps humain et l’écran forment ensemble un condensateur qui conduit le courant alternatif. De tels écrans sont réalisés sous la forme d'un panneau de verre recouvert d'un matériau résistif afin que le contact électrique ne soit pas gêné. Les électrodes sont situées aux quatre coins de l'écran et sont alimentées en tension alternative. Si vous touchez la surface de l'écran, une fuite de courant alternatif se produira à travers le « condensateur » susmentionné. Ceci est enregistré par des capteurs, après quoi les informations sont traitées par le microprocesseur de l’appareil. Les écrans capacitifs peuvent supporter jusqu'à 200 millions de clics, ils ont un niveau de précision moyen, mais, hélas, ils ont peur de toute influence des liquides.

Écrans capacitifs projectifs.

Les écrans capacitifs projetés peuvent, contrairement aux types évoqués précédemment, être capables de détecter plusieurs clics à la fois. Il y a toujours une grille spéciale d'électrodes à l'intérieur, et lors du contact avec elles, un condensateur se formera certainement. À cet endroit, la capacité électrique va changer. Le contrôleur pourra déterminer le point de croisement des électrodes. Ensuite les calculs ont lieu. Si vous appuyez sur l'écran à plusieurs endroits à la fois, ce n'est pas un condensateur qui se formera, mais plusieurs.

Écran avec une grille de rayons infrarouges.

Le principe de fonctionnement de tels écrans est simple et, dans une certaine mesure, similaire à celui d'un écran matriciel. Dans ce cas, les conducteurs sont remplacés par des rayons infrarouges spéciaux. Autour de cet écran se trouve un cadre dans lequel se trouvent des émetteurs et des récepteurs intégrés. Si vous appuyez sur l'écran, certains faisceaux se chevaucheront et ne pourront pas atteindre leur propre destination, à savoir le récepteur. En conséquence, le contrôleur calcule l'emplacement du contact. De tels écrans peuvent transmettre la lumière, ils sont durables, car il n'y a pas de revêtement sensible et il n'y a aucun contact mécanique. Cependant, de tels écrans ne répondent actuellement pas à une grande précision et craignent toute contamination. Mais la diagonale du cadre d'un tel écran peut atteindre 150 pouces.

Écrans tactiles basés sur les ondes acoustiques de surface.

Cet affichage est toujours réalisé sous la forme d'un panneau de verre, dans lequel sont intégrés des transducteurs piézoélectriques, situés à différents angles. Il existe également des capteurs réfléchissants et récepteurs autour du périmètre. Le contrôleur est chargé de générer des signaux dont la fréquence est élevée. Ensuite, les signaux sont toujours envoyés à des transducteurs piézoélectriques, qui peuvent convertir les signaux entrants en vibrations acoustiques, qui sont ensuite réfléchies par les capteurs réfléchissants. Les ondes peuvent ensuite être captées par des récepteurs, renvoyées vers des transducteurs piézoélectriques, puis converties en signal électrique. Si vous appuyez sur l'écran, l'énergie des ondes acoustiques sera partiellement absorbée. Les récepteurs sont sensibles à ces changements et le processeur peut calculer les points de contact. Le principal avantage est que les écrans tactiles basés sur des ondes acoustiques de surface suivent les coordonnées du point de pression et la force de pression. Les écrans de ce type sont durables, car ils peuvent résister à 50 millions de contacts. Le plus souvent, ils sont utilisés pour les machines à sous et les systèmes d'aide. Il convient de garder à l'esprit que le fonctionnement d'un tel affichage peut ne pas être précis en présence de bruit ambiant, de vibrations ou de pollution acoustique.

Un périphérique de saisie d'informations, qui est un écran qui répond aux touches. Il existe de nombreux types d’écrans tactiles qui fonctionnent selon des principes physiques différents. Mais nous ne considérerons que ceux que l’on retrouve dans les téléphones portables et autres équipements portables.

Comment fonctionnent les écrans tactiles résistifs

Les écrans tactiles résistifs sont disponibles en deux types, à quatre fils et à cinq fils. Considérons le principe de fonctionnement de chaque type séparément.

Écran résistif à quatre fils

Principe de fonctionnement de l'écran tactile résistif à 4 fils

L'écran tactile résistif est constitué d'une dalle en verre et d'une membrane en plastique souple. Un revêtement résistif est appliqué à la fois sur le panneau et sur la membrane. L'espace entre le verre et la membrane est rempli de micro-isolants, qui sont uniformément répartis sur la zone active de l'écran et isolent de manière fiable les surfaces conductrices. Lorsque l'écran est enfoncé, le panneau et la membrane sont fermés et le contrôleur avec convertisseur analogique-numérique enregistre le changement de résistance et le convertit en coordonnées tactiles (X et Y). De manière générale, l'algorithme de lecture est le suivant :

1. Une tension de +5 V est appliquée à l'électrode supérieure et l'électrode inférieure est mise à la terre. Les côtés gauche et droit sont court-circuités et leur tension est vérifiée. Cette tension correspond à la coordonnée Y de l'écran.
2. De même, +5 V et la masse sont fournis aux électrodes gauche et droite, et la coordonnée X est lue depuis le haut et le bas.

Écran résistif à cinq fils

Le blindage à cinq fils est plus fiable du fait que le revêtement résistif de la membrane est remplacé par un revêtement conducteur (le blindage à 5 fils continue de fonctionner même avec une membrane découpée). La vitre arrière est dotée d'un revêtement résistif avec quatre électrodes aux coins.

Principe de fonctionnement de l'écran tactile résistif à 5 fils

Initialement, les quatre électrodes sont mises à la terre et la membrane est « tirée » par une résistance à +5V. Le niveau de tension sur la membrane est constamment surveillé convertisseur analogique-numérique. Lorsque rien ne touche l'écran tactile, la tension est de 5 V.

Dès que l'on appuie sur l'écran, le microprocesseur détecte le changement de tension de la membrane et commence à calculer les coordonnées du toucher comme suit :

1. Une tension de +5V est appliquée aux deux électrodes de droite, celles de gauche sont mises à la terre. La tension sur l'écran correspond à la coordonnée X.
2. La coordonnée Y est lue en connectant les deux électrodes supérieures à +5 V et en mettant à la terre les deux électrodes inférieures.

Comment fonctionnent les écrans tactiles capacitifs

Un écran capacitif (ou capacitif de surface) profite du fait qu'un objet à grande capacité conduit le courant alternatif.

Principe de fonctionnement d'un écran tactile capacitif

Un écran tactile capacitif est un panneau de verre recouvert d'un matériau résistif transparent (généralement un alliage d'oxyde d'indium et d'oxyde d'étain). Les électrodes situées aux coins de l'écran appliquent une petite tension alternative (la même pour tous les coins) à la couche conductrice. Lorsque vous touchez l'écran avec votre doigt ou un autre objet conducteur, du courant fuit. De plus, plus le doigt est proche de l’électrode, plus la résistance de l’écran est faible, ce qui signifie plus le courant est important. Le courant dans les quatre coins est enregistré par des capteurs et transmis au contrôleur, qui calcule les coordonnées du point de contact.

Dans les modèles antérieurs d'écrans capacitifs, le courant continu était utilisé - cela simplifiait la conception, mais si l'utilisateur avait un mauvais contact avec le sol, cela entraînait des pannes.

Les écrans tactiles capacitifs sont fiables, environ 200 millions de clics (environ 6 ans et demi de clics par seconde), ne fuient pas de liquides et tolèrent très bien les contaminants non conducteurs. Transparence à 90%. Cependant, le revêtement conducteur reste vulnérable. Les écrans capacitifs sont donc largement utilisés dans les machines installées dans des zones protégées. Ils ne réagissent pas à une main gantée.

Principe de fonctionnement des écrans tactiles capacitifs projetés

Une grille d'électrodes est appliquée à l'intérieur de l'écran. L'électrode et le corps humain forment un condensateur ; l'électronique mesure la capacité de ce condensateur (fournit une impulsion de courant et mesure la tension).

Principe de fonctionnement de l'écran tactile capacitif projeté

La transparence de tels écrans peut atteindre 90 %, la plage de température est extrêmement large. Très durable (le goulot d'étranglement est l'électronique complexe qui traite les clics). Le POE peut utiliser du verre jusqu'à 18 mm d'épaisseur, ce qui se traduit par une résistance extrême au vandalisme. Ils ne réagissent pas aux contaminants non conducteurs ; les contaminants conducteurs sont facilement supprimés à l'aide de méthodes logicielles. Par conséquent, des écrans tactiles capacitifs projetés sont utilisés dans les distributeurs automatiques installés dans la rue. De nombreux modèles réagissent à une main gantée. Dans les modèles modernes, les concepteurs ont atteint une très grande précision. Cependant, les versions anti-vandalisme sont moins précises.

Les PEE réagissent même à l'approche d'une main - le seuil de réponse est fixé par logiciel. Distinguer le pressage à la main et le pressage avec un stylo conducteur. Certains modèles prennent en charge le multi-touch. Par conséquent, cette technologie est utilisée dans les pavés tactiles et les écrans multi-touch.

Il convient de noter qu’en raison des différences de terminologie, les écrans capacitifs de surface et projetés sont souvent confondus. Selon la classification utilisée dans cet article, l'écran de l'iPhone est projeté de manière capacitive.

Conclusion

Chaque type d’écran tactile a ses propres avantages et inconvénients ; pour plus de clarté, regardons le tableau.

	Résistif 4 fils	Résistif 5 fils	Capacitif	Capacitif projeté
Fonctionnalité
Main dans la main	Oui	Oui	Non	Oui
Objet conducteur solide	Oui	Oui	Oui	Oui
Objet solide non conducteur	Oui	Oui	Non	Non
Multi-touch	Non	Oui	Oui	Oui
Mesure de pression	Non	Non	Non	Oui
Transparence ultime, %	75	85	90	90
Précision	Haut	Haut	Haut	Haut
Fiabilité
À vie, millions de clics	10	35	200	∞
Protection contre la saleté et les liquides	Oui	Oui	Oui	Oui
Résistance au vandalisme	Non	Non	Non	Oui

L'article a été rédigé sur la base des éléments du site

De nos jours, vous ne surprendrez personne avec un écran tactile. De plus, il est déjà étrange de voir des appareils sans capteur, surtout lorsqu'il s'agit de gadgets mobiles. Cela est dû à la volonté d’augmenter la surface de travail. Mais à quelle fréquence réfléchissons-nous au type d’affichage utilisé dans un appareil particulier ? Est-il déjà arrivé que, après avoir acheté une nouvelle tablette ou un nouveau smartphone, nous essayions de le contrôler à l'aide du stylo numérique habituel, mais pas de chance, l'appareil ne répond tout simplement pas à son toucher. Apparemment, l'écran est fabriqué à l'aide d'une technologie différente, capacitive, qui commence progressivement à supplanter son prédécesseur, l'affichage de type résistif.

Vous pouvez trouver un grand nombre d'écrans tactiles qui diffèrent non seulement par leurs caractéristiques de conception, mais également par leur principe de fonctionnement. Il existe aujourd'hui les types d'écrans tactiles suivants : écran tactile résistif, capacitif, à projection-capacitif, matriciel, à ondes acoustiques de surface, infrarouge, à jauge de contrainte, inductif.

Actuellement, il existe deux principaux types d’écrans tactiles utilisés en technologie électronique : résistifs et capacitifs. Nous en parlerons plus en détail, et tenterons également de mettre en évidence les forces et les faiblesses de chacun.

Voyons tout d’abord le principe de fonctionnement d’une dalle tactile résistive. Il est constitué d'un panneau de verre et d'une membrane en plastique flexible, sur laquelle est appliqué un revêtement résistif. L'espace entre le verre et la membrane est rempli de micro-isolants, qui à leur tour isolent de manière fiable les surfaces conductrices, réparties uniformément sur la zone active de l'écran. Lorsque vous appuyez sur l'écran, le panneau et la membrane se ferment et le contrôleur, à l'aide d'un convertisseur analogique-numérique, enregistre le changement de résistance, le convertissant en coordonnées tactiles. C'est pour cette raison qu'un tel écran peut être pressé avec n'importe quel objet dur, qu'il s'agisse d'un ongle, d'un stylet spécial ou même d'un crayon ordinaire. En raison de cette structure, les écrans résistifs s'usent progressivement, c'est pourquoi il est nécessaire de calibrer périodiquement l'écran afin que lorsque vous appuyez sur l'écran, les coordonnées du point tactile soient correctement traitées.

Il existe des écrans à quatre, huit, cinq, six ou sept électrodes. Les plus simples à fabriquer, et donc les moins chers, sont ceux à quatre électrodes. Ils ne peuvent supporter que 3 millions de clics à un moment donné. Ceux à cinq fils seront déjà beaucoup plus fiables - jusqu'à 35 millions de clics; quatre électrodes sont situées sur le panneau et la cinquième est située sur une membrane recouverte d'une composition conductrice. Il convient de noter que les écrans à cinq fils et les versions ultérieures des écrans à six et sept fils continuent de fonctionner même si une partie de la membrane est endommagée.

Avantages

Les avantages d'un écran résistif incluent le faible coût de sa production et, par conséquent, le faible coût du dispositif dans lequel il est utilisé. De plus, il convient de noter que la réponse du capteur ne dépend pas ici de l'état de la surface de l'écran ; même s'il est sale, l'écran tactile reste tout aussi sensible. Vous devez également souligner la précision de l'atteinte du point souhaité, car un réseau dense d'éléments résistifs est utilisé.

Défauts

Comme inconvénient des écrans résistifs, nous soulignons une faible transmission lumineuse, pas plus de 70 % ou 85 %, une luminosité de rétroéclairage accrue est donc nécessaire. Il s'agit également d'une faible sensibilité, c'est-à-dire Il ne suffit pas de toucher avec le doigt, il faut une pression, on ne peut donc pas se passer d'un stylo numérique ou d'ongles longs. Dans la plupart des cas, ce type ne prend pas en charge le multi-touch, c'est-à-dire que l'écran ne comprend qu'une seule touche. Lorsque vous interagissez avec l'écran, vous devez faire des efforts pour transmettre n'importe quelle commande, et si vous en faites trop, vous pouvez non seulement le rayer, mais également endommager l'écran. Comme mentionné ci-dessus, pour un bon fonctionnement, il est nécessaire de calibrer périodiquement l'écran.

Écran tactile capacitif

Un écran capacitif est un panneau de verre recouvert d'un matériau résistif transparent, généralement un alliage d'oxyde d'indium et d'oxyde d'étain. Des électrodes sont installées aux coins du panneau, fournissant une tension alternative basse tension à la couche conductrice ; elles surveillent le flux de charges dans l'écran et transmettent des données au contrôleur, déterminant ainsi les coordonnées du point tactile. Avant d'être touché, l'écran présente une certaine charge électrique ; lorsqu'on le touche avec le doigt, un point apparaît sur la couche conductrice dont le potentiel est inférieur aux potentiels de l'électrode, car le corps humain a la capacité de conduire le courant électrique et possède une certaine capacité. Il n'y a pas de membrane flexible sur l'écran, ce qui garantit une grande fiabilité et permet de réduire la luminosité du rétroéclairage. Ce type d'écran est capable de déterminer simultanément les coordonnées de deux ou plusieurs points tactiles, ce qui signifie une prise en charge multi-touch.

Les écrans de projection capacitifs sont devenus un sous-type d'écrans capacitifs. Ils fonctionnent sur un principe similaire. La différence est que les éléments de base ne sont pas situés à l'extérieur de l'écran, mais à l'intérieur, ce qui rend le capteur plus protégé. Ce type d'affichage est principalement utilisé dans les appareils mobiles modernes.

L'interaction avec un écran capacitif ne doit être effectuée qu'avec un objet conducteur, un doigt nu ou un stylet spécial doté d'une capacité électrique. Le nombre de clics avant la défaillance des éléments du capteur atteint plus de 200 millions de fois.

Avantages

L'un des avantages des écrans capacitifs est que même en plein soleil, la visibilité reste assez bonne, ce qu'on ne peut pas dire d'un écran résistif, car il reflète beaucoup la lumière ambiante. Un autre avantage était la possibilité de reconnaître rapidement et précisément le toucher sans utiliser d'accessoires supplémentaires. L'avantage incontestable des écrans de ce type est la durée de vie du capteur plus longue par rapport au type précédent. Une interface « multi-doigts » ou multi-touch est également apparue, même si tous les appareils dotés d'un écran de ce type ne sont pas entièrement implémentés.

Défauts

Les aspects négatifs de l'utilisation d'un écran tactile capacitif incluent un coût plus élevé en raison de la complexité de la production. L'interaction avec l'écran n'est possible qu'en touchant un matériau conducteur. Pour cette raison, des stylets ou des gants capacitifs spéciaux sont achetés pour travailler avec ; cela devient particulièrement important par temps froid, et c'est un autre poste de dépense.

Pour résumer, rappelons que les écrans résistifs sont sensibles à la pression, tandis que les écrans capacitifs sont sensibles au toucher. La précision des écrans capacitifs est comparable à celle des écrans résistifs, mais le type capacitif est plus fiable en raison de l'absence de membrane flexible, et moins de couches les rendent plus transparents.

Il existe une opinion selon laquelle les écrans résistifs ont déjà perdu leur utilité et que l'avenir appartient aux écrans capacitifs. En effet, le passage de l'entrée mécanique-électrique à l'électrique signifie déjà beaucoup, puisque la précision de détermination des coordonnées a augmenté et que le multi-touch est apparu.

Cependant, il existe encore aujourd'hui un grand nombre d'appareils dotés d'écrans résistifs sur le marché de l'électronique, mais ils commencent lentement à être remplacés par des gadgets dotés de capteurs capacitifs. En observant cette tendance, on peut supposer que les premiers disparaîtront bientôt complètement.

Article:

Dispositif d'affichage pour téléphone mobile (smartphone) et tablette.

Appareil à écran LCD. Types d'affichages, leurs différences.

Préface

Dans cet article, nous analyserons la structure d'affichage des téléphones mobiles, smartphones et tablettes modernes. Les écrans des gros appareils (moniteurs, téléviseurs, etc.), à l'exception de petites nuances, sont disposés de la même manière.

Nous procéderons au démontage non seulement théoriquement, mais aussi pratiquement, en ouvrant l'écran du téléphone « sacrificiel ».

Nous examinerons le fonctionnement d'un écran moderne en utilisant l'exemple du plus complexe d'entre eux - l'affichage à cristaux liquides (LCD - écran à cristaux liquides).

Parfois, ils sont appelés TFT LCD, où l'abréviation TFT signifie « transistor à couche mince » - transistor à couche mince ; puisque les cristaux liquides sont contrôlés grâce à de tels transistors déposés sur le substrat en même temps que les cristaux liquides.

Le Nokia 105 bon marché servira de téléphone « sacrificiel » dont l'écran sera ouvert.

Chacun des composants « actifs » a une structure assez complexe.

Commençons par la surface tactile (écran tactile). Il est situé sur la couche supérieure de l'écran (s'il existe ; mais dans les téléphones à bouton-poussoir, par exemple, ce n'est pas le cas).
Son type le plus courant est désormais le capacitif. Le principe de fonctionnement d’un tel écran tactile repose sur une modification de la capacité électrique entre les conducteurs verticaux et horizontaux au contact du doigt de l’utilisateur.
En conséquence, afin que ces conducteurs n'interfèrent pas avec la visualisation de l'image, ils sont rendus transparents à partir de matériaux spéciaux (généralement de l'oxyde d'indium et d'étain est utilisé pour cela).

Il existe également des surfaces tactiles qui répondent à la pression (dites résistives), mais elles sont déjà en train de « quitter l’arène ».
Récemment, des surfaces tactiles combinées sont apparues qui répondent simultanément à la capacité du doigt et à la force de pression (écrans tactiles 3D).

Ils s'appuient sur un capteur capacitif, complété par un capteur de pression sur l'écran.
L'écran tactile peut être séparé de l'écran par un entrefer, ou il peut y être collé (ce qu'on appelle « une solution en verre », OGS - une solution en verre).
Cette option (OGS) présente un avantage qualitatif significatif, car elle réduit le niveau de réflexion sur l'écran provenant de sources lumineuses externes. Ceci est réalisé en réduisant le nombre de surfaces réfléchissantes.

Dans un affichage « normal » (avec un entrefer), il existe trois de ces surfaces. Ce sont les limites des transitions entre milieux ayant des indices de réfraction différents de la lumière : « air-verre », puis « verre-air », et enfin à nouveau « air-verre ». Les réflexions les plus fortes proviennent de la première et de la dernière limite.

Dans la version avec OGS, il n'y a qu'une seule surface réfléchissante (externe), « air-verre ».

Bien que l'affichage avec OGS soit très pratique pour l'utilisateur et présente de bonnes caractéristiques ; Il présente également un inconvénient qui « apparaît » si l'écran est cassé. Si dans un écran « normal » (sans OGS) seul l'écran tactile lui-même (surface sensible) se brise lors de l'impact, alors lorsqu'un écran avec OGS est touché, l'écran entier peut se briser. Mais cela n'arrive pas toujours, donc les déclarations de certains portails selon lesquelles les écrans avec OGS ne sont absolument pas réparables ne sont pas vraies. La probabilité que seule la surface extérieure se brise est assez élevée, supérieure à 50 %. Mais les réparations impliquant la séparation des couches et le collage d'un nouvel écran tactile ne sont possibles que dans un centre de service ; Le réparer soi-même est extrêmement problématique.

Passons maintenant à la partie suivante : l'écran lui-même.

Il se compose d'une matrice avec des couches d'accompagnement et d'une lampe de rétroéclairage (également multicouche !).

La tâche de la matrice et de ses couches associées est de modifier la quantité de lumière traversant chaque pixel provenant du rétroéclairage, formant ainsi une image ; c'est-à-dire que dans ce cas, la transparence des pixels est ajustée.

Un peu plus de détails sur ce processus.

Le réglage de la « transparence » s'effectue en changeant la direction de polarisation de la lumière lors du passage à travers les cristaux liquides du pixel sous l'influence d'un champ électrique (ou vice versa, en l'absence d'influence). Dans le même temps, un changement de polarisation en soi ne modifie pas la luminosité de la lumière transmise.

Un changement de luminosité se produit lorsque la lumière polarisée traverse la couche suivante - un film polarisant avec une direction de polarisation « fixe ».

La structure et le fonctionnement de la matrice dans deux états (« il y a de la lumière » et « il n'y a pas de lumière ») sont schématisés dans la figure suivante :

(image utilisée dans la section néerlandaise de Wikipédia avec traduction en russe)

La polarisation de la lumière tourne dans la couche de cristaux liquides en fonction de la tension appliquée.
Plus les directions de polarisation coïncident dans le pixel (à la sortie des cristaux liquides) et dans le film à polarisation fixe, plus la lumière traverse finalement l'ensemble du système.

Si les directions de polarisation s'avèrent perpendiculaires, alors théoriquement la lumière ne devrait pas passer du tout - il devrait y avoir un écran noir.

En pratique, un tel arrangement « idéal » de vecteurs de polarisation ne peut pas être créé ; de plus, à la fois en raison des cristaux liquides « non idéaux » et de la géométrie non idéale de l’ensemble d’affichage. Il ne peut donc pas y avoir d’image absolument noire sur un écran TFT. Sur les meilleurs écrans LCD, le contraste blanc/noir peut dépasser 1000 ; en moyenne 500...1000, pour le reste - en dessous de 500.

Le fonctionnement d'une matrice réalisée en technologie LCD TN+film vient d'être décrit. Les matrices à cristaux liquides utilisant d'autres technologies ont des principes de fonctionnement similaires, mais une mise en œuvre technique différente. Les meilleurs résultats de rendu des couleurs sont obtenus grâce aux technologies IPS, IGZO et *VA (MVA, PVA, etc.).

Rétroéclairage

Passons maintenant au « bas » de l’écran : le rétroéclairage. Bien que l’éclairage moderne ne contienne pas de lampes.

Malgré son nom simple, la lampe de rétroéclairage possède une structure multicouche complexe.

Cela est dû au fait que le rétroéclairage doit être une source de lumière plate avec une luminosité uniforme sur toute la surface, et il existe très peu de sources de lumière de ce type dans la nature. Et ceux qui existent ne sont pas très adaptés à ces fins en raison d'un faible rendement, d'un spectre d'émission « médiocre » ou nécessitent un type et une valeur de tension de lueur « inappropriés » (par exemple, surfaces électroluminescentes, voir. Wikipédia).

À cet égard, les plus courantes ne sont plus les sources lumineuses purement « plates », mais l'éclairage LED « ponctuel » avec l'utilisation de couches diffusantes et réfléchissantes supplémentaires.

Considérons ce type de rétroéclairage en « ouvrant » l'écran du téléphone Nokia 105.

Après avoir démonté le système de rétroéclairage de l'écran jusqu'à sa couche intermédiaire, nous verrons dans le coin inférieur gauche une seule LED blanche, qui dirige son rayonnement dans la plaque presque transparente à travers un bord plat sur la « coupe » intérieure du coin :

Explications pour la photo. Au centre du cadre se trouve un écran de téléphone portable divisé en couches. Au milieu au premier plan en contrebas se trouve une matrice couverte de fissures (endommagée lors du démontage). Au premier plan en haut se trouve la partie centrale du système de rétroéclairage (les couches restantes sont temporairement supprimées pour permettre la visibilité de la LED blanche émettrice et de la plaque translucide « guide de lumière »).
À l'arrière de l'écran, vous pouvez voir la carte mère du téléphone (en vert) et le clavier (en bas avec des trous ronds pour transmettre les pressions sur les boutons).

Cette plaque translucide est à la fois un guide de lumière (en raison des réflexions internes) et le premier élément diffusant (en raison des « picots » qui créent des obstacles au passage de la lumière). Agrandis, ils ressemblent à ceci :

Au bas de l’image, à gauche du milieu, un rétroéclairage LED blanc brillant est visible.

La forme de la LED blanche de rétroéclairage est mieux visible sur l’image avec sa luminosité réduite :

Des feuilles de plastique blanc mat ordinaires sont placées en bas et en haut de cette plaque, répartissant uniformément le flux lumineux sur la zone :

On peut l'appeler conditionnellement « une feuille avec un miroir translucide et une biréfringence ». Vous souvenez-vous que dans les cours de physique, ils nous ont parlé du longeron d'Islande, lorsque la lumière le traversait, il se divisait en deux ? C'est similaire, mais avec un peu plus de propriétés de miroir.

Voici à quoi ressemble une montre-bracelet ordinaire si une partie de celle-ci est recouverte de cette feuille :

Le but probable de cette fiche est un filtrage préalable de la lumière par polarisation (conservez celle dont vous avez besoin, jetez celle qui est inutile). Mais il est possible qu'en termes de direction du flux lumineux vers la matrice, ce film ait également un rôle.

C'est ainsi que fonctionne une « simple » lampe de rétroéclairage dans les écrans et moniteurs à cristaux liquides.

Quant aux « grands » écrans, leur structure est similaire, mais il y a plus de LED dans le dispositif de rétroéclairage.

Les anciens moniteurs LCD utilisaient des lampes fluorescentes à cathode froide (CCFL) au lieu de rétroéclairages LED.

Structure des écrans AMOLED

Maintenant, quelques mots sur la conception d'un nouveau type d'affichage progressif - AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode).

La conception de tels écrans est beaucoup plus simple, puisqu’il n’y a pas de rétroéclairage.

Ces écrans sont formés d’un réseau de LED et chaque pixel y brille individuellement.

Les avantages des écrans AMOLED sont un contraste « infini », d'excellents angles de vision et une efficacité énergétique élevée ; et les inconvénients sont la durée de vie réduite des pixels bleus et les difficultés technologiques de fabrication des grands écrans.