용량 성 터치 스크린 작동 원리. 터치스크린의 종류. 그들은 용량 성의 모든 기능을 가지고 있습니다

기술에 정통한 사용자가 아니고 터치 스크린이 있는 휴대폰이나 스마트폰을 선택해야 하는 질문에 곧 직면하게 될 경우, 다음과 같은 질문을 할 때 "정전식 스크린" 또는 "저항막 스크린"과 같은 용어를 접하게 될 것입니다. 모바일 장치의 사양을 읽는 중입니다. 그러면 완전히 논리적인 질문이 떠오를 것입니다. 저항성 또는 용량성 중 어느 것이 더 낫습니까? 터치 디스플레이가 어떻게 다른지, 어떤 유형이 있는지, 장점과 단점은 무엇인지 알아봅시다.

저항막 스크린

교묘한 기술 용어나 문구를 피하고 간단한 말로 표현하자면, 저항막 방식 터치스크린은 전도성(즉, 저항성) 코팅이 적용된 유연하고 투명한 멤브레인입니다. 멤브레인 아래에는 전도성 층으로 덮인 유리가 있습니다. 저항막 방식의 작동 원리는 손가락이나 스타일러스로 화면을 누르면 특정 지점에서 유리가 멤브레인과 함께 닫히는 것입니다. 마이크로프로세서는 막 전압의 변화를 기록하고 접촉 좌표를 계산합니다. 프레스가 정확할수록 프로세서가 정확한 좌표를 계산하기가 더 쉬워집니다. 따라서 저항막 스크린을 사용하면 스타일러스로 작업하는 것이 훨씬 쉽습니다.

저항막 스크린의 주요 장점은 상대적으로 생산 비용이 저렴하고 이러한 유형의 디스플레이가 모든 물체의 압력에 반응한다는 것입니다. 이는 프리젠테이션을 할 때 매우 유용합니다. 특히 오늘날 프로젝터 가격이 매일 하락하고 있기 때문입니다.

저항막 스크린의 단점은 다음과 같습니다. 강도가 낮습니다. 낮은 내구성(포인트당 약 3,500만 클릭) 구현 불가능; 슬라이딩, 뒤집기 등의 동작을 처리할 때 오류가 많이 발생합니다.

그렇다면 저항성 화면과 용량성 화면 중 어느 화면이 더 좋은가요?

이 글을 주의 깊게 읽으셨다면, 아무런 문제 없이 스스로 결론을 내리실 수 있을 것입니다. 나는 이 분쟁이 실패할 운명이라고만 말할 것이다. 일부 사용자는 스타일러스로 작업하는 것을 좋아하지만 정전식 디스플레이에는 익숙하지 않습니다. 그러나 대부분의 사람들은 정전식 화면이 장착된 장치를 더 편안하게 작동합니다. 더 편리하고 멀티 터치 기능이 큰 차이를 만듭니다. Android를 실행하는 모든 최신 스마트폰과 태블릿에 정전식 디스플레이가 있는 것은 당연한 일입니다.

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요즘에는 휴대폰의 터치 스크린이 편리한 것임을 의심하는 사람은 아무도 없습니다. 이러한 디스플레이는 태블릿, 휴대폰, 리더기, 참조 장치 및 기타 여러 주변 장치 등 다양한 장치를 만드는 데 사용됩니다. 터치스크린을 사용하면 수많은 기계식 버튼을 교체할 수 있으며, 디스플레이와 고품질 입력 장치가 결합되어 있어 매우 편리합니다. 기계 부품이 없기 때문에 장치의 신뢰성 수준이 크게 향상됩니다. 현재 터치 스크린은 일반적으로 저항성(4선, 5선, 8선 있음), 투영 용량성, 매트릭스 용량성, 광학 및 스트레인 게이지 등 여러 유형으로 분류됩니다. 또한, 표면 음향파나 적외선을 기반으로 디스플레이를 만들 수도 있습니다. 이미 수십 개의 특허 기술이 있습니다. 요즘에는 용량 성 및 저항성 스크린이 가장 많이 사용됩니다. 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.

저항성 스크린.

가장 간단한 유형은 특수 유리 패널과 플라스틱 멤브레인으로 구성된 4선 유형입니다. 유리와 플라스틱 멤브레인 사이의 공간은 전도성 표면을 서로 확실하게 분리할 수 있는 미세 절연체로 채워야 합니다. 금속으로 만들어진 얇은 판인 전극이 층 전체 표면에 설치됩니다. 후면 레이어에는 전극이 수직 위치에 있고 전면 레이어에는 좌표가 계산될 수 있도록 수평 위치에 있습니다. 디스플레이를 누르면 패널과 멤브레인이 자동으로 닫히고 특수 센서가 누르는 것을 감지하여 신호로 변환합니다. 높은 정확도로 구별되는 8선식 디스플레이는 가장 진보된 유형으로 간주됩니다. 그러나 이러한 스크린은 신뢰성과 취약성이 낮은 것이 특징입니다. 디스플레이의 신뢰성이 중요하다면 5선식을 선택해야 합니다.

1 - 유리 패널, 2 - 저항 코팅, 3 - 마이크로 절연체, 4 - 전도성 코팅 필름

매트릭스 스크린.

디자인은 단순화되었지만 저항성 디스플레이와 유사합니다. 멤브레인에는 수직도체를 특별히 적용하였고, 유리에는 수평도체를 적용하였습니다. 디스플레이를 클릭하면 도체가 확실히 십자형으로 닿아 닫힙니다. 프로세서는 단락된 도체를 추적할 수 있으며 이는 클릭 좌표를 감지하는 데 도움이 됩니다. 매트릭스 화면은 정확도가 높다고 할 수 없어 오랫동안 사용되지 않았습니다.

용량 성 스크린.

용량성 스크린의 디자인은 매우 복잡하며 인체와 디스플레이가 함께 교류 전류를 전도하는 커패시터를 형성한다는 사실에 기초합니다. 이러한 스크린은 유리 패널 형태로 만들어지며 전기적 접촉이 방해받지 않도록 저항성 물질로 덮여 있습니다. 전극은 디스플레이의 네 모서리에 위치하며 교류 전압이 공급됩니다. 디스플레이 표면을 만지면 앞서 언급한 "커패시터"를 통해 AC 누출이 발생합니다. 이는 센서에 의해 기록된 후 장치의 마이크로프로세서에 의해 정보가 처리됩니다. 용량 성 디스플레이는 최대 2 억 번의 클릭을 견딜 수 있으며 평균 수준의 정확도를 가지고 있지만 아쉽게도 액체의 영향을 두려워합니다.

투영형 용량성 스크린.

투영형 정전식 스크린은 앞에서 설명한 유형과 달리 여러 번의 클릭을 한 번에 감지할 수 있습니다. 내부에는 항상 특별한 전극 그리드가 있으며, 전극과 접촉하는 동안 커패시터가 확실히 형성됩니다. 이 위치에서 전기 용량이 변경됩니다. 컨트롤러는 전극이 교차하는 지점을 결정할 수 있습니다. 그런 다음 계산이 수행됩니다. 한 번에 여러 곳에서 화면을 누르면 커패시터가 하나가 아닌 여러 개 형성됩니다.

적외선 그리드가 있는 화면.

이러한 디스플레이의 작동 원리는 간단하며 어느 정도 매트릭스 디스플레이와 유사합니다. 이 경우 도체는 특수 적외선으로 교체됩니다. 이 화면 주위에는 내장된 송신기와 수신기가 있는 프레임이 있습니다. 화면을 탭하면 일부 광선이 겹쳐서 자체 목적지, 즉 수신기에 도달할 수 없습니다. 결과적으로 컨트롤러는 접촉 위치를 계산합니다. 이러한 스크린은 민감한 코팅이 없고 기계적 접촉이 전혀 없기 때문에 빛을 투과할 수 있고 내구성이 뛰어납니다. 그러나 이러한 디스플레이는 현재 높은 정확도를 충족하지 못하고 오염을 두려워합니다. 그러나 이러한 디스플레이 프레임의 대각선은 150인치에 달할 수 있습니다.

표면탄성파를 기반으로 한 터치스크린.

이 디스플레이는 항상 다양한 각도에 위치한 압전 변환기가 내장된 유리 패널 형태로 만들어집니다. 주변에는 반사 및 수신 센서도 있습니다. 컨트롤러는 주파수가 높은 신호를 생성하는 역할을 담당합니다. 그 후, 신호는 항상 압전 변환기로 전송되어 들어오는 신호를 음향 진동으로 변환할 수 있으며, 이는 이후 반사 센서에서 반사됩니다. 그런 다음 파동은 수신기에 의해 포착되어 압전 변환기로 다시 전송된 다음 전기 신호로 변환될 수 있습니다. 디스플레이를 누르면 음파의 에너지가 부분적으로 흡수됩니다. 수신기는 이러한 변화에 민감하며 프로세서는 터치 포인트를 계산할 수 있습니다. 가장 큰 장점은 표면탄성파를 기반으로 한 터치스크린이 누르는 지점과 누르는 힘의 좌표를 추적한다는 것입니다. 이 유형의 디스플레이는 5천만 번의 터치를 견딜 수 있으므로 내구성이 뛰어납니다. 대부분 슬롯머신과 도움말 시스템에 사용됩니다. 주변 소음, 진동 또는 음향 오염이 있는 경우 이러한 디스플레이의 작동이 정확하지 않을 수 있다는 점을 고려해야 합니다.

터치에 반응하는 화면인 정보 입력 장치입니다. 다양한 물리적 원리에 따라 작동하는 다양한 유형의 터치 스크린이 있습니다. 그러나 우리는 휴대폰과 기타 휴대용 장비에 있는 것들만 고려할 것입니다.

저항막 방식 터치스크린의 작동 원리

저항막 방식 터치스크린에는 4선식과 5선식의 두 가지 유형이 있습니다. 각 유형의 작동 원리를 개별적으로 고려해 보겠습니다.

4선식 저항성 스크린

4선식 저항막 방식 터치스크린의 작동 원리

저항막 방식 터치스크린은 유리 패널과 유연한 플라스틱 멤브레인으로 구성됩니다. 패널과 멤브레인 모두에 저항성 코팅이 적용됩니다. 유리와 멤브레인 사이의 공간은 화면의 활성 영역에 고르게 분포되어 전도성 표면을 안정적으로 격리하는 미세 절연체로 채워져 있습니다. 스크린을 누르면 패널과 멤브레인이 닫히고 컨트롤러는 아날로그-디지털 변환기저항의 변화를 등록하고 이를 터치 좌표(X 및 Y)로 변환합니다. 일반적으로 읽기 알고리즘은 다음과 같습니다.

1. 상부 전극에는 +5V의 전압이 인가되고, 하부 전극은 접지된다. 왼쪽과 오른쪽을 단락시키고 전압을 확인합니다. 이 전압은 화면의 Y 좌표에 해당합니다.
2. 마찬가지로 왼쪽과 오른쪽 전극에 +5V와 Ground를 인가하고 X좌표를 위쪽과 아래쪽에서 읽어온다.

5선 저항성 스크린

5와이어 스크린은 멤브레인의 저항성 코팅이 전도성 코팅으로 대체되기 때문에 더 안정적입니다(5와이어 스크린은 멤브레인을 절단한 경우에도 계속 작동함). 후면 유리에는 모서리에 4개의 전극이 있는 저항성 코팅이 있습니다.

5선식 저항막 방식 터치스크린의 작동 원리

처음에는 4개의 전극이 모두 접지되고 멤브레인은 저항기에 의해 +5V로 "풀업"됩니다. 멤브레인의 전압 수준이 지속적으로 모니터링됩니다. 아날로그-디지털 변환기. 터치스크린에 아무것도 닿지 않을 때의 전압은 5V입니다.

화면을 누르자마자 마이크로프로세서는 막 전압의 변화를 감지하고 다음과 같이 터치 좌표를 계산하기 시작합니다.

1. 두 개의 오른쪽 전극에는 +5V의 전압이 적용되고 왼쪽 전극은 접지됩니다. 화면의 전압은 X 좌표에 해당합니다.
2. Y 좌표는 위쪽 전극을 모두 +5V에 연결하고 아래쪽 전극을 모두 접지하여 읽습니다.

정전식 터치스크린의 작동 방식

용량성(또는 표면 용량성) 스크린은 큰 용량의 물체가 교류 전류를 전도한다는 사실을 활용합니다.

정전식 터치스크린의 작동 원리

정전식 터치스크린은 투명한 저항성 물질(보통 산화인듐과 산화주석의 합금)로 코팅된 유리 패널입니다. 스크린 모서리에 위치한 전극은 전도층에 작은 교류 전압(모든 모서리에 동일)을 적용합니다. 손가락이나 기타 전도성 물체로 화면을 터치하면 전류가 누출됩니다. 또한 손가락이 전극에 가까울수록 화면 저항이 낮아져 전류가 커집니다. 네 모서리 모두의 전류는 센서에 의해 기록되어 터치 포인트의 좌표를 계산하는 컨트롤러로 전송됩니다.

용량 성 스크린의 초기 모델에서는 직류가 사용되었습니다. 이는 설계를 단순화했지만 사용자가지면과의 접촉이 좋지 않으면 고장이 발생했습니다.

정전식 터치스크린은 신뢰성이 높고 약 2억 번의 클릭(1초당 약 6.5년의 클릭)을 수행하며 액체가 누출되지 않으며 비전도성 오염 물질에 매우 잘 견딥니다. 투명도 90%. 그러나 전도성 코팅은 여전히 ​​취약합니다. 따라서 용량 성 스크린은 보호 구역에 설치된 기계에 널리 사용됩니다. 장갑을 낀 손에는 반응하지 않습니다.

투영형 정전식 터치스크린의 작동 원리

전극 그리드가 화면 내부에 적용됩니다. 전극은 인체와 함께 커패시터를 형성합니다. 전자 장치는 이 커패시터의 커패시턴스를 측정합니다(전류 펄스를 공급하고 전압을 측정함).

투영형 정전식 터치스크린의 작동 원리

이러한 스크린의 투명도는 최대 90%이며 온도 범위는 매우 넓습니다. 내구성이 매우 뛰어납니다. 병목 현상은 클릭을 처리하는 복잡한 전자 장치입니다. POE는 최대 18mm 두께의 유리를 사용할 수 있어 파손 방지 기능이 매우 뛰어납니다. 비전도성 오염물질에는 반응하지 않습니다. 전도성 오염물질은 소프트웨어 방법을 사용하여 쉽게 억제할 수 있습니다. 따라서 거리에 설치된 자동 판매기에는 투영형 정전식 터치스크린이 사용됩니다. 많은 모델이 장갑을 낀 손에 반응합니다. 최신 모델에서는 설계자가 매우 높은 정확도를 달성했지만 파손 방지 버전은 정확도가 떨어집니다.

PEE는 손이 접근하는 것에도 반응합니다. 응답 임계값은 소프트웨어에 의해 설정됩니다. 손으로 누르는 것과 전도성 펜으로 누르는 것을 구별합니다. 일부 모델은 멀티 터치를 지원합니다. 따라서 이 기술은 터치패드나 멀티터치스크린 등에 활용된다.

용어의 차이로 인해 표면 및 투영 용량 스크린이 종종 혼동된다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 이 기사에서 사용된 분류에 따르면 iPhone 화면은 투영 정전식입니다.

결론

각 유형의 터치 스크린에는 고유한 장점과 단점이 있습니다. 명확성을 위해 표를 살펴보겠습니다.

	저항성 4와이어	저항성 5선	용량 성	예상 용량
기능성
장갑을 끼고	예	예	아니요	예
고체 전도성 물체	예	예	예	예
고체 비전도성 물체	예	예	아니요	아니요
멀티터치	아니요	예	예	예
압력 측정	아니요	아니요	아니요	예
최고의 투명성, %	75	85	90	90
정확성	높은	높은	높은	높은
신뢰할 수 있음
평생, 백만 번의 클릭	10	35	200	∞
먼지와 액체로부터 보호	예	예	예	예
기물 파손에 대한 저항	아니요	아니요	아니요	예

해당 글은 해당 사이트의 자료를 바탕으로 작성되었습니다

요즘에는 터치 스크린이 있는 사람은 누구도 놀라지 않을 것입니다. 더욱이, 특히 모바일 장치의 경우 센서가 없는 장치를 보는 것은 이미 이상합니다. 이는 작업 표면적을 늘리려는 욕구 때문입니다. 하지만 우리는 특정 장치에 어떤 유형의 디스플레이가 사용되는지 얼마나 자주 생각합니까? 새 태블릿이나 스마트폰을 구입한 후 일반적인 디지털 펜을 사용하여 제어하려고 시도했지만 불행하게도 장치가 터치에 반응하지 않는 경우가 있었습니까? 분명히 화면은 정전식이라는 다른 기술을 사용하여 만들어졌는데, 이 기술은 이전 제품인 저항막 방식 디스플레이를 점차 대체하기 시작했습니다.

디자인 기능뿐만 아니라 작동 원리도 다른 수많은 터치 스크린을 찾을 수 있습니다. 오늘날 터치스크린에는 저항성, 용량성, 투영 용량성, 매트릭스, 표면탄성파 터치스크린, 적외선, 스트레인 게이지, 유도형 등의 유형이 있습니다.

현재 전자 기술에 사용되는 터치 스크린에는 저항막식과 정전식이라는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 우리는 그들에 대해 더 자세히 이야기하고 각각의 강점과 약점을 강조하려고 노력할 것입니다.

먼저 저항막 방식 터치스크린이 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다. 이는 유리 패널과 저항성 코팅이 적용된 유연한 플라스틱 멤브레인으로 구성됩니다. 유리와 멤브레인 사이의 공간은 미세 절연체로 채워져 전도성 표면을 안정적으로 절연하고 화면의 활성 영역에 고르게 분포됩니다. 디스플레이를 누르면 패널과 멤브레인이 닫히고 컨트롤러는 아날로그-디지털 변환기를 사용하여 저항 변화를 등록하여 터치 좌표로 변환합니다. 이러한 이유로 화면은 손톱, 특수 스타일러스 또는 일반 연필 등 단단한 물체로 누를 수 있습니다. 이러한 구조로 인해 저항성 스크린이 점차 마모되기 때문에 디스플레이를 누를 때 터치 포인트의 좌표가 올바르게 처리되도록 화면을 주기적으로 보정해야 합니다.

4개, 8개, 5개, 6개 또는 7개의 전극 스크린이 있습니다. 제조가 가장 간단하고 따라서 가장 저렴한 것은 4전극 전극입니다. 한 지점에서 300만 번의 클릭만 견딜 수 있습니다. 5선식은 이미 훨씬 더 안정적입니다. 최대 3,500만 번의 클릭이 가능하며, 4개의 전극이 패널에 있고, 다섯 번째 전극은 전도성 조성물로 코팅된 멤브레인에 있습니다. 5선 및 6선 및 7선 스크린의 후속 버전은 멤브레인의 일부가 손상되더라도 계속 작동한다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

장점

저항막 스크린의 장점은 생산 비용이 저렴하고 결과적으로 사용되는 장치 비용이 저렴하다는 것입니다. 또한 여기에서 센서 반응은 화면 표면의 상태에 좌우되지 않으며, 더러워져도 터치스크린은 민감하게 유지됩니다. 또한 원하는 지점을 타격하는 정확성도 강조해야 합니다. 저항 요소의 조밀한 격자가 사용됩니다.

결함

저항막 스크린의 단점으로 우리는 70% 또는 85% 이하의 낮은 광 투과율을 강조하므로 백라이트 밝기를 높여야 합니다. 또한 감도가 낮습니다. 단순히 손가락으로 터치하는 것만으로는 충분하지 않고 압력이 필요하므로 디지털 펜이나 긴 손톱 없이는 할 수 없습니다. 대부분의 경우 이 유형은 멀티 터치를 지원하지 않습니다. 즉, 화면은 원터치만 인식합니다. 화면과 상호 작용할 때 명령을 전송하려면 약간의 노력이 필요하며, 과도하게 사용하면 긁힐 수 있을 뿐만 아니라 디스플레이가 손상될 수도 있습니다. 위에서 언급한 것처럼 올바른 기능을 위해서는 화면을 정기적으로 보정해야 합니다.

용량 성 터치 스크린

용량성 스크린은 투명한 저항성 물질(일반적으로 산화인듐과 산화주석의 합금)로 코팅된 유리 패널입니다. 전극은 패널 모서리에 설치되어 전도성 층에 저전압 교류 전압을 공급하며, 스크린의 전하 흐름을 모니터링하고 컨트롤러에 데이터를 전송하여 터치 지점의 좌표를 결정합니다. 터치하기 전에는 화면에 약간의 전하가 있습니다. 손가락으로 만지면 전도성 층에 점이 나타납니다. 인체는 전류를 전도하는 능력이 있고 특정 용량을 가지고 있기 때문에 그 전위는 전극의 전위보다 낮습니다. 화면에는 유연한 멤브레인이 없으므로 높은 신뢰성을 보장하고 백라이트의 밝기를 줄일 수 있습니다. 이러한 유형의 화면은 두 개 이상의 터치 포인트 좌표를 동시에 확인할 수 있으며, 이는 멀티 터치 지원을 의미합니다.

투영 용량성 스크린은 용량성 스크린의 하위 유형이 되었습니다. 그들은 비슷한 원리로 일합니다. 차이점은 기본 요소가 화면 외부가 아닌 내부에 위치하여 센서를 더욱 보호한다는 것입니다. 이러한 유형의 디스플레이는 주로 최신 모바일 장치에 사용됩니다.

정전 용량 스크린과의 상호 작용은 전도성 물체, 맨 손가락 또는 정전 용량이 있는 특수 스타일러스를 통해서만 수행해야 합니다. 센서 요소가 고장나기 전의 클릭 횟수는 2억 회 이상에 이릅니다.

장점

정전식 스크린의 장점 중 하나는 밝은 햇빛에서도 가시성이 상당히 좋다는 점입니다. 이는 주변광을 많이 반사하기 때문에 저항막 스크린에 대해서는 말할 수 없습니다. 별도의 액세서리를 사용하지 않고도 터치를 빠르고 정확하게 인식할 수 있다는 점도 장점이었다. 이 유형의 스크린의 확실한 장점은 이전 유형에 비해 센서의 수명이 길다는 것입니다. 이 유형의 화면이 있는 모든 장치가 완전히 구현되는 것은 아니지만 "멀티 핑거" 인터페이스 또는 멀티 터치도 나타났습니다.

결함

정전식 터치스크린 사용의 부정적인 측면에는 생산의 복잡성으로 인한 높은 비용이 포함됩니다. 디스플레이와의 상호 작용은 전도체인 물질을 터치해야만 가능합니다. 이러한 이유로 특수 용량성 스타일러스나 장갑을 구입하여 작동하는 것은 추운 날씨에 특히 중요하며 이는 또 다른 비용 항목입니다.

요약하면 저항막 스크린은 압력에 민감하고 정전식 스크린은 터치에 민감하다는 점을 상기해 보겠습니다. 용량성 디스플레이의 정확도는 저항성 디스플레이의 정확도와 비슷하지만, 유연한 멤브레인이 없기 때문에 용량성 유형이 더 안정적이고 레이어 수가 적어 더 투명합니다.

저항성 디스플레이는 이미 그 유용성이 오래되었으며 미래는 용량성 디스플레이에 속한다는 의견이 있습니다. 실제로 기계-전기 입력에서 전기 입력으로의 전환은 좌표 결정의 정확도가 향상되고 멀티 터치가 등장했기 때문에 이미 많은 의미를 갖습니다.

그러나 오늘날 전자 시장에는 여전히 저항성 스크린이 있는 장치가 많이 있지만 점차 용량성 센서가 있는 장치로 대체되기 시작하고 있습니다. 이러한 추세를 관찰하면 전자가 곧 완전히 사라질 것이라고 가정할 수 있습니다.

기사:

휴대폰(스마트폰) 및 태블릿용 디스플레이 장치입니다. LCD 화면 장치. 디스플레이 유형, 차이점.

머리말

이 글에서는 최신 휴대폰, 스마트폰, 태블릿의 디스플레이 구조를 분석해 보겠습니다. 작은 뉘앙스를 제외하고 대형 장치(모니터, 텔레비전 등)의 화면은 유사하게 배열됩니다.

이론적뿐만 아니라 '희생'폰의 디스플레이를 열어 실질적으로 분해를 진행해보겠습니다.

가장 복잡한 액정 디스플레이(LCD - 액정 디스플레이)의 예를 사용하여 현대 디스플레이가 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다. 때로는 TFT LCD라고도 하는데, 여기서 약어 TFT는 "박막 트랜지스터"(박막 트랜지스터)를 의미합니다. 왜냐하면 액정과 함께 기판에 증착된 트랜지스터 덕분에 액정이 제어되기 때문입니다.

값싼 Nokia 105는 디스플레이가 열리는 "희생" 전화기 역할을 할 것입니다.

디스플레이의 주요 구성 요소

액정 디스플레이(TFT LCD 및 그 변형 - TN, IPS, IGZO 등)는 터치 표면, 이미지 형성 장치(매트릭스) 및 광원(백라이트)의 세 가지 구성 요소로 구성됩니다. 매트릭스 또 다른 레이어인 패시브가 있습니다. 투명한 광학 접착제이거나 단순히 에어 갭입니다. 이 레이어가 존재하는 이유는 LCD 디스플레이에서 화면과 터치 표면이 완전히 기계적으로 결합된 완전히 다른 장치이기 때문입니다.

각 "활성" 구성 요소는 다소 복잡한 구조를 가지고 있습니다.

터치 표면(터치스크린)부터 시작해 보겠습니다. 이는 디스플레이의 최상층에 위치합니다(존재하는 경우, 예를 들어 푸시 버튼 전화기에는 존재하지 않음).
현재 가장 일반적인 유형은 용량성입니다. 이러한 터치스크린의 작동 원리는 사용자의 손가락으로 터치할 때 수직 및 수평 도체 사이의 전기 용량 변화를 기반으로 합니다.
따라서 이러한 도체는 이미지 시청을 방해하지 않도록 특수 재료로 투명하게 만들어집니다 (일반적으로 인듐 주석 산화물이 사용됩니다).

압력에 반응하는 터치 표면(소위 저항성)도 있지만 이미 "경기장을 떠나고 있습니다."
최근에는 손가락 용량과 누르는 힘(3D 터치 디스플레이)에 동시에 반응하는 결합된 터치 표면이 등장했습니다. 이는 화면의 압력 센서로 보완되는 용량성 센서를 기반으로 합니다.

터치스크린은 에어 갭을 통해 스크린에서 분리되거나 접착될 수 있습니다(소위 "단일 유리 솔루션", OGS - 단일 유리 솔루션).
이 옵션(OGS)은 외부 광원으로부터 디스플레이의 반사 수준을 줄이므로 품질에 상당한 이점이 있습니다. 이는 반사 표면의 수를 줄임으로써 달성됩니다.
"일반" 디스플레이(에어 갭 포함)에는 이러한 표면이 3개 있습니다. 이는 빛의 굴절률이 서로 다른 매체 간 전환의 경계입니다. "공기-유리", "유리-공기", 마지막으로 다시 "공기-유리"입니다. 가장 강한 반사는 첫 번째 경계와 마지막 경계에서 발생합니다.

OGS 버전에는 "공기-유리"라는 반사 표면(외부)이 하나만 있습니다.

OGS를 사용한 디스플레이는 사용자에게 매우 편리하고 좋은 특성을 가지고 있습니다. 디스플레이가 깨지면 '팝업'되는 단점도 있다. "일반" 디스플레이(OGS 없음)에서 충격 시 터치스크린 자체(민감한 표면)만 파손되는 경우 OGS가 있는 디스플레이에 부딪히면 전체 디스플레이가 파손될 수 있습니다. 그러나 이것이 항상 발생하는 것은 아니므로 OGS로 표시되는 일부 포털의 설명은 절대 복구할 수 없다는 설명은 사실이 아닙니다. 외부 표면만 파손될 확률은 50% 이상으로 상당히 높습니다. 그러나 레이어 분리 및 새 터치스크린 접착과 관련된 수리는 서비스 센터에서만 가능합니다. 스스로 수리하는 것은 매우 문제가됩니다.

화면

이제 다음 부분인 화면 자체로 넘어가겠습니다.

이는 수반되는 레이어와 백라이트 램프(또한 다중 레이어!)가 있는 매트릭스로 구성됩니다.

매트릭스 및 관련 레이어의 임무는 백라이트에서 각 픽셀을 통과하는 빛의 양을 변경하여 이미지를 형성하는 것입니다. 즉, 이 경우 픽셀의 투명도가 조정됩니다.

이 프로세스에 대해 좀 더 자세히 설명합니다.

"투명도" 조정은 전기장의 영향을 받아 픽셀의 액정을 통과할 때 빛의 편광 방향을 변경하여 수행됩니다(또는 영향이 없는 경우 그 반대). 동시에, 편광 자체의 변화는 투과된 빛의 밝기를 변화시키지 않습니다.

편광된 빛이 다음 층, 즉 "고정된" 편광 방향을 가진 편광 필름을 통과할 때 밝기의 변화가 발생합니다.

두 가지 상태("빛이 있음" 및 "빛이 없음")에서 매트릭스의 구조와 작동이 다음 그림에 개략적으로 표시됩니다.

(위키피디아 네덜란드 섹션에서 러시아어로 번역된 이미지 사용)

인가된 전압에 따라 빛의 편광이 액정층에서 회전합니다.
픽셀(액정 출구)과 고정된 편광을 갖는 필름에서 편광 방향이 더 많이 일치할수록 궁극적으로 더 많은 빛이 전체 시스템을 통과합니다.

편광 방향이 수직인 것으로 판명되면 이론적으로 빛이 전혀 통과하지 않아야 하며 검은색 화면이 나타나야 합니다.

실제로는 이러한 "이상적인" 편광 벡터 배열을 만들 수 없습니다. 더욱이, 이는 액정의 "불완전함"과 디스플레이 어셈블리의 불완전한 기하학적 구조 때문입니다. 따라서 TFT 화면에는 완전히 검은 이미지가 있을 수 없습니다. 최고의 LCD 화면에서는 흰색/검은색 대비가 1000을 넘을 수 있습니다. 평균 500~1000, 나머지는 500 미만입니다.

지금까지 LCD TN+필름 기술을 사용하여 만든 매트릭스의 작동을 설명했습니다. 다른 기술을 사용하는 액정 매트릭스는 유사한 작동 원리를 갖지만 기술 구현은 다릅니다. IPS, IGZO 및 *VA(MVA, PVA 등) 기술을 사용하면 최상의 연색 결과를 얻을 수 있습니다.

백라이트

이제 디스플레이의 "하단"인 백라이트로 이동합니다. 현대 조명에는 실제로 램프가 포함되어 있지 않습니다.

백라이트 램프는 단순한 이름에도 불구하고 복잡한 다층 구조를 가지고 있습니다.

이는 백라이트가 전체 표면에 걸쳐 균일한 밝기를 갖는 평면 광원이어야 하며, 이러한 광원은 실제로 매우 적기 때문입니다. 그리고 존재하는 것들은 낮은 효율성, "불량한" 방출 스펙트럼으로 인해 이러한 목적에 그다지 적합하지 않거나 "부적절한" 유형 및 글로우 전압 값을 요구합니다(예: 전계발광 표면 참조). 위키피디아).

이와 관련하여 현재 가장 일반적인 것은 순수한 "평면" 광원이 아니라 추가 산란 및 반사 레이어를 사용하는 "스팟" LED 조명입니다.

Nokia 105 휴대폰의 디스플레이를 열어서 이러한 유형의 백라이트를 살펴보겠습니다.

디스플레이 백라이트 시스템을 중간 레이어로 분해하면 왼쪽 하단 모서리에 단일 흰색 LED가 표시됩니다. 이 LED는 모서리 내부 "컷"의 평평한 가장자리를 통해 거의 투명한 플레이트로 방사선을 전달합니다.

사진에 대한 설명입니다. 프레임 중앙에는 레이어로 구분된 휴대폰 디스플레이가 있습니다. 아래 전경 중앙에는 균열로 덮인 매트릭스가 있습니다(분해 중 손상됨). 전경 상단에는 백라이트 시스템의 중간 부분이 있습니다(나머지 레이어는 방출되는 흰색 LED와 반투명 "도광판"의 가시성을 제공하기 위해 일시적으로 제거됩니다).
디스플레이 뒷면에는 휴대폰의 마더보드(녹색)와 키보드(하단에 버튼 누름 전송을 위한 둥근 구멍이 있음)가 있습니다.

이 반투명 플레이트는 도광판(내부 반사로 인해)이자 첫 번째 산란 요소(빛의 통과를 방해하는 "뾰루지"로 인해) 역할을 합니다. 확대하면 다음과 같습니다.

이미지 하단 중앙 왼쪽에 밝게 방출되는 흰색 LED 백라이트가 보입니다.

흰색 백라이트 LED의 모양은 밝기가 감소된 이미지에서 더 잘 보입니다.

일반 흰색 무광택 플라스틱 시트가 이 플레이트 아래와 위에 배치되어 해당 영역에 광속을 고르게 분산시킵니다.

조건부로 "반투명 거울과 복굴절이 있는 시트"라고 부를 수 있습니다. 물리학 수업에서 아이슬란드 스파에 관해 이야기했던 것을 기억하시나요? 빛이 통과하면 두 개로 갈라진다는 말을 기억하시나요? 이는 거울 속성이 조금 더 많다는 점만 제외하면 이와 비슷합니다.

일반 손목시계의 일부를 이 시트로 덮으면 다음과 같습니다.

이 시트의 목적은 편광을 통해 빛을 예비 필터링하는 것입니다(필요한 것은 유지하고 불필요한 것은 폐기). 그러나 매트릭스를 향한 광속의 방향 측면에서 이 필름도 어떤 역할을 할 가능성이 있습니다.

이것이 액정 디스플레이와 모니터의 "간단한" 백라이트 램프가 작동하는 방식입니다.

"대형" 화면의 경우 구조는 비슷하지만 백라이트 장치에 더 많은 LED가 있습니다.

구형 LCD 모니터는 LED 백라이트 대신 냉음극형광램프(CCFL)를 사용했습니다.

AMOLED 디스플레이의 구조

이제 새롭고 진보적인 디스플레이 유형인 AMOLED(Active Matrix Organic Light-Emitting Diode)의 디자인에 대해 몇 마디 말씀드리겠습니다.

백라이트가 없기 때문에 이러한 디스플레이의 디자인은 훨씬 간단합니다.

이러한 디스플레이는 LED 배열로 구성되며 각 픽셀은 개별적으로 빛납니다. AMOLED 디스플레이의 장점은 "무한한" 대비, 우수한 시야각 및 높은 에너지 효율성입니다. 단점은 청색 픽셀의 수명 감소와 대형 화면 제조의 기술적 어려움입니다.

구조가 단순함에도 불구하고 AMOLED 디스플레이의 생산 비용은 여전히 ​​TFT LCD 디스플레이보다 높다는 점도 주목해야 합니다.