Как работает сенсорный экран телефона. Типы сенсорных экранов. Как работает тачскрин

Сейчас в интернете на разных технических форумах по планшетам и сотовым телефонам часто можно встретить слово «тачскрин». Что это такое? Само слово происходит от английского словосочетания «touch screen», состоящее из двух слов: «touch» — трогать, касаться, дотрагиваться и «screen» — экран. То есть тачскрин — это сенсорный экран вашего телефона, планшета, плеера или GPS-навигатора. То есть, когда Вы водите пальцем по экрану своего мобильного гаджета, то прикасаетесь именно к тачскрину, который передаёт данные о положении пальца операционной системе, которая сопоставляет их с изображением на дисплее.
По факту — это прозрачное сенсорное стекло, которое помещено сверху на матрицу экрана. Для простоты замены и ремонта на большинстве моделей мобильных устройств они раздельные.

При ударе или падении с высоты трескается и раскалывается чаще всего именно сенсорное стекло. После этого, оно обычно не работает. Зато сама матрица целая. А тачскрин можно заменить отдельно от дисплея. Таким образом он играет ещё и защитную функцию.

Как работает тачскрин?

На сегодняшний день существует 3 основных технологии, которые отличаются друг от друга.

1. Резистивный тачскрин

Самые дешевые в производстве и самые стойкие к грязи тач скрины. Они состоят из стекла и мембраны, между которыми находятся изоляторы. Нажимаем на экран пальцем, карандашом или стилусом, стекло продавливает изолятор и замыкает с мембраной. А уже контроллер считывает нажатие и обрабатывает полученную иноформацию. Главный недостаток таких сенсорных экранов — они тёмные (из-за низкого светопропускания) и недолговечные. К тому же очень не любят падения.

2. Ёмкостной экран

Здесь уже используется специальное стекло, обработанное особым материалом, через который подаётся ток (переменное напряжение). Вы прикасаетесь к тачскрину пальцем и происходит утечка тока, которая фиксируется датчиками и передаётся в контроллер. Реакция будет только при нажатии рукой. На перчатку экран уже реагировать не будет.
Такое сенсорное стекло более долговечно, нежели резистивное, хотя очень не любят загрязнение и воду.
Из-за того, что отсутствует мембрана — у ёмкостного touch screen’а светопропускание около 90%.

3. Сенсор на поверхностно-акустических волнах

Это самый технически-сложный сенсорный экран. Он работает за счёт считывания отражённых поверхносно-акустических волн и преобразования их в электрический сигнал, который передаётся контроллеру. За счёт такой сложной технологии тачскрин очень чувствителен к грязи, вибрации и электро-магнитным помехам.
Главное преимущество — самый большой срок жизни: около 50 миллионов касаний.

Что такое сенсорное стекло (тачскрин)

Сенсорный экран — устройство ввода-вывода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.

Сенсорный экран - это устройство ввода и вывода информации посредством чувствительного к нажатиям и жестам дисплея. Как известно, экраны современных устройств не только выводят изображение, но и позволяют взаимодействовать с устройством. Изначально для подобного взаимодействия использовались всем знакомые кнопки, потом появился не менее известный манипулятор «мышь», существенно упростивший манипуляции с информацией на дисплее компьютера. Однако «мышь» для работы требует горизонтальной поверхности и для мобильных устройств не очень подходит. Вот тут на помощь приходит дополнение к обычному экрану - Touch Screen , который так же известен под названиями Touch Panel ,сенсорная панель , сенсорная пленка. То есть, по сути, сенсорный элемент экраном не является - это дополнительное устройство, устанавливаемое поверх дисплея снаружи, защищающее его и служащее для ввода координат прикосновения к экрану пальцем или иным предметом.

Использование

Сегодня сенсорные экраны находят широкое применение в мобильных электронных устройствах. Изначально тачскрин применялся в конструкции карманных персональных компьютеров (КПК, PDA), теперь первенство держат коммуникаторы, мобильные телефоны, плееры и даже фото- и видеокамеры.

Однако технология управления пальцем через виртуальные кнопки на экране оказалась настолько удобной, что ею оснащаются почти все платежные терминалы, многие современные банкоматы, электронные справочные киоски и другие устройства, используемые в общественных местах.

Ноутбук с сенсорным экраном

Нельзя не отметить и ноутбуки, некоторые модели которых оснащаются поворотным сенсорным дисплеем, что придает мобильному компьютеру не только более широкую функциональность, но и большую гибкость в управлении им на улице и на весу.

К сожалению, пока подобных моделей ноутбуков, называемых в народе «трансформеры», не так много, но они есть.

И наконец самое последнее мобильное компьютерное изобретение человечества с сенсорным экраном - это планшетные компьютеры.

Теперь их выпускают практически все известные фирмы. Например, Apple iPad, HTC, ASUS, Samsung и другие.

В целом, технологию сенсорного экрана можно охарактеризовать как наиболее удобную в случае, когда необходим мгновенный доступ к управлению устройством без предварительной подготовки и с потрясающей интерактивностью: элементы управления могут сменять друг друга в зависимости от активируемой функции. Тот, кто хоть раз работал с сенсорным устройством, сказанное выше прекрасно понимает.

Типы сенсорных экранов

Всего на сегодняшний день известно несколько типов сенсорных дисплеев. Естественно, что каждая из них обладает своими достоинствами и недостатками. Выделим основные четыре конструкции:

• Резистивные
• Ёмкостные
• Проекционно-ёмкостные

Кроме вышеуказанных экранов, применяются матричные экраны и инфракрасные, но из-за их низкой точности их область применения крайне ограничена.

Резистивные

Резистивные сенсорные панели относятся к самым простым устройствам. По своей сути, такая панель состоит из проводящей подложки и пластиковой мембраны, обладающих определенным сопротивлением. При нажатии на мембрану происходит её замыкание с подложкой, а управляющая электроника определяет возникающее при этом сопротивление между краями подложки и мембраны, вычисляя координаты точки нажатия.

Преимущество резистивного экрана в его дешевизне и простоте устройства. Они обладают отличной стойкостью к загрязнениям. Основным достоинством резистивной технологии является чувствительность к любым прикосновениям: можно работать рукой (в том числе в перчатках), стилусом (пером) и любым другим твердым тупым предметом (например, верхним концом шариковой ручки или углом пластиковой карты). Однако имеются и достаточно серьезные недостатки: резистивные экраны чувствительны к механическим повреждениям, такой экран легко поцарапать, поэтому зачастую дополнительно приобретается специальная защитная пленка, защищающая экран. Кроме того, резистивные панели не очень хорошо работают при низких температурах, а также обладают невысокой прозрачностью - пропускают не более 85% светового потока дисплея.

Использование пера с сенсорным экраном

Применение:

• КПК - (тачскрины для КПК ВЫ можете посмотреть )
• Коммуникаторы - (тачскрины для коммуникаторов)
• Сотовые телефоны - ()
• POS-терминалы
• Tablet PC
• Промышленность (устройства управления)
• Медицинское оборудование
• Автомагнитолы - ()
• GPS-навигаторы - ()

Коммуникатор

Ёмкостные

Технология ёмкостного сенсорного экрана основана на принципе того, что предмет большой ёмкости (в данном случае человек) способен проводить электрический ток. Суть работы ёмкостной технологии заключается в нанесении на стекло электропроводного слоя, при этом на каждый из четырех углов экрана подается слабый переменный ток. Если прикоснуться к экрану заземленным предметом большой емкости (пальцем), произойдет утечка тока. Чем ближе точка касания (а значит, и утечки) к электродам в углах экрана, тем больше сила тока утечки, которая и регистрируется управляющей электроникой, вычисляющей координаты точки касания.

Ёмкостные экраны очень надежны и долговечны, их ресурс составляет сотни миллионов нажатий, они отлично противостоят загрязнениям, но только тем, которые не проводят электрический ток. По сравнению с резистивными они более прозрачны. Однако недостатками является все же возможность повреждения электропроводного покрытия и нечувствительность к прикосновениям непроводящими предметами, даже руками в перчатках.

Применение:

• В охраняемых помещениях
• Информационные киоски
• Некоторые банкоматы

Проекционно-ёмкостные

Проекционно-ёмкостные экраны основаны на измерении ёмкости конденсатора, образующегося между телом человека и прозрачным электродом на поверхности стекла, которое и является в данном случае диэлектриком. Вследствие того, что электроды нанесены на внутренней поверхности экрана, такой экран крайне устойчив к механическим повреждениям, а с учетом возможности применения толстого стекла, проекционно-ёмкостные экраны можно применять в общественных местах и на улице без особых ограничений. К тому же этот тип экрана распознает нажатие пальцем в перчатке.

Данные экраны достаточно чувствительны и отличают нажатия пальцем и проводящим пером, а некоторые модели могут распознавать несколько нажатий (мультитач). Особенностями проекционно-ёмкостного экрана являются высокая прозрачность, долговечность, невосприимчивость к большинству загрязнений. Минусом такого экрана является не очень высокая точность, а также сложность электроники, обрабатывающей координаты нажатия.

Apple iPhone

Применение:

• Электронные киоски на улицах
• Платежные терминалы
• Банкоматы
• Тачпэды ноутбуков
• iPod -
• iPad -
• Планшетные компьютеры

С определением поверхностно-акустических волн

Суть работы сенсорной панели с определением поверхностно-акустических волн заключается в наличии ультразвуковых колебаний в толще экрана. При прикосновении к вибрирующему стеклу, волны поглощаются, при этом точка прикосновения регистрируется датчиками экрана. Плюсами технологии можно назвать высокую надежность и распознавание нажатия (в отличие от ёмкостных экранов). Минусы заключаются в слабой защищенности от факторов окружающей среды, поэтому экраны с поверхностно-акустическими волнами нельзя применять на улице, а кроме того, такие экраны боятся любых загрязнений, блокирующих их работу. Применяются редко.

Другие, редкие типы сенсорных экранов

• Оптические экраны. Инфракрасным светом подсвечивают стекло, в результате прикосновения к такому стеклу происходит рассеивание света, которое обнаруживается датчиком.
• Индукционные экраны. Внутри экрана расположена катушка и сетка чувствительных проводов, реагирующих на прикосновение активным пером, питающимся от электромагнитного резонанса. Логично, что такие экраны реагируют на нажатия только специальным пером. Применяются в дорогих графических планшетах.
• Тензометрические - реагируют на деформацию экрана. Такие экраны имеют малую точность, зато очень прочны.
• Сетка инфракрасных лучей - одна из самых первых технологий, позволяющих распознавать прикосновения к экрану. Сетка состоит из множества светоизлучателей и приемников, расположенных по сторонам экрана. Реагирует на блокировку соответствующих лучей предметами, на основании чего и определяет координаты нажатия.

Мультитач (Multi-touch)

Мультитач, о котором все так много говорят и популярность которого только растет, не является типом сенсорного экрана. По своей сути, технология множественного нажатия - что является вольным переводом словосочетания multi-touch - это дополнение к сенсорному экрану (чаще всего построенному по проекционно-ёмкостному принципу), позволяющее экрану распознавать несколько точек прикосновения к нему. В результате мультитач-экран становится способным к распознаванию жестов. Вот лишь некоторые из них:

• Сдвинуть два пальца вместе - уменьшение изображения (текста)
• Раздвинуть два пальца в стороны - увеличение (Zoom)
• Движение несколькими пальцами одновременно - прокрутка текста, страницы в браузере
• Вращение двумя пальцами на экране - поворот изображения (экрана)

Плюсы и недостатки:

В карманных устройствах сенсорные экраны появились давно. Причин этому несколько:

• Возможность делать минимальное количество органов управления
• Простота графического интерфейса
• Легкость управления
• Оперативность доступа к функциям устройства
• Расширение мультимедийных возможностей

Однако и недостатков хоть отбавляй:

• Отсутствие тактильной обратной связи
• Частая необходимость в использовании пера (стилуса)
• Возможность повреждения экрана
• Появление отпечатков пальцев и других загрязнений на экране
• Более высокое потребление энергии

В результате, полностью избавиться от клавиатуры не всегда получается, ведь гораздо удобнее набирать текст с помощью привычных клавиш. Зато сенсорный экран интерактивнее, благодаря более оперативному доступу к элементам меню и настройкам современных гаджетов.