Нині вже нікого не здивуєш сенсорним екраном. Більш того, вже дивно бачити пристрої без сенсора, особливо коли йдеться про мобільних гаджетах. Це зумовлено прагненням збільшити площу робочої поверхні. Але чи часто ми замислюємося про те, який тип дисплея використовується у тому чи іншому пристрої? Чи траплялося таке, що, купивши новий планшет або смартфон, ми намагаємося керувати ним за допомогою цифрового пера, але ось невдача, пристрій просто не реагує на його дотик. Мабуть, екран виконаний за іншою ємнісною технологією, яка поступово починає витісняти свого попередника, дисплей резистивного типу.

Можна зустріти велику кількість сенсорних дисплеїв, що відрізняються не тільки конструктивними особливостями, а й принципом роботи. На сьогоднішній день існують такі типи сенсорних екранів: резистивний, ємнісний, проекційно-ємнісний, матричний, сенсорний екранна поверхнево-акустичних хвилях, інфрачервоний, тензометричний, індуктивний.

На даний момент в електронній техніці використовуються два основних типи сенсорних екранів: резистивний та ємнісний. Про них ми й поговоримо докладніше, а також спробуємо виділити сильні та слабкі сторони кожного.

Спочатку розглянемо принцип роботи сенсорного резистивного екрана. Він складається із скляної панелі та гнучкої пластикової мембрани, на які нанесено резистивне покриття. Простір між склом та мембраною заповнено мікроізоляторами, які у свою чергу надійно ізолюють провідні поверхні, рівномірно розподілившись по активній області екрану. При натисканні на дисплей панель і мембрана замикаються, а контролер за допомогою аналогово-цифрового перетворювача реєструє зміну опору, перетворюючи його в координати торкання. Саме з цієї причини на такий екран можна натискати будь-яким твердим предметом, це може бути як ніготь, так і спеціальний стилус, і навіть звичайний олівець. Як наслідок такої будови, резистивні екрани поступово зношуються, через що і виникає потреба в періодичному калібруванні екрану, щоб при натисканні на дисплей відбувалася правильна обробка координат точки торкання.

Бувають чотири-, восьми-, п'яти-, шести- або семіелектродні екрани. Найпростішими у виготовленні, отже, і найдешевшими, є чотириелектродні. Вони витримують лише 3 мільйони натискань в одну точку. П'ятипровідні вже будуть значно надійнішими - до 35 мільйонів натискань, у них чотири електроди розташовані на панелі, а п'ятий знаходиться на мембрані, яка покрита струмопровідним складом. Варто відзначити, що п'ятипровідні та наступні версії шести- та семипровідні екрани продовжують працювати навіть при пошкодженні частини мембрани.

Переваги

До переваг резистивного екрану можна віднести невисоку вартість його виробництва, а, отже, і пристрої, в якому він використовується. Крім цього, варто відзначити, що відкликання сенсора тут не залежить від стану поверхні екрана, навіть у разі забруднення, тачскрин залишається таким же чутливим. Слід також виділити точність потрапляння у потрібну точку, т.к. використовується густа решітка резистивних елементів.

Недоліки

Як недоліки резистивних екранів виділимо низьке світлопропускання, не більше 70% або 85%, тому потрібна підвищена яскравість підсвічування. Також це низька чутливість, тобто. просто торкатися пальцем мало, потрібно натискання, так що без цифрового пера або довгих нігтів не обійтися. Цей типв більшості випадків не підтримує мультитач, тобто екран розуміє лише один дотик. При взаємодії з екраном потрібно докладати певних зусиль, щоб передати будь-яку команду, а перестаравшись можна не лише подряпати, а й пошкодити дисплей. Як було зазначено вище, для правильного функціонування періодично необхідно проводити калібрування екрана.

Ємнісний сенсорний екран

Ємнісний екран є скляною панеллю, яка покрита прозорим резистивним матеріалом, в якому, як правило, використовується сплав оксиду індію та оксиду олова. По кутах панелі встановлені електроди, що подають на провідний шар низьковольтну змінну напругу, вони стежать за перебігом зарядів в екрані, і передають дані в контролер, визначаючи таким чином координати точки торкання. До дотику екран має деякий електричний заряд; при торканні пальцем на провідному шарі з'являється точка, потенціал якої менше, ніж потенціали електрода, тому що тіло людини має здатність проводити електричний струм і має деяку ємність. На екрані немає гнучких мембран, що забезпечує високу надійність і дозволяє знизити яскравість підсвічування. Даний тип екрану здатний одночасно визначати координати двох і більше точок торкання, що означає підтримку мультитач.

Підвидом ємнісних стали проекційно-ємнісні екрани. Працюють вони за схожим принципом. Відмінність полягає в тому, що базові елементи в них розташовані не на зовнішній стороні екрану, а на внутрішній, завдяки чому сенсор виходить захищеним. В основному дисплеї такого типу використовуються в сучасних мобільних пристроївах.

Взаємодія з ємнісним екраном повинна здійснюватися тільки провідним предметом, голим пальцем або спеціальним стилусом, який має електричну ємність. Кількість натискань до виходу сенсорних елементів з ладу сягає понад 200 млн. разів.

Переваги

З плюсів ємнісних екранів виділимо, що навіть на яскравому сонці видимість залишається досить гарною, чого не можна сказати про резистивний екран, тому що він відображає багато навколишнього світла. Перевагою також стала можливість швидкого та точного розпізнавання дотику без використання додаткових аксесуарів. Безсумнівною перевагою екранів цього є більш тривалий час служби сенсора, порівняно з попереднім типом. Також з'явився багатопальцевий інтерфейс або мультитач, хоча далеко не у всіх пристроях з екраном такого типу він реалізований повною мірою.

Недоліки

До негативних сторін використання ємнісного сенсорного екрану можемо віднести вищу вартість через складність виробництва. Взаємодія з дисплеєм можлива лише при торканні матеріалу, який є провідником. Тому для роботи з ним купуються спеціальні ємнісні стилуси або рукавички, особливо це стає актуальним у холодну погоду, а це ще одна стаття витрат.

Підсумовуючи, нагадаємо, що резистивні екрани чутливі до натискання, а ємнісні реагують на торкання. Точність ємнісних дисплеїв можна порівняти з точністю резистивних, але ємнісний тип відрізняється більш високою надійністю за рахунок відсутності гнучкої мембрани, а менша кількість шарів робить їх більш прозорими.

Існує думка, що резистивні дисплеї вже віджили своє, а майбутнє – за ємнісними. Справді, перехід від механіко-електричного введення до електричного вже багато значить, тому що зросла точність визначення координат і з'явився мультитач.

Тим не менш, сьогодні на ринку електронної технікиЩе залишається безліч пристроїв з резистивними екранами, але вони потихеньку починають витіснятися гаджетами з ємнісними детекторами. Спостерігаючи цю тенденцію, можна припустити, що перші незабаром і зовсім зникнуть.

Сьогодні сенсорні екрани вже давно перестали бути екзотикою. Зовні всі вони схожі, але чи є ці дисплеї однаковими насправді? Давайте розглянемо конструкцію основних типів чутливих екранів, їх переваги, недоліки та сферу застосування.

На сьогоднішній день найбільшого поширення набули сенсори, засновані на ємнісній та резистивній технологіях, а також на їх різновидах.

«Мультитач»

Так називається технологія, що дозволяє розпізнавати натискання на сенсорний екран у кількох точках одночасно. Це відкриває нові можливості в керуванні пристроєм. Прикладом використання технології "мультитач" може бути інтерфейс Apple iPhone.

Ємнісні сенсорні екрани

	Наприклад: Тні Prada Phoneby LG

Сенсорний дисплей, що працює за ємнісним принципом, фактично реагує на дотик. Він являє собою скляну панель, покриту прозорим провідним складом. По кутах панелі розміщено чотири електроди, до яких підводиться змінний струм. У той момент, коли користувач торкається пальця такого екрану, електричний зарядз провідного шару перетікає по шкірі на тіло людини. Контролер екрана заміряє силу струму, що утворюється при цьому, по всіх чотирьох електродах - вона пропорційна відстані від кута панелі до точки торкання. Зіставляючи отримані значення, можна дізнатися точні координати торкання. Сенсори, що діють за таким принципом, можна відрізнити на дотик - вони спрацьовують від легкого дотику, причому швидше і чіткіше реагують на натискання подушечкою пальця, ніж нігтем. Більше того, на натискання будь-якими іншими предметами вони не реагують, якщо ті є непровідними. Тому телефон з таким екраном неможливо керувати рукою в рукавичці. До того ж, при зниженні температури електричні характеристики сенсора змінюються, і екран починає працювати гірше. Додамо, що цей принцип зазвичай використовується в ноутбучних тачпадах.

	Наприклад: Apple iPhone

Проекційно-ємнісні екрани

Існує ще один різновид ємнісного сенсора - проекційно-ємнісний екран. На тильній стороні його знаходиться сітка електродів. У місці торкання руки змінюється електрична ємність (за законами електродинаміки людське тіло є конденсатор), контролер визначає, у якому перетині електродів це сталося, і обчислює координати. Подібні екрани, крім високої прозорості та довговічності, мають ще дві важливі переваги – скло-підкладка може бути зроблена як завгодно міцною (і досить товстою), до того ж вони підтримують «мультитач». Мінус - нижча точність у порівнянні зі звичайною ємнісною технологією.

Резистивні сенсорні екрани

	Наприклад: HTC Touch Diamond

Резистивний сенсор де-факто реагує тиск. Екран складається з двох пластин, між якими знаходиться склад, який не проводить електричний струм. Якщо торкнутися зовнішньої гнучкої (і прозорої) пластини пальцем (або будь-яким іншим предметом - у цьому випадку це не має значення), пластини замикаються і в точці торкання починає протікати струм. Щоб визначити місце торкання, контролер екрана попарно вимірює напругу між електродами, розміщеними з обох боків панелі. Такий екран називається 4-провідним (існують також 5-провідні, що мають деякі відмінності).

Особливість резистивного екрану полягає в тому, що для його спрацьовування потрібно фізичне зусилля, причому натискання нігтем він розпізнає краще, ніж подушечкою, реагує на будь-які предмети, що торкаються поверхні. Пристрої з резистивними екранами часто комплектуються стілусами. Такий дисплей забезпечує більш високу точність управління (стилусом реально потрапити буквально в піксел, тоді як пальцем на ємнісному екрані - тільки в досить велику площу область), але через постійний контакт з твердими предметами гнучка пластина швидко покривається подряпинами. Саме резистивними екранами оснащено більшість мобільних пристроїв.

Інші типи сенсорних екранів

Існує ще ряд сенсорних технологій, нерідко досить екзотичних. Наприклад, використання сітки інфрачервоних променів чи навіть генерація ультразвукових коливань. Остання відома як технологія поверхнево-акустичних хвиль. Існують системи і на основі камер, що відстежують рух (тут також підтримується «мультитач»), і на основі тензопокриттів, при деформації яких змінюється електричний опір.

Сенсорний екран – це пристрій введення та виведення інформації за допомогою чутливого до натискань та жестів дисплея. Як відомо, екрани сучасних пристроївне лише виводять зображення, а й дозволяють взаємодіяти з пристроєм. Спочатку для подібної взаємодії використовувалися всім знайомі кнопки, потім з'явився не менш відомий маніпулятор «миша», який значно спростив маніпуляції з інформацією на дисплеї комп'ютера. Однак «миша» для роботи потребує горизонтальної поверхні і для мобільних пристроїв не дуже підходить. Ось тут на допомогу приходить доповнення до звичайного екрану - Touch Screen, який також відомий під назвами Touch Panel, сенсорна панель, сенсорна плівка. Тобто, по суті, сенсорний елемент екраном не є - це додатковий пристрій, що встановлюється поверх дисплея зовні, що захищає його і служить для введення координат торкання екрана пальцем або іншим предметом.

Використання

Сьогодні сенсорні екрани знаходять широке застосування у мобільних електронних пристроїв. Спочатку тачскрин застосовувався в конструкції кишенькових. персональних комп'ютерів(КПК, PDA), тепер першість тримають комунікатори, мобільні телефони, плеєри та навіть фото- та відеокамери. Однак технологія управління пальцем через віртуальні кнопкина екрані виявилася настільки зручною, що нею оснащуються майже всі платіжні термінали, багато сучасних банкоматів, електронні довідкові кіоски та інші пристрої, що використовуються в громадських місцях.

Ноутбук із сенсорним екраном

Не можна не відзначити і ноутбуки, деякі моделі яких оснащуються поворотним сенсорним дисплеєм, що додає мобільного комп'ютеране тільки ширшу функціональність, а й більшу гнучкість в управлінні ним на вулиці та на вазі.

На жаль, поки що подібних моделей ноутбуків, які називаються в народі «трансформери», не так багато, але вони є.

В цілому, технологію сенсорного екрану можна охарактеризувати як найбільш зручну у разі, коли необхідний миттєвий доступ до управління пристроєм без попередньої підготовки та з приголомшливою інтерактивністю: елементи управління можуть змінювати один одного залежно від функції, що активується. Той, хто хоч раз працював із сенсорним пристроєм, сказане вище чудово розуміє.

Типи сенсорних екранів

Усього сьогодні відомо кілька типів сенсорних панелей. Звичайно, кожна з них має свої переваги і недоліки. Виділимо основні чотири конструкції:

• резистивні
• Ємнісні
• Проекційно-ємнісні

Крім зазначених екранів, застосовуються матричні екрани та інфрачервоні, але з огляду на їх низьку точність їх область застосування вкрай обмежена.

резистивні

Резистивні сенсорні панелі відносяться до найпростіших пристроїв. За своєю суттю, така панель складається з провідної підкладки та пластикової мембрани, які мають певний опір. При натисканні на мембрану відбувається її замикання з підкладкою, а керуюча електроніка визначає опір між краями підкладки і мембрани, що виникає при цьому, обчислюючи координати точки натискання.

Перевага резистивного екрану в його дешевизні та простоті пристрою. Вони мають відмінну стійкість до забруднень. Основною перевагою резистивної технології є чутливість до будь-яких дотиків: можна працювати рукою (у тому числі в рукавичках), стилусом (пером) та будь-яким іншим твердим тупим предметом (наприклад, верхнім кінцем кулькової ручки або кутом пластикової картки). Проте є й досить серйозні недоліки: резистивні екрани чутливі до механічних пошкоджень, такий екран легко подряпати, тому часто додатково купується спеціальна захисна плівка, що захищає екран. Крім того, резистивні панелі не дуже добре працюють при низьких температурах, а також мають невисоку прозорість - пропускають не більше 85% світлового потоку дисплея.

Використання пера із сенсорним екраном

Застосування

• Комунікатори
• Стільникові телефони
• POS-термінали
• Tablet PC
• Промисловість (пристрої управління)
• Медичне обладнання

Комунікатор

Ємнісні

Технологія ємнісного сенсорного екрана заснована на принципі того, що предмет великої ємності (в даному випадку людина) здатний проводити електричний струм. Суть роботи ємнісної технології полягає в нанесенні на скло електропровідного шару, при цьому на кожен із чотирьох кутів екрану подається слабкий змінний струм. Якщо торкнутися екрана заземленим предметом великої ємності (пальцем), витікає струм. Чим ближче точка торкання (а отже, і витоку) до електродів у кутах екрана, тим більше сила струму витоку, яка реєструється керуючою електронікою, що обчислює координати точки торкання.

Ємнісні екрани дуже надійні та довговічні, їхній ресурс становить сотні мільйонів натискань, вони відмінно протистоять забрудненням, але тільки тим, які не проводять електричний струм. Порівняно з резистивними вони прозоріші. Однак недоліками є все ж таки можливість пошкодження електропровідного покриття і нечутливість до дотиків непровідними предметами, навіть руками в рукавичках.

Інформаційний кіоск

Застосування

• В приміщеннях, що охороняються
• Інформаційні кіоски
• Деякі банкомати

Проекційно-ємнісні

Проекційно-ємнісні екрани засновані на вимірі ємності конденсатора, що утворюється між тілом людини та прозорим електродом на поверхні скла, яке є в даному випадку діелектриком. Внаслідок того, що електроди нанесені на внутрішній поверхні екрана, такий екран вкрай стійкий до механічних пошкоджень, а з урахуванням можливості застосування товстого скла, проекційно-ємнісні екрани можна застосовувати у громадських місцях та на вулиці без особливих обмежень. До того ж, цей тип екрана розпізнає натискання пальцем у рукавичці.

Платіжний термінал

Дані екрани досить чутливі і відрізняють натискання пальцем і пером, а деякі моделі можуть розпізнавати кілька натискань (мультитач). Особливістю проекційно-ємнісного екрану є висока прозорість, довговічність, несприйнятливість до більшості забруднень. Мінусом такого екрану є не дуже висока точність, а також складність електроніки, яка обробляє координати натискання.

Застосування

• Електронні кіоски на вулицях
• Платіжні термінали
• Банкомати
• Тачпеди ноутбуків
• iPhone

З визначенням поверхнево-акустичних хвиль

Суть роботи сенсорної панеліз визначенням поверхнево-акустичних хвиль полягає у наявності ультразвукових коливань у товщі екрана. При дотику до вібруючого скла, хвилі поглинаються, при цьому точка дотику реєструється датчиками екрана. Плюсами технології можна назвати високу надійність та розпізнавання натискання (на відміну від ємнісних екранів). Мінуси полягають у слабкій захищеності від факторів навколишнього середовища, тому екрани з поверхнево-акустичними хвилями не можна застосовувати на вулиці, а крім того, такі екрани бояться будь-яких забруднень, що блокують їхню роботу. Застосовуються рідко.

Інші, рідкісні типи сенсорних екранів

• Оптичні дисплеї. Інфрачервоним світлом підсвічують скло, в результаті дотику такого скла відбувається розсіювання світла, яке виявляється датчиком.
• Індукційні екрани. Усередині екрану розташована котушка і сітка чутливих проводів, що реагують на дотик активним пером, що живиться від електромагнітного резонансу. Логічно, що такі екрани реагують на натискання лише спеціальним пером. Застосовуються у дорогих графічних планшетах.
• Тензометричні – реагують на деформацію екрана. Такі екрани мають малу точність, проте дуже міцні.
• Сітка інфрачервоних променів – одна з перших технологій, що дозволяють розпізнавати дотики до екрану. Сітка складається з безлічі світловипромінювачів та приймачів, розташованих по сторонах екрану. Реагує на блокування відповідних променів предметами, виходячи з чого визначає координати натискання.

• Зсунути два пальці разом – зменшення зображення (тексту)
• Розсунути два пальці убік – збільшення (Zoom)
• Рух кількома пальцями одночасно – прокручування тексту, сторінки у браузері
• Обертання двома пальцями на екрані – поворот зображення (екрана)

Про користь та недоліки сенсорних екранів

У кишенькових пристроях сенсорні екрани з'явилися давно. Причин тому:

• Можливість робити мінімальну кількість органів управління
• Простота графічного інтерфейсу
• Легкість керування
• Оперативність доступу до функцій пристрою
• Розширення мультимедійних можливостей

Однак і недоліків хоч греблю гати:

• Відсутність тактильного зворотного зв'язку
• Часта потреба у використанні пера (стилусу)
• Можливість пошкодження екрану
• Поява відбитків пальців та інших забруднень на екрані
• Високе споживання енергії

В результаті повністю позбутися клавіатури не завжди виходить, адже набагато зручніше набирати текст за допомогою звичних клавіш. Зате сенсорний екран інтерактивніший, завдяки більш оперативному доступу до елементів меню та налаштувань сучасних гаджетів.

Сподіваємось, що цей матеріал допоможе вам при виборі пристрою із сенсорним екраном.

Обговорити на форумі

Під час обговорення мобільних телефонів, смартфони або планшети можна почути таке слово як тачскрін. З контексту можна зрозуміти, що тачскрін якось пов'язаний з екраном пристрою, але що це за деталь і які функції вона виконує далеко не всі. У цій статті ми розповімо, що таке тачскрін на телефоні або смартфоні, для чого він потрібний і як працює.

Тачскрін або сенсорний екран– це пристрій, який дозволяє вводити в комп'ютер інформацію, торкаючись його екрана за допомогою спеціального пера (стилуса) або просто за допомогою пальців. Дана технологіядозволяє відмовитися від використання додаткових апаратних кнопок, що підвищує зручність роботи та може знизити вартість всього пристрою.

Даний спосіб введення інформації був винайдений у США у 70-х роках минулого сторіччя. Першим комп'ютером з тачскрином стала система PLATO IV, що з'явилася в 1972 році. Той тачскрін працював на основі сітки інфрачервоних променів. Приблизно в той же час Семюелем Херст був розроблений перший сенсорний екран, що працює на основі резистивної технології. А в 1982 році з'явився перший телевізор з резистивним сенсорним екраном.

Технологія виготовлення сенсорних екранів розвивалася і на початку нульових років вона почала активно використовуватись у виробництві мобільних пристроїв. Спочатку з'явилися кишенькові комп'ютери з тачскрином, а потім телефони, смартфони та планшети. Застосування тачскріна дозволило значно розширити можливості мобільних пристроїв, що поштовхом до значного зростання цієї галузі.

Наразі тачскрин використовується повсюдно, його вбудовують у телефони, смартфони, планшети, ноутбуки, моноблоки, монітори. Також сенсорні екрани активно застосовуються в автомобільній, медичній, промисловій та побутової техніки. Фактично, будь-який пристрій, який потребує введення інформації, може бути оснащений таким екраном.

Як влаштований тачскрін

Існує кілька технологій виробництва сенсорних екранів, які ґрунтуються на абсолютно різних принципах. Одним з найстаріших і найпоширеніших варіантів є резистивна технологія.

Резистивний сенсорний екранскладається з м'якої пластикової поверхні та скляної панелі, на які нанесено спеціальне резистивне покриття. При натисканні на екран верхня м'яка поверхня стосується скляної панелі та електричний ланцюг замикається. Цей контакт дозволяє виміряти опір та визначити точку, в якій дві поверхні були з'єднані.

Принцип роботи сенсорного резистивного екрану.

У минулому резистивні екрани були основною технологією виробництва тачскринів. Зокрема, їх застосовували і в мобільних пристроях (КПК, телефони та смартфони). Але через низьку надійність і погане пропускання світла зараз вони все більше витісняються ємнісними сенсорними екранами.

Ємнісний сенсорний екранзаснований на тому, що при торканні екрана пальцем відбувається витік струму. Цей витікможна виміряти і визначити точку, де цей витік стався. Конструкція ємнісного тачскріну складається зі скляної панелі, яка покрита спеціальним резистивним шаром. По кутах екрана прикріплені електроди, вони подають на екран невелику напругу. У момент торкання екрана з'являється витік струму, який фіксується у всіх чотирьох кутах скляної панелі. Отримана інформація передається до контролера, який визначає координати витоку.

Принцип роботи ємнісного сенсорного екрана.

За рахунок простішої конструкції ємнісні тачскрини набагато надійніші. Вони можуть витримувати до 200 млн натискань (проти 35 млн у резистивних моделей), чого більш ніж достатньо для будь-якого пристрою. Також ємнісний тачскрин дозволяє забезпечити більш якісне зображення, що особливо актуально для телефонів та смартфонів, які часто використовуються для фотографування та перегляду знімків.

Завдяки цим перевагам ємнісна технологія зараз переважає. 100% всіх мобільних пристроїв використовують ємнісну технологію тачскріну. У моніторах, ноутбуках та моноблоках також використовується переважно ємнісний тачскрин. На Наразі, резистивні екрани можна зустріти лише у медичному та промисловому устаткуванні, а також у терміналах самообслуговування.

Тачскрін та його поломки

Як уже було сказано, ємнісний тачскрин, який застосовується в телефонах та смартфонах, є досить надійним. Тому при правильної експлуатаціївін прослужить стільки, скільки потрібно. Але через те, що він побудований на основі скляної панелі, він досить вразливий перед ударами. Навіть невеликий удар може спричинити появу тріщини, яка виведе сенсорний екран із ладу.

Тачскрін від телефону Samsung.

У такій ситуації допоможе лише заміна тачскріну. У старих моделях телефонів цю деталь можна було змінити залишивши старий екран. Це дозволяло зробити заміну досить простою і не витратною. Але зараз тачскрин найчастіше є частиною самого екрану і окремо замінити його неможливо, що значно здорожчає ремонт.

Щоб уникнути подібних витрат, можна завчасно захистити свій телефон. Для цього поверх тачскріну потрібно наклеїти захисне скло. Таке скло не погіршує роботу сенсорної панелі, але може врятувати її у разі падіння пристрою.