Принцип работы тачскрина. Как работает сенсорный экран: принципы действия и типы тачскринов

alexxlabРазное
Что такое тачскрин и как он функционирует. Какие существуют виды сенсорных экранов. Как отличается работа резистивных, емкостных и акустических тачскринов. Почему сенсорные технологии стали столь популярны.

Содержание

Что такое тачскрин и как он появился

Тачскрин или сенсорный экран — это устройство ввода информации, позволяющее взаимодействовать с электронным устройством путем касания экрана пальцем или стилусом. Сегодня тачскрины стали неотъемлемой частью смартфонов, планшетов и многих других гаджетов.

История появления сенсорных экранов началась в 1960-х годах:

  • В 1965 году Е.А. Джонсон впервые описал идею сенсорного экрана в научной статье
  • В 1970 году доктор Сэмюэл Херст разработал первый резистивный сенсорный экран
  • В 1973 году началось промышленное производство первых тачскринов
  • В 1980-х годах появились первые устройства с сенсорными экранами

Сегодня мы сталкиваемся с сенсорными экранами повсеместно — от смартфонов до банкоматов и информационных киосков. Эта технология произвела настоящую революцию в способах взаимодействия человека с электронными устройствами.


Принцип работы сенсорного экрана

Основной принцип работы любого тачскрина заключается в определении координат точки касания на экране. При этом существует несколько различных технологий, позволяющих реализовать этот принцип.

Наиболее распространенные типы сенсорных экранов:

  • Резистивные
  • Емкостные
  • На поверхностно-акустических волнах

Каждый тип имеет свои особенности функционирования и области применения. Рассмотрим подробнее, как работает каждая из этих технологий.

Как работает резистивный сенсорный экран

Резистивный тачскрин состоит из нескольких слоев:

  • Гибкая пластиковая мембрана с проводящим покрытием
  • Воздушный зазор
  • Стеклянная или акриловая подложка с проводящим покрытием

Принцип работы резистивного экрана:

  1. При нажатии верхний слой прогибается и соприкасается с нижним
  2. В точке касания происходит замыкание электрической цепи
  3. Контроллер определяет координаты точки замыкания
  4. Эти координаты передаются в операционную систему устройства

Преимущества резистивных экранов — низкая стоимость, возможность работы в перчатках. Недостатки — меньшая прозрачность и чувствительность по сравнению с емкостными.


Принцип работы емкостного сенсорного экрана

Емкостный тачскрин имеет следующую структуру:

  • Стеклянная подложка
  • Прозрачный проводящий слой (оксид индия-олова)
  • Изолирующее покрытие

Как работает емкостный экран:

  1. На проводящий слой подается слабый переменный ток
  2. При касании пальцем образуется электроемкость
  3. Происходит утечка тока в месте касания
  4. Контроллер фиксирует изменение емкости и определяет координаты

Достоинства емкостных экранов — высокая чувствительность и возможность мультитач. Недостаток — не работают в перчатках и с диэлектрическими стилусами.

Как работает сенсорный экран на поверхностно-акустических волнах

Экран на ПАВ состоит из следующих элементов:

  • Стеклянная панель
  • Пьезоэлектрические преобразователи по краям
  • Отражатели на поверхности стекла

Принцип работы:

  1. Преобразователи генерируют ультразвуковые волны на поверхности экрана
  2. При касании волны поглощаются пальцем
  3. Приемники фиксируют изменение волновой картины
  4. По этим изменениям определяются координаты касания

Преимущества — высокая чувствительность и долговечность. Недостаток — чувствительность к загрязнениям на поверхности.


Почему сенсорные экраны стали так популярны

Тачскрины получили широкое распространение благодаря ряду преимуществ:

  • Интуитивно понятный интерфейс
  • Компактность устройств без физических кнопок
  • Универсальность — один экран заменяет множество органов управления
  • Удобство использования в мобильных устройствах
  • Повышение скорости взаимодействия с интерфейсом

Эти факторы обусловили повсеместное внедрение сенсорных технологий в мобильные телефоны, планшеты, информационные киоски и многие другие устройства.

Перспективы развития сенсорных технологий

Сенсорные технологии продолжают активно развиваться. Основные направления развития:

  • Повышение точности и чувствительности сенсоров
  • Уменьшение энергопотребления
  • Создание гибких и прозрачных сенсорных панелей
  • Внедрение тактильной обратной связи
  • Распознавание силы нажатия
  • Бесконтактное управление жестами

В будущем сенсорные интерфейсы станут еще более интуитивными и расширят возможности взаимодействия человека с электронными устройствами.

Заключение

Сенсорные экраны прошли большой путь развития с момента своего появления. Сегодня это неотъемлемая часть многих электронных устройств, позволяющая сделать взаимодействие с ними простым и интуитивно понятным. Технологии продолжают совершенствоваться, открывая новые возможности применения тачскринов.



Принцип работы тачскринов — Мастерок.жж.рф — LiveJournal

Сначала сенсорные экраны (тачскрины) встречались крайне редко. Их можно было найти, в основном, лишь в некоторых карманных компьютерах (КПК, PDA). Как известно, эти устройства так и не получили широкого распространения, поскольку им не хватало самого важного: функциональности телефона. История смартфонов тесно связана с тачскринами. А поэтому современного человека с «умным телефоном» в кармане сенсорным экраном уже не удивишь. Тачскрин нашел широкое применение и в модных дорогих девайсах и даже в сравнительно дешевых телефонах. Но не будем в очередной раз обсуждать достоинства и недостатки тех или иных моделей телефонов. В этом вопросе каждый пользователь способен определиться сам.

Поговорим о принципах работы трех типов сенсорных экранов, которые вы можете встретить в современном устройстве.

Итак, сенсорные экраны перестали быть слишком дорогими. Кроме того, тачскрины стали намного «отзывчивее» и касания пользователя теперь распознают превосходно. Это проложило им широкую дорогу к широким массам пользователей. В настоящее время известны три основных конструкции тачскринов:

1.Резистивные или попросту «упругие» (Resistive)

2.Емкостные (Capacitive)

3.Волновые (Surface acoustic wave)

О резистивном тачскрине. Недавнее прошлое



Резистивная система представляет собою обычное стекло, покрытое слоем проводника электричества и упругой металлической «пленкой», тоже обладающей токопроводящими свойствами. Между этими двумя слоями при помощи специальных распорок оставляют пустое пространство. А поверхность экрана покрыта материалом, защищающим его от царапин.

Во время работы пользователя с тачскрином, электрический заряд проходит через оба слоя. Каким образом все происходит? Пользователь касается экрана в определенной точке и упругий верхний слой приходит в соприкосновение с проводниковым слоем. Причем именно в этой точке. Затем компьютер определяет координаты точки, которой коснулся пользователь.

Когда координаты уже известны устройству, специальный драйвер переводит прикосновение в известные операционной системе команды. Здесь уместна аналогия с драйвером обычной компьютерной мышки. Он занимается тем же самым: объясняет операционной системе, что именно хотел ей сказать пользователь нажатием кнопки или перемещением манипулятора. С экранами этого типа чаще всего используют специальные стилусы.

Резистивные экраны можно обнаружить в сравнительно немолодых устройствах. Именно таким сенсорным дисплеем был оборудован IBM Simon, древнейший из сознанных нашей цивилизацией смартфонов.

Устройство емкостного экрана. Цифровое настоящее



В тачскринах этой конструкции стеклянная основа покрыта слоем, играющим роль вместилища-накопителя электрического заряда. Своим касанием пользователь высвобождает часть электрического заряда в определенной точке. Это уменьшение определяется микросхемами, расположенными в каждом из углов экрана. Компьютер вычисляет разницу электрических потенциалов между различными частями экрана, и информация о касании во всех подробностях немедленно передается в программу-драйвер тачскрина.

Важным преимуществом емкостных тачскринов является способность этого типа экранов сохранять почти 90 % изначальной яркости дисплея. В экранах резистивного типа сохраняется лишь порядка 75 % изначального света. По этой причине изображения на емкостном экране выглядят значительно более четким, чем на тачскринах резистивной конструкции.

Волновые сенсорные дисплеи. Яркое будущее

На концах осей X и Y координатной сетки стеклянного экрана располагается по преобразователю. Один из них передающий, а второй принимающий. На стеклянной основе располагаются и рефлекторы, «отражающие» электрический сигнал, передаваемый от одного преобразователя к другому.

Преобразователь-приемник точно «знает» состоялось ли нажатие и в какой именно точке оно произошло, поскольку своим касанием пользователь вносит прерывание в акустическую волну. Стекло волнового дисплея лишено металлического покрытия, что позволяет сохранить все 100 % изначального света. Благодаря своей столь приятной особенности, волновой экран является наилучшим выбором для пользователей, работающих в мелкими деталями графики.

Ведь и резистивные и емкостные тачскрины не идеальны в плане четкости изображения. Покрытие задерживает свет и искажает картинку.

Некоторые особенности различных тачскринов

Самыми дешевыми и наименее четко передающими картинку сенсорными экранами являются резистивные. Кроме того, они же самые уязвимые. Любой острый предмет может повредить нежную резистивную «пленочку». Волновые тачскрины являются самыми дорогими среди себе подобных. Резистивная конструкция скорее относится к прошлому, волновая — к будущему, а емкостная — к настоящему. Хотя грядущее никому не известно и можно лишь предполагать, что та или иная технология имеет некоторые перспективы.

Для резистивной системы не имеет особого значения, коснулся пользователь экрана резиновым наконечником стилуса или пальцем. Достаточно и того, что два слоя пришли в соприкосновение. Емкостной экран распознает лишь касания токопроводящими предметами. Чаще всего пользователи работают с ними при помощи своих пальцев.

В этом отношении экраны волновой конструкции ближе к резистивным. Отдать ей команду можно практически любым предметом, избегая при этом тяжелых и слишком маленьких объектов. То есть стержень шариковой ручки не подойдет.

А теперь, если читателям еще не наскучили технические подробности и инженерные тонкости, при наличии желания и свободного времени, они могут отправиться в гости к создателям Xbox One — игровой приставки, которой создатели Windows сумели удивить мир.

По материалам computer.howstuffworks.com


А я вам напомню про такую, пока «фантастическую» вещь, как Аксессуар для бесконтактного управления гаджетами и «Исчезающая» клавиатура для тачскринов. И еще подробности Как работает беспроводная зарядка смартфона? и наверняка Всё это время вы заряжали свой смартфон неправильно

Tags: Технологии

Telegram channel

Тачскрин – что это такое в телефоне, планшете и Айфоне, принцип работы, touch screen и дисплей, в чем разница, как поменять сенсорный экран

Для управления современными гаджетами уже нет необходимости нажимать на кнопки, достаточно просто коснуться экрана. Это стало возможным благодаря тачскрину (в среде специалистов называюты просто «тач» или «тач панель»), который стал неотъемлемой частью смартфонов и планшетов, в том числе Айфонов и Айпадов. Не удивительно, что из-за частого использования он нередко выходит из строя и становится головной болью для владельца аппарата. Если понимать, что из себя представляет этот компонент и по каким принципам работает, то можно быстро обнаружить неисправность и избежать неловких ситуаций при обращении в сервисный центр.

Что такое тачскрин

Этот термин образовался от двух английских слов — touch и screen, что буквально переводится как «сенсорный экран». История его появления продолжительная и происходила в несколько этапов. Первый в мире управляемый пальцем дисплей придумал и описал в своих научных работах американец Е. А. Джонсон в 1965 году. Пятью годами позже Доктор Сэмюэль Херст в ходе экспериментов разработал резистивный сенсорный экран, а само физическое производство продукта началось лишь в 1973 году.

В настоящее время жители городов имеют дело с сенсорными панелями практически ежедневно: ими оборудованы не только смартфоны и планшеты, но и банкоматы, справочные терминалы и пункты приема платежей. Тачскрин соединяется с дисплеем и чутко реагирует на любые прикосновения. Его можно охарактеризовать как устройство ввода информации, которое служит для замены клавиатуры.

Важно знать, что тачскрин — это лишь часть общей конструкции, ответственная только за сенсор. Для передачи изображения используется дисплей, который представляется собой жидкокристаллическую матрицу. Единство этих двух элементов называется дисплейным модулем, который является практически главным компонентом любого высокотехнологичного устройства.

Принцип работы сенсорной панели

Принцип работы тачскрина прост — любые прикосновения к нему вызывают какую-либо функцию или влекут за собой определенные действия. Физические же особенности его работы напрямую зависят от вида сенсорной панели. Всего их семь, но самыми распространенными на сегодняшний день являются три из них.

Резистивный сенсорный экран

Самый дешевый в производстве, устойчивый к загрязнениям и перепадам температур. Состоит из стеклянной панели и пластиковой мембраны, между которыми располагаются изоляторы. Любое нажатие приводит к тому, что стекло продавливает микро-изолятор, а мембрана с панелью замыкаются. После этого специальный контроллер считывает изменения и преобразует их в координаты соприкосновения. Слабые стороны этой модели — низкий показатель светопропускания, недолгий срок службы и высокий риск повреждения при падении.

Емкостный экран

Более надежный и долговечный, но уязвим для непогоды, воды и загрязнений. В нем используется специальное сенсорное стекло, покрытое резистивным материалом. Через него проходит переменный ток, который подается расположенными по углам экрана электродами. То есть, при прикосновении к тачскрину происходит утечка тока, фиксирующаяся специальными датчиками. Они регистрируют на эти изменения и передают в контроллер.

Сенсор на поверхностно-акустических волнах

Один из самых сложно устроенных экранов. Особенность его работы в том, что в толще стекла происходят ультразвуковые колебания. При нажатии на тачскрин волны поглощаются и преобразуются в электрический сигнал, который потом передается контроллеру. Преимуществом данной технологии является долгий срок службы, равный не менее 45 миллионам касаний. Главный же недостаток — экран крайне чувствителен к загрязнениям и электромагнитным помехам.

В дополнение к этому можно выделить еще несколько разновидностей сенсорных панелей. К ним относятся:

  • Проекционно-емкостные. На внутренней стороне таких экранов есть сетка электродов, при нажатии образующая конденсатор, емкость которого измеряют датчики электроники.
  • Инфракрасные. По их краям располагаются светоизлучатели и приемники в ИК-диапазоне, при касании экрана часть света перекрывается и тем самым определяется место нажатия.
  • Танзометрические. Базируются на простой фиксации деформации экрана, устойчивы к повреждениям и часто устанавливаются на улице.
  • Индукционные. Внутри них есть катушка индуктивности и провода, при касании такого экрана специальным инструментом происходит изменение напряжение существующего магнитного поля.

Как проверить тачскрин

Сенсорная панель может некорректно работать как при физическом повреждении мобильного устройства, так из без видимых на то причин. На то, что проблема именно в сенсоре указывают следующие факторы:

  • возникновение трещин на поверхности экрана;
  • отсутствие реакции на прикосновения и нажатия;
  • частичная реакция на касания: например, не работает только нижняя часть экрана;
  • некорректное восприятие и обработка нажатий: например, прикосновение к одному участку, а отклик в противоположном.

Причин подобной неисправности может быть несколько:

  1. Загрязнение дисплея. Если своевременно не протирать сенсор специальными средствами, то в ходе эксплуатации он обильно покрывается отпечатками пальцев и жирными следами, что может снизить его чувствительность.
  2. Нарушение температурного режима. Слишком высокие или низкие температуры, как и их сильный перепад — частая причина неисправности тачскрина.
  3. Повреждение шлейфа. Он может отслоиться от стекла при механических повреждениях, нарушив тем самым соединение последнего с сенсорным покрытием.
  4. Попадание влаги. Если внутри гаджета оказалась жидкость, то может произойти окисление контактов. Иногда проблему можно решить с помощью фена.
  5. Сбой программного обеспечения. В этом случае необходимо перепрошить аппарат, для этого потребуется USB-провод и само ПО.

Как самому заменить тачскрин на телефоне

Перед демонтажем сенсорного экрана следует выключить смартфон, вынуть аккумулятор и сим-карту. Важно запомнить последовательность разборки, чтобы потом суметь собрать аппарат обратно и не повредить внутренние элементы. В некоторых моделях может потребоваться полный разбор корпуса, что требует специальных знаний. Чтобы сделать замену сенсорного экрана на телефоне своими руками необходимо заранее подготовить специальное оборудование, а именно:

  • новый сенсор;
  • отвертка для мобильных телефонов;
  • фен;
  • пинцет;
  • скальпель или лезвие;
  • специальная лопатка или пластиковая карта;
  • силиконовая присоска;
  • эпоксидный клей b7000.

Сам процесс замены тачскрина выглядит следующим образом:

  1. Снять заднюю крышку телефона;
  2. Отверткой вывернуть все болты по периметру корпуса;
  3. Аккуратно вставить лопатку между креплением корпуса и поддеть;
  4. Феном прогреть клей, соединяющий сенсор с матрицей до температуры максимум 80 °С;
  5. Прикрепить на дисплей присоску, что позволит отделить тачскрин от матрицы;
  6. Нанести тонкий слой клея и установить новую сенсорную панель;
  7. Аккуратно прижать ее и удалить остатки клея;
  8. Собрать устройство в обратном порядке.

В чем разница между тачскрином и дисплеем

Дисплей — это та часть смартфона, на которую выводится изображение. Именно он является проводником визуальной информации и делает ее доступной для человеческого глаза. Тачскрин же представляет собой сенсорное стекло, главное предназначение которого — вызывать ту или иную функцию. То есть, он является лишь средством ввода информации, но никак не вывода.

Если телефон разбился и на нем появилась паутинка, но экран продолжает свою работу и можно отчетливо видеть картинку — то необходимо заменить только сенсор. Когда же аппарат искажает изображение и показывает кляксы, то придется менять дисплей, что является более затратной по времени и денежным средствам процедурой.

Хорошо, но как на самом деле работают сенсорные экраны?

Когда-либо задавались вопросом?

Размах: глагол; акт перемещения пальца по сенсорному экрану.

Эллисон Т. Макканн • 17 января 2012 г.