Как понять что менять тачскрин или дисплей. Что такое тачскрин? Оптические сенсорные экраны

Термин «тачскрин » появился в результате слияния слов «touch» и «screen», что с английского можно перевести дословно как «реагирующий на прикосновение экран».

Сенсорный экран (тачскрин ) — устройство ввода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.

Чаще его называют «сенсорным» экраном - прикасаясь пальцем или специальным устройством (стилусом) к определенной области экрана запускается предусмотренная алгоритмом программа.

Для всех заинтересованных сторон - у нас есть демо-копия, которую вы можете арендовать для тестирования в целевых условиях. Обратите внимание, что вы должны сначала подготовить правильную систему управления с помощью Проекта Дизайнера! Популярные резистивные сенсорные экраны в ближайшем будущем могут быть заменены емкостными решениями. Потребительский спрос и непрерывное технологическое развитие делают графический пользовательский интерфейс, работающий с сенсорным экраном, постепенно становиться стандартом.

Сенсорный экран с одним касанием. Хорошо известно, что взаимодействие человека с устройством является неотъемлемой и важной частью большинства устройств. И дизайнеры, и пользователи хотели бы сделать его простым и интуитивным, поскольку он прост в использовании и переводится в большее количество клиентов и более прибыльный. Лучшим решением является графическое отображение доступных опций с возможностью выбора, какие из функций должны быть активированы. К сожалению, значительная часть потребительского оборудования рассматривает эти два компонента как отдельные объекты - с одной стороны, дисплей, а другой, с другой стороны, с помощью кнопок, ползунков или регуляторов.

Устройство с сенсорным экраном встречается жителям городов практически ежедневно: это банкоматы, банковский бокс для приема платежа, справочный терминал, экран мобильного телефона и многое другое.

Виды сенсорных экранов

Сенсорные экраны подразделяются на резистивные, матричные, проекционно-ёмкостные, сенсорные экраны на поверхностно-акустических волнах, инфракрасные, оптическиие, тензометрические, сенсорные экраны DST и индукционные.

Это не всегда легко и интуитивно. Эта ситуация меняется, и пользователи получают устройства с интегрированной графикой сенсорного экрана. Благодаря прозрачности сенсорного экрана человек может указывать пальцем на графический элемент на дисплее, который его интересует, передавая информацию драйверу устройства.

Этот интерфейс имеет некоторые ограничения - вы можете коснуться экрана только в одном месте - рисунок Это, скорее всего, связано с использованием резистивного сенсорного экрана, который не способен одновременно обрабатывать более одного касания. Однако это решение имеет свои преимущества: устройство имеет меньший размер, неограниченное количество виртуальных кнопок на экране и позволяет использовать навигационные ручки.

Резистивные сенсорные экраны

Подразделяются на четырехпроводные и пятипроводные.

Четырёхпроводной экран

Резистивный сенсорный экран состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны. И на панель, и на мембрану нанесено резистивное покрытие. Пространство между стеклом и мембраной заполнено микро-изоляторами, которые равномерно распределены по активной области экрана и надёжно изолируют проводящие поверхности. Когда на экран нажимают, панель и мембрана замыкаются, и контроллер с помощью аналогово-цифрового преобразователя регистрирует изменение сопротивления и преобразует его в координаты прикосновения (X и Y). В общих чертах алгоритм считывания таков:

Сенсорная запись, касающаяся нескольких мест одновременно. В какой-то момент был задан вопрос, почему пользовательский интерфейс будет основываться исключительно на работе одной кнопки? У человека есть десять пальцев, которые можно использовать для связи с драйвером устройства - рисунок Это обеспечивает возможность обработки заранее определенных жестов или программирования новых, разработанных дизайнером устройства.

Технология изготовления емкостных сенсорных экранов

К сожалению, расширенный сервис невозможен с типичным резистивным дисплеем из-за того, как он работает. Это возможно только после использования емкостной технологии. Конструкция типичной системы, оснащенной сенсорным экраном. Типичный сенсорный экран состоит из нескольких компонентов - первая - это лицевая панель, которая закрывает компоненты внутри. Он может функционировать как украшение, защищать от погодных условий и повышать устойчивость устройства к актам вандализма.

На верхний электрод подаётся напряжение +5В, нижний заземляется. Левый с правым соединяются накоротко, и проверяется напряжение на них. Это напряжение соответствует Y-координате экрана.

Аналогично на левый и правый электрод подаётся +5В и «земля», с верхнего и нижнего считывается X-координата.

Существуют также восьмипроводные сенсорные экраны. Они улучшают точность отслеживания, но не повышают надёжности.

Непосредственно под корпусом находится контроллер, который получает информацию от емкостных датчиков. Он обрабатывает предварительно измеренные сигналы и передает их во встроенную систему или компьютер. Сенсорный датчик состоит из большого количества независимых компонентов, которые являются одним из прокладок конденсатора. Смежный палец становится второй подобной прокладкой, образуя полноценный конденсатор.

Сенсорное обнаружение основано на различных методах, но в целом они сводятся к включению выбранного электрода и записи ответа на такой стимул. Основываясь на результатах измерения, контроллер может определить местоположение приложения пальца. Они разделены слоем изолятора. Конструкция сенсорного экрана. Как упоминалось выше, когда к экрану прилагается палец, создается конденсатор. Его мощность относительно небольшая, но она измерима. Один из методов, используемых для этой цели, основан на дельта-сигма-модуляторах, который мгновенно заряжает конденсатор, а затем разряжает его через присоединенный резистор.

Пятипроводной экран

Пятипроводной экран более надёжен за счёт того, что резистивное покрытие на мембране заменено проводящим (5-проводной экран продолжает работать даже с прорезанной мембраной). На заднем стекле нанесено резистивное покрытие с четырьмя электродами по углам.

Изначально все четыре электрода заземлены, а мембрана «подтянута» резистором к +5В. Уровень напряжения на мембране постоянно отслеживается аналогово-цифровым преобразователем. Когда ничто не касается сенсорного экрана, напряжение равно 5 В.

Результатом является время, прошедшее между началом разряда и окончанием разряда. Площадь, занимаемая отдельными прокладками конденсаторов, относительно невелика, поэтому для некоторых из них нормально регистрировать сигнал одновременно - чертеж отвечает за программное обеспечение, которое интерполирует измеренные сигналы и таким образом определяет с большой точностью, где применяется палец. Например, если сигнал записан на датчиках 1, 2 и 3, а его значения равны 3, 10 и 7, тогда можно вычислить, что палец находится в положении.

Они являются важным элементом сенсорного интерфейса пользователя и должны быть адаптированы к потребностям приложения в соответствии со стандартными критериями: разрешение, яркость, качество изображения, частота обновления и цена. Проблема, однако, заключается в электромагнитном возмущении, возникающем при работе дисплея. Это может привести к большим ошибкам при измерении очень малых сигналов, характерных для.

Как только на экран нажимают, микропроцессор улавливает изменение напряжения мембраны и начинает вычислять координаты касания следующим образом:

На два правых электрода подаётся напряжение +5В, левые заземляются. Напряжение на экране соответствует X-координате.

Y-координата считывается подключением к +5В обоих верхних электродов и к «земле» обоих нижних.

Сигнал, записанный на емкостных датчиках при касании. Последним, не менее важным элементом является программное обеспечение. Он может быть предоставлен как встроенная операционная система или как пакет дополнительных библиотек. Он отвечает за обмен данными между контроллером и операционной системой устройства. Программное обеспечение может интерпретировать движения пальцев пользователя и отправлять данные активности в операционную систему.

Сенсорные экраны, которые поставляются вместе с ПК, работают аналогично мыши - они позволяют вам нажимать на выбранный элемент на экране. Встроенные устройства вынуждены сравнивать место прикосновения с тем, что в настоящее время отображается на экране.

Особенности:

Резистивные сенсорные экраны дёшевы и стойки к загрязнению. Резистивные экраны реагируют на прикосновение любым гладким твёрдым предметом: рукой (голой или в перчатке), пером, кредитной картой, медиатором. Их используют везде, где вандализм и низкие температуры не исключены: для автоматизации промышленных процессов, в медицине, в сфере обслуживания (POS-терминалы), в персональной электронике (КПК). Лучшие образцы обеспечивают точность в 4096×4096 пикселей.

Аппаратные решения - контроллеры

Контроллеры с одним касанием доступны на рынке, способные распознавать жесты и находить положение пальца на экране. Эти схемы могут питаться от широкого диапазона и иметь небольшие размеры. Это позволяет создавать электронные устройства более гибкими и уменьшенными размерами. Кроме того, можно монтироваться на гибкой подложке или непосредственно на печатной плате.

Преимущества емкостных экранов

Обратите внимание на низкое энергопотребление и наличие встроенной системы распознавания для некоторых жестов. Согласно утверждению компании, новая технология предлагает большое количество входов датчиков, низкое энергопотребление и мгновенный сенсорный отклик. Это значение может варьироваться в определенных пределах, однако крупнейшие игроки в Корее уже начали внедрять новую технологию в своих продуктах. Доступные технологии на рынке обеспечивают поддержку различных материалов. Характерной особенностью емкостных сенсорных экранов является отсутствие движущихся частей, как в случае резистивных решений.

Недостатками резистивных экранов являются низкое светопропускание (не более 85% для 5-проводных моделей и ещё более низкое для 4-проводных), низкая долговечность (не более 35 млн нажатий в одну точку) и недостаточная вандалоустойчивость (плёнку легко разрезать).

Матричные сенсорные экраны

Конструкция аналогична резистивной, но упрощена до предела. На стекло нанесены горизонтальные проводники, на мембрану — вертикальные.

Они вызвали нелинейное искажение из-за неравномерности в разделительном слое контактного слоя. По этой причине необходимо было использовать 10-битные или 12-разрядные аналого-цифровые преобразователи. В некоторых случаях это было значительно сложнее. Кроме того, сенсорные резистивные экраны требуют периодической калибровки, чтобы соответствовать точке касания с основным изображением.

Это особенно важно при использовании современных дисплеев с высоким разрешением. Кроме того, увеличена долговечность, устойчивость к влажности, температура и случайное касание, например, предметы, которые носят в кармане. Последний аспект особенно важен для мобильных телефонов, где важно различать касание пальцем и прикосновение к уху или щеке. Это предотвращает случайное реагирование устройства при разговоре по телефону, когда камера нажата динамиком на лицо. Тем не менее, емкостные экраны реагируют на прикосновение с меньшим давлением, быстрее записывают отпечатки пальцев и имеют большую активную область.

При прикосновении к экрану проводники соприкасаются. Контроллер определяет, какие проводники замкнулись, и передаёт в микропроцессор соответствующие координаты.

Особенности:

Имеют очень низкую точность. Элементы интерфейса приходится специально располагать с учётом клеток матричного экрана. Единственное достоинство — простота, дешевизна и неприхотливость. Обычно матричные экраны опрашиваются по строкам (аналогично матрице кнопок); это позволяет наладить мультитач. Постепенно заменяются резистивными.

Возможность обнаружения нескольких пальцев, применяемых к экрану, одновременно создает ряд дополнительных возможностей связи с операционной системой, основанной на различных устройствах пальцев. Это упрощает перетаскивание элементов на виртуальный рабочий стол, увеличение или всплывающее меню в зависимости от того, сколько пальцев пользователь будет использовать и как. Помимо чувствительности таких игр, можно заметить, что способность распознавать прикосновение огромна. Однако программное обеспечение становится все более важным в этом процессе.

Ёмкостные сенсорные экраны

Принцип действия ёмкостного сенсорного экрана

Ёмкостный (или поверхностно-ёмкостный) экран использует тот факт, что предмет большой ёмкости проводит переменный ток.

Ёмкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом (обычно применяется сплав оксида индия и оксида олова). Электроды, расположенные по углам экрана, подают на проводящий слой небольшое переменное напряжение (одинаковое для всех углов). При касании экрана пальцем или другим проводящим предметом появляется утечка тока. При этом чем ближе палец к электроду, тем меньше сопротивление экрана, а значит, сила тока больше. Ток во всех четырёх углах регистрируется датчиками и передаётся в контроллер, вычисляющий координаты точки касания.

Емкостные сенсорные экраны обычно не справляются, когда пользователь использует дешевый пассивный стилус или гвоздь во время работы устройства. Это происходит из-за применения изоляционного материала на экран вместо пальца, который образует другую прокладку конденсатора. Это связано с высоким отношением сигнал / шум и очень высокой частотой обновления. Это позволяет регистрировать очень слабые сигналы.

Интересно, что такие хорошие параметры также позволяют исследовать наличие других сигналов. Не будет преувеличением сказать, что сенсорные экраны - это будущее пользовательских интерфейсов. Они являются стандартным оборудованием для самых современных электронных устройств - от систем мониторинга сердца до многофункциональных офисных устройств. Их высокая устойчивость к вандалу, нечувствительность к экологическим и погодным факторам, стойкость к истиранию и новые возможности взаимодействия с несколькими пальцами обеспечивают их желательный элемент в современной технике.

В более ранних моделях ёмкостных экранов применялся постоянный ток — это упрощало конструкцию, но при плохом контакте пользователя с землёй приводило к сбоям.

Ёмкостные сенсорные экраны надёжны, порядка 200 млн нажатий (около 6 с половиной лет нажатий с промежутком в одну секунду), не пропускают жидкости и отлично терпят токонепроводящие загрязнения. Прозрачность на уровне 90%. Впрочем, проводящее покрытие, расположенное прямо на внешней поверхности, всё ещё уязвимо. Поэтому ёмкостные экраны широко применяются в автоматах, лишь установленных в защищённом от непогоды помещении. Не реагируют на руку в перчатке.

Гибкость технологии позволяет приобретать отдельные компоненты у разных поставщиков и адаптировать решение к вашим потребностям. Важным преимуществом является возможность свободно формировать корпус сенсорного экрана, который обеспечит соответствующий дизайн, эстетику и эргономичность конечного продукта. Пользователи оценят точное отслеживание всех пальцев и измерения высокого разрешения, которые переводят на надежность и точную интерпретацию операций.

Интересная идея, похоже, заключается в использовании емкостных сенсорных экранов, чтобы обнаружить сенсорную руку, прежде чем прикасаться к ней. Это позволит, например, включить подсветку дисплея до того, как пользователь поймает телефон. Это облегчило бы поиск камеры в темной комнате.

Стоит заметить, что из-за различий в терминологии часто путают поверхностно- и проекционно-ёмкостные экраны. По классификации, применённой в данной статье, экран, например, iPhone является проекционно-ёмкостным, а не ёмкостным.

Проекционно-ёмкостные сенсорные экраны

Принцип действия проекционно-ёмкостного сенсорного экрана

На внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод вместе с телом человека образует конденсатор; электроника измеряет ёмкость этого конденсатора (подаёт импульс тока и измеряет напряжение).

Компания Samsung сумела установить чувствительные электроды прямо между субпикселями AMOLED-экрана, это упрощает конструкцию и повышает прозрачность.

Особенности:

Прозрачность таких экранов до 90 %, температурный диапазон чрезвычайно широк. Очень долговечны (узкое место — сложная электроника, обрабатывающая нажатия). На ПЁСЭ может применяться стекло толщиной вплоть до 18 мм, что приводит к крайней вандалоустойчивости. На непроводящие загрязнения не реагируют, проводящие легко подавляются программными методами. Поэтому проекционно-ёмкостные сенсорные экраны широко применяются и в персональной электронике, и в автоматах, в том числе установленных на улице. Многие разновидности поддерживают мультитач.

Сенсорные экраны на поверхностно-акустических волнах

Экран представляет собой стеклянную панель с пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП), находящимися по углам. По краям панели находятся отражающие и принимающие датчики. Принцип действия такого экрана заключается в следующем. Специальный контроллер формирует высокочастотный электрический сигнал и посылает его на ПЭП. ПЭП преобразует этот сигнал в ПАВ, а отражающие датчики его соответственно отражают.

Эти отражённые волны принимаются соответствующими датчиками и посылаются на ПЭП. ПЭП, в свою очередь, принимают отражённые волны и преобразовывают их в электрический сигнал, который затем анализируется с помощью контроллера. При касании экрана пальцем часть энергии акустических волн поглощается. Приёмники фиксируют это изменение, а микроконтроллер вычисляет положение точки касания. Реагирует на касание предметом, способным поглотить волну (палец, рука в перчатке, пористая резина).

Особенности:

Главным достоинством экрана на поверхностных акустических волнах (ПАВ) является возможность отслеживать не только координаты точки, но и силу нажатия (здесь, скорее, способность точно определять радиус или область нажатия), благодаря тому, что степень поглощения акустических волн зависит от величины давления в точке касания (экран не прогибается под нажатием пальца и не деформируется, поэтому сила нажатия не влечет за собой качественных изменений в обработке контроллером данных о координатах воздействия, который фиксирует только область, перекрывающую путь акустических импульсов).

Данное устройство имеет очень высокую прозрачность, так как свет от отображающего прибора проходит через стекло, не содержащее резистивных или проводящих покрытий. В некоторых случаях для борьбы с бликами стекло вообще не используется, а излучатели, приёмники и отражатели крепятся непосредственно к экрану отображающего устройства. Несмотря на сложность конструкции, эти экраны довольно долговечны. По заявлению, например, американской компании Tyco Electronics и тайваньской фирмы GeneralTouch, они выдерживают до 50 млн касаний в одной точке, что превышает ресурс 5-проводного резистивного экрана.

Экраны на ПАВ применяются, в основном, в игровых автоматах, в охраняемых справочных системах и образовательных учреждениях. Как правило, экраны ПАВ различают на обычные — толщиной 3 мм, и вандалостойкие — 6 мм. Последние выдерживают удар кулаком среднего мужчины или падение металлического шара весом 0.5 кг с высоты 1.3 метра (по данным Elo Touch Systems). На рынке предлагаются варианты подключения к компьютеру как через интерфейс RS232, так и через интерфейс USB. На данный момент большей популярностью пользуются контроллеры к сенсорным экранам ПАВ, поддерживающие и тот, и другой тип подключения — combo (данные Elo Touch Systems).

Главным недостатком экрана на ПАВ являются сбои в работе при наличии вибрации или при воздействии акустическими шумами, а также при загрязнении экрана. Любой посторонний предмет, размещённый на экране (например, жевательная резинка), полностью блокирует его работу. Кроме того, данная технология требует касания предметом, который обязательно поглощает акустические волны, — то есть, например, пластиковая банковская карточка в данном случае неприменима.

Точность этих экранов выше, чем матричных, но ниже, чем традиционных ёмкостных. Для рисования и ввода текста они, как правило, не используются.

Инфракрасные сенсорные экраны

Принцип работы инфракрасной сенсорной панели прост — сетка, сформированная горизонтальными и вертикальными инфракрасными лучами, прерывается при касании к монитору любым предметом. Контроллер определяет место, в котором луч был прерван.

Особенности:

Инфракрасные сенсорные экраны боятся загрязнений и поэтому применяются там, где важно качество изображения, например, в электронных книгах. Из-за простоты и ремонтопригодности схема популярна у военных. Часто на таком принципе делают клавиатуры домофонов. Данный тип экрана применяется в обильных телефонах компании Neonode.

Оптические сенсорные экраны

Стеклянная панель снабжена инфракрасной подсветкой. На границе «стекло-воздух» получается полное внутреннее отражение, на границе «стекло — посторонний предмет» свет рассеивается. Остаётся заснять картину рассеивания, для этого существуют две технологии:

В проекционных экранах рядом с проектором ставится камера.

Так устроен, например, Microsoft PixelSense.

Либо светочувствительным делают дополнительный четвёртый субпиксель ЖК-экрана.

Особенности:

Позволяют отличить нажатия рукой от нажатий какими-либо предметами, есть мультитач. Возможны большие сенсорные поверхности, вплоть до классной доски.

Тензометрические сенсорные экраны

Реагируют на деформацию экрана. Точность тензометрических экранов невелика, зато они отлично выдерживают вандализм. Основное применение — банкоматы, билетные автоматы и прочие устройства, расположенные на улице.

Сенсорные экраны DST

Основная статья: Dispersive Signal Technology

Сенсорный экран DST (Dispersive Signal Technology) регистрирует пьезоэлектрический эффект в стекле. Возможно нажатие на экран рукой или любым предметом.

Отличительной особенностью является высокая скорость реакции и возможность работы в условиях сильного загрязнения экрана. Однако палец должен двигаться, неподвижный палец система не замечает.

Индукционные сенсорные экраны

Индукционный сенсорный экран — это графический планшет со встроенным экраном. Такие экраны реагируют только на специальное перо.

Применяются, когда требуется реакция именно на нажатия пером (а не рукой): художественные планшеты класса high-end, некоторые модели планшетных ПК.

Поддерживается с ограничениями, максимум 2 точки касания.
Если нужна только стеклянная панель, без каких-либо прозрачных проводящих плёнок — условно 95%. Если не нужна даже она (можно применить штатное покрытие экрана) — условно 100%
Высокая — до пикселя (точно отслеживает острое перо). Средняя — до нескольких пикселей (достаточная для нажатий пальцем). Низкая — крупными блоками экрана (невозможно рисование, требуются очень крупные элементы интерфейса).
Ограничивается надёжностью электроники.
Ограничивается загрязнением датчика.
Огран — аппаратура ограниченного доступа (персональная электроника, промышленная аппаратура). Помещ — общий доступ в охраняемом помещении. Улица — общий доступ на улице.

Источники информации:

ru.wikipedia.org — сенсорный экран;

Инструкция

Технология тачскрин (от англ.t ouch-касаться и screen-экран) была разработана на замену кнопочного управления более 40 лет назад на Западе с целью удобства пользования и экономии места на рабочей поверхности банкоматов. Позднее же она нашла применение практически во всех сферах современной действительности: от уже привычных смартфонов и платежных терминалов до приборной панели в автомобилях. Тачскрин представляет собой сенсорный экран, управляемый при помощи касания пальцами или специальным стиллусом. Причем ввиду отсутствия кнопок и, следовательно, зазоров между ними, исключается риск попадания пыли или влаги внутрь самого прибора.

Помимо широкого спектра применения сенсорных технологий в работе самих мониторов используются разные системы, способные распознать прикосновение человека. Резистивная панель состоит из двух пластин, разделенных диэлектриком и покрытых специальным токопроводящим составом. Верхняя пластина гибкая, а нижняя – жесткая. Заряд проходит через два слоя в момент и в месте касания пользователем экрана. Данное изменение электроды, расположенные по краям пластин, передают контроллеру, который и обрабатывает сигнал, вычисляя координаты касания. Данный тип экрана является самым распространенным, однако, несмотря на свою простоту и дешевизну, он имеет существенный недостаток. Гибкая пластина подвержена быстрому износу и рассчитана на миллион касаний в одной точке.

Больший «запас» касаний имеет емкостный тип экрана. Еще одним преимуществом перед резистивной моделью является способность передачи более четкого изображения. Принцип же работы данного типа экрана основывается на способности человека проводить электрический заряд. В данной системе, слой, который хранит электрический заряд, находится на стеклянной панели монитора. В момент касания часть заряда переходит к пользователю. Уменьшение заряда на емкостном слое передается электродами контроллеру, который определяет координаты касания.

Самой интересной и дорогостоящей системой является технология поверхностных акустических волн. Вместо электродов по углам экрана размещаются пьезоэлектрические излучатели, преобразующие сигнал в ультразвуковую волну, которая равномерно распространяется отражателями по всей площади экрана. Затем ультразвук фокусируется на приемнике, который преобразует полученное колебание обратно в электрический сигнал.

Любое касание экрана приводит к изменению картины за счет распространения волн. Контроллер сравнивает его с эталонной матрицей и вычисляет искомую координату. Также контроллер может определять и силу нажатия, что, помимо высокой точности и высокого качества картинки, является одним самых главных достоинств ПАВ-панелей.