Типи сенсорних екранів планшетних комп'ютерів. Який краще? Типи сенсорних екранів

Багато хто думає, що ера сенсорних екранів почалася в нульових, з виходом перших КПК (сподіваюся, немає таких, хто думає, що перший сенсорний екран з'явився в iPhone?) Однак це не так - першим споживчим пристроєм із сенсорним дисплеєм став... телевізор в 1982 року. Роком пізніше з'явився перший сенсорний комп'ютер від HP. Через 10 років, в 1993 році, з'явився Apple Newton - родоначальник КПК, який ввів моду на стілус (хоча це швидше була необхідність - екран-то резистивний), і вже в 2007 році з виходом iPhone з'явився сучасний ємнісний екран у тому вигляді, якому ми звикли його бачити. Отже, історія сенсорних екранів налічує 35 років, і за цей час сталося досить багато.

Вже з назви зрозуміло, що лежить в основі таких дисплеїв – це електричний опір. Пристрій такого екрану просто: над дисплеєм знаходиться підкладка (щоб при сильному натисканні його не деформувати), після чого йде один резистивний шар, ізолятор і другий резистивний шар на мембрані:


На лівий та правий край мембрани та нижній та верхній край резистивного шару на підкладці підведено напругу. Що відбувається, коли ми натискаємо такий дисплей? Резистивні шари замикаються, опір змінюється, а значить змінюється і напруга - а це легко зареєструвати, після чого, знаючи опір одиниці резистивного шару, можна легко дізнатися опір по обох осях до точки натискання, а значить і вирахувати саму точку натискання:

Це принцип дії чотирипровідного резистивного екрану, і такі вже більше не використовуються з однієї простої причини: найменше пошкодження мембрани з резистивним шаром веде до того, що екран перестає коректно працювати. А з урахуванням того, що в такий екран зазвичай тикають гострим стілусом, домогтися пошкодження зовсім не важко.

Тоді вирішили зробити по-іншому: мембрана стала струмопровідною, а на резистивному шарі підкладки тепер розташовані всі 4 електроди, але вже по кутах, а напруга підведена лише до мембрани - тобто екран став п'ятипровідним. Що відбувається при натисканні? Мембрана стосується резистивного шару, починає йти струм, який знімається з 4 електродів, що знову ж таки дозволяє, знаючи опір резистивного шару, визначити точку торкання:

Ось цей тип вже більш «вандалостійкий» - навіть при порізі мембрани екран продовжить працювати нормально (крім, зрозуміло, місця порізу). Але, на жаль, це не скасовує інших проблем, загальних для всіх екранів резистивних, а їх багато.

По-перше, такий екран сприймає лише один дотик: нескладно здогадатися, що при натисканні відразу двома пальцями екран думатиме, що ви натиснули в середину лінії, яка з'єднує точки натискання. Друга проблема - на екран дійсно потрібно давити, причому бажано гострим предметом (нігтем, стілусом). Зрозуміло, звикнути до цього можна, але це часто призводило до характерних подряпин, що краси екрану не додавало. Третя проблема - такий екран пропускає не більше 85% світлового потоку і через його товщину немає відчуття того, що ви торкаєтеся пальцем зображення безпосередньо.

Але, тим не менш, у нього є й плюси: по-перше, розбити дисплей у такому екрані дуже і дуже складно – у нього потрійний захист у вигляді мембрани, ізоляторів і підкладки. Другий плюс – екрану байдуже, чим ви в нього тикаєте – з ним можна працювати і у звичайних рукавичках (що взимку дуже актуально). Але, на жаль, ці переваги не переважили недоліки, і з виходом iPhone почався бум на ємнісні екрани.

Поверхнево-ємнісні екрани

Це, можна сказати, перехідний тип між звичними нам ємнісними екранами (які є проекційними) та старими резистивними. Принцип дії тут схожий на п'ятипровідний екран: є скляна пластина, покрита резистивним шаром, і 4 електроди по кутах, які подають на пластину невелику змінну напругу (чому не постійна - поясню трохи нижче). При натисканні на такий екран заземленим струмопровідним предметом ми отримуємо в місці натискання витік струму, який легко можна зареєструвати:


Тут і розгадка, чому змінна напруга - з постійним при поганому заземленні можуть бути перебої в роботі, а зі змінним такого немає.

Проблем у них теж вистачає: екран тепер менш захищений і при пошкодженні скляної пластини перестає працювати весь. Знову ж таки не підтримується мультитач, і більше того - тепер екран не реагує на руку в рукавичці або стилуси - вони в основному не проводять струм.

Єдиний плюс такого екрану - він став тоншим і прозорішим за резистивний, але загалом це оцінили деякі. Але все змінилося з виходом iPhone, де застосовувався дещо інший тип сенсорного екрану, який підтримував мультитач.

Проекційно-ємнісні екрани

Ось ми вже підібралися до сучасного типу сенсорних екранів. За принципом роботи він істотно відрізняється від попередніх - тут електроди розташовані сіткою на внутрішній стороні екрана (а не 4 електроди по кутах), і при натисканні на екран палець утворює з електродами конденсатори, за ємністю яких можна визначити місце натискання:

З таким пристроєм екрана можна натискати на нього відразу кількома пальцями - якщо вони розташовані досить далеко (далі, ніж два сусідні електроди в сітці), то такі натискання будуть визначатися як різні - саме так і з'явився мультитач, спочатку на 2 пальці в iPhone, а зараз вже і на 10 пальців у планшетах. Більша кількість натискань вже не потрібна (людей більше ніж з 10 пальцями замало), та й визначення одночасно більше ніж 5-7 натискань накладає серйозне навантаження на контролер тача.

З плюсів такого екрану, крім підтримки мультитача - можливість зробити OGS (One Glass Solution): захисне скло екрану з інтегрованою сіткою електродів і дисплей являють собою одне ціле: у такому випадку товщина виявляється найменшою, і здається, що ви пальцями торкаєтеся зображення. Це призводить до проблеми крихкості: при появі тріщини на склі гарантовано рветься сітка електродів, і екран перестає реагувати на натискання.

Це - основні типи сенсорних екранів, проте є багато інших. Почнемо, мабуть, із найстарішого типу, з якого сенсорні екрани і починалися.

Інфрачервоні екрани

Знову ж таки принцип дії зрозумілий з назви: по краях екрану розташовано безліч світловипромінювачів і приймачів в ІЧ-діапазоні. При натисканні палець перекриває частину світла, що дозволяє визначити місце розташування натискання. Плюсами таких екранів на зорі їх появи було те, що ними можна було оснастити будь-який дисплей, що й було зроблено з телевізором у 1982 році. Мінуси також очевидні – товщина такої конструкції виявляється значною, а точність позиціонування – досить низькою.

Тензометричні екрани

Екрани, що реагують на натискання (сильне натискання). Величезний їхній плюс у тому, що вони максимально «антивандальні», тому їх і застосовують у різних банкоматах, що стоять на вулиці.

Індукційні екрани

З назви знову ж таки все зрозуміло: всередині екрану є котушка індуктивності та сітка проводів. При торканні екрану спеціальним активним пером змінюється напруженість створеного магнітного поля - за допомогою цього реєструється натискання. Найголовніший плюс такого екрану – максимально можлива точність, тому вони добре зарекомендували себе у дорогих графічних планшетах.

Оптичні екрани

Принцип заснований на повному внутрішньому відображенні: скло підсвічується інфрачервоним підсвічуванням, і поки натискання немає, на межі скла та повітря промені світла повністю відбиваються (тобто немає заломленого променя). При натисканні на екран з'являється заломлений промінь, а по кутку заломлення (ну або відображення) можна вирахувати точку натискання.

Екрани на поверхнево-акустичних хвилях

Мабуть, одні з найскладніших екранів. Принцип роботи у тому, що у товщі скла створюються ультразвукові коливання. При дотику до вібрує скла хвилі поглинаються, а спеціальні датчики по кутах це реєструють і вираховують точку дотику:


Плюсом цієї технології є те, що торкатися екрану можна будь-яким предметом, не обов'язково струмопровідним і заземленим. Мінус - екран боїться будь-яких забруднень, тому використовувати його, наприклад, в дощ, буде неможливо.

DST екрани

Їх принцип дії ґрунтується на п'єзоелектричному ефекті – при деформації діелектрика він поляризується, а отже – виникає різниця потенціалів – а її вже можна порахувати. З плюсів – дуже швидка швидкість реакції та можливість роботи при серйозно забрудненому екрані. Мінус - для визначення розташування пальця він повинен постійно рухатися.

Ось загалом і всі типи сенсорних екранів. Звичайно, більшість з них дивовижні і ви навряд чи з ними зіткнетеся, але саме розмаїття та розвиток цієї технології тішить.

Сенсорний дисплей, як пристрій введення-виведення інформації, з'явився досить давно. Ще в 90-х роках минулого століття можна було зустріти у продажу КПК та інші портативні девайси, оснащені тачскріном. З розвитком технологій сенсорні смартфони вдосконалювалися, до них висувалися нові вимоги, тому за останнє десятиліття сенсорні екрани серйозно змінилися.

Резистивні сенсори

Перевагами резистивних екранів є чутливість до натискання будь-яким предметом, дешевизна, простота конструкції та точність. Головний недолік - крихкість: пластиковий верхній шар легко порізати або проколоти, після чого контакт порушиться і сенсор не працюватиме.

Ще резистивні сенсори мають відносно низьку прозорість (до 80%), тому, починаючи з 2010-го року, вони виходять із вживання на смартфонах. Сьогодні такий тачскрін можна зустріти лише у дешевих телефонах китайського виробництва.

Ємнісні сенсори

Ємнісні сенсори смартфонів складаються із скляної панелі, покритої прозорим струмопровідним шаром, та чотирьох кутових датчиків. На неї подається слабкий змінний струм, виток якого при торканні реєструють сенсори, обчислюючи координати натискання. Крім того, що реагують такі тачскрини лише на торкання предмета з електричною провідністю, вони мають малу точність і не здатні одночасно сприймати кілька натискань.

Ємнісно-проекційні сенсори

Принципова конструкція таких тачскрінів виробниками мобільних пристроїв модифікується. На сучасних дисплеях OGS смартфонів чутливі електроди можуть монтуватися прямо між кристалами (або діодами) матриці, а для стійкості до пошкоджень екран покривають загартованим склом.

Раніше також практикувався поділ захисного скла та сенсорного шару: електроди наносили на прозору плівку, яка зверху покривалася склом. Такий підхід дозволяв зберігати працездатність сенсора навіть за наявності серйозних ушкоджень (тріщини, сколи).

Сенсорний екран- це пристрій введення інформації, що є екраном, що реагує на дотики до нього.

Основні порівняльні характеристики сенсорних екранів.

Першою найбільш очевидною перевагою сенсорних технологій є інтуїтивність та природність самої дії – дотику рукою до екрану.

Друга безперечна перевага пристроїв на основі сенсорних екранів, компактність. Встановлення сенсорних моніторів якісно підвищити ефективність обслуговування у кінотеатрах, ресторанах, готелях, аеропортах, адміністративних закладах, де кожен сантиметр робочого місця становить цінність. Сенсорний монітор (особливо якщо це рідкокристалічний монітор) дозволяє заощаджувати максимум місця на робочій поверхні.

Швидкість роботи може бути не лише питанням престижу, а й життєво важливим питанням, у прямому значенні цього слова. Уявіть, що може означати виграну секунду, коли потрібна максимально швидка реакція, наприклад, диспетчера охоронного центру. Таким чином, швидкий доступ – це третя перевага сенсорних екранів.

Четвертою перевагою сенсорів є зниження витрат. Встановлення сенсорного монітора може істотно підвищити швидкість і точність дій співробітника, що працює за комп'ютером, знизити час, необхідний навчання співробітника.

Сенсорний екран - види:

Резивний сенсорний екран.

У цій конструкції екран є скляною або акриловою пластиною, покритою двома струмопровідними шарами. Шари розділені непомітними оку прокладками, які оберігають мережу вертикальних та горизонтальних провідників від дотику. У момент натискання шари контактують та контролер реєструє електричний сигнал. Координати натискання визначаються, виходячи з того, на перетині яких провідників було зареєстровано дію.

Застосування

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

Ємнісний (електростатичний) сенсорний екран.

У роботі ємнісного екрану людина бере участь не тільки механічним, а й електричним чином. До дотику екран має деякий електричний заряд. Дотик пальця змінює картину зарядженості, відтягуючи частину заряду до точки натискання. Датчики екрана, розташовані по всіх чотирьох кутах, стежать за перебігом заряду в екрані, визначаючи, таким чином, координати витоку електронів.

Ємнісні екрани також відрізняються високою надійністю (в них відсутні гнучкі мембрани) та високим ступенем прозорості. Правда вони не годяться для роботи стілус або рукавички - натискати на екран необхідно «голим пальцем». Зате вражає надійність ємнісного екрану - до мільярда натискань в одне місце.

Застосування

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

Акустичний сенсорний екран.

Такі екрани побудовані з використанням мініатюрних п'єзоелектричних випромінювачів звуку, який людина не чує. Скло такого екрану постійно непомітно вібрує під впливом випромінювачів, встановлених у трьох кутах екрану. Спеціальні відбивачі особливим чином розповсюджують акустичну хвилю по всій поверхні екрана. Дотик до екрану змінює картину розповсюдження акустичних коливань, що реєструється датчиками. За зміною характеру коливань можна визначити координати збурень, внесених натисканням на екран. Крім цього, аналізуючи рівень зміни коливань, можна обчислити силу натискання на екран. Це корисно при проектуванні систем керування промисловим обладнанням, наприклад, для плавної зміни швидкості обертання двигунів та інших параметрів. Серед плюсів акустичних екранів – відсутність покриттів, що підвищує надійність та прозорість екрану.

Дані акустичні сенсорні екрани застосовуються в основному в ігрових автоматах, в довідкових системах і освітніх установах, що охороняються. Як правило, екрани розрізняють на звичайні - товщиною 3 мм, і вандалстійкі - 6 мм. Останні витримують удар кулаком середнього чоловіка чи падіння металевої кулі вагою 0.5 кг із висоти 1.3.

Головним недоліком екрану є збої в роботі за наявності вібрації або впливу акустичними шумами, а також при забрудненні екрану. Будь-який сторонній предмет, розміщений на екрані (наприклад, жувальна гумка), повністю блокує його роботу. Крім того, ця технологія вимагає торкання предметом, який обов'язково поглинає акустичні хвилі.

Інфрачервоний сенсорний екран.

Інфрачервоні сенсорні екрани є рамкою навколо монітора, в якій встановлені випромінювачі та приймачі інфрачервоного випромінювання. Мінуси цієї конструкції - низька роздільна здатність датчиків і можливість помилкового спрацьовування в результаті стороннього засвітлення. Зате при великих діагоналях екранів ця технологія поки що незамінна. До того ж, всі вищезгадані різновиди сенсорних дисплеїв схильні до так званого «дрейфу активної точки».

Інфрачервоні сенсорні екрани бояться забруднень і тому застосовуються там, де важлива якість зображення. Через простоту та ремонтопридатність схема популярна у військових. Цей тип екрану застосовується і в мобільних телефонах.

Мультитач,

не є типом сенсорного екрана. За своєю суттю, технологія множинного натискання – що є вільним перекладом словосполучення multi-touch – це доповнення до сенсорного екрану (найчастіше побудованого за проекційно-ємним принципом), що дозволяє екрану розпізнавати кілька точок дотику до нього. В результаті мультитач-екран стає здатним до розпізнавання жестів.

Сенсорний екран – види.

У цій статті ми розглянемо різні види сенсорних екранів, їх особливості, плюси та мінуси технології.

«Мультитач»

Ця технологія дозволяє розпізнавати одночасно кілька натискань у різних точках екрана. Це відкриває нові можливості в керуванні пристроєм. Прикладом технології «мультитач» є Apple iPhone.

Ємнісні сенсорні екрани

Наприклад: HTC Wildfire

Чутливий елемент ємнісного сенсорного екрану є скло, покрите прозорим провідним складом (зазвичай застосовується сплав оксиду індію та оксиду олова). По кутах панелі розміщені чотири електроди, які подають на провідний шар невелику змінну напругу.

При дотику пальцем (або іншим провідним предметом) до такого екрану, утворюється ємнісний зв'язок між пальцем і екраном (витік струму), що викликає імпульс струму в контактну точку. Контролер екрану заміряє силу струму, що утворюється при цьому, по всіх чотирьох електродах. Електричний струм з кожного кута екрана пропорційний відстані до точки торкання, таким чином контролеру досить просто порівняти ці струми для визначення місця торкання.

Плюси: надійний прозорий екран з малим часом відгуку, що має високу міцність і довговічність.

Мінуси такого екрану полягають у тому, що керувати ним можна тільки пальцями або спеціальним стилусом, що має електричну ємність. Тому взимку можете забути про використання такого екрана в рукавичках. І до того ж за низьких температур електричні характеристики сенсора змінюються, і часом він може працювати некоректно (від неправильного визначення координат натискання до повної непрацездатності).

Проекційно-ємнісні екрани

Наприклад: Apple iPhone

Існує ще один різновид ємнісного сенсора - проекційно-ємнісний екран. На його тильну сторону нанесена сітка електродів, на які подається слабкий струм, а місце торкання визначається точками з підвищеною ємністю.

Такі 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 дозволяють використовувати технологію «мультитач», яку не могли собі дозволити звичайні ємнісні екрани.

Мінусом може бути трохи нижча точність визначення координат натискання.

Резистивні сенсорні екрани

Наприклад: HTC Touch Diamond

Резистивний екран реагує лише на тиск. Екран є скляний рідкокристалічний дисплей, на який накладена гнучка мембрана. На сторони, що стикаються, нанесений резистивний склад, а простір між площинами розділений діелектриком.

При натисканні на екран пальцем (або будь-яким іншим предметом) він стикається з мембраною і в точці торкання починає протікати струм. Щоб визначити місце торкання, контролер екрана попарно вимірює напругу між електродами, розміщеними по краях панелі. Такий екран називається 4-провідним (існують також 5-6-7-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 керування (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 мембрана швидко покривається подряпинами. Саме резистивними екранами оснащено більшість мобільних пристроїв.

До недоліків резистивних екранів відноситься також низьке світлопропускання - не більше 70-85%, через що потрібна підвищена яскравість підсвічування.

Проте ці екрани гранично дешеві у виробництві, чим і пояснюється їх широке поширення.

iPhone 2G був першим мобільним телефоном, керування яким повністю будувалося на взаємодії із сенсорним екраном. З моменту його презентації пройшло більше десяти років, але багато хто з нас все ще не знає, як влаштований Touchscreen. Адже ми стикаємося з цим інтуїтивним засобом введення не лише у смартфонах, а й у банкоматах, платіжних терміналах, комп'ютерах, автомобілях та літаках – буквально всюди.
До тачскрин найпоширенішим інтерфейсом для введення команд в електронні пристрої були різні клавіатури. Хоча, здається, що у них із тачскринами немає нічого спільного, насправді те, наскільки сенсорний екран за принципами роботи схожий на клавіатуру, може здивувати. Давайте розглянемо їх пристрій у деталях.

Клавіатура є друкованою платою, на якій встановлюється кілька рядів перемикачів-кнопок. Незалежно від їхньої конструкції, мембранної або механічної, при натисканні кожної з клавіш відбувається те саме. На комп'ютерній платі під кнопкою замикається електричний ланцюг, комп'ютер реєструє проходження струму в цьому місці схеми, «розуміє», яка клавіша натиснута і виконує відповідну команду. У випадку із сенсорним екраном відбувається майже те саме.

Існує близько десятка різних видів сенсорних екранів, проте більшість із цих моделей або давно застаріло і не використовується, або відноситься до експериментальних і навряд чи колись з'явиться в серійних пристроях. Насамперед, я розповім про влаштування актуальних технологій, тих із них, з якими постійно взаємодієте або хоча б можете зіткнутися у повсякденному житті.

Резистивний сенсорний екран

Резистивні сенсорні екрани винайдені ще 1970 року і відтоді мало змінилися.
У дисплеях з такими сенсорами над матрицею розташовується кілька додаткових шарів. Втім, зазначу, матриця тут зовсім не обов'язкова. Перші резистивні сенсорні пристрої були екранами зовсім.

Нижній сенсорний шар складається із скляної основи та називається резистивним шаром. На нього наноситься прозоре металеве покриття, добре передає струм, наприклад, такого напівпровідника, як оксид індія-олова. Верхній шар тачскріна, з яким взаємодіє користувач, натискаючи на екран, зроблений з гнучкої та пружної мембрани. Він називається провідним шаром. У просторі між шарами залишають повітряний прошарок, або рівномірно всіють його мікроскопічними ізолюючими частинками. По краях до сенсорного шару підводиться чотири, п'ять або вісім електродів, що зв'язують його з датчиками та мікроконтролером. Чим більше електродів, тим вище чутливість резистивного такчскріна, оскільки зміна напруги на них постійно відстежується.

Контролер тачскріна виявляє зміни напруги та зчитує показання з електродів. Чотири, п'ять, вісім значень та всі різні. За різницею у показаннях між правим і лівим електродами мікроконтролер обчислить X-координату натискання, а за відмінностями у напрузі на верхньому та нижньому електродах, визначить Y-координату і, таким чином, повідомить комп'ютер точку, в якій шари сенсорного шару екрана зіткнулися.

Резистивні сенсорні екрани можуть похвалитися довгим переліком недоліків. Так, вони в принципі не здатні розпізнати двох одночасних натискань, не кажучи вже про більшу кількість. Вони погано поводяться на холоді. Через необхідність у прошарку між шарами сенсора, матриці таких екранів помітно втрачають у яскравості та контрастності, схильні блікувати на сонці, і загалом виглядають помітно гірше. Тим не менш, там, де якість зображення відіграє другорядну роль, їх продовжують застосовувати через стійкість до забруднення, можливості використання в рукавичках і, що найголовніше, низької вартості.

Такі засоби введення повсюдно монтуються в недорогих масових пристроях, на кшталт інформаційних терміналів у громадських місцях і все ще зустрічаються в старих гаджетах, на кшталт дешевих MP3-плеєрів.

Інфрачервоний сенсорний екран

Наступним, куди менш поширеним, проте актуальним варіантом сенсорного екрану є інфрачервоний тачскрин. Він не має нічого спільного з резистивним сенсором, хоч і виконує схожі функції.

Інфрачервоний тачскрин сконструйований із масивів світлодіодів та світлочутливих фотоелементів, розташованих на протилежних сторонах екрану. Світлодіоди підсвічують поверхню екрана невидимим інфрачервоним світлом, утворюючи на ній щось на зразок павутиння або координатної сітки. Це нагадує охоронну сигналізацію, яку її показують у шпигунських бойовиках або комп'ютерних іграх.

Коли до екрану щось торкається, не важливо палець це, рука в рукавичці, стілус, або олівець, два або більше промені перериваються. Фотоелементи фіксують цю подію, контролер тачскріна з'ясовує, які з них недоотримують інфрачервоне світло і за їх положенням обчислює зону екрану, в якій виникла перешкода. Решта – порівняти дотик з тим, який елемент інтерфейсу знаходиться на екрані в цьому місці – завдання програмного забезпечення.

Сьогодні з інфрачервоними сенсорними екранами можна зіткнутися в тих гаджетах, чиї екрани мають нестандартну конструкцію, там, де додавати додаткові сенсорні шари технічно складно або недоцільно - в електронних книгах на базі дисплеїв E-link, наприклад, Amazon Kindle Touch та Sony Ebook. Крім того, пристрої з подібними сенсорами через простоту та ремонтопридатність сподобалися військовим.

Ємнісний сенсорний екран

Якщо в резестивних сенсорних екранах комп'ютер реєструє зміну провідності, що послідувала за натисканням на екран безпосередньо між шарами сенсора, то ємнісні сенсори фіксують дотик безпосередньо.

Людське тіло, шкіра - хороші провідники електрики і мають електричний заряд. Зазвичай це помічаєш пройшовшись по вовняному килиму або знявши улюблений светр, а потім торкнувшись чогось металевого. Всі ми знайомі зі статичною електрикою, відчували її дію на собі і бачили крихітні іскри, що зриваються з наших пальців у темряві. Більш слабкий, непомітний обмін електронами між людським тілом і різними поверхнями відбувається постійно і саме його фіксують ємнісні екрани.

Перші такі тачскрини називалися поверхнево-ємнісними та були логічним розвитком резистивних сенсорів. У них лише один провідний шар, схожий на той, що використовувався раніше, встановлювався прямо поверх екрану. До нього також приєднувалися чутливі електроди, цього разу кутами сенсорної панелі. Датчики, що стежать за напругою на електродах, і їх програмне забезпечення були зроблені помітно чутливішими і тепер могли вловлювати найменші зміни протягом електричного струму по екрану. Коли палець (інший провідний струм предмет, наприклад, стилус) стосується поверхні з поверхнево-ємнісним тачскрином, шар, що проводить, негайно починає обмінюватися з ним електронами, а мікроконтролер це помічає.

Поява поверхнево-ємнісних тачскринів стала проривом, проте через те, що нанесений прямо поверх скла струмопровідний шар було легко пошкодити, вони не були придатними для пристроїв нового покоління.

Верхній шар екрану з тачскрином цього типу виконує захисну функцію і може бути зроблений із загартованого скла, наприклад знаменитого Gorilla Glass. Нижче розташовуються найтонші електроди, що утворюють сітку. Спочатку їх накладали один на одного в два шари, потім для зменшення товщини екрану стали розташовувати на одному рівні.

Виконані з напівпровідникових матеріалів, у тому числі оксиду індія-олова, що вже згадувався, ці струмопровідні волоски створюють електростатичне поле в місцях свого перетину.

Оскільки масив електродів робиться досить дрібним і щільним, така система здатна відстежувати торкання дуже точно і без проблем вловлює відразу кілька дотиків. Крім того, відсутність додаткових шарів та прошарків у бутерброді з матриці, сенсора та захисного скла позитивно позначається на якості зображення. Щоправда, з тієї ж причини розбиті екрани, як правило, замінюються повністю. Одного разу зібраний докупи, екран з проекційно-ємнісним сенсором надзвичайно складно піддається ремонту.

Наразі переваги проекційно-ємнісних тачскринів не звучать, як щось дивовижне, але на момент презентації iPhone вони забезпечили технології колосальний успіх, незважаючи на об'єктивні мінуси – чутливість до забруднення та вологості.

Чутливі до тиску сенсорні екрани - 3D Touch

Ідейним попередником сенсорних екранів, чутливих до тиску, стала фірмова технологія Apple, під назвою Force Touch, що застосовувалася в розумному годиннику компанії, MacBook, MackBook Pro і Magic Trackpad 2.

Випробувавши на цих пристроях інтерфейсні рішення та різні сценарії використання розпізнавання сили натискання, Apple почала впровадження схожого рішення у свої смартфони. У iPhone 6s і 6s Plus розпізнавання та вимірювання тиску стало однією з функцій тачскріна та отримало комерційне найменування 3D Touch.

Для того, щоб навчити ємнісний сенсорний екран розпізнавати натискання та розрізняти кілька ступенів тиску, інженерам з Купертіно потрібно було перезбирати бутерброд сенсорного екрану. Вони внесли зміни до окремих його частин і додали до ємнісного ще один, новий шар. І що цікаво, роблячи це, вони явно надихалися застарілими резистивними екранами.

На цій розробці можна було закінчити матеріал, що розповідає про сенсорні екрани, якби не ще одна технологія, яку кілька років тому пророкували велике майбутнє.

Хвильові сенсорні екрани

Несподівано, але вони не використовують електрику і навіть не мають нічого спільного зі світлом. Технологія Surface Acoustic Wave system для визначення точки дотику застосовує акустичні поверхневі хвилі, що розповсюджуються вздовж поверхні екрану. Ультразвук, що створюється п'єзоелектричними елементами по кутах, занадто високий для того, щоб його міг вловити людський слух. Він поширюється взад і вперед, багаторазово відбиваючись від країв екрана. Звук аналізується на предмет аномалій, створюваних предметами, що торкаються екрана.

Недоліків у хвильових сенсорних екранів небагато. Вони починають помилятися після сильного забруднення скла і в умовах сильного шуму, але при цьому в екранах з таким сенсором немає додаткових шарів, що збільшують товщину і впливають на якість зображення. Усі компоненти сенсора ховаються під рамкою дисплея. Крім того, хвильові сенсори дозволяють точно підраховувати площу зіткнення екрана з пальцем або іншим предметом і по цій площі опосередковано розрахувати силу натискання на екран.

Ми вже навряд чи зіткнемося з цією технологією у смартфонах через нинішню моду на безрамкові дисплеї, але кілька років тому компанія Samsung експериментувала з Surface Acoustic Wave system у моноблоках, а як комплектуючі для ігрових автоматів та рекламних терміналів панелі з акустичними тачскринами продаються і зараз

Замість ув'язнення