Τύποι οθονών αφής. Ποια οθόνη αφής είναι καλύτερη; Χωρητικές και ανθεκτικές οθόνες αφής

Δεν έχει αναπτυχθεί ακόμη ένας παγκόσμιος τύπος οθόνης αφής και οι τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος έχουν τόσο τα πλεονεκτήματα όσο και τα μειονεκτήματά τους. Διαβάστε σχετικά με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των κύριων τύπων οθονών αφής σε αυτό το υλικό.

Η χρήση οθονών αφής ενδείκνυται περισσότερο σε μικρές φορητές συσκευές. Πρώτον, αυτό οφείλεται στην ταλαιπωρία της χρήσης ποντικιού, πληκτρολογίου και άλλων συσκευών εισόδου σε τηλέφωνα και άλλα μικρά ηλεκτρονικά. Δεύτερον, η κατάργηση των κουμπιών υλικού σάς επιτρέπει να αυξήσετε σημαντικά την περιοχή της οθόνης. Τρίτον, η παραγωγή πάνελ αφής είναι ακριβή και η χρήση τους σε μεγάλες οθόνες εξακολουθεί να είναι τουλάχιστον οικονομικά ασύμφορη.

Ωστόσο, έχοντας ξεκινήσει με τόσο μικρές συσκευές όπως τα PDA, οι οθόνες αφής έχουν ήδη φτάσει στη μεσαία μορφή (tablet και ορισμένοι φορητοί υπολογιστές) και είναι θέμα χρόνου να εμφανιστούν στη μεγάλη οθόνη.

Υπάρχουν μόνο λίγοι τύποι οθονών αφής. Παρακάτω θα συζητήσουμε τις τρεις πιο κοινές τεχνολογίες, καθώς και αρκετές από τις ποικιλίες της.

ΑΝΤΙΣΤΑΤΙΚΑ ΠΑΝΕΛ

Το τμήμα αφής τέτοιων οθονών αποτελείται από δύο στρώματα που χωρίζονται από ένα μικρό χώρο, καθένα από τα οποία έχει μια σειρά από ωμικά ή αγώγιμα στοιχεία (ανάλογα με τη συγκεκριμένη υλοποίηση).

Όταν πιέζετε με ένα δάχτυλο, τη γραφίδα (ή οποιοδήποτε άλλο αντικείμενο) την επιφάνεια της οθόνης, αυτά τα στρώματα έρχονται σε επαφή, τα στοιχεία κλείνουν και η οθόνη «καταλαβαίνει» πού αγγίχθηκε.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η επαφή μεταξύ των δύο στρωμάτων είναι δυνατή μόνο χρησιμοποιώντας ένα εύκαμπτο υλικό που θα κάμπτεται υπό πίεση, οι ωμοπλάτες συνήθως καλύπτονται με ειδική εύκαμπτη μεμβράνη αντί για γυαλί. Αυτό οδηγεί σε γρατσουνιές και συχνότερη ζημιά στην οθόνη όταν ασκείται υπερβολική πίεση με τη γραφίδα.

Η τεχνολογία είναι από τις πιο απλές, γι' αυτό και πρωτοεμφανίστηκε σε συσκευές αφής. Εξακολουθεί να έχει κάποια πλεονεκτήματα, αλλά υπάρχουν περισσότερα μειονεκτήματα από άλλους τύπους οθονών αφής.

Πλεονεκτήματα

Εκτός από τη χαμηλή τιμή (το κόστος τέτοιων οθονών είναι περίπου το μισό από αυτό των χωρητικών), η ακρίβεια των ωμικών οθονών εξαρτάται επίσης ελάχιστα από την κατάσταση του επάνω στρώματος, επομένως εάν λερωθεί ή βραχεί, η απόκριση του αισθητήρα πρακτικά δεν αλλάζει.

Παρά την ηλικία της τεχνολογίας, εξακολουθεί να μας επιτρέπει να κατασκευάζουμε τα πιο ακριβή πάνελ αφής. Σε μια σωστά βαθμονομημένη οθόνη, μπορείτε πραγματικά να χτυπήσετε ένα συγκεκριμένο pixel με τη γραφίδα χάρη σε ένα πυκνό πλέγμα από στοιχεία αντίστασης.

Ελαττώματα

Παρά το γεγονός ότι υπάρχουν εξαιρέσεις σε αυτόν τον κανόνα, οι περισσότερες οθόνες αντίστασης δεν αναγνωρίζουν το multi-touch, δηλαδή η οθόνη καταλαβαίνει μόνο ένα άγγιγμα (το πρώτο ή το ισχυρότερο), το οποίο περιορίζει σημαντικά τη δυνατότητα ελέγχου της διεπαφής. Ακόμη και σε συσκευές όπου εφαρμόζεται multi-touch, εξακολουθούν να αναγνωρίζονται λιγότερα ταυτόχρονα αγγίγματα από ό,τι στις πιο κοινές χωρητικές οθόνες.

Η χρήση πολλαπλών επιπέδων μειώνει την αντίθεση και τη φωτεινότητα της οθόνης. Ο συντελεστής μετάδοσης φωτός είναι ~75%, που είναι ~15% χαμηλότερος από ό,τι στις χωρητικές οθόνες. Έτσι, σε συσκευές με αισθητήρα αντίστασης, τα περιεχόμενα της οθόνης είναι πιο δύσκολο να προβληθούν σε άμεσο ηλιακό φως ή κάτω από ισχυρό τεχνητό φωτισμό.

Η χρήση δύο στρωμάτων που χωρίζονται από ένα μικρό κενό είναι ένας έμμεσος λόγος για τη μείωση της ακρίβειας του αισθητήρα. Εάν κρατήσετε τη γραφίδα κάθετα στην οθόνη, τότε η ακρίβεια μπορεί να είναι η ίδια, αλλά υπό γωνία, η απόκλιση θα είναι αρκετά pixel λόγω του γεγονότος ότι το σημείο στο οποίο πιέζει η γραφίδα δεν είναι ακριβώς πάνω από το επιθυμητό pixel (παράλλαξη αποτέλεσμα).

Η προστασία από τυχαία είσοδο σε οθόνες αντίστασης είναι μια ορισμένη πίεση που πρέπει να ξεπεραστεί προκειμένου η συσκευή να μετρήσει την εντολή. Ως εκ τούτου, είναι πιο δύσκολο να εξοπλιστούν οι αντιστάσεις με μια πρόσθετη προστατευτική επίστρωση, η οποία θα αυξήσει μόνο το όριο απόκρισης. Σε συνδυασμό με μια πλαστική επίστρωση, η οποία είναι απαραίτητη για την ευελιξία του στρώματος αφής, οι ωμικές οθόνες είναι πιο επιρρεπείς σε ζημιές από άλλες, ειδικά σε γρατσουνιές, και εάν τις χειριστούν λανθασμένα (πιέζοντας δυνατά με αιχμηρό αντικείμενο), μπορεί απλώς να ραγίσουν.

Παρά το γεγονός ότι ο αριθμός των κλικ σε κάθε συγκεκριμένο σημείο υπολογίζεται σε 30 εκατομμύρια, οι οθόνες με αντίσταση εξακολουθούν να αποτυγχάνουν νωρίτερα από άλλους τύπους και είναι οι πιο αναξιόπιστες από αυτόν τον δείκτη.

συμπέρασμα

Το χαμηλό κόστος και η αντοχή στη μόλυνση (ή μάλλον, η διατήρηση της ακρίβειας εισόδου όταν είναι μολυσμένα), σε συνδυασμό με όλα τα παραπάνω μειονεκτήματα, έχουν γίνει ο λόγος που οι ανθιστικές οθόνες εξαναγκάζονται σιγά σιγά να παύουν να χρησιμοποιούνται, αν και μπόρεσαν να αποκτήσουν έδαφος ορισμένες θέσεις, για παράδειγμα, στον τομέα των τερματικών για γρήγορη πληρωμή.

Γραφίδες

Χαρακτηριστικό χαρακτηριστικό των συσκευών με αισθητήρα αντίστασης είναι η ευρεία χρήση μιας γραφίδας, η περιοχή επαφής της οποίας με την επιφάνεια είναι μικρότερη από αυτή ενός δακτύλου και η δύναμη πίεσης είναι μεγαλύτερη, γεγονός που οδηγεί σε ακριβέστερη εισαγωγή.

Η παρουσία γραφίδας είναι επιθυμητή, αν και δεν είναι απαραίτητη για οθόνες με μικρή διαγώνιο (κυρίως τηλέφωνα και πριν από μερικά χρόνια, PDA), ωστόσο, στα tablet, μπορεί να επιτευχθεί επαρκής ακρίβεια χρησιμοποιώντας τα δάχτυλά σας.

Μετά την πλήρη αντικατάσταση των PDA από smartphone και άλλες συσκευές πριν από αρκετά χρόνια, φαινόταν ότι οι γραφίδες είχαν εγκαταλείψει τη σκηνή μαζί τους για πάντα, αλλά τώρα μπορείτε να δείτε όλο και περισσότερο τη μετενσάρκωσή τους, ειδικά σε συσκευές μεσαίου μεγέθους μεταξύ smartphone και tablet.

Δεδομένου ότι οι οθόνες αντίστασης χρησιμοποιούνται όλο και λιγότερο τώρα, οι γραφίδες έχουν επίσης αλλάξει λίγο. Προσαρμόζοντας στη σύγχρονη πραγματικότητα, άρχισαν να παράγονται με ειδικά προσαρτήματα στο τέλος, τα οποία αναγνωρίζονται από χωρητικές οθόνες.

ΧΩΡΗΤΙΚΑ ΠΑΝΕΛ

Η αρχή λειτουργίας των χωρητικών οθονών είναι ότι μια μικρή τάση εφαρμόζεται σε ένα ειδικό στρώμα ηλεκτρικού αγωγού που βρίσκεται στην εξωτερική επιφάνεια της οθόνης, σχηματίζοντας ένα ομοιόμορφο ηλεκτροστατικό πεδίο. Όταν ένα δάκτυλο, που είναι αγωγός ηλεκτρισμού, εφαρμόζεται στην οθόνη, οι ιδιότητες του πεδίου αλλάζουν λόγω της εμφάνισης διαρροής (ο χρήστης λειτουργεί ως ηλεκτρόδιο γείωσης και «κλέβει» ρεύμα από την οθόνη). Αλλάζοντας την χωρητικότητα, μπορείτε να προσδιορίσετε την παρουσία μιας επαφής και τις συντεταγμένες της.

Για τον προσδιορισμό των συντεταγμένων, τοποθετούνται ηλεκτρόδια στις γωνίες της οθόνης που μετρούν την ισχύ του ρεύματος διαρροής και όσο ισχυρότερο είναι σε κάθε συγκεκριμένο αισθητήρα, τόσο πιο κοντά συνέβη το πάτημα. Ορίζοντας συγκεκριμένες τιμές, μπορείτε να υπολογίσετε με μεγάλη ακρίβεια τις συντεταγμένες του κλικ.

Μια υποκατηγορία χωρητικών οθονών είναι οθόνες χωρητικότητας προβολής, η αρχή λειτουργίας των οποίων είναι επίσης η μέτρηση της χωρητικότητας, αλλά τα βασικά στοιχεία σε αυτές δεν βρίσκονται στο εξωτερικό της οθόνης, αλλά στο εσωτερικό, γεγονός που αυξάνει την ασφάλεια του αισθητήρα . Αυτές είναι οι οθόνες που χρησιμοποιούνται πλέον παντού στα smartphone.

Σε αντίθεση με τα πάνελ με αντίσταση, τα οποία χρησιμοποιούν εύκαμπτο υλικό, οι χωρητικοί αισθητήρες καλύπτονται με γυαλί. Αυτό τα προστατεύει καλύτερα από γρατσουνιές, αν και είναι πιο πιθανό να προκαλέσουν ρωγμές εάν υποστούν ισχυρή πρόσκρουση ή πτώση.

Πλεονεκτήματα

Η απουσία πολλαπλών στρωμάτων πρόσθετων υλικών όχι μόνο αυξάνει τη φωτεινότητα της οθόνης (η διαφάνεια στο φως είναι περίπου 90%), αλλά μειώνει επίσης την απόσταση μεταξύ της επιφάνειας της οθόνης και της εικόνας, επιτρέποντάς σας να χτυπήσετε με μεγαλύτερη ακρίβεια τα επιθυμητά pixel. Ακόμα κι αν το κέρδος δεν είναι μεγάλο, εξακολουθεί να είναι αισθητό, ειδικά όταν η συσκευή βρίσκεται σε μια ορισμένη γωνία σε σχέση με τον άξονα προβολής, δηλαδή σε εκείνες τις στιγμές που η διαφορά μεταξύ της πραγματικής θέσης του επιθυμητού pixel στην οθόνη και το σημείο στο οποίο πρέπει να χτυπήσετε το shift όσο το δυνατόν περισσότερο σε σχέση με τον άλλο φίλο.

Οι οθόνες Super AMOLED της Samsung μειώνουν περαιτέρω το πάχος της οθόνης εξαλείφοντας το πρόσθετο στρώμα χωρητικών στοιχείων. Σε αυτόν τον τύπο οθόνης ενσωματώνονται απευθείας στη μήτρα.

Οι χωρητικές οθόνες είναι πολύ πιο ανθεκτικές από τις οθόνες αντίστασης (σχεδόν κατά μια τάξη μεγέθους) όσον αφορά τον αριθμό των κλικ πριν αποτύχουν τα στοιχεία αφής. Ο αριθμός τέτοιων επαναλήψεων υπολογίζεται σε 200+ εκατομμύρια φορές.

Ελαττώματα

Οι χωρητικές οθόνες είναι πιο ακριβές στην κατασκευή και απαιτούν το υλικό που αγγίζει την επιφάνειά τους να έχει τις ιδιότητες ενός αγωγού. Επομένως, δεν θα είναι δυνατή η χρήση οποιουδήποτε βολικού αντικειμένου ή η εργασία με συνηθισμένα γάντια με χωρητικές οθόνες. Από αυτή την άποψη, οι ειδικές χωρητικές γραφίδες και τα γάντια για εργασία με πάνελ αφής σε κρύο καιρό γίνονται ευρέως διαδεδομένα.

Η ακρίβεια των χωρητικών οθονών είναι κάπως χαμηλότερη από αυτή των οθονών αντίστασης, αν και σε πρακτικές εργασίες αυτή η διαφορά δεν είναι πολύ αισθητή, καθώς είναι κυριολεκτικά 1-3 pixel και δεδομένου ότι στις περισσότερες περιπτώσεις η διεπαφή του προγράμματος έχει ήδη σχεδιαστεί για την εξάλειψη αυτών των σφαλμάτων , είναι δύσκολο να το ονομάσουμε αυτό μειονέκτημα.

συμπέρασμα

Τα χωρητικά πάνελ, ως προς τα χαρακτηριστικά και την τιμή τους, ταιριάζουν καλύτερα για οθόνες φορητών συσκευών, γι' αυτό και κυριαρχούν πλέον σε αυτόν τον τομέα.

ΠΙΝΑΚΕΣ ΥΠΕΡΥΘΡΩΝ

Παρά το γεγονός ότι οι αισθητήρες υπερύθρων άρχισαν να εμφανίζονται σε συσκευές αργότερα από άλλους τύπους πάνελ, δεν πρέπει να θεωρούνται πιο προηγμένοι. Έχουν πολλά πλεονεκτήματα, ωστόσο, πιθανότατα, όπως οι οθόνες αντίστασης, θα παραμείνουν εξειδικευμένες και δεν θα μπορούν να μετατοπίσουν τα χωρητικά πάνελ.

Οπτικός

Η κύρια διαφορά μεταξύ των αισθητήρων υπερύθρων και όλων των άλλων είναι ότι οι ειδικοί αισθητήρες δεν βρίσκονται στην επιφάνεια της οθόνης, αλλά κατά μήκος των άκρων της και σχηματίζουν μια σειρά από οριζόντιες και κάθετες υπέρυθρες ακτίνες ακριβώς πάνω από την οθόνη. Όταν ένα αντικείμενο αγγίζει την οθόνη, οι ακτίνες σπάνε και έτσι προσδιορίζεται η θέση της επαφής.

Θερμικός

Ένας τύπος οθονών υπερύθρων είναι οθόνες με θερμικούς αισθητήρες. Για να ανταποκρίνονται στο άγγιγμα, το αντικείμενο πρέπει να είναι ζεστό.

Όπως τα χωρητικά πάνελ, οι συσκευές με αισθητήρες υπερύθρων χρησιμοποιούν προστατευτική γυάλινη επίστρωση, η οποία προκαλεί τα ίδια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα: καλύτερη αντίσταση στις γρατσουνιές, αλλά πιο πιθανό να ραγίσει εάν χτυπηθεί δυνατά.

Πλεονεκτήματα

Η θέση των αισθητήρων στις πλευρές της μήτρας καθιστά δυνατή την εξάλειψη του ενδιάμεσου στρώματος στη μήτρα LCD, η οποία βελτιώνει τη φωτεινότητα της εικόνας (η διαφάνεια της επίστρωσης είναι σχεδόν 100%), μειώνει το χάσμα μεταξύ της πραγματικής εικόνας και η επιφάνεια της οθόνης, καθιστά την οθόνη πιο ανθεκτική σε ζημιές και σας επιτρέπει επίσης να εργάζεστε με μολυσμένη οθόνη, αλλά με την προϋπόθεση ότι η μόλυνση δεν παρεμποδίζει την ελεύθερη διάδοση των υπέρυθρων ακτίνων.

Οι υπέρυθρες (οπτικές) οθόνες μπορούν να λειτουργήσουν με γάντια ή χρησιμοποιώντας οποιοδήποτε άλλο βολικό αντικείμενο.

Ελαττώματα

Οποιαδήποτε μόλυνση στα άκρα της μήτρας, αποκρύπτοντας τις πηγές σήματος υπερύθρων, οδηγεί σε δυσλειτουργίες των αισθητήρων. Προβλήματα προκύπτουν επίσης με την ελαφριά καμπυλότητα της συσκευής, όταν οι ακτίνες αφήνουν ένα επίπεδο παράλληλο με την οθόνη.

Ωστόσο, ένα από τα πιο κοινά προβλήματα με τους αισθητήρες υπερύθρων είναι οι ψευδείς συναγερμοί. Δεδομένου ότι οι χρήστες δεν χρειάζεται να αγγίζουν φυσικά την οθόνη, μερικές φορές οι αισθητήρες ενεργοποιούνται όταν το δάχτυλο είναι αρκετά κοντά στην οθόνη ή όταν μετακινείται από το ένα σημείο στο άλλο.

Παρά το γεγονός ότι οι αισθητήρες υπερύθρων χρησιμοποιούνται συχνά σε συσκευές με σχετικά χαμηλό κόστος (για παράδειγμα, ηλεκτρονικοί αναγνώστες), οι ίδιες οι οθόνες με αισθητήρα υπερύθρων είναι πιο ακριβές από τις οθόνες αντίστασης και χωρητικής αντίστασης.

συμπέρασμα

Εάν οι ωμικές και οι χωρητικές οθόνες μπορούσαν υπό όρους να ταξινομηθούν ως αντιστοίχως σβησμένοι και κυρίαρχοι τύποι οθονών, τότε οι αισθητήρες υπερύθρων είναι μια οριακή τεχνολογία συσκευών, καθώς χρησιμοποιούνται σε ελάχιστα γνωστά μοντέλα φορητών ηλεκτρονικών. Εξαίρεση αποτελούν οι ηλεκτρονικοί αναγνώστες, όπως το Nook Touch.

ΑΝΤΙ ΓΙΑ ΕΠΙΛΟΓΟ

Οι αφής και οι συμβατικές οθόνες θα δουν πολλές περισσότερες καινοτομίες στο εγγύς μέλλον (ευέλικτη μήτρα, νέες προστατευτικές επιστρώσεις), αλλά όσον αφορά τις τεχνολογίες που είναι υπεύθυνες για την αναγνώριση εισόδου, δεν υπάρχουν επαναστατικές εναλλακτικές στον ορίζοντα, επομένως οι χωρητικοί αισθητήρες θα συνεχίσουν να κυριαρχούν. ως ο πιο βολικός και σχετικά φθηνός σε σύγκριση με άλλους τύπους αισθητήρων.

Σήμερα, κανείς δεν μπορεί να εκπλαγεί από ένα τηλέφωνο με οθόνη αφής. Τα χειροκίνητα χειριστήρια έχουν γίνει της μόδας, αλλά λίγοι άνθρωποι σκέφτονται τι συμβαίνει όταν αγγίζετε την οθόνη. Θα καλύψω πώς λειτουργούν οι πιο συνηθισμένοι τύποι οθονών αφής. Η ευκολία και η παραγωγικότητα της εργασίας με την ψηφιακή τεχνολογία εξαρτώνται κυρίως από τις συσκευές εισαγωγής πληροφοριών που χρησιμοποιούνται, με τη βοήθεια των οποίων ένα άτομο ελέγχει τον εξοπλισμό και πραγματοποιεί λήψη δεδομένων. Το πιο διαδεδομένο και καθολικό όργανο είναι το πληκτρολόγιο, το οποίο είναι πλέον ευρέως διαδεδομένο. Ωστόσο, δεν είναι πάντα βολικό να το χρησιμοποιείτε. Για παράδειγμα, οι διαστάσεις των κινητών τηλεφώνων δεν επιτρέπουν την τοποθέτηση μεγάλων κλειδιών, με αποτέλεσμα να μειώνεται η ταχύτητα εισαγωγής πληροφοριών. Αυτό το πρόβλημα επιλύθηκε με τη χρήση οθονών αφής. Μέσα σε λίγα μόλις χρόνια, έκαναν μια πραγματική επανάσταση στην αγορά και άρχισαν να εφαρμόζονται παντού - από κινητά τηλέφωνα και ηλεκτρονικά βιβλία μέχρι οθόνες και εκτυπωτές.

Η αρχή της αισθητηριακής έκρηξης

Αγορά νέων smartphone, το σώμα του οποίου δεν έχει ούτε ένα κουμπί ή joystick, είναι απίθανο να σκεφτείτε πώς θα το ελέγξετε. Από την άποψη του χρήστη, δεν υπάρχει τίποτα περίπλοκο σε αυτό: απλώς αγγίξτε το εικονίδιο στην οθόνη με το δάχτυλό σας, κάτι που θα οδηγήσει σε κάποια ενέργεια - άνοιγμα ενός παραθύρου για την εισαγωγή ενός αριθμού τηλεφώνου, γραπτό μήνυμαή βιβλίο διευθύνσεων. Εν τω μεταξύ, πριν από 20 χρόνια μπορούσε κανείς μόνο να ονειρευτεί τέτοιες ευκαιρίες.

Η οθόνη αφής εφευρέθηκε στις ΗΠΑ το δεύτερο μισό της δεκαετίας του '60 του περασμένου αιώνα, αλλά μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του '90 χρησιμοποιήθηκε κυρίως σε ιατρικό και βιομηχανικό εξοπλισμό για να αντικαταστήσει τις παραδοσιακές συσκευές εισόδου, η χρήση των οποίων είναι γεμάτη δυσκολίες υπό ορισμένες συνθήκες συνθήκες λειτουργίας. Καθώς το μέγεθος των υπολογιστών μειώθηκε και εμφανίστηκαν τα PDA, προέκυψε το ερώτημα σχετικά με τη βελτίωση των συστημάτων ελέγχου τους. Το 1998, εμφανίστηκε η πρώτη συσκευή χειρός με οθόνη αφής και σύστημα αναγνώρισης εισόδου και γραφής. Apple Newton MessagePad, και σύντομα επικοινωνούν με οθόνες αφής.

Το 2006, σχεδόν όλοι οι μεγάλοι κατασκευαστές άρχισαν να παράγουν smartphone με οθόνες αφής, και μετά την εμφάνιση Apple iPhoneτο 2007, ξεκίνησε μια πραγματική έκρηξη αφής - εμφανίστηκαν οθόνες αυτού του τύπου σε εκτυπωτές, ηλεκτρονικά προγράμματα ανάγνωσης, διάφορους τύπους υπολογιστών κ.λπ. Τι συμβαίνει όταν αγγίζετε μια οθόνη αφής και πώς η συσκευή «γνωρίζει» πού ακριβώς πατήσατε;

Αρχή λειτουργίας της αντίστασης οθόνης αφής

Κατά τη διάρκεια της 40χρονης ιστορίας των οθονών αφής, έχουν αναπτυχθεί διάφοροι τύποι αυτών των συσκευών εισόδου, με βάση διαφορετικές φυσικές αρχές που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της θέσης της αφής. Επί του παρόντος, δύο τύποι οθονών είναι πιο διαδεδομένοι - οι ωμικές και οι χωρητικές. Επιπλέον, υπάρχουν οθόνες που μπορούν να καταγράψουν πολλά κλικ ταυτόχρονα ( Πολλαπλής αφής) ή μόνο ένα.

Οι οθόνες που κατασκευάζονται με τεχνολογία αντίστασης αποτελούνται από δύο κύρια μέρη - ένα εύκαμπτο ανώτερο στρώμα και ένα άκαμπτο κάτω στρώμα. Διάφορες πλαστικές ή πολυεστερικές μεμβράνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρώτη και η δεύτερη είναι κατασκευασμένη από γυαλί. Στις εσωτερικές πλευρές και των δύο επιφανειών εφαρμόζονται στρώματα μιας εύκαμπτης μεμβράνης και ενός ωμικού (με ηλεκτρική αντίσταση) υλικού που άγει ηλεκτρικό ρεύμα. Ο χώρος μεταξύ τους είναι γεμάτος με ένα διηλεκτρικό.

Στις άκρες κάθε στρώσης υπάρχουν λεπτές μεταλλικές πλάκες - ηλεκτρόδια. Στο πίσω στρώμα με ανθεκτικό υλικό βρίσκονται κάθετα και στο μπροστινό στρώμα - οριζόντια. Στην πρώτη περίπτωση, εφαρμόζεται σταθερή τάση σε αυτά και ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει από το ένα ηλεκτρόδιο στο άλλο. Σε αυτή την περίπτωση, εμφανίζεται πτώση τάσης ανάλογη με το μήκος του τμήματος της οθόνης.

Όταν αγγίζετε την οθόνη αφής, το μπροστινό στρώμα κάμπτεται και αλληλεπιδρά με το πίσω στρώμα, το οποίο επιτρέπει στον ελεγκτή να προσδιορίσει την τάση σε αυτό και να υπολογίσει τις συντεταγμένες χρησιμοποιώντας το σημεία επαφήςοριζόντια (άξονας Χ). Για να μειωθεί η επίδραση της αντίστασης του μπροστινού ωμικού στρώματος, τα ηλεκτρόδια που βρίσκονται σε αυτό είναι γειωμένα. Στη συνέχεια εκτελείται η αντίστροφη λειτουργία: εφαρμόζεται τάση στα ηλεκτρόδια του μπροστινού στρώματος και αυτά που βρίσκονται στο πίσω στρώμα γειώνονται - έτσι είναι δυνατόν να υπολογιστεί η κατακόρυφη συντεταγμένη του σημείου επαφής (άξονας Υ). Αυτή είναι η αρχή λειτουργίας μιας οθόνης αφής τεσσάρων καλωδίων (που πήρε το όνομά του από τον αριθμό των ηλεκτροδίων).

Εκτός από τις τετρασύρματες, υπάρχουν και οθόνες αφής πέντε και οκτώ καλωδίων. Τα τελευταία έχουν παρόμοια αρχή λειτουργίας, αλλά υψηλότερη ακρίβεια τοποθέτησης.

Η αρχή λειτουργίας και ο σχεδιασμός των οθονών αφής με αντίσταση πέντε συρμάτων είναι κάπως διαφορετικά από αυτά που περιγράφονται παραπάνω. Το μπροστινό στρώμα αντίστασης επίστρωσης αντικαθίσταται από ένα αγώγιμο στρώμα και χρησιμοποιείται αποκλειστικά για την ανάγνωση της τιμής τάσης στο πίσω στρώμα αντίστασης. Έχει τέσσερα ηλεκτρόδια ενσωματωμένα στις γωνίες της οθόνης, το πέμπτο ηλεκτρόδιο είναι η έξοδος του μπροστινού αγώγιμου στρώματος. Αρχικά ενεργοποιούνται και τα τέσσερα ηλεκτρόδια του πίσω στρώματος και στο μπροστινό στρώμα είναι μηδέν. Μόλις αγγίξετε μια τέτοια οθόνη αφής, το επάνω και το κάτω στρώμα συνδέονται σε ένα συγκεκριμένο σημείο και ο ελεγκτής αντιλαμβάνεται τη μεταβολή της τάσης στο μπροστινό στρώμα. Έτσι εντοπίζει ότι έχει αγγίξει την οθόνη. Στη συνέχεια, τα δύο ηλεκτρόδια στο πίσω στρώμα γειώνονται, υπολογίζεται η συντεταγμένη του άξονα Χ του σημείου επαφής και στη συνέχεια γειώνονται τα άλλα δύο ηλεκτρόδια και υπολογίζεται η συντεταγμένη του άξονα Υ του σημείου επαφής.

Αρχή λειτουργίας χωρητικής οθόνης αφής

Η αρχή λειτουργίας των χωρητικών οθονών αφής βασίζεται στην ικανότητα του ανθρώπινου σώματος να διεξάγει ηλεκτρικό ρεύμα, γεγονός που υποδηλώνει την παρουσία ηλεκτρικής χωρητικότητας. Στην απλούστερη περίπτωση, μια τέτοια οθόνη αποτελείται από ένα ανθεκτικό γυάλινο υπόστρωμα στο οποίο εφαρμόζεται ένα στρώμα ανθεκτικού υλικού. Στις γωνίες του τοποθετούνται τέσσερα ηλεκτρόδια. Το ανθεκτικό υλικό καλύπτεται με μια αγώγιμη μεμβράνη από πάνω.

Μια μικρή εναλλασσόμενη τάση εφαρμόζεται και στα τέσσερα ηλεκτρόδια. Όταν ένα άτομο αγγίζει την οθόνη, ένα ηλεκτρικό φορτίο ρέει μέσω του δέρματος στο σώμα, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Η τιμή του είναι ανάλογη της απόστασης από το ηλεκτρόδιο (γωνία πίνακα) μέχρι το σημείο επαφής. Ο ελεγκτής μετρά την ένταση ρεύματος και στα τέσσερα ηλεκτρόδια και, με βάση αυτές τις τιμές, υπολογίζει τις συντεταγμένες του σημείου επαφής.

Η ακρίβεια τοποθέτησης των χωρητικών οθονών είναι σχεδόν ίδια με αυτή των ωμικών οθονών. Ταυτόχρονα, μεταδίδουν περισσότερο φως (έως και 90%) που εκπέμπεται από τη συσκευή προβολής. Και η απουσία στοιχείων που υπόκεινται σε παραμόρφωση τα καθιστά πιο αξιόπιστα: η χωρητική οθόνη μπορεί να αντέξει περισσότερα από 200 εκατομμύρια κλικ σε ένα σημείο και μπορεί να λειτουργήσει σε χαμηλές θερμοκρασίες (έως -15 ° C). Ωστόσο, η μπροστινή αγώγιμη επίστρωση που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της θέσης είναι ευαίσθητη σε υγρασία, μηχανικές βλάβες και αγώγιμους ρύπους. Χωρητικός οθόνεςΠυροδοτούνται μόνο όταν αγγίζονται από αγώγιμο αντικείμενο (με χέρι χωρίς γάντια ή ειδική γραφίδα). Οι οθόνες αυτού του τύπου που κατασκευάζονται με χρήση κλασικής τεχνολογίας δεν είναι επίσης ικανές να παρακολουθούν πολλά κλικ ταυτόχρονα.

Οι προβαλλόμενες χωρητικές οθόνες αφής, που χρησιμοποιούνται σε iPhone και παρόμοιες συσκευές, έχουν αυτή τη δυνατότητα. Έχει πιο σύνθετη δομή σε σύγκριση με τις συμβατικές χωρητικές οθόνες. Δύο στρώματα ηλεκτροδίων εφαρμόζονται σε ένα γυάλινο υπόστρωμα, που χωρίζονται από ένα διηλεκτρικό και σχηματίζουν ένα πλέγμα (τα ηλεκτρόδια στο κάτω στρώμα βρίσκονται κάθετα και στο ανώτερο στρώμα - οριζόντια). Το πλέγμα των ηλεκτροδίων μαζί με το ανθρώπινο σώμα σχηματίζουν έναν πυκνωτή. Στο σημείο επαφής με το δάχτυλο, εμφανίζεται μια αλλαγή στην χωρητικότητά του, ο ελεγκτής ανιχνεύει αυτή την αλλαγή, καθορίζει σε ποια τομή των ηλεκτροδίων συνέβη και υπολογίζει τη συντεταγμένη του σημείου επαφής από αυτά τα δεδομένα.

Τέτοιες οθόνες έχουν επίσης υψηλή διαφάνειακαι μπορούν να λειτουργούν σε ακόμη χαμηλότερες θερμοκρασίες (έως -40 °C). Οι ηλεκτρικά αγώγιμοι ρύποι τους επηρεάζουν σε μικρότερο βαθμό. Η υψηλή ευαισθησία επιτρέπει τη χρήση ενός παχύ στρώματος γυαλιού (έως 18 mm) για την προστασία τέτοιων οθονών.

Αρχή λειτουργίας της οθόνης αφής με αντίσταση τεσσάρων συρμάτων

Το ανώτερο ωμικό στρώμα κάμπτεται και έρχεται σε επαφή με το κάτω.
Ο ελεγκτής ανιχνεύει την τάση στο σημείο επαφής στο κάτω στρώμα και υπολογίζει τη συντεταγμένη του άξονα Χ του σημείου επαφής.
Ο ελεγκτής ανιχνεύει την τάση στο σημείο επαφής στο επάνω στρώμα και καθορίζει τη συντεταγμένη του σημείου επαφής κατά μήκος του άξονα Υ.

Αρχή λειτουργίας της οθόνης αφής με αντίσταση πέντε καλωδίων

Μπορείτε να αγγίξετε την οθόνη με οποιοδήποτε σκληρό αντικείμενο.
Το επάνω αγώγιμο στρώμα κάμπτεται και έρχεται σε επαφή με το κάτω μέρος, πράγμα που δείχνει ότι αγγίζετε την οθόνη.
Δύο από τα τέσσερα ηλεκτρόδια του κάτω στρώματος είναι γειωμένα, ο ελεγκτής καθορίζει την τάση στο σημείο επαφής και υπολογίζει τη συντεταγμένη του σημείου κατά μήκος του άξονα Χ.
Τα άλλα δύο ηλεκτρόδια είναι γειωμένα, ο ελεγκτής καθορίζει την τάση στο σημείο επαφής και υπολογίζει τη συντεταγμένη του σημείου κατά μήκος του άξονα Υ.

Πλεονεκτήματα

Χαμηλό κόστος
Υψηλή αντοχή στους λεκέδες
Μπορεί να αγγιχτεί από οποιοδήποτε σκληρό αντικείμενο

Ελαττώματα

Χαμηλή ανθεκτικότητα (1 εκατομμύριο κλικ σε ένα σημείο για ένα τετρασύρματο, 35 εκατομμύρια κλικ για ένα πέντε σύρμα) και αντοχή σε βανδαλισμούς
Μετάδοση χαμηλού φωτός (όχι περισσότερο από 85%)
Δεν υποστηρίζει Multitouch

Παραδείγματα συσκευών

Τηλέφωνα (για παράδειγμα, Nokia 5800, NTS Touch Diamond), PDA, υπολογιστές (για παράδειγμα, MSI Wind Top AE1900), βιομηχανικός και ιατρικός εξοπλισμός.

Αρχή λειτουργίας

Η οθόνη αγγίζεται με αγώγιμο αντικείμενο (δάχτυλο, ειδική γραφίδα).
Το ρεύμα ρέει από την οθόνη στο αντικείμενο.
Ο ελεγκτής μετρά το ρεύμα στις γωνίες της οθόνης και καθορίζει τις συντεταγμένες του σημείου αφής.

Πλεονεκτήματα

Υψηλή αντοχή (έως 200 εκατομμύρια κλικ), ικανότητα λειτουργίας σε χαμηλές θερμοκρασίες (έως -15 ° C)

Ελαττώματα

Ευαίσθητο στην υγρασία, αγώγιμες προσμείξεις
Δεν υποστηρίζει Multitouch

Παραδείγματα συσκευών

Τηλέφωνα, επιφάνειες αφής (για παράδειγμα, στη συσκευή αναπαραγωγής iRiver VZO), PDA, ΑΤΜ, κιόσκια.

Αρχή λειτουργίας

Ένα αγώγιμο αντικείμενο αγγίζεται ή φέρεται κοντά στην οθόνη, σχηματίζοντας έναν πυκνωτή μαζί της.
Στο σημείο επαφής αλλάζει η ηλεκτρική χωρητικότητα.
Ο ελεγκτής καταγράφει την αλλαγή και καθορίζει σε ποια τομή ηλεκτροδίων συνέβη. Με βάση αυτά τα δεδομένα υπολογίζονται οι συντεταγμένες του σημείου επαφής.

Πλεονεκτήματα

Υψηλή αντοχή (έως 200 εκατομμύρια κλικ), ικανότητα λειτουργίας σε χαμηλές θερμοκρασίες (έως -40 °C)
Υψηλή αντοχή σε βανδαλισμούς (η οθόνη μπορεί να καλυφθεί με ένα στρώμα γυαλιού πάχους έως 18 mm)
Υψηλή διαπερατότητα φωτός (πάνω από 90%)
Υποστήριξη πολλαπλής αφής

Ελαττώματα

Αντιδράστε μόνο στο άγγιγμα ενός αγώγιμου αντικειμένου (δάχτυλο, ειδική γραφίδα)

Παραδείγματα συσκευών

Τηλέφωνα (για παράδειγμα, iPhone), επιφάνειες αφής, οθόνες φορητών υπολογιστών και υπολογιστών (για παράδειγμα, HP TouchSmart tx2), ηλεκτρονικά περίπτερα, ΑΤΜ, τερματικά πληρωμών.

Windows 7

Κατέστη δυνατός ο έλεγχος του υπολογιστή χρησιμοποιώντας τις χειρονομίες "Scroll", "Forward/backward", "Rotate" και "Zoom". Το λειτουργικό σύστημα Windows 7 είναι πολύ καλύτερα προσαρμοσμένο για να λειτουργεί με οθόνες αφής από όλες τις προηγούμενες εκδόσεις. 06 αυτό αποδεικνύεται από την τροποποιημένη διεπαφή και τη γραμμή εργασιών, στην οποία έχουν εμφανιστεί τετράγωνα εικονίδια στη θέση των ορθογώνιων κουμπιών που συμβολίζουν τα προγράμματα που εκτελούνται - είναι πολύ πιο βολικό να τα πιέζετε με το δάχτυλό σας. Επιπλέον, εμφανίστηκε μια νέα δυνατότητα - λίστες μετάβασης, που σας επιτρέπει να βρίσκετε γρήγορα αρχεία που έχουν ανοίξει πρόσφατα ή αντικείμενα που εκκινούνται συχνά. Για να ενεργοποιήσετε αυτή τη δυνατότητα, απλώς σύρετε το εικονίδιο του προγράμματος στην επιφάνεια εργασίας.

Για πρώτη φορά, προστέθηκε μια επιλογή στο λειτουργικό σύστημα Windows για την αναγνώριση χειρονομιών αφής, οι οποίες σχετίζονται με την εκτέλεση μεμονωμένων λειτουργιών. Έτσι, στα Windows 7 εμφανίστηκε η κύλιση αφής και, όπως, για παράδειγμα, στο Apple iPhone, η δυνατότητα μεγέθυνσης εικόνων ή εγγράφων μετακινώντας δύο δάχτυλα σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Υπήρχε επίσης κίνηση υπεύθυνη για την περιστροφή της εικόνας. Σε λειτουργίες όπως η αντιγραφή, η διαγραφή και η επικόλληση μπορούν επίσης να αντιστοιχιστούν ξεχωριστές χειρονομίες. Τα κουμπιά του πληκτρολογίου στην οθόνη ανάβουν όταν τα αγγίζετε, διευκολύνοντας τη χρήση σε οθόνη αφής. Και η δυνατότητα αναγνώρισης χειρόγραφου κειμένου σάς επιτρέπει να εισάγετε γρήγορα μικρά μηνύματα.

Στην ανθρωπότητα πάντα άρεσε να χωρίζεται σε ομάδες: Καθολικούς και Προτεστάντες, χορτοφάγους και κρεατοφάγους, λάτρεις των οθονών αφής και αυτούς που δεν έχουν ιδιαίτερη λαχτάρα γι' αυτές. Ευτυχώς, οι techno-geek είναι απίθανο να ξεκινήσουν έναν πόλεμο ή μια σταυροφορία εναντίον εκείνων που δεν συμμερίζονται την άποψή τους, παρά το γεγονός ότι ο στρατός των υποστηρικτών των διεπαφών "προσανατολισμένων στα δάχτυλα" αυξάνεται με την ταχύτητα ανάπτυξης της ίδιας της τεχνολογίας . Πώς λειτουργούν όλα;

Smartphone και tablet: πώς λειτουργεί η οθόνη;

Η πρώτη οθόνη αφής εμφανίστηκε πριν από 40 χρόνια στις ΗΠΑ. Ένα πλέγμα ακτίνων υπερύθρων, αποτελούμενο από μπλοκ 16x16, εγκαταστάθηκε στο σύστημα υπολογιστών Plato IV. Η πρώτη τηλεόραση με οθόνη αφής παρουσιάστηκε στην Παγκόσμια Έκθεση του 1982 και ένα χρόνο αργότερα παρουσιάστηκε ο πρώτος προσωπικός υπολογιστής, ο HP-150. Οι οθόνες αφής εμφανίστηκαν στα τηλέφωνα πολύ αργότερα: το 2004, στο συνέδριο 3GSM (όπως ονομαζόταν εκείνη την εποχή η έκθεση Mobile World Congress), η Philips παρουσίασε τρία μοντέλα στους δημοσιογράφους (Philips 550, 755 και 759). Εκείνη την εποχή, οι φορείς εκμετάλλευσης κινητής τηλεφωνίας είχαν μεγάλες ελπίδες για την υπηρεσία MMS, επομένως οι κύριες λειτουργίες της οθόνης αφής περιορίζονταν στην ψυχαγωγία: για να κάνουν το MMS πιο συναισθηματικό, οι προγραμματιστές πρόσφεραν στους χρήστες να επεξεργάζονται φωτογραφίες χρησιμοποιώντας μια γραφίδα - σημάδι, σχεδίαση λεπτομερειών - και μόνο τότε στείλτε στον παραλήπτη.

Ταυτόχρονα, έγινε δυνατή η χρήση εικονικού πληκτρολογίου, αλλά επειδή όλα τα μοντέλα είχαν ψηφιακό πληκτρολόγιο και η οθόνη αφής αύξησε σημαντικά το κόστος των συσκευών, ξεχάστηκαν για λίγο. Ένα χρόνο αργότερα, εμφανίστηκε το Fly X7 - μια μπάρα καραμέλας χωρίς πληκτρολόγιο με πλήρη οθόνη αφής, δυστυχώς, με μια σειρά από ελαττώματα υλικού, τα οποία, σε συνδυασμό με την τότε αφάνεια της μάρκας, το έθαψαν ανάμεσα σε ασυνήθιστα μοντέλα. Και αυτές δεν ήταν οι μόνες προσπάθειες να δημιουργηθεί κάτι νέο, ωστόσο, παρά πολλούς προκατόχους, τα πρώτα ολοκληρωμένα μοντέλα "προσανατολισμένα στα δάχτυλα" μπορούν να ονομαστούν μόνο Apple iPhone, LG KE850 PRADA και η σειρά HTC Touch, η οποία εμφανίστηκε στην αγορά το 2007. Σημάδεψαν την αρχή της εποχής των τηλεφώνων αφής.

Αυστηρά μιλώντας, το στοιχείο αφής δεν είναι οθόνη - είναι μια αγώγιμη επιφάνεια που λειτουργεί παράλληλα με την οθόνη και σας επιτρέπει να εισάγετε δεδομένα χρησιμοποιώντας ένα δάχτυλο ή άλλο αντικείμενο.

Πώς αναγνωρίζει η οθόνη την αφή;

Υπάρχουν πολλοί τύποι οθονών αφής, αλλά θα εστιάσουμε μόνο σε αυτές που χρησιμοποιούνται ευρέως σε φορητές συσκευές: smartphone και tablet.

Μια ωμική οθόνη αποτελείται από μια εύκαμπτη πλαστική μεμβράνη και ένα γυάλινο πάνελ, με το χώρο μεταξύ τους γεμάτο με μικρομονωτές που απομονώνουν την αγώγιμη επιφάνεια. Όταν πιέζετε την οθόνη με το δάχτυλο ή τη γραφίδα, ο πίνακας και η μεμβράνη κλείνουν και ο ελεγκτής καταγράφει την αλλαγή στην αντίσταση, βάσει της οποίας τα έξυπνα ηλεκτρονικά καθορίζουν τις συντεταγμένες της πρέσας. Τα κύρια πλεονεκτήματα είναι το χαμηλό κόστος και η ευκολία κατασκευής, γεγονός που μειώνει το κόστος αγοράς της τελικής συσκευής.

Ένα άλλο αναμφισβήτητο πλεονέκτημα είναι ότι η οθόνη ανταποκρίνεται σε οποιαδήποτε πίεση - όταν εργάζεστε με αυτήν, δεν είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείτε ειδική αγώγιμη γραφίδα ή δάχτυλο ή οποιοδήποτε άλλο αντικείμενο με το οποίο μπορείτε να πατήσετε σε ένα συγκεκριμένο σημείο της οθόνης αρκετά κατάλληλο για αυτό. Η προστατευτική οθόνη είναι ανθεκτική στη βρωμιά. Ένας αριθμός λειτουργιών μπορεί να πραγματοποιηθεί ακόμη και με ένα χέρι με γάντι - για παράδειγμα, απαντώντας σε μια κλήση την κρύα εποχή. Ωστόσο, δεν ήταν χωρίς τα μειονεκτήματά του. Μια ωμική οθόνη γρατσουνίζεται εύκολα, επομένως καλό είναι να την καλύπτετε με μια ειδική προστατευτική μεμβράνη, η οποία με τη σειρά της δεν έχει την καλύτερη επίδραση στην ποιότητα της εικόνας. Επιπλέον, αυτές οι γρατσουνιές τείνουν να αυξάνονται σε μέγεθος.

Η οθόνη έχει χαμηλή διαφάνεια - μεταδίδει μόνο το 85% του φωτός που εκπέμπεται από την οθόνη. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, η οθόνη «παγώνει» και ανταποκρίνεται λιγότερο καλά στο πάτημα και δεν είναι πολύ ανθεκτική (35 εκατομμύρια κλικ σε ένα σημείο). Οι πρόδρομοι των οθονών αντίστασης ήταν οθόνες αφής μήτρας, η βάση των οποίων ήταν ένα πλέγμα αφής: οριζόντιοι αγωγοί εφαρμόστηκαν στο γυαλί και κάθετοι αγωγοί εφαρμόστηκαν στη μεμβράνη. Όταν αγγίξατε την οθόνη, οι οδηγοί έκλειναν και έδειχναν τις συντεταγμένες του σημείου. Αυτή η τεχνολογία εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σήμερα, αλλά σχεδόν ποτέ δεν την βλέπετε πια σε smartphone.

Κύκλωμα οθόνης με αντίσταση

Η τεχνολογία των χωρητικών οθονών βασίζεται στο γεγονός ότι ένα άτομο έχει μεγάλη ηλεκτρική χωρητικότητα και είναι σε θέση να μεταφέρει ρεύμα. Για να λειτουργήσουν όλα, εφαρμόζεται ένα λεπτό αγώγιμο στρώμα στην οθόνη και ένα ασθενές εναλλασσόμενο ρεύμα μικρού μεγέθους παρέχεται σε κάθε μία από τις τέσσερις γωνίες. Όταν αγγίζετε την οθόνη, εμφανίζεται ένα σημείο διαρροής, το οποίο εξαρτάται από το πόσο μακριά από τη γωνία της οθόνης εμφανίστηκε το άγγιγμα. Αυτή η τιμή χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των συντεταγμένων του σημείου. Τέτοιες οθόνες είναι πιο ανθεκτικές στις γρατσουνιές, δεν επιτρέπουν τη διέλευση υγρού, είναι πιο ανθεκτικές (περίπου 200 εκατομμύρια κλικ) και διαφανείς σε σύγκριση με τις ωμικές, και επίσης ανταποκρίνονται στις πιο ελαφριές πινελιές. Ωστόσο, αυτό έχει και τα μειονεκτήματά του - κατά τη διάρκεια μιας συνομιλίας μπορείτε να αγγίξετε αδέξια το τηλέφωνο στο αυτί σας και να εκκινήσετε εύκολα κάποια εφαρμογή, δεν μπορείτε να απαντήσετε στην κλήση με ένα χέρι με γάντι - η ηλεκτρική αγωγιμότητα δεν είναι η ίδια. Το υψηλότερο κόστος της οθόνης φυσικά επηρεάζει και την τιμή της συσκευής.

Χωρητικό κύκλωμα οθόνης

Πώς λειτουργεί το iPhone μου;

Πιο προηγμένοι τύποι χωρητικών οθονών περιλαμβάνουν οθόνες χωρητικής προβολής. Ένα ηλεκτρόδιο εφαρμόζεται στην εσωτερική επιφάνεια του γυαλιού ένα άτομο λειτουργεί ως το δεύτερο ηλεκτρόδιο. Όταν αγγίζετε την οθόνη, σχηματίζεται ένας πυκνωτής, μετρώντας την χωρητικότητα του οποίου μπορείτε να προσδιορίσετε τις συντεταγμένες της αφής. Δεδομένου ότι το ηλεκτρόδιο εφαρμόζεται στην εσωτερική επιφάνεια της οθόνης, είναι πολύ ανθεκτικό στη μόλυνση. Το στρώμα γυαλιού μπορεί να φτάσει τα 18 mm, γεγονός που μπορεί να αυξήσει σημαντικά τη διάρκεια ζωής της οθόνης και την αντοχή σε μηχανικές βλάβες.

Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά των προβαλλόμενων χωρητικών οθονών είναι η υποστήριξη τεχνολογίας πολλαπλής αφής. Έχουν επίσης μεγάλη ευαισθησία και έχουν σχετικά μεγάλο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας, αλλά και πάλι δεν αλληλεπιδρούν πολύ καλά με ένα χέρι με γάντι. Φαίνεται ότι αυτό μπορεί να προκαλέσει σύγχυση στους πιθανούς αγοραστές, αλλά πριν από αρκετά χρόνια ένας από τους επιχειρηματικούς κορεάτες θαυμαστές του iPhone σκέφτηκε να χρησιμοποιήσει ένα συνηθισμένο λουκάνικο ως γραφίδα, η ηλεκτρική αγωγιμότητα του οποίου επέτρεπε να απαντήσει σε μια κλήση. Η αμφιλεγόμενη τάση προκάλεσε θύελλα απόλαυσης στα φόρουμ και τράβηξε την προσοχή των κατασκευαστών αξεσουάρ, οι οποίοι κυκλοφόρησαν μια ειδική γραφίδα λουκάνικου προς πώληση. Έχει τουλάχιστον ένα πλεονέκτημα σε σχέση με ένα κανονικό λουκάνικο - δεν αφήνει λιπαρά σημάδια στην οθόνη της συσκευής.

Διάγραμμα προβολικής χωρητικής οθόνης

Ανεξάρτητα από την τεχνολογία της οθόνης, έχει μια σειρά από τυπικά χαρακτηριστικά. Εκτός από την ανάλυση, τα κύρια χαρακτηριστικά της οθόνης περιλαμβάνουν τη γωνία θέασης και την απόδοση χρωμάτων, τα οποία εξαρτώνται από τον τύπο της οθόνης. Η έννοια της αναπαραγωγής χρώματος είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με το «βάθος χρώματος», έναν όρο που αναφέρεται στην ποσότητα μνήμης στον αριθμό των bit που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση και τη μετάδοση χρώματος. Όσο περισσότερα κομμάτια, τόσο πιο βαθιά είναι τα χρώματα. Οι σύγχρονες οθόνες LCD σε smartphone και tablet εμφανίζουν έγχρωμες 18-bit (περισσότερες από 262 χιλιάδες αποχρώσεις). Το μέγιστο δυνατό αυτή τη στιγμή είναι το 24-bit TrueColor, το οποίο είναι ικανό να αναπαράγει περισσότερες από 16 εκατομμύρια αποχρώσεις σε πίνακες AMOLED και IPS.

Η γωνία θέασης, όπως και κάθε γωνία, μετριέται σε μοίρες και χαρακτηρίζει την τιμή στην οποία η φωτεινότητα και η αναγνωσιμότητα της οθόνης πέφτουν όχι περισσότερο από δύο φορές όταν την κοιτάτε απευθείας κάθετα. Οι οθόνες LCD έχουν αυτό το χαρακτηριστικό, αλλά όχι OLED.

Σύγκριση συσκευών αναπαραγωγής πολυμέσων: πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Μοντέλο	Τύπος οθόνης	Ελαττώματα	Πλεονεκτήματα
	Προβαλλόμενη χωρητική	Δεν μπορεί να ελεγχθεί με γραφίδα	Υποστήριξη πολλαπλής αφής
	AMOLED	Γυαλίζει πολύ στον ήλιο
		Ανώμαλος οπίσθιος φωτισμός	Αξιόπιστη απόδοση χρωμάτων Μεγάλες γωνίες θέασης Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας
	TFT TN	Κακή χρωματική απόδοση Μικρή γωνία θέασης	Γρήγορη ανταπόκριση Χαμηλό κόστος
	IPS	Χρόνος απόκρισης	Καλές γωνίες θέασης Καλή αντίθεση Καλή χρωματική απόδοση

ZOOM.CNews

Τύποι οθονών smartphone και tablet

Επί του παρόντος, η παραγωγή smartphone και tablet συνήθως χρησιμοποιεί είτε LCD είτε οθόνες OLED.

Οι οθόνες LCD βασίζονται σε υγρούς κρυστάλλους, οι οποίοι δεν έχουν τη δική τους λάμψη, επομένως απαιτούν απολύτως οπίσθιο φωτισμό. Υπό εξωτερική επίδραση (θερμοκρασία ή ηλεκτρική), οι κρύσταλλοι μπορούν να αλλάξουν δομή και να γίνουν αδιαφανείς. Ελέγχοντας το ρεύμα, μπορείτε να δημιουργήσετε επιγραφές ή εικόνες στην οθόνη.

Κύκλωμα εικονοστοιχείων LCD

Οι οθόνες υγρών κρυστάλλων που χρησιμοποιούνται σε smartphone και tablet είναι ως επί το πλείστον ενεργής μήτρας (TFT). Τα TFT χρησιμοποιούν διαφανή τρανζίστορ λεπτής μεμβράνης που βρίσκονται ακριβώς κάτω από την επιφάνεια της οθόνης. Ένα ξεχωριστό τρανζίστορ είναι υπεύθυνο για κάθε pixel της εικόνας, έτσι ώστε η εικόνα να ενημερώνεται γρήγορα και εύκολα.

Με την εμφάνιση των μητρών LCD TFT, ο χρόνος απόκρισης της οθόνης έχει αυξηθεί σημαντικά, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν προβλήματα με την απόδοση χρωμάτων, τις γωνίες θέασης και τα νεκρά pixel.

Κύκλωμα εικονοστοιχείων LCD

Οι πιο συνηθισμένοι πίνακες TFT είναι TN+film και IPS. Το TN+film είναι η απλούστερη τεχνολογία. Το φιλμ είναι ένα πρόσθετο στρώμα που χρησιμοποιείται για την αύξηση της γωνίας θέασης. Τα πλεονεκτήματα τέτοιων πινάκων είναι ο μικρός χρόνος απόκρισης και το χαμηλό κόστος, τα μειονεκτήματα είναι η κακή απόδοση χρωμάτων και, δυστυχώς, οι γωνίες θέασης (120-140 μοίρες). Στους πίνακες IPS (In-Plane-Switchin), ήταν δυνατό να αυξηθεί η γωνία θέασης στις 178 μοίρες, να αυξηθεί η αντίθεση και η αναπαραγωγή χρώματος στα 24 bit και να επιτευχθεί βαθύ μαύρο χρώμα: σε αυτόν τον πίνακα, το δεύτερο φίλτρο είναι πάντα κάθετο στο πρώτο , οπότε το φως δεν περνά μέσα από αυτό. Αλλά ο χρόνος απόκρισης είναι ακόμα χαμηλός. Το Super-IPS είναι ο άμεσος διάδοχος του IPS με μειωμένο χρόνο απόκρισης.

Η μήτρα PLS (Plain-to-Line Switchin) εμφανίστηκε στα έγκατα της Samsung ως εναλλακτική λύση στο IPS. Τα πλεονεκτήματά του περιλαμβάνουν υψηλότερη πυκνότητα pixel από το IPS, υψηλή φωτεινότητα και καλή απόδοση χρωμάτων, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και μεγάλες γωνίες θέασης. Ο χρόνος απόκρισης είναι συγκρίσιμος με το Super-IPS. Μεταξύ των ελλείψεων είναι ο ανομοιόμορφος φωτισμός. Η επόμενη γενιά, Super-PLS, ξεπέρασε το IPS στις γωνίες θέασης κατά 100% και κατά 10% σε αντίθεση. Επίσης, αυτοί οι πίνακες αποδείχθηκε ότι ήταν φθηνότεροι στην παραγωγή έως και 15%.

Στην παραγωγή οθονών OLED χρησιμοποιούνται οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός, οι οποίες εκπέμπουν τη δική τους λάμψη όταν εκτίθενται στον ηλεκτρισμό. Σε σύγκριση με τις οθόνες LCD, η OLED έχει πολλά πλεονεκτήματα. Πρώτον, δεν χρησιμοποιούν πρόσθετο οπίσθιο φωτισμό, πράγμα που σημαίνει ότι η μπαταρία του smartphone δεν αδειάζει τόσο γρήγορα όσο στην περίπτωση της LCD. Δεύτερον, οι οθόνες OLED είναι πιο λεπτές. Το πάχος και ο σχεδιασμός της συσκευής εξαρτάται άμεσα από αυτό το χαρακτηριστικό. Επιπλέον, οι οθόνες OLED μπορούν να είναι ευέλικτες, κάτι που αποτελεί καλό οιωνό για μελλοντικές εξελίξεις. Το OLED δεν έχει μια τέτοια παράμετρο όπως "γωνία θέασης" - η εικόνα είναι σαφώς ορατή από οποιαδήποτε γωνία. Η OLED προηγείται επίσης σε φωτεινότητα και αντίθεση (1.000.000:1).

Επαινείται για τα ζωηρά και πλούσια χρώματά του και, ξεχωριστά, για τα βαθιά μαύρα του. Υπάρχουν όμως φυσικά και μειονεκτήματα. Ένα από τα κύρια είναι η ευθραυστότητα: οι οργανικές ενώσεις είναι ασταθείς στο περιβάλλον και τείνουν να ξεθωριάζουν και ορισμένα χρώματα του φάσματος υποφέρουν περισσότερο από άλλα. Αν και αν αλλάζετε το τηλέφωνό σας κάθε τρία χρόνια, αυτό είναι απίθανο να αποτελέσει επιχείρημα κατά της αγοράς. Επιπλέον, η κατασκευή OLED εξακολουθεί να είναι πιο ακριβή από την LCD.

Κύκλωμα OLED

Οι οθόνες OLED δεύτερης γενιάς έχουν επίσης ως επί το πλείστον ενεργή μήτρα TFT. Ονομάζονται AMOLED. Το κύριο πλεονέκτημα είναι ακόμη χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας, τα μειονεκτήματα είναι η μη αναγνωσιμότητα της εικόνας σε έντονο ηλιακό φως.

Κύκλωμα AMOLED

Τα επόμενα βήματα στην ανάπτυξη της τεχνολογίας ήταν οι οθόνες SuperAMOLED, τις οποίες η Samsung άρχισε να χρησιμοποιεί για πρώτη φορά. Η θεμελιώδης διαφορά τους από την AMOLED είναι ότι τα φιλμ με ενεργά τρανζίστορ (TFT) ενσωματώνονται σε ένα φιλμ ημιαγωγών. Αυτό δίνει 20% αύξηση στη φωτεινότητα, μείωση 20% στην κατανάλωση ενέργειας και αύξηση στην αναγνωσιμότητα του ηλιακού φωτός έως και 80%!

Κύκλωμα SUPERAMOLED

Μην συγχέετε τις οθόνες που κατασκευάζονται με τεχνολογία OLED με τις οθόνες με οπίσθιο φωτισμό LED - αυτά είναι εντελώς διαφορετικά πράγματα. Στην τελευταία περίπτωση, μια κανονική οθόνη LCD λαμβάνει οπίσθιο ή πλευρικό οπίσθιο φωτισμό LED, ο οποίος, φυσικά, βελτιώνει την ποιότητα της εικόνας, αλλά εξακολουθεί να υπολείπεται του AMOLED ή του SuperAMOLED.

Τι μας επιφυλάσσει το μέλλον;

Αυτή τη στιγμή, οι πιο ξεκάθαρες και προβλέψιμες προοπτικές περιμένουν τις οθόνες OLED. Ήδη τώρα στο Διαδίκτυο μπορείτε να βρείτε πληροφορίες για την τεχνολογία του εγγύς μέλλοντος QLED - LED που βασίζονται σε κβαντικές κουκκίδες (νανοκρύσταλλος ημιαγωγών που λάμπει όταν εκτίθεται σε ρεύμα ή φως). Τα δυνατά σημεία αυτής της τεχνολογίας είναι η υψηλή φωτεινότητα, το χαμηλό κόστος παραγωγής, η μεγάλη γκάμα χρωμάτων, η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Οι κβαντικές κουκκίδες, που αποτελούν τη βάση της νέας τεχνολογίας, έχουν μια άλλη σημαντική ιδιότητα - είναι ικανές να εκπέμπουν φασματικά καθαρά χρώματα. Ήδη, αυτή η τεχνολογία προβλέπεται να έχει ένα λαμπρό μέλλον. Η Samsung έχει ήδη αναπτύξει μια έγχρωμη οθόνη QLED 4 ιντσών, αλλά δεν βιάζεται να λανσάρει το νέο προϊόν στη μαζική παραγωγή.

Πρωτότυπο οθόνης QLED

Ωστόσο, η Samsung επιβεβαίωσε ότι η μαζική παραγωγή ευέλικτων οθονών OLED θα ξεκινήσει φέτος. Οι πρώτες συσκευές θα είναι πιθανώς smartphone και tablet. Το μικρό πάχος της οθόνης και οι φυσικές ιδιότητες του πάνελ θα αυξήσουν σημαντικά τη χρησιμοποιήσιμη επιφάνεια της οθόνης και θα ελευθερώσουν τα χέρια των τεχνο-σχεδιαστών.

Μια άλλη πολλά υποσχόμενη τεχνολογία είναι η IGZO, η οποία αναπτύσσεται από την Sharp. Βασίζεται στην έρευνα του καθηγητή Hideo Hosono, ο οποίος αποφάσισε να ρίξει μια πιο προσεκτική ματιά στους εναλλακτικούς ημιαγωγούς και ως αποτέλεσμα ανέπτυξε την τεχνολογία TAOS (Transparent Amorphous Oxide Semiconductors) - ημιαγωγοί διαφανών άμορφων οξειδίων που περιέχουν οξείδια ινδίου, γαλλίου και ψευδαργύρου (InGaZO) , συντομογραφία IGZO. Η διαφορά μεταξύ του μείγματος και του άμορφου πυριτίου, το οποίο χρησιμοποιήθηκε στην παραγωγή TFT, μπορεί να μειώσει σημαντικά τον χρόνο απόκρισης, να αυξήσει σημαντικά την ανάλυση της οθόνης, να την κάνει πιο φωτεινή και μεγαλύτερη αντίθεση. Η Apple ενδιαφέρθηκε πολύ για τις προοπτικές αυτής της τεχνολογίας και επένδυσε ένα δισεκατομμύριο δολάρια στην παραγωγή οθονών IGZO.

Αρθρο:

Συσκευή προβολής για κινητό τηλέφωνο (smartphone) και tablet.

Συσκευή με οθόνη LCD. Τύποι οθονών, διαφορές τους.

Πρόλογος

Σε αυτό το άρθρο θα αναλύσουμε τη δομή της οθόνης των σύγχρονων κινητών τηλεφώνων, smartphone και tablet. Οι οθόνες μεγάλων συσκευών (οθόνες, τηλεοράσεις κ.λπ.), με εξαίρεση τις μικρές αποχρώσεις, είναι διατεταγμένες παρόμοια.

Θα εξετάσουμε πώς λειτουργεί μια σύγχρονη οθόνη χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της πιο περίπλοκης από αυτές - οθόνη υγρών κρυστάλλων (LCD - οθόνη υγρών κρυστάλλων).

Μερικές φορές ονομάζονται TFT LCD, όπου η συντομογραφία TFT σημαίνει "thin-film transistor" - thin-film transistor. αφού οι υγροί κρύσταλλοι ελέγχονται χάρη σε τέτοια τρανζίστορ που εναποτίθενται στο υπόστρωμα μαζί με τους υγρούς κρυστάλλους.

Το φθηνό Nokia 105 θα χρησιμεύσει ως ένα «θυσιαστικό» τηλέφωνο του οποίου η οθόνη θα ανοίξει.

Κύρια στοιχεία της οθόνης

Οι οθόνες υγρών κρυστάλλων (TFT LCD και οι τροποποιήσεις τους - TN, IPS, IGZO, κ.λπ.) αποτελούνται από τρία εξαρτήματα: μια επιφάνεια αφής, μια συσκευή σχηματισμού εικόνας (μήτρα) και μια πηγή φωτός (μεταξύ της επιφάνειας αφής και του φωτισμού). matrix Υπάρχει ένα άλλο επίπεδο, παθητικό. Είναι μια διαφανής οπτική κόλλα ή απλά ένα διάκενο αέρα. Η ύπαρξη αυτού του στρώματος οφείλεται στο γεγονός ότι στις οθόνες LCD η οθόνη και η επιφάνεια αφής είναι εντελώς διαφορετικές συσκευές, συνδυασμένες καθαρά μηχανικά.

Κάθε ένα από τα «ενεργά» συστατικά έχει μια μάλλον πολύπλοκη δομή.
Ας ξεκινήσουμε με την επιφάνεια αφής (οθόνη αφής). Βρίσκεται στο ανώτατο επίπεδο της οθόνης (αν υπάρχει, αλλά σε τηλέφωνα με κουμπιά, για παράδειγμα, δεν είναι).
Ο πιο συνηθισμένος τύπος του τώρα είναι ο χωρητικός. Η αρχή λειτουργίας μιας τέτοιας οθόνης αφής βασίζεται στην αλλαγή της ηλεκτρικής χωρητικότητας μεταξύ κάθετων και οριζόντιων αγωγών όταν αγγίζεται από το δάχτυλο του χρήστη.

Κατά συνέπεια, ώστε αυτοί οι αγωγοί να μην παρεμβαίνουν στην προβολή της εικόνας, είναι κατασκευασμένοι διαφανείς από ειδικά υλικά (συνήθως χρησιμοποιείται οξείδιο κασσιτέρου ινδίου για αυτό).
Υπάρχουν επίσης επιφάνειες αφής που ανταποκρίνονται στην πίεση (οι λεγόμενες αντίστασης), αλλά ήδη «φεύγουν από την αρένα».

Πρόσφατα, εμφανίστηκαν συνδυασμένες επιφάνειες αφής που ανταποκρίνονται ταυτόχρονα τόσο στη χωρητικότητα των δακτύλων όσο και στη δύναμη πίεσης (οθόνες αφής 3D).
Βασίζονται σε έναν χωρητικό αισθητήρα, που συμπληρώνεται από έναν αισθητήρα πίεσης στην οθόνη.
Σε μια «κανονική» οθόνη (με διάκενο αέρα) υπάρχουν τρεις τέτοιες επιφάνειες. Αυτά είναι τα όρια μεταβάσεων μεταξύ μέσων με διαφορετικούς δείκτες διάθλασης φωτός: «αέρα-γυαλί», μετά «γυαλί-αέρας» και τέλος πάλι «αερό-γυαλί». Οι πιο δυνατές αντανακλάσεις είναι από τα πρώτα και τα τελευταία όρια.

Στην έκδοση με OGS, υπάρχει μόνο μία ανακλαστική επιφάνεια (εξωτερική), «αέρας σε γυαλί».

Αν και η οθόνη με OGS είναι πολύ βολική για τον χρήστη και έχει καλά χαρακτηριστικά. Έχει επίσης ένα μειονέκτημα που "αναδύεται" εάν η οθόνη είναι σπασμένη. Εάν σε μια «κανονική» οθόνη (χωρίς OGS) σπάσει μόνο η ίδια η οθόνη αφής (ευαίσθητη επιφάνεια) κατά την πρόσκρουση, τότε όταν χτυπηθεί μια οθόνη με OGS, μπορεί να σπάσει ολόκληρη η οθόνη. Αλλά αυτό δεν συμβαίνει πάντα, επομένως οι δηλώσεις ορισμένων πυλών που εμφανίζονται με OGS δεν είναι απολύτως επισκευάσιμες δεν είναι αληθινές. Η πιθανότητα να σπάσει μόνο η εξωτερική επιφάνεια είναι αρκετά μεγάλη, πάνω από 50%. Αλλά οι επισκευές που περιλαμβάνουν το διαχωρισμό των στρωμάτων και τη συγκόλληση μιας νέας οθόνης αφής είναι δυνατές μόνο σε ένα κέντρο σέρβις. Το να το επισκευάσετε μόνοι σας είναι εξαιρετικά προβληματικό.

Οθόνη

Τώρα ας προχωρήσουμε στο επόμενο μέρος - την ίδια την οθόνη.

Αποτελείται από μια μήτρα με συνοδευτικά στρώματα και μια λάμπα οπίσθιου φωτισμού (επίσης πολυστρωματική!).

Το καθήκον της μήτρας και των σχετικών στρωμάτων της είναι να αλλάξουν την ποσότητα φωτός που διέρχεται από κάθε pixel από τον οπίσθιο φωτισμό, σχηματίζοντας έτσι μια εικόνα. δηλαδή σε αυτή την περίπτωση ρυθμίζεται η διαφάνεια των pixel.

Λίγες περισσότερες λεπτομέρειες για αυτή τη διαδικασία.

Η ρύθμιση της "διαφάνειας" πραγματοποιείται αλλάζοντας την κατεύθυνση της πόλωσης του φωτός όταν διέρχεται από τους υγρούς κρυστάλλους στο pixel υπό την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου (ή αντίστροφα, απουσία επιρροής). Ταυτόχρονα, μια αλλαγή στην πόλωση από μόνη της δεν αλλάζει τη φωτεινότητα του εκπεμπόμενου φωτός.

Μια αλλαγή στη φωτεινότητα συμβαίνει όταν το πολωμένο φως διέρχεται από το επόμενο στρώμα - ένα πολωτικό φιλμ με "σταθερή" κατεύθυνση πόλωσης.

Η δομή και η λειτουργία της μήτρας σε δύο καταστάσεις ("υπάρχει φως" και "δεν υπάρχει φως") φαίνεται σχηματικά στο παρακάτω σχήμα:

(η εικόνα χρησιμοποιείται από την ολλανδική ενότητα της Wikipedia με μετάφραση στα ρωσικά)

Η πόλωση του φωτός περιστρέφεται στο στρώμα υγρών κρυστάλλων ανάλογα με την εφαρμοζόμενη τάση.
Όσο περισσότερο συμπίπτουν οι κατευθύνσεις πόλωσης στο pixel (στην έξοδο από τους υγρούς κρυστάλλους) και στο φιλμ με σταθερή πόλωση, τόσο περισσότερο φως τελικά διέρχεται από ολόκληρο το σύστημα.

Εάν οι κατευθύνσεις πόλωσης αποδειχθούν κάθετες, τότε θεωρητικά το φως δεν πρέπει να περάσει καθόλου - θα πρέπει να υπάρχει μια μαύρη οθόνη.

Στην πράξη, δεν μπορεί να δημιουργηθεί μια τέτοια «ιδανική» διάταξη διανυσμάτων πόλωσης. Επιπλέον, τόσο λόγω των «μη ιδανικών» υγρών κρυστάλλων και της μη ιδανικής γεωμετρίας του συγκροτήματος οθόνης. Επομένως, δεν μπορεί να υπάρχει απολύτως μαύρη εικόνα σε μια οθόνη TFT. Στις καλύτερες οθόνες LCD, η αντίθεση λευκού/μαύρου μπορεί να είναι πάνω από 1000. κατά μέσο όρο 500...1000, στα υπόλοιπα - κάτω από 500.

Η λειτουργία μιας μήτρας κατασκευασμένης με τεχνολογία LCD TN+film μόλις περιγράφηκε. Οι μήτρες υγρών κρυστάλλων που χρησιμοποιούν άλλες τεχνολογίες έχουν παρόμοιες αρχές λειτουργίας, αλλά διαφορετική τεχνική υλοποίηση. Τα καλύτερα αποτελέσματα χρωματικής απόδοσης επιτυγχάνονται χρησιμοποιώντας τεχνολογίες IPS, IGZO και *VA (MVA, PVA, κ.λπ.).

Οπίσθιο φωτισμό

Τώρα προχωράμε στο "κάτω" της οθόνης - τον οπίσθιο φωτισμό. Αν και ο σύγχρονος φωτισμός στην πραγματικότητα δεν περιέχει λαμπτήρες.

Παρά το απλό όνομά του, η λάμπα οπίσθιου φωτισμού έχει μια πολύπλοκη δομή πολλαπλών επιπέδων.

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο οπίσθιος φωτισμός πρέπει να είναι μια επίπεδη πηγή φωτός με ομοιόμορφη φωτεινότητα σε ολόκληρη την επιφάνεια και υπάρχουν πολύ λίγες τέτοιες πηγές φωτός στη φύση. Και αυτά που υπάρχουν δεν είναι πολύ κατάλληλα για αυτούς τους σκοπούς λόγω χαμηλής απόδοσης, «κακής» φάσματος εκπομπών ή απαιτούν «ακατάλληλο» τύπο και τιμή τάσης πυράκτωσης (για παράδειγμα, επιφάνειες ηλεκτροφωταύγειας, βλ. Βικιπαίδεια).

Από αυτή την άποψη, οι πιο συνηθισμένες τώρα δεν είναι καθαρά «επίπεδες» πηγές φωτός, αλλά φωτισμός «σημείων» LED με τη χρήση πρόσθετων στρωμάτων σκέδασης και ανακλαστικών στρωμάτων.

Ας εξετάσουμε αυτόν τον τύπο οπίσθιου φωτισμού «ανοίγοντας» την οθόνη του τηλεφώνου Nokia 105.

Έχοντας αποσυναρμολογήσει το σύστημα οπίσθιου φωτισμού της οθόνης στο μεσαίο του στρώμα, θα δούμε στην κάτω αριστερή γωνία ένα ενιαίο λευκό LED, το οποίο κατευθύνει την ακτινοβολία του στη σχεδόν διαφανή πλάκα μέσω μιας επίπεδης άκρης στο εσωτερικό «κόψιμο» της γωνίας:

Επεξηγήσεις για τη φωτογραφία. Στο κέντρο του πλαισίου υπάρχει μια οθόνη κινητού τηλεφώνου χωρισμένη σε στρώματα. Στη μέση στο πρώτο πλάνο κάτω είναι μια μήτρα καλυμμένη με ρωγμές (χαλασμένη κατά την αποσυναρμολόγηση). Στο προσκήνιο στο επάνω μέρος βρίσκεται το μεσαίο τμήμα του συστήματος οπίσθιου φωτισμού (τα υπόλοιπα στρώματα αφαιρούνται προσωρινά για να παρέχουν ορατότητα του λευκού LED που εκπέμπει και της ημιδιαφανούς πλάκας "οδηγού φωτός").
Στο πίσω μέρος της οθόνης μπορείτε να δείτε τη μητρική πλακέτα του τηλεφώνου (πράσινο) και το πληκτρολόγιο (στο κάτω μέρος με στρογγυλές οπές για τη μετάδοση πατημάτων κουμπιών).

Αυτή η ημιδιαφανής πλάκα είναι ταυτόχρονα ένας οδηγός φωτός (λόγω εσωτερικών αντανακλάσεων) και το πρώτο στοιχείο σκέδασης (λόγω «σπυριών» που δημιουργούν εμπόδια για τη διέλευση του φωτός). Σε μεγέθυνση, μοιάζουν με αυτό:

Στο κάτω μέρος της εικόνας, στα αριστερά της μέσης, είναι ορατός ένας φωτεινός λευκός φωτισμός LED που εκπέμπει.

Το σχήμα του λευκού οπίσθιου φωτισμού LED είναι καλύτερα ορατό στην εικόνα με μειωμένη φωτεινότητα:

Τα συνηθισμένα λευκά ματ πλαστικά φύλλα τοποθετούνται κάτω και πάνω από αυτήν την πλάκα, κατανέμοντας ομοιόμορφα τη ροή φωτός στην περιοχή:

Μπορεί να ονομαστεί υπό όρους «ένα φύλλο με ημιδιαφανές καθρέφτη και διπλή διάθλαση». Θυμάστε στα μαθήματα φυσικής που μας έλεγαν για το σπαθί της Ισλανδίας, όταν το φως πέρασε από μέσα του, χωρίστηκε στα δύο; Αυτό είναι παρόμοιο με αυτό, μόνο με λίγο περισσότερες ιδιότητες καθρέφτη.

Έτσι μοιάζει ένα συνηθισμένο ρολόι χειρός αν μέρος του καλύπτεται με αυτό το φύλλο:

Ο πιθανός σκοπός αυτού του φύλλου είναι το προκαταρκτικό φιλτράρισμα του φωτός με πόλωση (κρατήστε αυτό που χρειάζεστε, απορρίψτε το περιττό). Αλλά είναι πιθανό ότι όσον αφορά την κατεύθυνση της ροής φωτός προς τη μήτρα, αυτή η ταινία έχει επίσης κάποιο ρόλο.

Έτσι λειτουργεί μια «απλή» λάμπα οπίσθιου φωτισμού σε οθόνες και οθόνες υγρών κρυστάλλων.

Όσο για τις "μεγάλες" οθόνες, η δομή τους είναι παρόμοια, αλλά υπάρχουν περισσότερα LED στη συσκευή οπίσθιου φωτισμού.

Οι παλαιότερες οθόνες LCD χρησιμοποιούσαν λαμπτήρες φθορισμού ψυχρής καθόδου (CCFL) αντί για οπίσθιο φωτισμό LED.

Δομή οθονών AMOLED

Τώρα - λίγα λόγια για το σχεδιασμό ενός νέου και προοδευτικού τύπου οθόνης - AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode).

Ο σχεδιασμός τέτοιων οθονών είναι πολύ πιο απλός, καθώς δεν υπάρχει οπίσθιος φωτισμός.

Αυτές οι οθόνες σχηματίζονται από μια σειρά από LED και κάθε pixel ανάβει ξεχωριστά εκεί.

Τα πλεονεκτήματα των οθονών AMOLED είναι η «άπειρη» αντίθεση, οι εξαιρετικές γωνίες θέασης και η υψηλή ενεργειακή απόδοση. και τα μειονεκτήματα είναι η μειωμένη διάρκεια ζωής των μπλε pixel και οι τεχνολογικές δυσκολίες κατασκευής μεγάλων οθονών.

Σήμερα, κανείς δεν αμφιβάλλει ότι η οθόνη αφής στο τηλέφωνό σας είναι ένα βολικό πράγμα. Τέτοιες οθόνες χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία πολλών συσκευών - tablet, κινητά τηλέφωνα, αναγνώστες, συσκευές αναφοράς και ένα σωρό άλλα περιφερειακά. Η οθόνη αφής σάς επιτρέπει να αντικαταστήσετε πολλά μηχανικά κουμπιά και αυτό είναι πολύ βολικό επειδή συνδυάζει τόσο την οθόνη όσο και μια συσκευή εισόδου υψηλής ποιότητας. Το επίπεδο αξιοπιστίας των συσκευών αυξάνεται σημαντικά, επειδή δεν υπάρχουν μηχανικά μέρη. Επί του παρόντος, οι οθόνες αφής χωρίζονται συνήθως σε διάφορους τύπους: αντίσταση (υπάρχουν τεσσάρων, πέντε, οκτώ καλωδίων), χωρητική προβολής, χωρητική μήτρας, οπτικός και μετρητής τάσης. Επιπλέον, μπορούν να δημιουργηθούν οθόνες με βάση τα επιφανειακά ακουστικά κύματα ή τις υπέρυθρες ακτίνες. Υπάρχουν ήδη αρκετές δεκάδες πατενταρισμένες τεχνολογίες. Σήμερα, οι οθόνες χωρητικότητας και αντίστασης χρησιμοποιούνται συχνότερα. Ας τα δούμε πιο αναλυτικά.

Αντιστατική οθόνη.

Ο απλούστερος τύπος είναι ο τετρασύρματος, ο οποίος αποτελείται από ειδικό γυάλινο πάνελ καθώς και πλαστική μεμβράνη. Ο χώρος μεταξύ του γυαλιού και της πλαστικής μεμβράνης πρέπει να γεμίζεται με μικρομονωτές που μπορούν να απομονώσουν αξιόπιστα τις αγώγιμες επιφάνειες μεταξύ τους. Τα ηλεκτρόδια, τα οποία είναι λεπτές πλάκες από μέταλλο, τοποθετούνται σε ολόκληρη την επιφάνεια των στρωμάτων. Στο πίσω στρώμα, τα ηλεκτρόδια βρίσκονται σε κάθετη θέση και στο μπροστινό στρώμα - σε οριζόντια θέση, έτσι ώστε να μπορούν να υπολογιστούν οι συντεταγμένες. Εάν πατήσετε την οθόνη, ο πίνακας και η μεμβράνη θα κλείσουν αυτόματα και ένας ειδικός αισθητήρας θα ανιχνεύσει το πάτημα, μετατρέποντάς το σε σήμα. Οι οθόνες οκτώ καλωδίων, οι οποίες διακρίνονται από υψηλό επίπεδο ακρίβειας, θεωρούνται ο πιο προηγμένος τύπος. Ωστόσο, αυτές οι οθόνες χαρακτηρίζονται από χαμηλό επίπεδο αξιοπιστίας και ευθραυστότητας. Εάν είναι σημαντικό η οθόνη να είναι αξιόπιστη, πρέπει να επιλέξετε έναν τύπο πέντε καλωδίων.

1 - γυάλινο πάνελ, 2 - επίστρωση αντίστασης, 3 - μικρομονωτές, 4 - φιλμ με αγώγιμη επίστρωση

Οθόνες Matrix.

Ο σχεδιασμός είναι παρόμοιος με μια οθόνη αντίστασης, αν και έχει απλοποιηθεί. Κάθετοι αγωγοί εφαρμόστηκαν ειδικά στη μεμβράνη και οριζόντιοι αγωγοί εφαρμόστηκαν στο γυαλί. Εάν κάνετε κλικ στην οθόνη, οι αγωγοί σίγουρα θα ακουμπήσουν και θα κλείσουν σταυρωτά. Ο επεξεργαστής μπορεί να παρακολουθεί ποιοι αγωγοί είναι βραχυκυκλωμένοι και αυτό βοηθά στην ανίχνευση των συντεταγμένων του πιεστηρίου. Οι οθόνες Matrix δεν μπορούν να ονομαστούν υψηλής ακρίβειας, επομένως δεν έχουν χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Χωρητικές οθόνες.

Ο σχεδιασμός των χωρητικών οθονών είναι αρκετά περίπλοκος και βασίζεται στο γεγονός ότι το ανθρώπινο σώμα και η οθόνη μαζί σχηματίζουν έναν πυκνωτή που μεταφέρει εναλλασσόμενο ρεύμα. Τέτοιες οθόνες κατασκευάζονται με τη μορφή γυάλινου πάνελ, το οποίο καλύπτεται με ανθεκτικό υλικό έτσι ώστε να μην παρεμποδίζεται η ηλεκτρική επαφή. Τα ηλεκτρόδια βρίσκονται στις τέσσερις γωνίες της οθόνης και τροφοδοτούνται με εναλλασσόμενη τάση. Εάν αγγίξετε την επιφάνεια της οθόνης, τότε θα προκύψει διαρροή AC μέσω του προαναφερθέντος «πυκνωτή». Αυτό καταγράφεται από αισθητήρες και στη συνέχεια οι πληροφορίες επεξεργάζονται από τον μικροεπεξεργαστή της συσκευής. Οι χωρητικές οθόνες μπορούν να αντέξουν έως και 200 εκατομμύρια κλικ, έχουν ένα μέσο επίπεδο ακρίβειας, αλλά, δυστυχώς, φοβούνται οποιαδήποτε επίδραση υγρών.

Προβολικές χωρητικές οθόνες.

Οι προβαλλόμενες χωρητικές οθόνες μπορούν, σε αντίθεση με τους προηγούμενους τύπους που συζητήθηκαν, να είναι σε θέση να ανιχνεύσουν πολλά κλικ ταυτόχρονα. Υπάρχει πάντα ένα ειδικό πλέγμα ηλεκτροδίων στο εσωτερικό και κατά την επαφή μαζί τους σίγουρα θα σχηματιστεί ένας πυκνωτής. Σε αυτή τη θέση η ηλεκτρική χωρητικότητα θα αλλάξει. Ο ελεγκτής θα μπορεί να προσδιορίσει το σημείο όπου διέσχισαν τα ηλεκτρόδια. Στη συνέχεια γίνονται οι υπολογισμοί. Εάν πατήσετε την οθόνη σε πολλά σημεία ταυτόχρονα, δεν θα σχηματιστεί ένας πυκνωτής, αλλά πολλοί.

Οθόνη με πλέγμα υπέρυθρων ακτίνων.

Η αρχή λειτουργίας τέτοιων οθονών είναι απλή και σε κάποιο βαθμό είναι παρόμοια με μια οθόνη matrix. Σε αυτή την περίπτωση, οι αγωγοί αντικαθίστανται με ειδικές υπέρυθρες ακτίνες. Γύρω από αυτή την οθόνη υπάρχει ένα πλαίσιο στο οποίο υπάρχουν ενσωματωμένοι πομποί, καθώς και δέκτες. Εάν αγγίξετε την οθόνη, ορισμένες δέσμες θα επικαλύπτονται και δεν μπορούν να φτάσουν στον προορισμό τους, δηλαδή στον δέκτη. Ως αποτέλεσμα, ο ελεγκτής υπολογίζει τη θέση επαφής. Τέτοιες οθόνες μπορούν να μεταδώσουν φως, είναι ανθεκτικές, αφού δεν υπάρχει ευαίσθητη επίστρωση και δεν υπάρχει καθόλου μηχανική αφή. Ωστόσο, τέτοιες οθόνες επί του παρόντος δεν πληρούν υψηλή ακρίβεια και φοβούνται τυχόν μόλυνση. Αλλά η διαγώνιος του πλαισίου μιας τέτοιας οθόνης μπορεί να φτάσει τις 150 ίντσες.

Οθόνες αφής βασισμένες σε επιφανειακά ακουστικά κύματα.

Αυτή η οθόνη κατασκευάζεται πάντα με τη μορφή γυάλινου πάνελ, μέσα στο οποίο είναι ενσωματωμένοι πιεζοηλεκτρικοί μετατροπείς, που βρίσκονται σε διαφορετικές γωνίες. Υπάρχουν επίσης ανακλαστικοί αισθητήρες και αισθητήρες λήψης περιμετρικά. Ο ελεγκτής είναι υπεύθυνος για τη δημιουργία σημάτων των οποίων η συχνότητα είναι υψηλή. Μετά από αυτό, τα σήματα αποστέλλονται πάντα σε πιεζοηλεκτρικούς μετατροπείς, οι οποίοι μπορούν να μετατρέψουν τα εισερχόμενα σήματα σε ακουστικές δονήσεις, οι οποίες στη συνέχεια αντανακλώνται από τους ανακλαστικούς αισθητήρες. Τα κύματα μπορούν στη συνέχεια να ληφθούν από τους δέκτες, να σταλούν εκ νέου σε πιεζοηλεκτρικούς μετατροπείς και στη συνέχεια να μετατραπούν σε ηλεκτρικό σήμα. Εάν πατήσετε την οθόνη, η ενέργεια των ακουστικών κυμάτων θα απορροφηθεί εν μέρει. Οι δέκτες είναι ευαίσθητοι σε τέτοιες αλλαγές και ο επεξεργαστής μπορεί να υπολογίσει τα σημεία επαφής. Το κύριο πλεονέκτημα είναι ότι οι οθόνες αφής που βασίζονται σε επιφανειακά ακουστικά κύματα παρακολουθούν τις συντεταγμένες του σημείου πίεσης και τη δύναμη της πίεσης. Οι οθόνες αυτού του τύπου είναι ανθεκτικές, γιατί αντέχουν 50 εκατομμύρια πινελιές. Τις περισσότερες φορές χρησιμοποιούνται για κουλοχέρηδες και συστήματα βοήθειας. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η λειτουργία μιας τέτοιας οθόνης ενδέχεται να μην είναι ακριβής παρουσία θορύβου περιβάλλοντος, κραδασμών ή ακουστικής ρύπανσης.