Ce fel de ecrane tactile au smartphone-urile moderne? Ce este un ecran tactil pe un telefon sau smartphone?

Mulți oameni cred că era ecranelor tactile a început în anii 2000, odată cu lansarea primelor PDA-uri (sper că nu există oameni care să creadă că primul ecran tactil a apărut pe iPhone?) Cu toate acestea, nu este așa - primul dispozitivul de consum cu ecran tactil a fost... un televizor în 1982 Un an mai târziu, a apărut primul PC tactil de la HP. 10 ani mai târziu, în 1993, a apărut Apple Newton - fondatorul PDA, care a introdus moda stilourilor (deși aceasta era mai degrabă o necesitate - ecranul era rezistiv), și deja în 2007, odată cu lansarea iPhone-ului, a apărut un ecran capacitiv modern în forma pe care suntem cu toții obișnuiți să o vedem. Așadar, istoria ecranelor tactile datează de 35 de ani și s-au întâmplat destul de multe în acea perioadă.

Deja din nume este clar că astfel de afișaje se bazează pe rezistența electrică. Designul unui astfel de ecran este simplu: există un substrat deasupra afișajului (pentru a nu-l deforma atunci când este apăsat puternic), după care există deja un strat rezistiv, un izolator și un al doilea strat rezistiv deja pe membrană:

Tensiunea este aplicată la marginile din stânga și din dreapta ale membranei și marginile inferioare și superioare ale stratului rezistiv de pe substrat. Ce se întâmplă când facem clic pe un astfel de afișaj? Straturile rezistive se închid, rezistența se modifică și, prin urmare, se modifică și tensiunea - și acest lucru este ușor de înregistrat, după care, cunoscând rezistența unei unități a stratului rezistiv, puteți afla cu ușurință rezistența pe ambele axe până la punctul de apăsare și, prin urmare, calculați punctul de apăsare în sine:

Acesta este principiul de funcționare al unui ecran rezistiv cu patru fire și acestea nu mai sunt folosite dintr-un motiv simplu: cea mai mică deteriorare a membranei cu un strat rezistiv duce la ca ecranul să nu mai funcționeze corect. Și ținând cont de faptul că un astfel de ecran este de obicei înțepenit cu un stilou ascuțit, nu este deloc dificil să provoci daune.

Apoi au decis să o facă altfel: membrana a devenit conductivă, iar toți cei 4 electrozi erau acum localizați pe stratul rezistiv al substratului, dar în colțuri, iar tensiunea a fost furnizată numai membranei - adică ecranul a devenit cinci. -sârmă. Ce se întâmplă când îl apăsați? Membrana atinge stratul rezistiv, începe să curgă un curent, care este îndepărtat din 4 electrozi, ceea ce permite din nou, cunoscând rezistența stratului rezistiv, să se determine punctul de contact:

Acest tip este deja mai „rezistent la vandal” - chiar dacă membrana este tăiată, ecranul va continua să funcționeze normal (cu excepția, desigur, la locul tăierii). Dar, din păcate, acest lucru nu anulează alte probleme comune tuturor ecranelor rezistive și există multe dintre ele.

În primul rând, un astfel de ecran percepe doar o atingere: este ușor de ghicit că atunci când apăsați cu două degete simultan, ecranul va crede că ați apăsat în mijlocul liniei care leagă punctele de atingere. A doua problemă este că trebuie neapărat să apăsați pe ecran, de preferință cu un obiect ascuțit (unghie, stilou). Desigur, vă puteți obișnui cu acest lucru, dar acest lucru a dus adesea la zgârieturi caracteristice, care nu au adăugat frumusețe ecranului. A treia problemă este că un astfel de ecran transmite nu mai mult de 85% din fluxul luminos, iar datorită grosimii sale nu există senzația că atingi direct imaginea cu degetul.

Dar, cu toate acestea, are și avantaje: în primul rând, este foarte, foarte dificil să spargi afișajul într-un astfel de ecran - are „protecție triplă” sub formă de membrană, izolatori și substrat. Al doilea plus este că ecranului nu-i pasă ce îl înfipți - poți lucra cu el chiar și cu mănuși obișnuite (ceea ce este foarte important iarna). Dar, din păcate, aceste avantaje nu au depășit dezavantajele și, odată cu lansarea iPhone-ului, a început un boom al ecranelor capacitive.

Ecrane capacitive de suprafață

Acesta, s-ar putea spune, este un tip de tranziție între ecranele capacitive cu care suntem obișnuiți (care sunt de proiecție) și cele vechi rezistive. Principiul de funcționare aici este similar cu un ecran cu cinci fire: există o placă de sticlă acoperită cu un strat rezistiv și 4 electrozi în colțuri, care furnizează o tensiune alternativă mică plăcii (de ce nu este constantă - voi explicați mai jos). Când apăsăm pe un astfel de ecran cu un obiect conductiv împământat, obținem o scurgere de curent în punctul de apăsare, care poate fi înregistrată cu ușurință:

Iată răspunsul la motivul pentru care tensiunea este alternativă - cu o tensiune constantă pot exista întreruperi în funcționare dacă împământarea este slabă, dar cu o tensiune alternativă nu este cazul.

Au și o mulțime de probleme: ecranul este acum mai puțin protejat, iar dacă placa de sticlă este deteriorată, întregul ecran nu mai funcționează. Din nou, multi-touch nu este acceptat și, în plus, acum ecranul nu răspunde la o mână înmănușată sau la stilouri - practic nu conduc curentul.

Singurul avantaj al unui astfel de ecran este că a devenit mai subțire și mai transparent decât unul rezistiv, dar, în general, puțini oameni au apreciat acest lucru. Dar totul s-a schimbat odată cu lansarea iPhone-ului, care folosea un tip ușor diferit de ecran tactil care accepta deja multi-touch.

Ecrane capacitive proiectate

Acum am ajuns deja la tipul modern de ecrane tactile. Conform principiului de funcționare, diferă semnificativ de cele anterioare - aici electrozii sunt amplasați într-o grilă în interiorul ecranului (mai degrabă decât 4 electrozi în colțuri), iar atunci când apăsați ecranul, degetul formează condensatori cu electrozii, prin capacitatea cărora puteți determina locația presei:

Cu un astfel de dispozitiv cu ecran, puteți apăsa pe el cu mai multe degete simultan - dacă sunt amplasate suficient de departe (mai departe de doi electrozi adiacenți în rețea), atunci astfel de prese vor fi detectate ca fiind diferite - așa a apărut multi-touch , mai întâi pe 2 degete în iPhone, iar Acum sunt deja 10 degete în tablete. Nu mai este necesar un număr mai mare de clicuri (nu sunt destui oameni cu mai mult de 10 degete), iar detectarea a mai mult de 5-7 clicuri în același timp pune o sarcină serioasă asupra controlerului tactil.

Unul dintre avantajele unui astfel de ecran, pe lângă suportul multi-touch, este capacitatea de a realiza OGS (One Glass Solution): sticla de protecție a ecranului cu o rețea integrată de electrozi și afișajul sunt un întreg: în acest caz, grosimea este cea mai mică și se pare că atingeți imaginea cu degetele. Acest lucru duce și la problema fragilității: atunci când apare o fisură pe sticlă, grila de electrozi este garantată să se rupă, iar ecranul nu mai răspunde la presiune.

Acestea sunt principalele tipuri de ecrane tactile, dar există multe altele. Să începem cu, poate, cel mai vechi tip, cu care au început ecranele tactile.

Ecrane cu infraroșu

Din nou, principiul de funcționare este clar din nume: la marginile ecranului există mulți emițători și receptoare de lumină în gama IR. Când este apăsat, degetul blochează o parte a luminii, ceea ce vă permite să determinați locația presei. Avantajele unor astfel de ecrane în zorii apariției lor erau că puteau fi echipate cu orice afișaj, ceea ce a fost realizat cu un televizor în 1982. Dezavantajele sunt, de asemenea, evidente - grosimea unui astfel de design se dovedește a fi impresionantă, iar precizia de poziționare este destul de scăzută.

Ecrane de extensometru

Ecrane care răspund la presiune (presiune puternică). Uriașul lor avantaj este că sunt cât se poate de „vandal-proof”, motiv pentru care sunt folosite în diverse bancomate situate pe stradă.

Ecrane de inducție

Din nou, totul este clar din nume: în interiorul ecranului există un inductor și o rețea de fire. Când atingeți ecranul cu un stilou activ special, intensitatea câmpului magnetic creat se modifică - așa se înregistrează clicul. Cel mai important avantaj al unui astfel de ecran este cea mai mare acuratețe posibilă, motiv pentru care s-au dovedit bine în tabletele grafice scumpe.

Ecrane optice

Principiul se bazează pe reflexia internă totală: sticla este iluminată prin iluminare în infraroșu și, atâta timp cât nu există presiune, razele de lumină sunt reflectate complet la marginea sticlei și a aerului (adică nu există rază refractată). Când faceți clic pe un astfel de ecran, apare un fascicul refractat, iar din unghiul de refracție (sau reflexie) puteți calcula punctul de clic.

Ecrane cu unde acustice de suprafață

Poate unul dintre cele mai complexe ecrane. Principiul de funcționare este că vibrațiile ultrasonice sunt create în grosimea sticlei. Când atingeți sticla vibrantă, undele sunt absorbite, iar senzorii speciali din colțuri înregistrează acest lucru și calculează punctul de contact:

Avantajul acestei tehnologii este că poți atinge ecranul cu orice obiect, nu neapărat conductor sau împământat. Minus - ecranul se teme de orice contaminare, așa că va fi imposibil să îl utilizați, de exemplu, în ploaie.

Ecrane DST

Principiul lor de funcționare se bazează pe efectul piezoelectric - atunci când dielectricul este deformat, acesta devine polarizat, ceea ce înseamnă că apare o diferență de potențial - și poate fi deja calculat. Avantajele sunt o viteză de reacție foarte rapidă și capacitatea de a lucra cu un ecran foarte murdar. Dezavantajul este că pentru a determina locația degetului, acesta trebuie să se miște constant.

Acestea sunt practic toate tipurile de ecrane tactile. Desigur, cele mai multe dintre ele sunt ciudate și este puțin probabil să le întâlniți, dar diversitatea și dezvoltarea acestei tehnologii sunt încurajatoare.

Pe baza diferenței în modul în care sunt introduse informațiile, senzorii de ecran sunt împărțiți în două tipuri: ecrane rezistive și cele capacitive.

Tip rezistiv

Tip rezistiv - un ecran care răspunde la presiunea de la aproape orice obiect dur. De regulă, telefoanele cu acest senzor vin cu un stylus - un stick special.

Ce se poate atribui avantajelor unui astfel de display: prețul! sunt atât de ieftin de produs și de a umple o nișă extrem de mare.

Un alt avantaj important este că sunt foarte rezistente la contaminare. Ca să spun simplu, dacă vezi (cel puțin cumva) butoanele, atunci funcționează!

În ceea ce privește dezavantajele, este de remarcat faptul că conductivitatea luminii nu este foarte mare.

Există două tipuri de ecrane rezistive: cu patru fire și cu cinci fire

Tip capacitiv

Tip capacitiv - la fel ca tipul rezistiv, există două tipuri de ecrane capacitive - tip capacitiv de suprafață și tip capacitiv proiectat.

Tip capacitiv de suprafață: Ecranul folosește principiul conducerii curentului electric alternativ de către un obiect cu capacitate mare.

Senzorul de tip capacitiv este un panou de sticlă acoperit cu un strat de conductor. Electrozii amplasați la colțurile ecranului îi furnizează tensiune alternativă. Când o persoană atinge cu un deget sau cu orice alt obiect principal, are loc un flux de curent. Curentul din toate colțurile ecranului este înregistrat de senzori speciali și transmis controlerului, care calculează coordonatele punctului de atingere.

Ecranul de tip capacitiv este mai fiabil (conceput pentru 200 de milioane de atingeri pe un punct față de 35 de milioane), nu permite trecerea lichidelor și este rezistent la contaminanți neconductivi. Un alt avantaj al acestui tip este că transparența ecranului este de 90%.

Acum despre dezavantaje - ecranul nu va funcționa atunci când purtați o mănușă, acesta este primul dezavantaj. Al doilea dezavantaj este că multi-touch nu este posibil pe el.

Tip capacitiv proiectat: în interiorul ecranului este aplicată o grilă de electrozi. Împreună cu corpul uman, acești electrozi creează un condensator.

Caracteristicile de acest tip includ: avantaje - transparența ecranului este de aproximativ 90%, un interval de temperatură neobișnuit de larg, multe ecrane pot fi operate chiar și atunci când purtați mănuși. Multitouch a apărut aici. Și, în sfârșit, aceste ecrane sunt foarte durabile.

Dezavantajele includ prețul unui astfel de senzor și complexitatea producției.

Prin urmare, dacă alegeți cu ce ecran tactil să obțineți un telefon, vă sfătuiesc personal să obțineți un tip capacitiv proiectat.

Dacă mergeți la un magazin modern de telefoane mobile și vă familiarizați cu produsele oferite, specificațiile pentru majoritatea dispozitivelor de pe afișaj vor indica: „Tip de ecran - capacitiv”. Cei care schimbă adesea dispozitivele de comunicații mobile sunt familiarizați cu acest termen, dar ce să facă dacă o persoană nu s-a străduit să cumpere cele mai noi, preferând soluții dovedite?

Nu poate decât să fie pierdut: „Ecran capacitiv - ce este?”

Tehnologia de introducere a datelor

Principiul tastării la atingere este acum folosit peste tot. De exemplu, bancomatele sau aparatele pentru efectuarea diferitelor tipuri de plăți, pe panourile cărora există un minim de butoane, iar numerele necesare sunt introduse făcând clic pe imaginea corespunzătoare, pot fi găsite în aproape fiecare magazin mare. au fost propuse pentru prima dată în anii șaptezeci, dar nu au fost răspândite din cauza acurateței insuficiente a recunoașterii zonei de presiune și a complexității implementării. Dar munca pentru îmbunătățirea acestei soluții a continuat.

Senzori din telefoane

Când au apărut modele de dispozitive de comunicații mobile cu ecrane mari, imediat a apărut problema ergonomiei. Desigur, a fost posibil să se reducă blocul deja mic de butoane, dar acest lucru ar avea un impact foarte negativ asupra ușurinței în utilizare. S-au folosit soluții de compromis - așa-numitele „glisoare”, dar acest lucru a făcut dispozitivul prea gros și l-a făcut mai puțin fiabil din cauza necesității de a utiliza o conexiune mobilă mecanică. Producătorii au început să caute o soluție. Și a fost găsit. S-au dovedit a fi îmbunătățite semnificativ până la acel moment și potrivite ideal pentru telefoane.

Rezistenta la presiune

Primele modele de astfel de ecrane au fost realizate după principiul rezistiv. Datorită unui număr de caracteristici, astfel de senzori sunt încă utilizați astăzi. este format din două plăci complet transparente: cea exterioară, care primește presiune, este flexibilizată, iar cea interioară, dimpotrivă, este rigidă. Spațiul dintre ele este umplut cu un material dielectric transparent. Un strat conductiv electric este pulverizat pe ambele plăci de pe părțile interioare. Este conectat în mod special prin conductori la un controler care furnizează constant tensiune joasă straturilor. Acest întreg „sandwich” este fixat pe afișajul principal. Când o persoană apasă pe o secțiune a ecranului, plăcile se ating într-un anumit punct, provocând curgerea unui curent. Prin determinarea valorilor rezistenței de-a lungul a două axe carteziene, puteți afla cu suficientă precizie unde a avut loc exact presarea. Aceste date sunt transferate în programul care rulează, care le prelucrează în continuare.

Senzorii rezistivi sunt ieftini de produs și funcționează bine la temperaturi scăzute.

Ecrane capacitive

Senzorii care funcționează pe principiul capacitiv sunt mult mai avansați. Touchpad-urile din laptopuri sunt un prim exemplu de astfel de soluții. Pe site-urile web străine, caracteristicile telefoanelor cu această tehnologie indică „Capacitate”. Spre deosebire de soluția rezistivă descrisă mai sus, presarea mecanică nu este deloc importantă aici. În acest caz, se folosește capacitatea de acumulare a corpului uman, acționând ca un condensator clasic. Ecranele capacitive sunt mai durabile și au o capacitate de răspuns excelentă. Există două metode de implementare: suprafață și proiecție. În primul caz, pe suprafața de sticlă sau plastic este aplicat un strat transparent de material conductiv. Este expus în mod constant la potențialul electric de la controler. Doar atingeți un punct de pe ecran cu degetul și bateria se scurge în corpul uman. Poate fi determinat cu ușurință și coordonatele transferate în programul de rulare. Ecranele capacitive proiectate funcționează diferit. În spatele sticlei exterioare a afișajului se află o grilă de elemente senzoriale transparente (pot fi văzute la un anumit unghi și iluminare). Dacă atingeți punctul, atunci, de fapt, se va forma un condensator, una dintre plăcile căruia este degetul utilizatorului. Capacitatea din circuit este determinată de controler și calculată. Această soluție vă permite să implementați tehnologia multi-touch.

Pentru a controla gadgeturile moderne, nu mai este nevoie să apăsați butoanele, trebuie doar să atingeți ecranul. Acest lucru a devenit posibil datorită ecranului tactil (între experți este numit pur și simplu „touch” sau „panou tactil”), care a devenit parte integrantă a smartphone-urilor și tabletelor, inclusiv iPhone-uri și iPad-uri. Nu este surprinzător că din cauza utilizării frecvente se defectează adesea și devine o durere de cap pentru proprietarul dispozitivului. Dacă înțelegeți ce este această componentă și după ce principii funcționează, puteți detecta rapid o defecțiune și puteți evita situațiile incomode atunci când contactați un centru de service.

Ce este un ecran tactil

Acest termen a fost format din două cuvinte englezești - atingere și ecran, care se traduce literalmente prin „ecran tactil”. Istoria apariției sale este lungă și a avut loc în mai multe etape. Primul afișaj controlat cu degetul din lume a fost inventat și descris în lucrările sale științifice de americanul E. A. Johnson în 1965. Cinci ani mai târziu, Dr. Samuel Hurst, prin experimente, s-a dezvoltat ecran tactil rezistiv, iar producția fizică a produsului în sine a început abia în 1973.

În prezent, locuitorii orașului se ocupă de panouri tactile aproape în fiecare zi: nu doar smartphone-urile și tabletele sunt echipate cu acestea, ci și bancomatele, terminalele de informații și punctele de acceptare a plăților. Touch screen se conectează la afișajși este sensibil la orice atingere. Poate fi descris ca un dispozitiv de introducere a informațiilor care servește la înlocuirea unei tastaturi.

Este important de știut că ecranul tactil este doar o parte a designului general, responsabil doar pentru senzor. Pentru a transfera o imagine se folosește un afișaj, care este o matrice cu cristale lichide. Unitatea acestor două elemente se numește modul de afișare, care este practic componenta principală a oricărui dispozitiv de înaltă tehnologie.

Cum funcționează panoul tactil

Principiul de funcționare al ecranului tactil este simplu - orice atingere pe acesta declanșează o anumită funcție sau implică anumite acțiuni. Caracteristicile fizice ale funcționării sale depind direct de tipul de panou tactil. Sunt șapte în total, dar cele mai comune astăzi sunt trei.

Cel mai ieftin de produs, rezistent la murdărie și schimbări de temperatură. Cuprinde panou de sticlă și membrană din plastic, între care se află izolatoarele. Orice presiune face ca sticla să treacă prin microizolator, iar membrana și panoul se închid. După aceasta, un controler special citește modificările și le convertește în coordonate de contact. Punctele slabe ale acestui model sunt transmisia scăzută a luminii, durata de viață scurtă și un risc ridicat de deteriorare în caz de cădere.

Ecran capacitiv

Mai fiabil și durabil, dar vulnerabil la vreme rea, apă și poluare. Utilizează o sticlă tactilă specială acoperită cu material rezistiv. Prin el trece un curent alternativ, care este furnizat de electrozi situati la colturile ecranului. Adică, atunci când atingeți ecranul tactil, are loc o scurgere de curent, care este detectată de senzori speciali. Ei înregistrează aceste modificări și le transmit controlorului.

Senzor unde acustice de suprafață

Unul dintre cele mai complexe ecrane. Particularitatea muncii sale este că în grosimea sticlei există vibratii ultrasonice. Când apăsați pe ecranul tactil, undele sunt absorbite și convertite într-un semnal electric, care este apoi transmis controlerului. Avantajul acestei tehnologii este durata de viață lungă, egală cu cel puțin 45 de milioane de atingeri. Principalul dezavantaj este că ecranul este extrem de sensibil la murdărie și interferențe electromagnetice.

În plus, există mai multe tipuri de panouri tactile. Acestea includ:

Capacitiv proiectat. În interiorul unor astfel de ecrane există o rețea de electrozi, care, atunci când sunt apăsate, formează un condensator, a cărui capacitate este măsurată de senzori electronici.
Infraroşu. De-a lungul marginilor lor există emițători și receptori de lumină în domeniul IR când atingeți ecranul, o parte a luminii este blocată și astfel se determină locația clicului.
tanzometric. Acestea se bazează pe fixarea simplă a deformării ecranului, sunt rezistente la deteriorare și sunt adesea instalate în aer liber.
Inducţie. În interiorul lor există o bobină de inductanță și fire atunci când un astfel de ecran este atins cu un instrument special, tensiunea câmpului magnetic existent se modifică.

Cum se verifică ecranul tactil

Touchpad-ul poate să nu funcționeze corect dacă dispozitivul mobil este deteriorat fizic sau fără un motiv aparent. Următorii factori indică faptul că problema este la senzor:

Pot exista mai multe motive pentru o astfel de defecțiune:

Display murdar. Dacă nu ștergeți prompt senzorul cu mijloace speciale, atunci în timpul funcționării acesta va deveni abundent acoperit cu amprente și urme grase, ceea ce îi poate reduce sensibilitatea.
Încălcare regim de temperatură. Temperaturile prea ridicate sau scăzute, precum și scăderea lor puternică, sunt o cauză comună a defecțiunii ecranului tactil.
Deteriorarea cablului. Se poate desprinde de pe sticlă din cauza deteriorării mecanice, întrerupând astfel conexiunea dintre acesta din urmă și acoperirea tactilă.
Pătrunderea umezelii. Dacă există lichid în interiorul gadgetului, poate apărea oxidarea contactelor. Uneori, problema poate fi rezolvată cu un uscător de păr.
Prăbușire software. În acest caz, trebuie să reîncărcați dispozitivul pentru aceasta, veți avea nevoie de un cablu USB și de software-ul în sine.

Cum să înlocuiți singur ecranul tactil de pe telefon

Înainte de a elimina ecranul tactil, ar trebui opriți-vă smartphone-ul, scoateți bateria și cartela SIM. Este important să vă amintiți secvența de dezasamblare, astfel încât să puteți remonta ulterior dispozitivul fără a deteriora elementele interne. Unele modele pot necesita dezasamblarea completă a carcasei, ceea ce necesită cunoștințe speciale. Pentru a înlocui ecranul tactil de pe telefon cu propriile mâini, trebuie să pregătiți în avans echipamente speciale, și anume:

Procesul de înlocuire a ecranului tactil este următorul:

Scoate capacul din spate al telefonului;
Şurubelniţă scoateți toate șuruburile de-a lungul perimetrului corpului;
Cu grija introduceți spatulaîntre fixarea carcasei și levi;
Uscător de păr încălziți lipiciul conectarea senzorului la matrice până la o temperatură maximă de 80 °C;
Fixați pentru afișare ventuză, care vă va permite să separați ecranul tactil de matrice;
aplica strat subțire de lipiciși instalați un nou touchpad;
Cu grija presași îndepărtați orice adeziv rămas;
Reasamblați dispozitivul în ordine inversă.

Care este diferența dintre ecran tactil și afișaj

Ecranul este partea smartphone-ului pe care este afișată imaginea. El este conducătorul informațiilor vizuale și o face accesibilă ochiului uman. Un ecran tactil este o sticlă tactilă, al cărui scop principal este apelarea unei anumite funcții. Adică el este numai instrument de introducere a informațiilor, dar nicio concluzie.

Dacă telefonul este rupt și apar pânze de păianjen pe el, dar ecranul continuă să funcționeze și puteți vedea clar imaginea, atunci trebuie înlocuit doar senzorul. Când dispozitivul distorsionează imaginea și arată pete, va trebui să schimbați afișajul, ceea ce este o procedură mai consumatoare de timp și mai costisitoare.