Mini-ats102.ru

ООО “Мультилайн”
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое тачскрин на телефоне или смартфоне

Тачскрин или сенсорный экран – это устройство, которое позволяет вводить в компьютер информацию касаясь его экрана с помощью специального пера (стилуса) или просто с помощью пальцев. Данная технология позволяет отказаться от использования дополнительных аппаратных кнопок, что повышает удобство работы и может снизить стоимость всего устройства.

Данный способ ввода информации был изобретен в США в 70-х годах прошлого столетия. Первым компьютером с тачскрином стала появившаяся в 1972 году система PLATO IV. Тот тачскрин работал на основе сетки инфракрасных лучей. Примерно в то же время Сэмюэлем Херстом был разработан первый сенсорный экран, работающий на основе резистивной технологии. А в 1982-году появился первый телевизор с резистивным сенсорным экраном.

Технология изготовления сенсорных экранов развивалась и в начале нулевых годов она начала активно использоваться в производстве мобильных устройств. Сначала появились карманные компьютеры с тачскрином, а потом, телефоны, смартфоны и планшеты. Применение тачскрина позволило значительно расширить возможности мобильных устройств, что стало толчком к значительному росту этой отрасли.

Сейчас тачскрин используется повсеместно, его встраивают в телефоны, смартфоны, планшеты, ноутбуки, моноблоки, мониторы. Также сенсорные экраны активно применяются в автомобильной, медицинской, промышленной и бытовой технике. Фактически, любое устройство, требующее ввода информации, может быть оснащено таким экраном.

Что такое «дисплейный модуль»?

Конструктивно дисплейный модуль любой модели смартфона состоит из двух основных элементов:

  • Жидкокристаллической матрицы, формирующей изображение;
  • Стекла, к которому подводится сенсорная панель.

Если разбираться детальнее, то к каждому из этих элементов подключены еще вспомогательные панели, отвечающие за слаженную работу всего устройства. В ранних моделях смартфонов (к примеру, iPhone до 4 серии) между матрицей и дисплеем (лицевым стеклом) была воздушная прослойка. И, если в телефоне повреждалась стеклянная поверхность (появлялись трещины, сколы или царапины), или снижалось качество/пропадало изображение, то достаточно было поменять только один из элементов.

Последние же модели смартфонов (к примеру, после iPhone 4) изготавливаются по новой технологии, с созданием пассивного слоя — матрицу и дисплей склеивают между собой прозрачной клеевой основой OCA Adhesive. Поэтому и получается, что при повреждении одного из элементов приходится менять весь «дисплейный модуль».

AMOLED

Nokia C6-01

Экраны AMOLED представляют собой следующий этап в развитии OLED-технологии. По сути, это та же самая OLED-матрица, управление которой осуществляется слоем тонкопленочных транзисторов TFT. Благодаря этому усовершенствованию, новый тип экрана стал дешевле в производстве, обрёл расширенную цветовую гамму, значительно «похудел» и стал потреблять меньше энергии.

Как на самом деле работает сенсорный экран вашего смартфона?

Если вы интересовались тем, как работает сенсорный экран, то, скорее всего, натыкались на одну из этих статей «для радиолюбителей». Все они написаны, как под копирку и звучат примерно так: когда вы прикасаетесь пальцем к экрану, в определенной точке изменяется емкость условного конденсатора, которую и регистрируют специальные датчики.

Меня всегда удивляли такие объяснения. От того, что кто-то заменил слова «сенсорный экран» словами «емкость конденсатора», мне никогда не становилось легче. Неужели все эти «техноблогеры» в прошлом были электриками? Почему бы не объяснить такую интересную технологию простыми словами, чтобы все было понятно?

Затем я вижу новость, мол, Apple представила iPhone X с экраном 120 Гц, только это не частота обновления картинки (как на Galaxy S20), а частота какого-то опроса сенсора. Естественно, я иду в интернет за ответами и вижу однотипные объяснения: сенсор экрана iPhone X обрабатывает движение пальцев в 2 раза быстрее, то есть, считывание происходит не за 16, а за 8 миллисекунд!

Ага, вроде теперь все стало на свои места. Правда, не совсем понятно, какое еще считывание, что значит «обрабатывать движение пальцев в 2 раза быстрее» и почему процессор может обрабатывать миллиарды операций в секунду, но движение пальцев — только 60 или 120 раз в секунду?

Читайте так же:
Мтс коннект что это такое

В общем, эта статья будет другой. После ее прочтения у вас не останется неприятного «послевкусия» и вы действительно будете понимать, как все это работает и при чем здесь 120 Гц.

Принцип работы сенсорного экрана — настоящая драма на кончиках пальцев!

Итак, прежде всего, важно понять, что сам по себе экран смартфона совершенно бесчувственный. Чем бы и как бы мы ни прикасались к нему — никакой реакции не последует. Ведь это простой набор из нескольких миллионов крошечных цветных лампочек, которые смартфон использует для отображения картинки.

Чтобы получить какую-то реакцию на прикосновение, нужно где-то дополнительно разместить специальный «чувствительный слой». Но как он выглядит и как именно работает?

Давайте представим, что нам нужно сделать только одну небольшую точку на экране чувствительной к прикосновению. Для этого мы разместим над этой точкой две маленькие пластинки — оранжевую и синюю.

На одну пластинку мы будем подавать ток, то есть загонять туда большое количество электронов (отрицательно заряженных частичек):

две пластинки сенсорного слоя

Природа всегда стремится к равновесию, то есть, внутри пластинки или чего-угодно (например, наших пальцев) количество положительных и отрицательных зарядов должно быть примерно одинаковым.

Однако же на оранжевой пластинке произошел переизбыток электронов (отрицательно заряженных частичек), которые мы силой туда затолкнули, взяв их из батарейки смартфона. Они пытаются оттолкнуться друг от друга и присоединиться к положительно заряженным частичкам, но не могут.

Дело в том, что эти две пластинки мы предварительно изолировали друг от друга, чтобы свободные электроны не смогли просто перепрыгнуть на голубую пластинку, где их с нетерпением ожидают положительно заряженные частицы. Электрическое поле оранжевой пластинки продолжает отталкивать все «минусы» и притягивать «плюсы», которых уже достаточно много собралось на синей пластине.

Что же произойдет, если мы прикоснемся к этим пластинкам любым проводящим ток предметом, например, своим пальцем?

Электрическое поле оранжевой пластины моментально начнет действовать и на наш палец, частично «переключив внимание» с положительных зарядов синей области на положительные заряды внутри нашего пальца:

что происходит, когда палец касается экрана

Ведь синяя пластинка уже под завязку набита положительно заряженными частицами и это «давление» слишком высоко, а на пальце никакого «давления» нет — там свободно себе «плавают» как положительные, так и отрицательные заряды. Естественно, все это приведет к тому, что положительно заряженных частиц на синей пластинке станет меньше, так как влияние оранжевой пластинки снизилось и переключилось на палец.

Вот, в принципе, и все! Нам лишь осталось измерить эти заряды на пластинке и мы сразу поймем, что возле них появился лишний предмет — кто-то прикоснулся к экрану.

Чтобы весь экран стал чувствительным, нужно полностью перекрыть его этими пластинками: вначале первый слой, на который мы будем подавать ток, затем второй изолирующий слой и после — третий, на котором будем замерять изменение заряда:

схема смартфона с тачскрином

Несмотря на то, что все эти слои находятся прямо у вас перед глазами и перекрывают изображение, вы их не увидите, так как все они сделаны из полностью прозрачных материалов. Например, в качестве изоляции может использоваться стекло, а сеточки токопроводящих пластин делают из оксида индия-олова. В низкокачественных экранах эту сеточку увидеть, все же, вполне реально, если посмотреть на выключенный экран под углом на ярком солнце.

Что такое частота опроса сенсора. Или откуда в iPhone 120 Гц?

На картинке выше я схематически показал сеточки из токопроводящего материала, но, естественно, с размером я немножко промахнулся. Кроме того, я не рассказал об одной важной вещи. Все оранжевые пластинки соединены в линии (строки), а голубые — в столбики. То есть, в реальности все выглядит примерно так:

Читайте так же:
Восстановить пароль аккаунта gmail на андроиде

сенсорный слой строк и столбцов

Зачем это делать? Понятное дело, что на экране сенсорный слой состоит не из 3 строк и 3 столбиков, а, например, из 80 строк и 40 столбиков, то есть, всего 3200 пересечений, на которых мы и анализируем электрическое поле. Представляете, какую нужно сделать схему, чтобы подключить каждый такой электрод к своему питанию, чтобы мы могли анализировать 3200 областей на экране?

Вместо этого мы просто подаем напряжение сразу на всю строку и на весь столбик. То есть, подключаем только строки и столбики, после чего наша схема выглядит примерно так:

подключение сенсорного слоя к схеме смартфона

Но теперь возникает просто колоссальная проблема! Мы включаем напряжение на первый слой, чтобы вокруг каждого пересечения создавалось электрическое поле и начинаем непрерывно отслеживать изменение электрического поля в каждом столбце. Еще раз напоминаю, все электроды (пластинки) соединены теперь в один столбик.

Когда мы касаемся какой-то определенной точки, система моментально фиксирует изменение напряжения не в конкретной точке, а в целом столбике (на картинке — это 7 столбец):

изменение напряжения при прикосновении к сенсорному экрану

Получается, экран лишь понимает, что в длинной полоске произошло касание, но где именно — без понятия, ведь мы не анализируем каждое конкретное пересечение электродов, а подключаем все их столбцами и строками.

Можно ли как-то решить эту проблему? Да запросто! Давайте просто перестанем подавать напряжение на всю сетку (весь экран) и будем «заталкивать» свободные электроны только в первую строку из токопроводящих пластинок. В результате электрическое поле будет создано только вдоль одной единственной строки.

Теперь, когда «сработает» 7-й столбец, мы будем точно знать, что точка касания находится на пересечении первой строки и седьмого столбца. Почему так? Да потому, что во всех остальных строках вообще не было никакого электрического поля, мы же ток подавали только на первую строку.

Действительно, это решает проблему для первой строки. Но как быть с остальными? Точно так же! Подаем напряжение только на первую строку и замеряем все столбцы, отключаем ток на первой строке и подаем напряжение на вторую строку. Столбцы, при этом, замеряют изменение непрерывно. Таким образом, мы просто поочередно включаем каждую строку и проверяем столбцы. После того, как дойдем до последней строки, переходим снова к первой.

Конечно же, электроника строит «карту прикосновений», чтобы получить полную картинку, где были расположены пальцы на экране по всем строкам. Ведь, палец — это не тонкое перо, он всегда захватывает большую область, то есть, изменяет электрическое поле (и емкость) сразу в нескольких пересечениях. Поэтому, запоминаются значения напряжения для каждой строки.

Один такой цикл прохода от первой до последней строки — это 1 Гц. Если бы «частота опроса сенсора» равнялась одному герцу, управлять таким экраном было бы крайне тяжело, особенно это касается жестов (движения пальца по экрану) или мультитача (одновременного касания нескольких пальцев).

Для этого мы немножко ускоряемся и весь цикл от первой до последней строки проходит за 16 миллисекунд, то есть, за 1 секунду мы получим 60 проходов (поочередной подачи напряжения от первой до последней строки и считывании напряжения на столбцах).

Нужно ли пробегаться по всем строкам еще быстрее — вопрос интересный. К примеру, картинка на экране iPhone 11 меняется каждые 16 миллисекунд (то есть, частота обновления экрана составляет 60 Гц). При этом, сенсорный слой за это же время успевает пройтись построчно по всему экрану дважды. Зачем? Без понятия. Наверное, чтобы во время презентации (или в технических характеристиках) упомянуть о «120 герцах» и, тем самым, «невольно» ввести неподкованного пользователя в заблуждение.

Интересные моменты

Сенсорный слой (то есть, те самые сетки из токопроводящих пластин и изолятора между ними) раньше всегда находился с обратной стороны защитного стекла. То есть, пользователь прикасался к стеклу, на обратной стороне которого и создавалось электрическое поле. В бюджетных моделях примерно так все и осталось.

Читайте так же:
Виды батарей для смартфонов

Затем производители стали думать, куда бы убрать сенсорный слой в своих флагманах, чтобы сократить толщину экрана и сделать его более прозрачным (а значит и ярким). Так появился Super AMOLED-экран от Samsung, который отличался от любого другого OLED-дисплея только расположением сенсорного слоя — внутри дисплейного модуля, а не на защитном стекле.

Дело в том, что любой экран представляет из себя «бутерброд» из нескольких слоев. В частности, для OLED-экрана это TFT-слой управляющих транзисторов, слой органических диодов, поляризационная пленка и пр. Так вот, «сенсорный слой» на Super AMOLED находится внутри «бутерброда», сразу под поляризационной пленкой.

Apple также размещает в некоторых iPhone этот слой внутри дисплея. Если мне не изменяет память — сразу над цветными фильтрами их IPS-экранов.

Как вы уже поняли, сенсорный экран реагирует на любой предмет, способный проводить электричество: от тонкого металлического провода до капельки воды. Если какой-то предмет не проводит ток, он не вступит во взаимодействие с электрическим полем сенсорного слоя.

Вода является одним из главных врагов сенсорных экранов, так как, будучи прекрасным проводником электричества, вносит очень много «шума» в сигнал. И смартфону становится тяжело точно отличить «прикосновения» воды от реальных касаний. Сравните, насколько похожи эти сигналы:

сравнение касания пальцем и воды сенсорного экрана

Когда мы прикасаемся пальцем к экрану, меняется напряжение сразу во многих точках, причем, в самом центре касания, где контакт максимален — сильнее, чуть дальше — слабее. Это можно изобразить схематически примерно так:

как смартфон видит прикосновение пальца

То есть, смартфон не просто «чувствует» касание, но и «видит» форму этого касания. Соответственно, он пытается реагировать только на тот предмет, который оставляет характерный «след» от пальца. Из-за этого сенсорные экраны и не реагируют на некоторые токопроводящие предметы, например, стилусы с очень тонким наконечником.

К слову, перо S Pen на смартфонах Galaxy Note вообще не имеет никакого отношения к сенсорному слою и электрическому полю, там используется радиосвязь, о чем я подробно рассказывал в этой статье.

Экраны и типы матриц современных смартфонов и планшетов: какой выбрать?

В году так 2007, покупая очередной мобильный телефон, мы оценивали его дизайн, редко обращая внимание на функциональные возможности и тем более экран – цветной, не слишком маленький, ну и здорово. Сегодня мобильные устройства едва можно отличить от друг от друга, но самой важной характеристикой для многих остается экран и не только его размер диагонали, но и тип матрицы. Давайте посмотрим, что скрывается за терминами TFT, TN, IPS, PLS, и как выбрать экран смартфона с необходимыми характеристиками.

Типы матриц

Популярные типы матриц

Популярные типы матриц

В настоящее время в современных мобильных устройствах применяют три технологии производства матриц основанных:

  • на жидких кристаллах (LCD): TN+film и IPS;
  • на органических светодиодах (OLED) – AMOLED.

Начнем с TFT (thin-film transistor), которая представляет собой тонкоплёночные транзисторы, использующиеся для управления работой каждого субпикселя. Данная технология применяется во всех указанных выше типах экранов, включая AMOLED, поэтому сравнивать TFT и IPS не всегда правильно. В подавляющем большинстве TFT-матриц применяется аморфный кремний, но также стали появляться TFT на поликристаллическом кремнии (LTPS-TFT), преимущество которой заключается в уменьшенном энергопотреблении и большей плотности пикселей (более 500 ppi).

TN+film (TN) – наиболее простая и дешевая матрица, используемая в мобильных устройствах c малыми углами обзора, слабой контрастностью и низкой точностью цветопередачи. Данный тип матриц устанавливается в самые дешёвые смартфоны.

IPS (или SFT) – самый распространенный тип матрицы в современных мобильных гаджетах, обладающий широкими углами обзора (до 180 градусов), реалистичной цветопередачей и обеспечивают возможность создания дисплеев с высокой плотностью пикселей. У данного вида матриц несколько видов, рассмотрим самые востребованные:

  • AH-IPS – от компании LG;
  • PLS – от компании Samsung.
Читайте так же:
Мтс проблемы со связью сегодня 2018

Говорить о преимуществах относительно друг друга бессмысленно, так как матрицы идентичны по свойствам и характеристикам. Отличить дешёвую IPS-матрицу можно на глаз по характерным свойствам:

  • выцветание картинки при наклонах экрана;
  • низкая точность цветопередачи: изображение с перенасыщенными цветами, либо с очень тусклыми.

LCDAMOLED

От LCD особняком стоят матрицы, созданные на основе органических светодиодов –OLED. В мобильных устройствах применяется разновидность технологии OLED — матрица AMOLED, демонстрирующая самый глубокий чёрный цвет, низкое энергопотребление и слишком насыщенные цвета. Кстати, срок работы AMOLED ограничен, но современные органические светодиоды рассчитаны минимум на три года беспрерывной работы.

Сравнение IPS и AMOLED матриц, у последней заметна перенасыщенность цветов

Сравнение IPS и AMOLED матриц, у последней заметна перенасыщенность цветов

Вывод

Наиболее качественное и яркое изображение на данный момент обеспечивают AMOLED-матрицы, но если вы смотрите в сторону смартфона не от Samsung, то рекомендую IPS-экран. Мобильные устройства с матрицей TN+film попросту устарели технологически. Рекомендую не покупать смартфон с экраном AMOLED, у которого плотность пикселей менее 300 ppi, это связано проблематикой рисунка субпикселей в данном типе матриц.

Перспективный тип матрицы

QLED

QLED – самые перспективные дисплеи, основанные на технологии квантовых точек. Квантовая точка представляет собой микроскопический кусочек полупроводника, в котором важную роль играют квантовые эффекты. QLED матрицы в перспективе будут иметь лучшую цветопередачу, контрастность, более высокую яркость и низкое энергопотребление.

Проекционно-емкостной сенсорный экран

В данном случае устройство отличается от предыдущих довольно сильно. Внутренняя сторона экрана представляет собой сетку электродов. Если происходит прикосновение предметом большей емкости к электроду, то образуется конденсатор, обладающий постоянной емкостью. Такие экраны используются на улице, так как позволяют устанавливать стекло, толщина которого достигает 18 мм, при этом удается получить не только максимально твердую поверхность, но и обеспечить вандалоустойчивость.

Your browser is outdated and open to serious security issues!

Start by browsing through our departments. When you find something you like, simply click «Add to Cart»!

Сенсорные экраны

Мониторы

Доставка

Прочее

С чего всё начиналось в мире сенсорных экранов.| Печать |

Первый персональный компьютер с сенсорным экраном HP-150

Первый сенсорный экран был изобретён в 1970 году преподавателем Университета штата Кентукки, столкнувшимся с проблемой считывания данных с лент самописцев. С целью автоматизации обработки очень большого количества лент, Самуэль Херст изобрёл первое устройство сенсорного ввода – графический планшет с резистивным принципом определения координат, названное Elograph.

Впоследствии Херст основал компанию Elographics, ставшую первой в производстве сенсорных экранов. В 1977 году компания Elographics получила патент на конструкцию пятипроводной резистивной сенсорной панели. Это решение и спустя более трех десятков лет остается весьма популярным. Компания работает до сих пор, только уже под другим названием: в 1994 году она была переименована в Elo TouchSystems, а впоследствии вошла в состав холдинга Tyco Electronics. В 1982 году Самуэль Херст представил первый в мире телевизор с сенсорным экраном на всемирной ярмарке. А через год был изобретён первый персональный компьютер HP-150 с сенсорным экраном на ИК-сетке (оптическая технология ввода информации), выпущенный компанией Hewlett-Packard. Для отслеживания нажатий применялась сеть инфракрасных лучей, организованная перед обычным ЭЛТ-экраном. Система представляла собой матрицу 21*14, составленную из инфракрасных свето- и фотодиодов. Таким образом, первой была открыта резистивная сенсорная технология, а в дальнейшем оптическая.

Сенсорный телефон SIMON от компании IBM

Но, несмотря на революционность технологий, до внедрения сенсорных экранов в повседневную жизнь было ещё очень далеко. Сказывалась ограниченность в возможностях ввода информации, очень высокое энергопотребление и большая стоимость производства в силу не достаточного развития технологий того времени, так что сенсоры в ту пору применялись лишь в некоторой медицинской и промышленной аппаратуре. В мобильных устройствах первые сенсорные дисплеи появились в 1992 году, когда IBM продемонстрировала SIMON, сочетавший в себе функционал мобильного телефона, пейджера, КПК и факса. Продажи SIMON начались в США, в 1994 году, а его цена составляла $899.

Идея массового производства сенсорных экранов для широкого круга потребителей привела к выпуску в 1998 году фирмой Apple первого карманного компьютера с сенсорным экраном и возможностью распознавания рукописного текста – Apple Newton MessagePad. Технология, основанная на резистивном принципе, имела настолько большой успех у потребителей, что, в результате развития коммуникационных технологий в электронных средствах связи, появились также и коммуникаторы с сенсорными экранами. А позднее и индуктивная сенсорная технология, улучшившая распознавание графических фигур и рукописного текста, и к 2006 году уже все крупные мировые производители мобильных устройств беспроводной радиотелефонной связи начали внедрять сенсорные технологии в свои устройства и начали выпуск смартфонов с такими экранами. До настоящей революции оставался один год.

iPhone первого поколения компании Apple

После того, как компания Apple представила 9 января 2007 года свой iPhone первого поколения на выставке MacWorld (который через полгода можно уже было купить в магазине), начался настоящий сенсорный бум — дисплеи такого типа появились в принтерах, электронных книгах, различных видах компьютеров и т. д. Новое электронное коммуникационное устройства iPhone имело сенсорный экран уже на технологии проекционно-ёмкостной, что позволило реализовать функцию multitouch, то есть распознавание одновременно двух и более прикосновений. До этого сенсорные ёмкостные экраны использовались только в платёжных терминалах и других устройствах ввода информации на улице, так как имели антивандальные свойства (ёмкостные технологии в отличие от других позволяли использовать экраны из стекла толщиной до 18 мм).

После этого производители электронных устройств связи старались выпустить полноценную замену. Так, в мире мобильных средств связи вначале появился сенсорный телефон LG KE850 Prada в том же 2007 году. Телефон обладал стильным дизайном и значительными возможностями, но самым ярким свойством Prada от LG были не технические параметры, а сенсорный экран. LG Prada стал первым телефоном, управлять которым можно было с помощью пальцев, а не стилусом.

LG KE850 Prada

До 2007 года никто из производителей мобильных телефонов на выпускал свои модели с сенсорным экраном, это были лишь коммуникаторы на Windows Mobile, а также устройства не совсем с полноценным сенсорным экраном самых разнообразных производителей — сенсорный экран этих моделей был практически бесполезен и использовался по большей части в маркетинговых целях. Его функциональность ограничивалась возможностями рисовать и писать заметки, а полноценно управлять телефоном с помощью этого экрана было нельзя.

LG создала со своей первой моделью с сенсорным экраном реального конкурента для модели Apple. После выхода этого телефона производство сенсорных моделей, управляемых при помощи пальцев, стало очень активно развиваться. В дальнейшем LG выпустила телефоны с сенсорными экранами LG KF700 с 3-дюймовым экраном и LG KE990, популярного под названием LG Viewty.

Уже через два года, в 2009, в ассортименте каждой большой фирмы по выпуску мобильных средств связи насчитывалось более двадцати моделей сенсорных телефонов, и это число продолжало постоянно расти. После триумфа iPhone весь мир старался использовать сенсорные технологии – сенсорные телевизоры, мониторы для ПК, видеокамеры и фотоаппараты, в том числе и мобильные устройства связи, широко внедрявшие резистивные сенсорные экраны в конце первого десятилетия двадцать первого века, а затем после нескольких поколений iPhone – и сенсорные ёмкостные, в том числе и проекционно-ёмкостные. Новые изобретения появлялись год за годом: в 2010 году появились новейшие плазменные панели от LG, плоские сенсорные мониторы от Samsung, IPad – первый сенсорный планшетный компьютер.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector