Як працює сенсорний екран?

Кілька десятків років тому людство і уявити собі не могло, що комп’ютерним пристроєм (телефоном, комп’ютером, телевізором та ін.) можна буде керувати за допомогою натискання на екран. Це відкриття дало великий спектр можливостей у сфері технологій. Як же працює цей екран, який зараз дуже популярний у мобільних, побутових та комп’ютерних пристроях?


Сенсорний екран – пристрій для введення і виведення інформації, тобто такий, що дозволяє вносити інформацію і переводити її з машинної мови у форми, доступні для людського сприйняття. Цей агрегат являє собою екран, що реагує на дотики до нього.

Перший сенсорний екран з’явився на початку 60-х років і був винайдений англійцем Джоном Джонсоном. Його винахід кілька десятиліть використовувалося в авіації.

Сьогодні «тачскрін» широко використовується в платіжних терміналах, кишенькових комп’ютерах, мобільних телефонах, ігрових консолях, операторських панелях у промисловості.

Сенсорний екран може бути декількох видів і, відповідно, працює за різними фізичними принципами.

Резистивний екран

У перекладі з англійської «resistance» означає опір. Назва такого екрану каже нам про те, що в основі його роботи – електричний опір. Воно визначає, наскільки легко електрика проходить крізь матеріал. В основі такого екрану – дисплей, який відображає картинку, підкладка (захищає екран від деформації), два електричних шари, розділених ізолятором від постійної напруги, і мембрана, тонка плівка, що реагує на коливання.


Ці панелі працюють, виявляючи, наскільки змінюється опір струму при торканні, тобто залежать від сили натискання. Коли ми натискаємо на плівку (мембрану), вона стикається з дисплеєм, вводить у дію резистивні шари і замикає ланцюг. У результаті відбувається електрична реакція, яка виводить на екран «відповідь» у вигляді зміни картинки. Електричні провідники (резистивні шари) можуть бути зроблені з металевих дротів, але частіше вони виготовлені із тонкої плівки з прозорого  матеріалу для кращої електричної провідності. Це принцип дії чотирьохпровідного резистивного екрану. Перший такий «тачскрін» був розроблений Джорджем Семюелем Херстом в 1975 році. Сьогодні цей тип екранів практично не використовується через те, що плівка на екрані (мембрана) дуже тонка, і є велика можливість пошкодити роботу сенсора при сильному натисканні. Такий сенсор використовувався в перших моделях «безкнопкових» телефонів.

Через деякий час був здійснений «апгрейд» резистивного екрану. Тепер усі електричні провідники перемістилися на підкладку, а значить – стали більш захищеними від механічних пошкоджень. Навіть при дефекті мембрани екран продовжить працювати.

Резистивні екрани реагують на дотик будь-якого гладкого твердого предмета: руки (голої або в рукавичці), стилуса, кредитної картки, ручки. Їх використовують скрізь, де вандалізм і низькі температури не виключені: для автоматизації промислових процесів, у медицині, у сфері обслуговування (POS-термінали), в персональній електроніці (КПК). Кращі зразки забезпечують точність в 4096×4096 пікселів. Таку якість і деталізацію зображення дає лише професійний фотоапарат.

Недоліками резистивних екранів є відсутність відчуття дотику зображення через товщину, маленький термін придатності (не більше 35 млн. натиснень в одну точку) і погана стійкість до пошкоджень (плівку легко розрізати).

Поверхнево-ємнісний сенсорний екран

Це дешевий тип екранів, який у наш час зустрічається тільки в старих смартфонах і в деяких нових моделях бюджетних фірм. У вигляді захисного шару тепер виступає скло, під яким знаходиться суцільна резистивна (електрична) поверхня. На кути екрану, до резистивноїповерхні, подається змінна напруга.

У нашому тілі є певний електричний заряд, а значить, воно здатне до невисокого реактивного опору для електричного струму. Якщо доторкнутися пальцем до екрану, то через людське тіло потече невеликий струм витоку від пристрою. Спеціальний чіп визначає місця витоку через кожен з контактів на куті екрану. Чим далі палець від кута, тим більше опір, тим менше витік струму через цей кут, і тим більше буде потрібно сила натискання. Чіп аналізує потоки витоку через кожен з кутів і визначає місце торкання.

Сенсорний екран даної технології визначає доторки тільки в тому випадку, якщо до екрану торкається один палець. За деяких хитрощів, сенсор здатний визначити відстань між двома пальцями, що знаходяться на екрані водночас; це дозволяє управляти функцією масштабування в програмах пристрою.

Проекційно-ємнісні сенсорні екрани

В основі такого сенсору – складна багатошарова конструкція, він складається з набору мініатюрних прозорих елементів, з’єднаних спеціальною прозорою сіткою контактів. «Тачскрін» знаходиться просто під захисним склом екрану. При певному освітленні іноді вдається побачити деякі елементи сенсора. Найчастіше це малюнок у вигляді безлічі точок, на цьому фото також видно літери «Н»:

Сітка контактів (суцільний електричний шар) виконує роль вмістилища-накопичувача заряду. Користувач своїм дотиком вивільняє в певній точці частину електричного заряду.

Оскільки електрику розподілено по всьому екрану, такий сенсор має функцію мультитач (від англ. Multitouch, multi-touch – безліч дотиків), тобто визначає дотик відразу декількох пальців. Сьогодні це найпоширеніший тип екранів, який відрізняється своєю довговічністю завдяки тривалій працездатності.

Проекційно-ємнісні екрани широко застосовуються і в персональній електроніці (більшість смартфонів, ноутбуків, комп’ютерів із «тачскріном»; сучасні телевізори), а також в автоматах, в тому числі в установлених на вулиці, що є украй стійкими до зовнішніх і деяких внутрішніх забруднень.

Однак у ємнісних екранів є мінус: на відміну від резистивних, захисний матеріал виконаний зі скла, а не з пластика, через що користуватися пристроями з таким екраном потрібно дуже охайно.

Використані інтернет-джерела:

http://rtpos.com.ua/poleznoe/portal-znanij/29-material-2

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%BE%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%8D%D0%BA%D1%80%D0%B0%D0%BD#%D0%98%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F

https://studfiles.net/preview/1645150/page:20/

https://trashbox.ru/topics/6745/chto-luchshe–emkostnyj-ili-rezistivnyj-ekran

https://www.iguides.ru/main/other/kakie_byvayut_sensornye_ekrany/

Підготувала за матеріалами сайтів: студентка 3 курсу відділення журналістики Ілюніна Ольга