что такое резистивный экран в телефоне

Тачскрины – резистивный, емкостной, волновой. Принцип действия

Первое появление сенсорных экранов пришлось на эпоху наладонников прошлых лет – КПК или, по англ., PDA. Гаджеты были интересными, но несуразно малофункциональными, поэтому и не прижились, в отличие от тачскринов.

Резистивные системы

Представьте себе проводник в виде тонкой и гибкой металлической пластинки, а напротив него – стеклянную панель, покрытую токопроводящей краской. Если надавить чем-то на металлическую пластинку, она прогнется и коснется покрытия на стекле. А так как по обеим поверхностям постоянно пробегают электрические заряды, то в месте контакта образуется нечто вроде короткого замыкания малой мощности. Зафиксировать наступление такого события при помощи современных технологий проще простого, равно как и определить, в какой именно точке пластины оно произошло.

А дальше дело техники – зная координаты места соприкосновения поверхностей, драйвер переводит данные в точку на пиксельном экране и дает команду курсору. Все остальное точь в точь напоминает работу самой обычной компьютерной мышки. Специализированное ПО, отталкиваясь от выведенного на экран и координат нажатия, выполняет соответствующие команды. Чтобы снизить риск ложных срабатываний, для более точной идентификации точки нажатия рекомендуется вместо широкого пальца использовать наконечник стилуса.

Емкостный сенсорный дисплей

Наружная сторона в таких устройствах представлена жестким стеклом, под которым располагается пластина из токопроводящего материала – она играет роль хранилища постоянного электрического заряда. Так как человеческое тело с физической точки зрения тоже обычный проводник, то при прикосновении пальца к конкретной точке стекла возникает утечка заряда из хранилища, что и фиксируется контролирующими устройствами. Они располагаются по периметру экрана, и путем нехитрых сопоставлений данных от разных сенсоров можно без особого труда вычислить точку касания.

Заряд на накопителе после каждого касания восстанавливается до эталонного значения, поэтому система всегда готова к работе. Емкостные дисплеи хороши тем, что между глазами пользователя и генерирующим картинку LED-экраном почти нет помех, лишь один слой защитного стекла. По сравнению с резистивными устройствами потери в яркости оказываются минимальны – 10% против 25%, что и обуславливает возможность получения куда более четкой и красочной картинки.

Яркие волновые дисплеи

Экран представляет собой стеклянную пластину, по периметру которой в соответствии с координатной сеткой X×Y расположены светодиодные пары «излучатель-получатель сигнала». Система спроектирована таким образом, что контроллер всегда «знает», был ли отправлен в направлении конкретного получателя луч света или нет. И если последний рапортует о том, что ничего не прошло, это сигнал о нажатии. А дальше, определив точку пересечения вертикального и горизонтального прерванных лучей, автоматически получаем координаты места нажатия на дисплее. Движется свет быстро, гораздо быстрее, чем осуществляет свои манипуляции пользователь, поэтому скорость реагирования у волновых сенсорных устройств потрясающая.

Но не это делает их столь привлекательными, а то, что никаких металлических полупроводников здесь нет и в помине. То есть, не существует и никакого препятствия на пути световых лучей, что и дает возможность для 100% передачи яркости изображения. Конечно, на практике КПД ниже единицы, да и накапливающийся слой грязи с внешней стороны стекла вносит свои коррективы. Но в идеальном воплощении волновая технология сенсорных экранов обладает наибольшими перспективами из всех существующих.

Делаем выводы

Принято считать, что резистивные экраны уже стали пережитком прошлого, время волновых наступит завтра-послезавтра, ну а сегодня безраздельно правят емкостные дисплеи. Обусловлено это не столько требованиями пользовательской аудитории, сколько финансовым аспектом – нельзя наделить смартфон экраном Hi-End класса и сохранить при этом низкую розничную стоимость устройства. С другой стороны, никто толком не берется предсказать, куда повернет прогресс в ближайшее время и что придется на смену емкостным и волновым экранам.

Источник

Емкостной или резистивный сенсорный экран, в чем отличия?

Сегодня экран, помимо своих прямых функций является еще и устройством ввода информации в момент прикосновения к нему. Как и у всего рождающего интерес и спрос, на рынке присутствует огромное множество видов и типов сенсорных экранов, обладающих разными физическими действиями и принципами в работе. Давайте рассмотрим наиболее популярные и часто встречающиеся нам виды экранов в той или иной аппаратуре, например – автомобильная магнитола, GPS навигатор, сотовый телефон, банкомат и пр…

Резистивно-сенсорный экран и принцип их работы

Резистивные экраны бывают нескольких видов, четырех проводные и пяти проводные. Давайте рассмотрим принципы работы каждого из этих видов резистивного строения по отдельности.

Четырёх проводной резистривный сенсорный экран

Принцип действия 4-проводного резистивного сенсорного экрана

Четырех проводной резистивное сенсорное покрытие экрана состоит из нескольких компонентов, а именно, гибкой пластиковой мембраны и стеклянной панели. И мембрана, и панель обладает слоем резистивного покрытия, а пространство между ними заполнено микро изоляторами, равномерно распределены по рабочей (активная область, это место где происходит соприкосновение пальца со стеклом) области экрана, изолируя проводящие поверхности. В момент нажатия на экран, происходит замыкание мембраны и панели, сигнал поступает о месте нажатия на контроллер аналогово-цифрового преобразователя и регистрируя изменения сопротивления преобразует в точку прикосновения в виде координаты (X / Y).

Принцип действия 4-проводного резистивного сенсорного экрана

Алгоритм считывания информации в общих чертах:

Пяти проводной резистивно-сенсорный экран и принцип работы

Пяти проводной резистивный сенсорный экран, надежнее своего собрата за счёт того, что даже если повредить мембрану, то монитор будет продолжать работать, что нельзя сказать про 4-проводной вариант. Заднее стекло обладает резистивным покрытием с четырьмя угловыми электродами.

Принцип действия 5-проводного резистивного сенсорного экрана

Четыре электрода заземлены, а мембрана ровна +5V с поддержкой постоянного уровня напряжения мембраны при помощи аналогово-цифрового преобразователя.

Принцип действия 5-проводного резистивного сенсорного экрана

В момент сна, напряжение сенсорного экрана равно 5V но, как только на экран происходит нажатие или он соприкасается с чем-либо, микропроцессор фиксирует изменение мембраны и происходит вычислительный процесс координат места соприкосновения по алгоритму:

Емкостные сенсорные экраны и принцип их работы

Поверхностно-ёмкостной экран (емкостной) является проводником переменного тока.

Принцип действия поверхностно-ёмкостного сенсорного экрана

Принцип действия поверхностно-ёмкостного сенсорного экрана

Более ранние модели «ёмкостных экранов» применяли постоянный ток, это в разы упрощало конструкцию, но при плохом заземлении были сбои.

По надежности, емкостной сенсорный экран обладает возможностью около 200 млн нажатий, это примерно 6,5 лет нажатий с интервалом одной секунды, (емкостной экран влагостойкие и отлично справляются с не проводящими загрязнениями). Прозрачность емкостных экранов равна 90 %, но даже при таких великолепных характеристиках, все-таки присутствуют уязвимости. Широкое распространение ёмкостные экраны получили в автоматах массового скопления людей (например, банкоматы «СберБанка»), но любой сталкивался с тем, что аппарат не реагирует на рука находится в перчатке.

Принцип работы проэкционно-емкостных сенсорных экранов

Внутренняя сторона экрана состоит из сетки электродов, тело человека и электрод образуют конденсатор, в момент соприкосновения, система замеряет ёмкость конденсатора подачей импульса тока и, замеряет напряжение.

Принцип действия проекционно-ёмкостного сенсорного экрана

Проекционно-емкостные экраны обладают прозрачностью до 90 % и обладают высоким температурным диапазоном. При этом экраны такого характера долговечны в использовании и точны в показателях места соприкосновения. Экраны способны устанавливаться на экраны с толщиной до 18 мм, что позволяет использовать эту технологию в вандалоустойчивом оборудовании. Тек же, не реагирует на не проводящие загрязнения, а проводящее загрязнение спокойно подавляется программным обеспечением (например – залипание, система видит постоянно работающую область и делает ее неактивной).

Принцип работы проэкционно-емкостных сенсорных экранов

Огромную популярность этот вид экранов получил у уличных автоматах пополнения сотовых телефонов, банкоматах и пр…., некоторые модели реагируют даже на соприкосновение если рука находится в перчатке (что очень удобно, особенно в зимнее время). Современные модели проекционно-емкостных экранов обладают высокой точности, но есть небольшой минус, чем толщина стекла больше, тем менее чувствителен, становиться сенсор.

Проэкционно-емкостной экран реагирует даже на приближение руки (порог отклика можно устанавливать программно). Отличительно-народное восприятие этих экранов с остальными, в одном варианте нажатие происходит при помощи касания руки, а в другом при нажатии стилусом или ногтем.

Хочется обратить внимание, что часто путают проэкционно-емкостные экраны с поверхностно емкостными, из-за различий в терминологии, например экраны всеми любимыми яблочными изделиями (iPhone, IPAD и пр..) являются проекционно-ёмкостными.

Выводы

Каждый из вышеперечисленных видов сенсорных экранов обладает своими преимуществами и недостатками, для более точного понимания, давайте рассмотрим таблицу технических характеристик о работоспособности того или иного вида экрана.

Мы работаем, чтобы Вы отдыхали!

Источник

Сенсорный экран: резистивный или емкостный – в чём разница?

Если вы не относитесь к числу подкованных в техническом плане пользователей и перед вами в скором будущем станет вопрос выбора мобильного телефона или смартфона с сенсорным экраном, наверняка, читая спецификации мобильных устройств вы встретите такие термины, как «емкостный экран» или «резистивный экран». И тут вам в голову придет вполне логичный вопрос – какой из них лучше: резистивный или емкостный? Давайте выясним, чем отличаются сенсорные дисплеи, какие их виды существуют и в чем заключаются их преимущества и недостатки.

РЕЗИСТИВНЫЕ ЭКРАНЫ

Если говорить доступным языком, избегая мудрых технических терминов и оборотов, то резистивный сенсорный экран представляет собой гибкую прозрачную мембрану, на которую нанесено токопроводящее (иначе говоря – резистивное) покрытие. Под мембраной находится стекло, также покрытое токопроводящим слоем. Принцип действия резистивного экрана состоит в том, что при нажатии на экран пальцем или стилусом происходит замыкание стекла с мембраной в конкретной точке. Микропроцессор фиксирует изменение напряжения мембраны и вычисляет координаты касания. Чем точнее нажатие, тем процессору проще вычислить точные координаты. Поэтому с резистивными экранами на много проще работать со стилусом.

Основные преимущества резистивных экранов заключаются в том, что они сравнительно дешевы в производстве, а также в том, что данный тип дисплея реагирует на нажатие любыми предметами.

Недостатки резистивных экранов таковы: невысокая прочность; небольшая долговечность (порядка 35 млн. нажатий на точку); невозможность реализации мультитача; большое число ошибок при обработке таких жестов, как скольжение, перелистывание.

Если говорить о линейке смартфонов LG Optimus, то резистивный экран использовался при производстве лишь одной модели – GT540, которая и была самым первым Оптимусом.

ЁМКОСТНЫЕ ЭКРАНЫ

Этот тип сенсорных экранов делится на два подтипа: обычные емкостные и проекционно-емкостные.

В первом случае стекло покрывается токопроводящим слоем. В углах дисплея расположены электроды, подающие на проводящий слой переменное напряжение. При касании к экрану токопроводящим предметом (палец) наблюдается утечка тока. Чем место касания ближе к тому или иному электроду, тем больше сила тока и меньше сопротивление. На основании этих данных процессор вычисляет точку соприкосновения пальца с поверхностью емкостного экрана. В случае с обычными емкостными экранами невозможна реализация полноценного мультитача.

Если говорить о более современных проекционно-емкостных экранах, то в этом случае на внутренней стороне дисплея имеется сетка электродов. Касание к электроду предметом высокой ёмкости (палец) образует конденсатор, ёмкость которого и измеряется для последующих вычислений. Проекционно-емкостные экраны позволяют реализовать полноценный мультитач.

В связи с вышеописанными особенностями конструкции емкостных экранов работать с ними при помощи обычного стилуса или любого твердого предмета невозможно – необходимо касание экрана пальцем или специальным токопроводящим стилусом.

Емкостные экраны имеют следующие достоинства: возможен мультитач (в проекционно-емкостных), высокое светопропукание, надежность, отсутствие необходимости давления на экран (достаточно минимального касания). Недостатки таковы: более дороги в производстве, нежели резистивные; отсутствие возможности работы со стилусом (для многих это вовсе не недостаток).

Емкостные экраны используются практически во всех устройствах линейки LG Optimus, кроме смартфона LG Optimus GT 540.

Так какой экран лучше: резистивный или емкостный?

Если вы внимательно прочитали данную статью, то без проблем сможете и сами сделать вывод. Я же лишь скажу о том, что спор это обречен на провал. Некоторым пользователям нравится работать со стилусом и они не приемлют емкостные дисплеи. Но все же большинству комфортнее управлять устройством, оборудованным емкостным экраном – это удобнее, да и возможность мультитача решает многое. Ведь не спроста все современные смартфоны и планшеты, работающие под управлением Android, имеют именно емкостные дисплеи.

Источник

Как работает сенсорный экран смартфона?

Содержание

Содержание

Сенсорные экраны, без которых невозможно представить современный мир, впервые появились в мобильных устройствах в далеком 1994 году, когда в продажу вышел уникальный для своего времени телефон IBM Simon. Но сенсорные тачскрины далеко не сразу полюбились массовому пользователю, так как поначалу их отзывчивость и энергоэффективность оставляли желать лучшего. Устройства, оснащенные экранами, которые реагируют на нажатия, нельзя было назвать доступными по цене.

Но времена меняются. К 2020 году наблюдается следующая тенденция — некоторые кнопочные телефоны и смартфоны могут стоить даже дороже бюджетных аналогов с сенсорным экраном. Производство тачскринов стало максимально бюджетным, хотя многое зависит от типа используемой матрицы. Пользоваться экранами стало значительно удобнее. О том, как развивались сенсорные экраны, какие их виды существуют на сегодняшний день и что, предположительно, нас ждет в будущем, вы можете прочитать в нашей статье, а также посмотреть видео на эту тему.

Резистивные экраны

Именно экран с резистивным принципом определения координат стал первым в мире (если рассматривать коммерческие решения), с помощью которого стало возможно управлять техникой. Изобретено такое решение было ещё в 70 году прошлого века — во времена, когда смартфоны если и существовали, то только в виде идеи, реализация которой станет доступна спустя пару десятков лет.

Принцип работы резистивного экрана, изобретённый физиком Джорджом Сэмюэлем Херстом и его коллегами, заключается в наличии над матрицей двух электропроводящих резистивных слоев и находящихся между ними микроизоляторов, равномерно распределенных по всей области экрана. При нажатии на дисплей слои замыкаются, при этом меняется сопротивление, которое регистрируется аналогово-цифровым преобразователем, принимая вид координат прикосновения по осям X и Y. Это позволяет определить в каком месте было совершено нажатие. Главным плюсом резистивного тачскрина считается его всеядность — он реагирует на прикосновения любых предметов, но и недостатков у такого экрана хватает, из-за чего он давно не используется в смартфонах.

Минусы:

При этом в разное время были и примеры сравнительно хороших резистивных экранов с отличным позиционированием, а ещё такие экраны надежно работают на холоде и в жару.

Емкостные экраны

Это может показаться удивительным, но первые емкостные дисплеи, которые используются в современных смартфонах, появились раньше резистивного варианта, уже практически не встречающегося в мобильной технике. Принято считать, что емкостный экран был создан англичанином Эриком Джонсоном из Royal Radar Establishment. Разработанный экран реагировал именно на прикосновения пальцев или других токопроводящих предметов, но долгое время использовался в основном авиадиспетчерами. Недостатки технологии заключались в отсутствии поддержки более одного касания и в сложности использования в массовых устройствах.

Впервые в смартфонах поддержка более одного нажатия, или мультитача, стала доступна в аппарате Iphone первого поколения, который начал продаваться в 2007 году. Многочисленные пользователи сразу оценили удобство и сравнительно хорошую отзывчивость дисплея. Не будет преувеличением написать, что именно Iphone стал убийцей кнопочных смартфонов, которые постепенно начали вымирать, даже противникам сенсорных экранов не оставалось ничего иного, как смириться с этим явлением.

Преимущества емкостного тачскрина вполне очевидны, если вам приходилось пользоваться его резистивным аналогом, до сих пор применяемым в некоторых банкоматах и различных автоматах для покупки билетов, еды, напитков и т. п. Прежде всего, для распознания нажатия не нужно слишком сильно давить на экран, хотя современные стекла в этом плане достаточно прочны. Также в последние годы почти во всех смартфонах отказались от использования экранов с воздушной прослойкой, хотя исключения есть не только в ультрабюджетном сегменте. К примеру, прослойка есть в девайсе Armor 3 WT, стоимость которого превышает 20000 рублей.

К тому же интерфейс мобильных устройств с емкостным тачскином, как правило, хорошо оптимизирован под управление только лишь пальцами, за исключением некоторых старых моделей смартфонов, уже снятых с производства и с продажи. Но в случае необходимости можно воспользоваться емкостным стилусом для рукописного ввода текста или работы и изображениями. Также в некоторых моделях, к примеру, в аппаратах Samsung Galaxy Note, применяется стилусы, передающие сигнал через Bluetooth, а не нажатия на экран, и, по слухам, в будущем будет использоваться Wi-Fi-соединение для еще большей дальности связи.

Современные емкостные дисплеи вовсе не такие хрупкие, какими их принято считать, и хотя почти все экраны не переносят или с трудом переносят падения с большой высоты, но даже трещины на стекле в большинстве случаях не приводят к поломке сенсорного слоя. Поэтому все еще остается возможность управляеть девайсом через экран.

Правда, есть проблемы с работой при низкой температуре окружающей среды и с попаданием воды на экран, приводящей к случайным нажатиям и проблемам с управлением, так как жидкость обладает токопроводящими качествами. Из-за попадания капелек воды сенсор нередко считает, что его коснулись пальцем — это происходит из-за похожего сигнала, который имеет достаточную силу и не отсекается устройством.

Проблема привела к тому, что даже в защищенных от воды смартфонах делают специальный режим подводной съемки, при котором любые нажатия на экран перестают распознаваться, а управление камерами переносится на различные кнопки. Чаще всего это качелька регулировки громкости.

В ближайшее время проблема может решиться: уже состоялись презентации смартфонов с сенсорами, которыми можно полноценно управлять даже под водой, но о повсеместном использовании пока говорить не приходится. О патенте, в котором описывается метод работы сенсора под водой, можно прочитать здесь, но работа над этой технологией прекращена.

О режиме работы в перчатках

В большинстве случаев емкостными экранами не получается пользоваться в перчатках или с любыми не проводящими ток предметами, но некоторые смартфоны имеют так называемый режим работы в перчатках. Реализован этот режим на уровне софта, путем многократного повышения чувствительности сенсорного слоя — он может встретиться и в бюджетных смартфонах, к примеру, в Ulefone Armor X7 или Neffos C9, поэтому не стоит считать его особенностью дорогих моделей.

При этом если перчатки тонкие, а нажатия сильные, и если в смартфоне не используется дополнительное защитное стекло, то чувствительности экрана может хватить, так как с развитием технологий дисплеи становятся всё более отзывчивыми.

Что еще влияет на чувствительность сенсора?

Во многом чувствительность сенсорного слоя зависит и от того, сколько одновременных нажатий поддерживает тачскрин, и проверить это может любой пользователь путем установки софта MultiTouch Tester или его аналогов. В бюджетных моделях, у которых мультатач воспринимает всего два касания, чаще всего возникают проблемы с точностью позиционирования. Также распространены более точные мультитачи на 5 и 10 касаний. А вот вариантов на 3 касания на самом деле не существует, хотя вы можете обнаружить подобный в своём устройстве или в некоторых обзорах смартфонов. Три касания отображаются из-за реализации таких функций, как снятие скриншота свайпом тремя пальцами и других возможностей, связанных с наэкранными жестами, но такое поведение встречается в единичных моделях. Не нужно считать, что мультитач на 10 касаний является избыточным — хотя использовать все 10 пальцев при реальных сценариях использования никогда не приходится, но отзывчивость экрана и точность нажатий от этого только увеличатся.

В последнее время в характеристиках некоторых смартфонов стало принято указывать частоту опроса сенсорного слоя, которое не стоит путать с частотой обновления экрана. Значение может составить и 270 Гц, как в смартфоне Xiaomi Black Shark 3, и нужно полагать, что это предел только на момент написания статьи. В теории, если это не маркетинговая уловка, более высокая частота опроса ускоряет реакцию смартфона на прикосновения, положительно влияя на отзывчивость.

Какие еще виды сенсорных дисплеев существуют?

Емкостные экраны благодаря своей универсальности стали самыми распространенными в смартфонах и планшетах, тогда как другие тачскрины не прижились именно в мобильной технике из-за своих недостатков. Долгое время считалось, что на смену емкостным тачскринам придут волновые (и до сих на эту тему появляется много статей), которые могут учитывать силу нажатия и пропускают больше света.

Но они не стали, и, вполне вероятно, не станут популярными, так как их пока нельзя использовать в моделях с загнутыми боками или с раскладными экранами. Поэтому интересно будет узнать о том, как разработчики пытаются дополнить возможности емкостной технологии.

Настоящее и будущее емкостных тачскринов

Один из самых интересных примеров переосмысления сенсора еще в 2012 году представила компания Sony, выпустившая на рынок смартфон Xperia Sola с технологией Floating touch, что в дословном переводе означает «парящее касание». Особенность Floating touch состоит в том, что пользователь может управлять экраном без прикосновения к нему, с расстояния примерно до 22 мм. Для этого использовался отдельный датчик, но работу функции нельзя было назвать идеальной, и, к тому же, изначально экран в воздухе реагировал только при работе с браузером и с живыми обоями. Возможно, именно поэтому Floating touch нельзя обнаружить в современных девайсах.

Проводятся эксперименты и по управлению с помощью слежения за лицом и за жестами в воздухе, которые фиксирует фронтальная камера, как это случилось в серии смартфонов HUAWEI Mate 30.

Такой способ управления может стать популярным в будущем, но пока камера не всегда фиксирует некоторые жесты, как было это выяснено автором статьи из личного опыта тестирования Mate 30 Pro.

Не стоит забывать и про голосовое управление, которое наверняка будет чаще использоваться, причем не только людьми с ограниченными возможностями.

Отсутствие тактильного отклика сенсора некоторые производители с различной степенью успешности пытаются заменить продвинутой системой вибрации, срабатывающей при прикосновениях к экрану, но пока нельзя сказать, что результаты впечатляют.

В заключение стоит упомянуть, что во многом самыми совершенными сенсорными экранами на 2020 год являются Super и Dymamic Amoled, у которых емкостный сенсорный слой расположен не за стеклом, как у многих моделей, а прямо внутри дисплейного модуля. Это позволяет не только уменьшить толщину экранов, а значит и смартфонов в целом, но и делает матрицу более яркой. Поэтому неудивительно, что Amoled-матрицы воспринимаются более яркими, чем IPS-аналоги при одинаковой максимальной яркости. Кроме того, у таких матриц наименьшее время отклика, что особенно важно для игр.

Также в последнее время появляется все больше устройств со складными экранами, которые могут менять размеры и служить как смартфоном, так и планшетом.

Перспективной, на первый взгляд, выглядит технология управления нажатием на изображение, выводимое с проектора. Правда, пока ничего не указывает на то, что в скором времени нечто подобное появится в смартфонах. Изображению будет не хватать яркости, а у мобильного устройства значительно снизится время работы, не говоря уже о прочих проблемах, связанных с удобством.

Предугадать, какой вариант придёт в будущем на замену емкостному дисплею, сложно. И вовсе не факт, что в ближайшие десятилетия придумают что-то более удобное и функциональное. Скорее емкостные тачскрины просто будут совершенствоваться, дополнительно получая новые способы управления, перечисленные в статье.

Источник