Was ist ein Touch-Display: Funktionsprinzipien – eine ausführliche Anleitung. Arten von Touchscreens Was ist ein Touchscreen?
Das Touch-Display als Informations-Ein-/Ausgabegerät gibt es schon vor relativ langer Zeit. Bereits in den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts waren PDAs und andere tragbare Geräte mit Touchscreen im Handel zu finden. Mit der Weiterentwicklung der Technologie wurden Touchscreen-Smartphones verbessert und es wurden neue Anforderungen an sie gestellt, so dass sich Touchscreens im letzten Jahrzehnt dramatisch verändert haben.
Widerstandssensoren
Die einfachsten und günstigsten Sensoren für Smartphones. Sie bestehen aus zwei Schichten, auf denen ein Netz aus transparentem, leitfähigem Material aufgebracht ist. Die untere besteht aus Glas (mineralisch oder organisch) und die obere aus Kunststoff. Zwischen ihnen befindet sich eine dünne Luftschicht. Im Moment der Berührung wird ein Stromkreis zwischen den Gittern verschiedener Schichten geschlossen und der Controller bestimmt die Koordinaten des Ortes, an dem die Berührung erfolgt.
Die Vorteile von Widerstandsbildschirmen sind Empfindlichkeit gegenüber Druck durch beliebige Objekte, niedrige Kosten, einfache Konstruktion und Genauigkeit. Der Hauptnachteil ist die Zerbrechlichkeit: Die obere Kunststoffschicht kann leicht geschnitten oder durchstochen werden, woraufhin der Kontakt unterbrochen wird und der Sensor nicht mehr funktioniert.
Widerstandssensoren weisen zudem eine relativ geringe Transparenz (bis zu 80 %) auf und werden daher seit 2010 nicht mehr auf Smartphones verwendet. Heutzutage ist ein solcher Touchscreen nur noch in billigen, in China hergestellten Telefonen zu finden.
Kapazitive Sensoren
Kapazitive Sensoren in Smartphones bestehen aus einer mit einer transparenten leitfähigen Schicht bedeckten Glasscheibe und vier Ecksensoren. Es wird mit einem schwachen Wechselstrom versorgt, dessen Leckage bei Berührung von Sensoren erfasst und die Koordinaten der Presse berechnet werden. Abgesehen davon, dass solche Touchscreens nur auf die Berührung eines elektrisch leitenden Objekts reagieren, weisen sie eine geringe Genauigkeit auf und sind nicht in der Lage, mehrere Berührungen gleichzeitig wahrzunehmen.
Kapazitive Projektionssensoren
Der häufigste Sensortyp in modernen Smartphones. Sie stellen eine Weiterentwicklung der bisherigen Art dar. Anstelle einer leitfähigen Schicht wird auf dem Panel ein Gitter aus Elektroden aufgebracht, die ebenfalls unter Spannung stehen. In dem Moment, in dem Sie den Finger berühren, der als Kondensator fungiert, entsteht ein Stromleck, dessen Position vom Controller berechnet wird. Dieses Design ermöglicht es, mehrere Berührungen (derzeit bis zu 10, mehr macht keinen Sinn) gleichzeitig zu verfolgen.
Das grundlegende Design solcher Touchscreens wird von Herstellern mobiler Geräte geändert. Auf modernen OGS-Smartphone-Displays können empfindliche Elektroden direkt zwischen den Kristallen (oder Dioden) der Matrix angebracht werden, und der Bildschirm ist mit gehärtetem Glas bedeckt, um Beschädigungen zu vermeiden.
Bisher wurde auch die Trennung von Schutzglas und Touch-Schicht praktiziert: Die Elektroden wurden auf einer transparenten Folie aufgebracht, die oben mit Glas bedeckt war. Dieser Ansatz ermöglichte es, die Funktionsfähigkeit des Sensors auch bei schwerwiegenden Beschädigungen (Risse, Späne) aufrechtzuerhalten.
Viele Leute denken, dass die Ära der Touchscreens in den 2000er Jahren begann, mit der Veröffentlichung der ersten PDAs (ich hoffe, es gibt niemanden, der glaubt, dass der erste Touchscreen im iPhone erschien?). Dies ist jedoch nicht so – der erste Das erste Consumer-Gerät mit Touchscreen war 1982 ein Fernseher Ein Jahr später erschien der erste Touch-PC von HP. 10 Jahre später, 1993, erschien der Apple Newton – der Begründer des PDA, der die Mode für Stifte einführte (obwohl dies eher eine Notwendigkeit war – der Bildschirm war resistiv), und bereits 2007, mit der Veröffentlichung des iPhone, Es erschien ein moderner kapazitiver Bildschirm in der Form, die wir alle gewohnt sind. Die Geschichte der Touchscreens reicht also 35 Jahre zurück und in dieser Zeit ist einiges passiert.
Schon aus dem Namen geht hervor, dass solche Anzeigen auf elektrischem Widerstand basieren. Der Aufbau eines solchen Bildschirms ist einfach: Über dem Display befindet sich ein Substrat (um es bei starkem Druck nicht zu verformen), danach befinden sich bereits auf der Membran eine Widerstandsschicht, ein Isolator und eine zweite Widerstandsschicht: 
Am linken und rechten Rand der Membran sowie am unteren und oberen Rand der Widerstandsschicht auf dem Substrat wird Spannung angelegt. Was passiert, wenn wir auf eine solche Anzeige klicken? Die Widerstandsschichten schließen sich, der Widerstand ändert sich und damit ändert sich auch die Spannung – und dies ist leicht zu registrieren. Wenn Sie dann den Widerstand einer Einheit der Widerstandsschicht kennen, können Sie den Widerstand auf beiden Achsen bis zu leicht ermitteln Druckpunkt und berechnen Sie daher den Druckpunkt selbst:
Dies ist das Funktionsprinzip eines Vierdraht-Widerstandsschirms, der aus einem einfachen Grund nicht mehr verwendet wird: Die geringste Beschädigung der Membran mit Widerstandsschicht führt dazu, dass der Schirm nicht mehr richtig funktioniert. Und wenn man bedenkt, dass ein solcher Bildschirm normalerweise mit einem scharfen Stift angestochen wird, ist es überhaupt nicht schwer, Schaden anzurichten.
Dann beschlossen sie, es anders zu machen: Die Membran wurde leitend, und alle 4 Elektroden befanden sich nun auf der Widerstandsschicht des Substrats, jedoch in den Ecken, und die Spannung wurde nur an die Membran angelegt – das heißt, der Bildschirm wurde fünf -Draht. Was passiert, wenn Sie darauf drücken? Berührt die Membran die Widerstandsschicht, beginnt ein Strom zu fließen, der von 4 Elektroden abgeführt wird, was es wiederum ermöglicht, bei Kenntnis des Widerstands der Widerstandsschicht den Kontaktpunkt zu bestimmen:
Dieser Typ ist bereits „vandalismussicherer“ – selbst wenn die Membran geschnitten wird, funktioniert der Bildschirm weiterhin normal (außer natürlich an der Stelle des Schnitts). Dies schließt jedoch leider nicht die anderen Probleme aus, die allen Widerstandsbildschirmen gemeinsam sind, und davon gibt es viele.
Erstens nimmt ein solcher Bildschirm nur eine Berührung wahr: Es ist leicht zu erraten, dass der Bildschirm beim gleichzeitigen Drücken mit zwei Fingern denkt, dass Sie in der Mitte der Linie gedrückt haben, die die Berührungspunkte verbindet. Das zweite Problem besteht darin, dass Sie wirklich auf den Bildschirm drücken müssen, am besten mit einem spitzen Gegenstand (Nagel, Stift). Natürlich kann man sich daran gewöhnen, allerdings kam es oft zu charakteristischen Kratzern, die dem Bildschirm keine Schönheit verliehen. Das dritte Problem besteht darin, dass ein solcher Bildschirm nicht mehr als 85 % des Lichtstroms durchlässt und aufgrund seiner Dicke nicht das Gefühl entsteht, dass man das Bild direkt mit dem Finger berührt.
Dennoch hat es auch Vorteile: Erstens ist es bei einem solchen Bildschirm sehr, sehr schwierig, das Display zu zerbrechen – es verfügt über einen „dreifachen Schutz“ in Form einer Membran, Isolatoren und eines Substrats. Der zweite Pluspunkt ist, dass es dem Bildschirm egal ist, was Sie darauf stoßen – Sie können sogar mit normalen Handschuhen damit arbeiten (was im Winter sehr wichtig ist). Leider überwogen diese Vorteile die Nachteile nicht und mit der Veröffentlichung des iPhone begann ein Boom bei kapazitiven Bildschirmen.
Oberflächenkapazitive Bildschirme
Man könnte sagen, dass es sich um einen Übergangstyp zwischen den kapazitiven Bildschirmen, die wir gewohnt sind (bei denen es sich um Projektionen handelt), und den alten Widerstandsbildschirmen handelt. Das Funktionsprinzip ähnelt hier einem Fünfdrahtschirm: Es gibt eine Glasplatte, die mit einer Widerstandsschicht bedeckt ist, und 4 Elektroden in den Ecken, die der Platte eine kleine Wechselspannung zuführen (warum sie nicht konstant ist - ich werde es tun). unten erklären). Wenn wir mit einem leitenden geerdeten Gegenstand auf einen solchen Bildschirm drücken, entsteht an der Druckstelle ein Leckstrom, der leicht registriert werden kann: 
Warum die Spannung Wechselspannung ist, erfahren Sie hier: Bei einer konstanten Spannung kann es bei schlechter Erdung zu Betriebsunterbrechungen kommen, bei einer Wechselspannung ist dies jedoch nicht der Fall.
Sie haben auch viele Probleme: Der Bildschirm ist jetzt weniger geschützt und wenn die Glasplatte beschädigt ist, funktioniert der gesamte Bildschirm nicht mehr. Auch hier wird Multi-Touch nicht unterstützt, und außerdem reagiert der Bildschirm jetzt nicht auf eine behandschuhte Hand oder Stifte – sie leiten grundsätzlich keinen Strom.
Der einzige Vorteil eines solchen Bildschirms besteht darin, dass er dünner und transparenter als ein Widerstandsbildschirm geworden ist, aber im Allgemeinen wussten dies nur wenige Menschen zu schätzen. Doch alles änderte sich mit der Veröffentlichung des iPhones, das einen etwas anderen Touchscreen-Typ verwendete, der bereits Multi-Touch unterstützte.
Projizierte kapazitive Bildschirme
Jetzt sind wir bereits bei der modernen Art von Touchscreens angelangt. Vom Funktionsprinzip her unterscheidet es sich deutlich von den Vorgängern – hier befinden sich die Elektroden in einem Raster auf der Innenseite des Bildschirms (statt 4 Elektroden in den Ecken) und beim Drücken auf den Bildschirm bildet Ihr Finger Kondensatoren mit den Elektroden, anhand derer Sie den Standort der Presse bestimmen können: 
Bei einem solchen Bildschirmgerät kann man mit mehreren Fingern gleichzeitig darauf drücken – wenn diese weit genug entfernt sind (weiter als zwei benachbarte Elektroden im Raster), dann werden solche Drücke als unterschiedlich erkannt – so entstand Multi-Touch , zuerst auf 2 Fingern beim iPhone, und jetzt sind es bereits 10 Finger bei Tablets. Eine größere Anzahl von Klicks ist nicht mehr notwendig (es gibt nicht genügend Leute mit mehr als 10 Fingern) und die gleichzeitige Erkennung von mehr als 5-7 Klicks stellt eine erhebliche Belastung für den Touch-Controller dar.
Einer der Vorteile eines solchen Bildschirms ist neben der Multi-Touch-Unterstützung die Möglichkeit, OGS (One Glass Solution) herzustellen: Das Schutzglas des Bildschirms mit integriertem Elektrodengitter und das Display sind ein Ganzes: darin In diesem Fall ist die Dicke am geringsten und es scheint, als würden Sie das Bild mit den Fingern berühren. Dies führt auch zum Problem der Zerbrechlichkeit: Wenn ein Riss auf dem Glas auftritt, bricht das Elektrodengitter garantiert und der Bildschirm reagiert nicht mehr auf Druck.
Dies sind die wichtigsten Arten von Touchscreens, es gibt jedoch noch viele andere. Beginnen wir vielleicht mit dem ältesten Typ, mit dem Touchscreens begannen.
Infrarotbildschirme
Auch hier ist das Funktionsprinzip aus dem Namen ersichtlich: An den Rändern des Bildschirms befinden sich viele Lichtsender und -empfänger im IR-Bereich. Beim Drücken blockiert der Finger einen Teil des Lichts, sodass Sie den Ort des Drucks bestimmen können. Die Vorteile solcher Bildschirme bestanden zu Beginn ihres Erscheinens darin, dass sie mit jedem Display ausgestattet werden konnten, was 1982 mit einem Fernseher möglich war. Auch die Nachteile liegen auf der Hand – die Dicke eines solchen Designs erweist sich als beeindruckend und die Die Positionierungsgenauigkeit ist recht gering.
Dehnungsmessstreifen
Bildschirme, die auf Druck reagieren (starker Druck). Ihr großer Vorteil ist, dass sie möglichst „vandalensicher“ sind, weshalb sie in verschiedenen Geldautomaten auf der Straße eingesetzt werden.
Induktionsbildschirme
Auch hier ist aus dem Namen alles klar: Im Inneren des Bildschirms befinden sich ein Induktor und ein Drahtgitter. Wenn Sie den Bildschirm mit einem speziellen aktiven Stift berühren, ändert sich die Intensität des erzeugten Magnetfelds – so wird der Klick registriert. Der wichtigste Vorteil eines solchen Bildschirms ist die höchstmögliche Genauigkeit, weshalb er sich bei teuren Grafiktabletts bestens bewährt hat.
Optische Bildschirme
Das Prinzip basiert auf der Totalreflexion: Das Glas wird durch Infrarotbeleuchtung beleuchtet, und solange kein Druck herrscht, werden die Lichtstrahlen an der Grenze zwischen Glas und Luft vollständig reflektiert (d. h. es gibt keinen gebrochenen Strahl). Wenn Sie auf einen solchen Bildschirm klicken, erscheint ein gebrochener Strahl, und aus dem Brechungs- (oder Reflexionswinkel) können Sie den Klickpunkt berechnen.
Oberflächenwellenschirme
Vielleicht einer der komplexesten Bildschirme. Das Funktionsprinzip besteht darin, dass Ultraschallschwingungen in der Dicke des Glases erzeugt werden. Wenn man vibrierendes Glas berührt, werden die Wellen absorbiert, spezielle Sensoren in den Ecken registrieren dies und berechnen den Berührungspunkt: 
Der Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass Sie den Bildschirm mit jedem Gegenstand berühren können, der nicht unbedingt leitend oder geerdet sein muss. Minuspunkt: Der Bildschirm hat Angst vor jeglicher Verschmutzung und kann daher beispielsweise bei Regen nicht verwendet werden.
DST-Bildschirme
Ihr Funktionsprinzip basiert auf dem piezoelektrischen Effekt – bei Verformung des Dielektrikums wird es polarisiert, es entsteht also eine Potentialdifferenz – und lässt sich bereits berechnen. Die Vorteile sind eine sehr schnelle Reaktionsgeschwindigkeit und die Möglichkeit, mit einem stark verschmutzten Bildschirm zu arbeiten. Der Nachteil besteht darin, dass der Finger ständig bewegt werden muss, um die Position zu bestimmen.
Das betrifft im Grunde alle Arten von Touchscreens. Natürlich sind die meisten davon abwegig und man wird ihnen wahrscheinlich kaum begegnen, aber die schiere Vielfalt und Entwicklung dieser Technologie ist ermutigend.
Fast die gesamte Welt der Hochtechnologie wurde bereits von der Mode für Touchscreens erfasst. Heutzutage verfügt fast jeder Player oder jedes Mobiltelefon über einen Touchscreen, und der allgemeine Anwendungsbereich einer solchen Anzeigetechnologie ist viel bedeutender. Mittlerweile gibt es verschiedene Arten von Touchscreens auf dem Markt, deren Bedienung von der verwendeten Technologie abhängt.
Es handelt sich um ein Gerät, das sich auf die Eingabe und Ausgabe von Informationen über ein druckempfindliches Display konzentriert. Die Bildschirme moderner Geräte zeigen nicht nur Bilder an, sondern bieten auch Möglichkeiten zur Interaktion mit ihnen. Anfangs wurde eine solche Verbindung über die jedem bekannten Tasten bereitgestellt, dann erschien ein anderer Manipulatortyp, eine sogenannte Maus, was den Vorgang erheblich erleichterte. Zum Betrieb dieses Geräts ist eine horizontale Fläche erforderlich, was bei der Verwendung eines Mobiltelefons völlig unpraktisch ist. Hier bietet sich die Ergänzung zum regulären Bildschirm in Form eines Touchscreens an. Bei dem Touch-Element handelt es sich nicht um einen eigentlichen Bildschirm, sondern um ein zusätzliches Gerät, das außen auf dem Display angebracht wird, schützt und für die Eingabe von Koordinaten durch Berühren mit einem Eingabegerät oder dem Finger vorgesehen ist. Es gibt verschiedene Arten von Touchscreens. Es lohnt sich, sie etwas genauer zu betrachten.
Arten von Touchscreens und ihre Verwendung in elektronischen Geräten
Ursprünglich wurde die Touchscreen-Technologie für Taschencomputer verwendet, mittlerweile ist sie jedoch viel weiter verbreitet, von Musikplayern bis hin zu Kameras. Da ein solcher Kontrollmechanismus sehr komfortabel ist, wird er für moderne Geldautomaten, Tablet-Terminals, verschiedene elektronische Verzeichnisse und andere Geräte verwendet. Die Touchscreen-Technologie ist sehr praktisch, wenn Sie ohne Vorbereitung und mit maximaler Interaktivität sofortigen Zugriff auf das gesteuerte Gerät benötigen: Die Steuerung ändert sich je nachdem, welche Funktion aktiviert ist.
Arten von Touchscreens: kapazitiv, resistiv, projiziert-kapazitiv und andere (weniger beliebt). Neben diesen Typen gibt es auch Infrarot- und Matrixanzeigen, deren Genauigkeit jedoch so gering ist, dass ihr Einsatzbereich völlig eingeschränkt ist.
Resistive Touchscreens
Diese Displays sind die einfachsten Geräte. Ein solches Panel besteht aus einem leitfähigen Substrat und einer Kunststoffmembran, die einen bestimmten Widerstand aufweisen. Beim Pressen der Membran entsteht ein Kurzschluss mit dem Substrat, der die leitfähige Elektronik dazu zwingt, auf den zwischen den Kanten dieser Elemente entstandenen Widerstand zu reagieren und dann die Koordinaten des Punktes zu berechnen, an dem der Pressvorgang durchgeführt wurde. Solche Siebe sind sehr einfach aufgebaut, kostengünstig und weisen zudem eine hervorragende Schmutzunempfindlichkeit auf. Der Hauptvorteil dieses Sensortyps besteht darin, dass er auf alle Berührungen reagiert. Der Nachteil ist die hohe Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Beschädigungen, die den Einsatz spezieller Paneele erfordert. Solche Paneele funktionieren gut bei niedrigen Temperaturen.
Ganz anders funktioniert die kapazitive Sensorik. Es basiert auf dem Prinzip, dass ein Objekt mit großer Kapazität elektrischen Strom leiten kann. Auf das Glas wird eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht und an allen vier Ecken Wechselspannung angelegt. Wenn der Bildschirm ein geerdetes Objekt mit größerer Leistung berührt, kommt es zu Stromlecks. Die Steuerelektronik registriert diese Lecks und ermittelt die Koordinaten.
In diesem Artikel wurden kurz und klar die wichtigsten Touchscreen-Typen beschrieben, die sich größter Beliebtheit erfreuen.
Die Bildschirme moderner Geräte können nicht nur Bilder anzeigen, sondern ermöglichen auch die Interaktion mit dem Gerät über Sensoren.
Ursprünglich wurden Touchscreens in einigen Taschencomputern verwendet, heute werden Touchscreens häufig in mobilen Geräten, Playern, Foto- und Videokameras, Informationskiosken usw. verwendet. Darüber hinaus kann jedes der aufgeführten Geräte den einen oder anderen Typ von Touchscreen verwenden. Derzeit wurden verschiedene Arten von Touchpanels entwickelt, und dementsprechend hat jedes von ihnen seine eigenen Vor- und Nachteile. In diesem Artikel schauen wir uns an, welche Arten von Touchscreens es gibt, welche Vor- und Nachteile sie haben und welcher Touchscreen-Typ besser ist.
Es gibt vier Haupttypen von Touchscreens: Resistiv, kapazitiv, mit der Erkennung von akustischen Oberflächenwellen und Infrarot . Bei mobilen Geräten sind nur zwei am weitesten verbreitet: ohmsch und kapazitiv . Ihr Hauptunterschied besteht darin, dass resistive Bildschirme Druck erkennen, während kapazitive Bildschirme Berührungen erkennen.
Resistive Touchscreens
Diese Technologie ist bei mobilen Geräten am weitesten verbreitet, was durch die Einfachheit der Technologie und die geringen Produktionskosten erklärt wird. Ein Widerstandsbildschirm ist ein LCD-Display, auf dem zwei transparente Platten übereinander liegen und durch eine dielektrische Schicht getrennt sind. Die obere Platte ist flexibel, wenn der Benutzer darauf drückt, während die untere Platte starr am Bildschirm befestigt ist. Leiter werden auf einander zugewandten Flächen angebracht.
 |
|
Resistiven Touchscreen |
Der Mikrocontroller versorgt die Elektroden der oberen und unteren Platte in Reihe mit Spannung. Wenn auf den Bildschirm gedrückt wird, biegt sich die flexible obere Schicht und ihre innere leitende Oberfläche berührt die untere leitende Schicht, wodurch sich der Widerstand des gesamten Systems ändert. Die Widerstandsänderung wird vom Mikrocontroller erfasst und so die Koordinaten des Berührungspunktes ermittelt.
Zu den Vorteilen von Widerstandsbildschirmen gehören Einfachheit und niedrige Kosten, gute Empfindlichkeit und die Möglichkeit, mit dem Finger oder einem beliebigen Gegenstand auf den Bildschirm zu drücken. Zu den Nachteilen zählen die schlechte Lichtdurchlässigkeit (dadurch muss eine hellere Hintergrundbeleuchtung verwendet werden), die schlechte Unterstützung für mehrere Klicks (Multi-Touch), sie können die Druckkraft nicht bestimmen und sind recht schnell mechanischer Verschleiß, obwohl dieser Nachteil im Vergleich zur Lebensdauer des Telefons nicht so wichtig ist, da das Telefon normalerweise schneller ausfällt als der Touchscreen.
Anwendung: Mobiltelefone, PDAs, Smartphones, Kommunikatoren, POS-Terminals, TabletPC, medizinische Geräte.
Kapazitive Touchscreens
Kapazitive Touchscreens werden in zwei Typen unterteilt: oberflächenkapazitiv und projiziertkapazitiv . Oberflächenkapazitive Touchscreens Dabei handelt es sich um Glas, auf dessen Oberfläche eine dünne, transparente, leitende Beschichtung aufgebracht ist, auf der eine Schutzschicht aufgebracht ist. An den Rändern des Glases befinden sich aufgedruckte Elektroden, die eine Wechselspannung mit niedriger Spannung an die leitfähige Beschichtung anlegen.
 |
|
Kapazitiver Oberflächen-Touchscreen |
Wenn Sie den Bildschirm berühren, wird am Berührungspunkt ein Stromimpuls erzeugt, dessen Stärke proportional zum Abstand von jeder Ecke des Bildschirms zum Berührungspunkt ist. Daher ist es für den Controller recht einfach, den zu berechnen Koordinaten des Kontaktpunktes und vergleichen Sie diese Ströme. Zu den Vorteilen oberflächenkapazitiver Bildschirme gehören: gute Lichtdurchlässigkeit, kurze Reaktionszeit und lange Touch-Lebensdauer. Zu den Nachteilen gehören: Die seitlich angebrachten Elektroden sind nicht für mobile Geräte geeignet, sie stellen hohe Anforderungen an die Außentemperatur, sie unterstützen kein Multi-Touch, man kann sie mit den Fingern oder einem speziellen Stift berühren und sie können den Druck nicht bestimmen Gewalt.
Anwendung: Informationskioske in sicheren Bereichen, an einigen Geldautomaten.
Projizierte kapazitive Touchscreens Es handelt sich um Glas mit darauf aufgebrachten horizontalen Führungslinien aus leitendem Material und vertikalen Begrenzungslinien aus leitendem Material, getrennt durch eine Schicht aus Dielektrikum.
 |
|
Projizierter kapazitiver Touchscreen |
Ein solcher Bildschirm funktioniert wie folgt: Ein Mikrocontroller legt nacheinander Spannung an jede der Elektroden im leitfähigen Material an und misst die Amplitude des resultierenden Stromimpulses. Wenn sich der Finger dem Bildschirm nähert, ändert sich die Kapazität der unter dem Finger befindlichen Elektroden, und somit bestimmt der Controller den Ort der Berührung, d. h. die Koordinaten der Berührung schneiden Elektroden mit erhöhter Kapazität.
Der Vorteil von projiziert-kapazitiven Touchscreens ist ihre schnelle Reaktionsgeschwindigkeit bei Berührungen, Multi-Touch-Unterstützung, genauere Koordinatenbestimmung im Vergleich zu resistiven Bildschirmen und Druckerkennung. Daher werden diese Bildschirme in größerem Umfang in Geräten wie dem iPhone und iPad verwendet. Erwähnenswert ist auch die höhere Zuverlässigkeit dieser Siebe und die damit verbundene längere Lebensdauer. Zu den Nachteilen zählt, dass man auf solchen Bildschirmen nur mit den Fingern (das Zeichnen oder Schreiben von Hand mit den Fingern ist sehr umständlich) oder mit einem speziellen Stift berühren kann.
Anwendung: Zahlungsterminals, Geldautomaten, elektronische Kioske auf der Straße, Touchpads von Laptops, iPhones, iPads, Kommunikatoren und so weiter.
SAW-Touchscreens (Akustische Oberflächenwellen)
Der Aufbau und das Funktionsprinzip dieses Bildschirmtyps sind wie folgt: An den Ecken des Bildschirms sind piezoelektrische Elemente angebracht, die das ihnen zugeführte elektrische Signal in Ultraschallwellen umwandeln und diese Wellen entlang der Bildschirmoberfläche leiten. An den Rändern einer Seite des Bildschirms sind Reflektoren verteilt, die Ultraschallwellen über den gesamten Bildschirm verteilen. An den den Reflektoren gegenüberliegenden Rändern des Bildschirms befinden sich Sensoren, die Ultraschallwellen bündeln und an den Wandler weiterleiten, der wiederum die Ultraschallwelle wieder in ein elektrisches Signal umwandelt. Somit wird der Bildschirm für den Controller als digitale Matrix dargestellt, deren jeder Wert einem bestimmten Punkt auf der Bildschirmoberfläche entspricht. Wenn ein Finger an einer beliebigen Stelle den Bildschirm berührt, werden Wellen absorbiert, und als Folge davon ändert sich das Gesamtausbreitungsmuster der Ultraschallwellen. Dadurch erzeugt der Wandler ein schwächeres elektrisches Signal, das mit der digitalen Matrix des verglichen wird Bildschirm im Speicher abgelegt und so die Koordinaten der Berührung des Bildschirms berechnet.
 |
|
SAW-Touchscreen |
Zu den Vorteilen zählen die hohe Transparenz, da der Bildschirm keine leitfähigen Oberflächen enthält, die Haltbarkeit (bis zu 50 Millionen Berührungen) und Tensid-Touchscreens ermöglichen die Bestimmung nicht nur der Presskoordinaten, sondern auch der Presskraft.
Zu den Nachteilen gehört die geringere Genauigkeit der Koordinatenbestimmung als bei kapazitiven, das heißt, Sie können auf solchen Bildschirmen nicht zeichnen. Ein großer Nachteil sind Fehlfunktionen bei akustischen Geräuschen, Vibrationen oder wenn der Bildschirm verschmutzt ist, d. h. Jeglicher Schmutz auf dem Bildschirm blockiert dessen Funktion. Außerdem funktionieren diese Bildschirme nur bei Objekten richtig, die akustische Wellen absorbieren.
Anwendung: SAW-Touchscreens sind hauptsächlich in sicheren Informationskiosken, Bildungseinrichtungen, Spielautomaten usw. zu finden.
Infrarot-Touchscreens
Der Aufbau und das Funktionsprinzip von Infrarot-Touchscreens sind recht einfach. An zwei angrenzenden Seiten des Touchscreens befinden sich LEDs, die Infrarotstrahlen aussenden. Und auf der gegenüberliegenden Seite des Bildschirms befinden sich Fototransistoren, die Infrarotstrahlen empfangen. Somit ist der gesamte Bildschirm mit einem unsichtbaren Gitter aus sich kreuzenden Infrarotstrahlen bedeckt, und wenn Sie den Bildschirm mit dem Finger berühren, überlappen sich die Strahlen und treffen nicht auf die Fototransistoren, was vom Controller sofort registriert wird und somit die Koordinaten der Berührung werden bestimmt.
 |
|
Infrarot-Touchscreen |
Anwendung: Infrarot-Touchscreens werden hauptsächlich in Informationskiosken, Verkaufsautomaten, medizinischen Geräten usw. verwendet.
Zu den Vorteilen zählen die hohe Transparenz des Bildschirms, die Haltbarkeit, Einfachheit und Wartbarkeit der Schaltung. Zu den Nachteilen gehören: Sie haben Angst vor Schmutz (daher werden sie nur in Innenräumen verwendet), können die Druckkraft nicht bestimmen, durchschnittliche Genauigkeit bei der Koordinatenbestimmung.
P.S. Deshalb haben wir uns die Haupttypen der gängigsten Sensortechnologien angesehen (obwohl es auch weniger verbreitete gibt, wie optische Sensoren, Dehnungsmessstreifen, Induktion usw.). Von all diesen Technologien werden in Mobilgeräten die resistiven und kapazitiven Technologien am häufigsten eingesetzt, da sie eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung des Kontaktpunkts aufweisen. Von diesen weisen projiziert-kapazitive Touchscreens die besten Eigenschaften auf.
Der Text wurde auf der Grundlage von Materialien aus offenen Quellen von den Technologiemethodologen Karabin A.S., L.V. erstellt. Gavrik, S.V. Usachev
In erster Linie für die Anzeige und Eingabe von Informationen durch Gesten oder Drücken auf das Display konzipiert. Mittlerweile gibt es viele Varianten, die eine direkte Interaktion mit dem Gerät ermöglichen. Eingebaute Sensoren sind in vielen Geräten zu finden: Smartphones, Tablets, Player, Videokameras und Kameras. Bestehende Arten von Touchscreens haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Um zu entscheiden, welches besser ist, ist es notwendig, die Merkmale jedes einzelnen genauer zu untersuchen. In unserem Fall konzentrieren wir uns auf in Tablets integrierte Touch-Displays.
Beachten Sie, dass sensorische Typen in vier Haupttypen unterteilt werden:
- Kapazitiv.
- Projiziert kapazitiv.
- Displays mit akustischen Oberflächenwellen (SAW).
- Widerstandsfähig.
Am gebräuchlichsten sind kapazitive und ohmsche. Ihr Hauptunterschied besteht darin, dass erstere Berührungen erkennen und letztere das Drücken (mit einem Stift oder Finger). Tatsächlich sind Widerstandssensoren in günstigeren Tablet-Modellen zu finden und gelten als Relikte. Kapazitive Geräte werden häufig in neuen Modellen mobiler Geräte verwendet.
Warum heißen sie eigentlich so? Ein Gegenstand mit großer Kapazität leitet Wechselstrom durch das Gerät. Die Oberfläche ist nichts anderes als eine Glasscheibe, die mit einer widerstandsfähigen transparenten Legierung beschichtet ist. Die leitende Schicht steht unter hoher Spannung und bei Kontakt mit Gegenständen oder Fingern tritt Strom aus. Dadurch erkennen die Sensoren einen Stromverlust, was zu einer sofortigen Berechnung der Koordinaten des Presspunktes führt.
Vorteile anzeigen
Es gibt projektiv-kapazitive Arten von Bildschirmen. Sie gelten als fortschrittlicher und zeichnen sich durch erhöhte Empfindlichkeit, schnelle Reaktion und vor allem durch die Möglichkeit aus, mit Handschuhen mit dem Gerät zu interagieren. Ein sehr wichtiger Faktor ist die Unterstützung der Multi-Touch-Technologie. Dadurch können Sie mit zwei oder sogar drei Fingern auf die Oberfläche drücken. Dies liegt daran, dass die Koordinaten mehrerer Punkte, auf die die Aktion gerichtet ist, gleichzeitig lokalisiert werden.
Die Hauptvorteile fortschrittlicher Touchscreens sind Beständigkeit gegen jegliche Verschmutzung, Festigkeit und Zuverlässigkeit. Darüber hinaus können Sie bei kaltem Wetter sicher auf projiziert-kapazitiven Bildschirmen arbeiten. Sie sind beständig gegen niedrige Temperaturen. Eine schnelle Reaktion ist ein absoluter Vorteil gegenüber einem kapazitiven Display. Eine leichte Berührung genügt, um Informationen anzuzeigen.
Anwendung im Leben
Es sollte gesagt werden, dass kapazitive Displays nicht nur in Tablets, sondern auch in Informationskiosken, Geldautomaten und gesicherten Gebäuden installiert sind. Das Einsatzspektrum projiziert-kapazitiver Displays ist deutlich größer. Sie finden sich in Zahlungsterminals, Laptops, elektronischen Kiosken und allen Geräten, die Multi-Touch-Technologie unterstützen. Um mit projiziert-kapazitiven Bildschirmen zu interagieren, können Sie einen speziellen leitfähigen Stift verwenden, aber nur wenige Leute verwenden ihn. Es ist viel bequemer, alle Aktionen manuell durchzuführen.
Über die Nachteile von kapazitiven und projiziert-kapazitiven Bildschirmen muss nicht gesprochen werden. Der einzige Nachteil sind vielleicht die hohen Kosten, aber dieser ist völlig gerechtfertigt. Wenn Sie ein Gerät mit einem hochwertigen Touchscreen erwerben möchten, müssen Sie den entsprechenden Betrag bezahlen.
Eigenschaften von Widerstandsbildschirmen
Gerät und Anwendung
Eine einfachere und kostengünstigere Technologie ist ein Widerstandssensor, der aus einer Kunststoffmembran und einem leitfähigen Substrat besteht. Beim Andrücken des Membranteils kommt es zu einem leichten Kurzschluss mit dem Untergrund. Die Steuerelektronik berechnet dann den Widerstand, der zwischen den Kanten der beiden Teile auftritt. Als Ergebnis werden die Koordinaten des Presspunktes berechnet.
Oft Resistive Touchscreens kommen in preiswerten Tablet-Modellen zum Einsatz und andere mobile Geräte, Kommunikatoren, PDAs, medizinische Geräte und industrielle Steuergeräte. Geräte mit integriertem Widerstandsdisplay werden mit einem speziellen Stift geliefert. Trotzdem können Sie mit jedem anderen stumpfen Gegenstand arbeiten. Resistive Displays reagieren auch mit Handschuhen auf Finger. Es stimmt, es gibt eine kleine Nuance - Der Aufprall auf die Oberfläche sollte nicht sehr stark sein Andernfalls kann der Bildschirm beschädigt werden.
Nutzungsmerkmale
Wenn wir über die Nachteile von Widerstandsdisplays sprechen, gibt es viele empfindlich gegenüber mechanischen Beschädigungen. Auf keinen Fall sollten Sie ein Gerät mit einem solchen Bildschirm mit Schlüsseln in der Tasche tragen oder einen anderen Gegenstand anstelle eines Stifts verwenden. Andernfalls bleiben unschöne Kratzer auf dem Display zurück, die zu einer verminderten Empfindlichkeit führen können. Um sich vor solchen Risiken zu schützen, müssen Sie eine Schutzfolie auf die Widerstandsoberfläche kleben. Außerdem funktioniert es bei niedrigen Temperaturen immer noch nicht gut. Was die Transparenz betrifft, werden nur 84 % des vom Bildschirm kommenden Lichts durchgelassen – das ist ein sehr niedriger Wert.
Viele Benutzer fragen sich: Welche Art von Touchscreen ist besser? Es gibt keine klare Antwort. Preislich sind Widerstandsdisplays am günstigsten. Qualitativ sind sie den projektionskapazitiven natürlich voraus. Es gibt jedoch noch eine andere Art von Touchscreen, über die es sich zu sprechen lohnt.
Solche Anzeigen funktionieren wie folgt: Piezoelemente an den Ecken des Geräts wandeln das eingehende elektrische Signal in Ultraschallwellen um. Sie landen sofort auf der Displayoberfläche. An den Rändern des Displays sind reflektierende Elemente verteilt, auf der gegenüberliegenden Seite befinden sich Sensoren, die Ultraschallwellen aufzeichnen und aussenden. Der Wandler wandelt sie in ein elektrisches Signal um. Bei Berührung wird es geschwächt und die Koordinaten der Berührung werden berechnet. Zu beachten ist, dass auch die Intensität der Berührung berechnet wird, was bei anderen Bildschirmtypen nicht der Fall ist. Allerdings ermittelt diese Option im Gegensatz zu ihren Konkurrenten die Koordinaten nicht vollständig Sie können auf diesen Bildschirmen nicht zeichnen.
Dank Touchscreens wurden die grafische Oberfläche und die Steuerung erheblich vereinfacht. Der Zugriff auf Funktionen ist einfacher geworden. Mit Touch-Displays können Sie ein Minimum an Bewegungen ausführen und alle Informationen vollständig erhalten. Obwohl es mehrere Arten gibt, haben sie alle ihre Vorteile. Welches Gerät er wählt, bleibt dem Benutzer selbst überlassen, basierend auf seinen eigenen finanziellen Möglichkeiten und Vorlieben.
