Какие бывают типы сенсорных экранов и как они работают?
Многие устройства, которые мы используем сегодня, оснащены сенсорными экранами. И часто легче взаимодействовать с вашим устройством, касаясь или проводя пальцем по дисплею, а не с помощью физических кнопок.
Хотя мы уже некоторое время используем сенсорные экраны, многие люди не задумываются о технологиях, стоящих за ними. Вот более подробное описание различных типов сенсорных экранов и того, как они работают.
Инфракрасные сенсорные экраны
Инфракрасный порт – одна из старейших технологий сенсорных экранов. Хотя инфракрасные сенсорные экраны можно использовать в перчатках, они не поддерживают мультитач и имеют медленное время отклика.
Как работают инфракрасные сенсорные экраны
Как следует из названия, инфракрасные сенсорные экраны используют инфракрасный свет для регистрации касания. Инфракрасные светодиоды расположены вдоль двух краев дисплея (один вертикальный и один горизонтальный), а два других края выровнены с датчиками освещенности. Каждый светодиод соответствует датчику на инфракрасном сенсорном экране, и инфракрасный свет постоянно направляется на датчики.
Приложив палец к дисплею, вы блокируете попадание света на некоторые датчики. Независимо от того, куда вы кладете палец, вы будете блокировать свет как от датчика оси X, так и датчика оси Y. Используя эту информацию, дисплей может точно определить место нажатия пальца.
Как отключить сенсорные экраны на Android и iPhone
Емкостные сенсорные экраны
Емкостные сенсорные экраны старше инфракрасных и являются самой старой формой этой технологии. В 1960-х Эрик А. Джонсон, который искал другие способы взаимодействия с компьютерами, разработал технологию емкостных сенсорных экранов.
Как работают емкостные сенсорные экраны
В емкостных сенсорных экранах для работы используется электрическая емкость. Над пикселями расположены несколько слоев материалов. Есть верхний слой стекла, слой проводящего материала (обычно оксида индия и олова), еще один слой стекла, еще один проводящий слой и нижний слой стекла.
Слои разделены стеклом, потому что, в отличие от слоев оксида индия и олова, стекло плохо проводит электричество. По сути, это большой конденсатор.
Два проводящих слоя состоят из микроскопических связанных ромбовидных пластин. На одном слое пластины расположены в столбцы (для простоты мы будем называть его слоем 1), а на другом – пластины, расположенные рядами (слой 2).
Как починить сенсорный экран в Windows 10
Электрический ток проходит через два проводящих слоя, заставляя электроны течь из слоя 1 и собираться в слое 2. Стекло между ними предотвращает переход электронов между слоями и замыкание цепи. Слой 1 накапливает положительный заряд, а слой 2 накапливает отрицательный заряд. Хотя слои разделены, их электрические поля все еще взаимодействуют друг с другом.
Накопленный заряд остается постоянным, и когда проводящий предмет касается верхнего слоя стекла (скажем, пальца), его электрическое поле изменяет заряд в этой определенной точке. Устройство фиксирует это изменение заряда как прикосновение. Непроводящие предметы, такие как перчатки и карандаши, не изменят поле зрения, поэтому их нельзя использовать на емкостном сенсорном экране.
Резистивные сенсорные экраны
В середине 1970-х годов Сэмюэл Херст изобрел технологию резистивного сенсорного экрана. Сегодня резистивная технология – одна из самых популярных технологий сенсорных экранов в мире.
Как работают резистивные сенсорные экраны
Как и емкостные сенсорные экраны, резистивные сенсорные экраны также используют два слоя оксида индия и олова. Однако в случае резистивных сенсорных экранов два слоя фактически должны соприкасаться.
Резистивные сенсорные экраны состоят из гибкой верхней подложки, первого проводящего слоя, воздушного зазора, слоя разделительных точек, второго проводящего слоя и жесткой нижней подложки. Точки-разделители представляют собой микроскопические точки из гелеобразного материала, которые не позволяют слоям касаться друг друга, когда они не нажимаются.
Постоянный электрический ток проходит через оба проводящих слоя, и когда палец нажимает на дисплей, они сжимаются в этой точке. Когда это происходит, это вызывает изменение этого тока. Как и в случае с емкостными сенсорными экранами, устройство считывает изменение заряда как прикосновение.
Резистивные сенсорные экраны требуют, чтобы вы приложили силу к дисплею, чтобы зарегистрировать касание, в то время как емкостные сенсорные экраны этого не делают. С другой стороны, резистивные сенсорные экраны можно использовать в перчатках (или с любым другим предметом в этом отношении).
Сенсорные экраны SAW (Surface Acoustic Wave)
Сенсорные экраны с поверхностной акустической волной (SAW) не так популярны, как емкостные или резистивные сенсорные экраны. Однако они обеспечивают лучшую четкость изображения.
Сенсорные экраны SAW можно найти в нескольких местах, в том числе в банкоматах.
Как работают сенсорные экраны SAW
В сенсорных экранах SAW вместо двух слоев оксида индия и олова используются звуковые волны для регистрации прикосновения. В одном углу экрана расположены два передающих преобразователя. Эти компоненты излучают ультразвуковые звуковые волны по всему дисплею.
Один датчик излучает звуковые волны по оси X, а другой – по оси Y. В противоположном углу два приемных преобразователя улавливают звуковые волны. Как и в случае с передатчиками, есть приемник для оси X и один для оси Y.
По краям дисплея расположено несколько отражателей звука. Эти плоские пластины расположены под углом, чтобы отражать каждую звуковую волну на 90 градусов. Когда звуковая волна попадает на отражатель, она разделяется на мини-волны, которые проходят по дисплею (количество мини-волн соответствует количеству отражателей).
Как переключать сенсорные экраны в Windows 10
Каждая мини-волна проходит по дисплею, попадает в другой звуковой отражатель и отскакивает к приемнику. Поскольку мини-волны попадают в приемник одна за другой, приемник может определить, какая мини-волна принадлежит какому отражателю, исходя из того, сколько времени требуется волне, чтобы поразить его после того, как была произведена первоначальная звуковая волна.
Когда мягкий объект, например, палец, соприкасается с дисплеем, он поглощает звуковые волны в этой точке. Это означает, что некоторые звуковые волны не доходят до приемника. Поскольку приемники могут учитывать каждую мини-волну, они могут сказать, какие волны поглощаются и где они были перехвачены, в конечном итоге точно определяя, где был нажат палец.
Сенсорные экраны: так много всего происходит под поверхностью
Благодаря инновациям, внесенным в технологию сенсорных экранов, мы все можем взаимодействовать с нашими устройствами намного проще, чем когда-либо. Для навигации по музыке, просмотра веб-страниц или общения с любимым человеком требуется всего лишь касание или смахивание.
Мы используем сенсорные экраны для наших смартфонов и планшетов, но они могут предложить гораздо больше, чем они сами. И как показывает влияние, которое эта технология оказала на нашу жизнь, важно то, что находится под ней.