Что такое touch screen (тачскрин) смартфона и как он работает

Содержание

1. Виды сенсорных экранов
   1. 1.1 Резистивные;
   2. 1.2 Емкостные;
   3. 1.3 Волновые.
2. Меры предосторожности при использовании сенсорного экрана

Название тачскрин (от англ. Touch и Screen, прикосновение и экран) полностью отражает суть девайса — прикосновение к дисплею приводит к выполнению операционных программ, предусмотренных программистами ОС.

Создателем тачскрина называют профессора университета Кентукки Сэмюэля Хёрста. В 1970 году он работал над улучшением считывания данных с самописцев, и в итоге разработал прототип первого сенсорного экрана, а затем усовершенствовал его. Технология получила дальнейшее развитие, и в 1998 году Alcatel выпустили телефон, в котором поддерживался сенсорный набор номера. Похожую технику предлагали и Ericsson. Первый же экран с тачскрином современного вида появился в 2002 году. Его установили на КПК HTC Qtek 1010/02 XDA. Большой шаг вперед сделали специалисты Apple, представив на рынке технологию Multitouch — поддержку одновременно нескольких касаний.

Результатом этих и других разработок стали точные и эффективные сенсорные экраны современных смартфонов. Принцип работы устройства и его особенности зависят от типа сенсора, конструкции и материалов изготовления.

Виды тачскринов

Описывать все существующие технологии мы не будем, рассмотрим только те типы сенсорных экранов, которые используются (или применялись ранее) при производстве смартфонов. Таких тачскринов можно выделить три категории.

Резистивные (упругие) тачскрины: привет из прошлого

Резистивные сенсоры — это система из двух токопроводящих слоев (стекло с напылением + тонкий металлический) с воздушной прослойкой между ними. Верхний слой упругий, при нажатии прогибается. Контакт замыкается, электроника считывает точку касания, операционная система при помощи драйвера преобразует действие пользователя в команду и выполняет ее.

Плюсы резистивных экранов:

• для нажатия подходят практически любые небольшие предметы, хотя обычно использовался специальный стилус;
• стекло защищено дополнительным слоем от царапин и других повреждений.

Правда, минусов все же больше:

• небольшая точность сенсора;
• низкая прозрачность;
• относительно медленное срабатывание.

Поэтому морально устаревшая резистивная технология в настоящее время практически не используется.

Емкостные сенсорные экраны: современная технология

В емкостных тачскринах разработчики избавились от металлической подложки. Стекло сенсора служит основой для токопроводящего слоя, он накапливает заряд. Когда пользователь касается экрана, в точках соприкосновения ток высвобождается, и микросхемы в углах устройства считывают разницу потенциалов в разных участках экрана. Информация сразу обрабатывается драйверами, и ОС выполняет команду.

Такая технология обеспечивает сразу несколько преимуществ: сохраняется до 90% яркости экрана, поэтому изображение четкое и насыщенное. Поддерживается система мультитач — считывание до 10 одновременных касаний. Данные обрабатываются быстрее, чем резистивными драйверами.

Есть и пара недостатков:

• емкостный экран легко повредить, а толстые защитные стекла снижают чувствительность сенсора (к современным аксессуарам толщиной 0,33 мм это не относится);
• касания считываются, только если нажимать на тачскрин токопроводящими предметами. Пальцы для этого подходят отлично (человеческое тело хорошо проводит ток), а вот в перчатках работать со смартфоном уже не получится;
• чувствительность сильно снижается на холоде.

Несмотря на недостатки, на сегодняшний день подавляющее большинство сенсорных экранов смартфонов именно емкостные. Но есть и более «продвинутые» варианты.

Волновые сенсоры: заглянем в будущее

В волновых экранах стекло-основа расчерчено координатной сеткой (для пользователя она невидима). На каждом конце осей устанавливаются преобразователи сигнала, один передающий, второй принимающий.

Контроллером формируются высокочастотные сигналы. Они передаются на пьезоэлектрические преобразователи и превращаются в акустические колебания. Система рефлекторов (отражателей) передает их приемникам. Волны регистрируются, повторно передаются на пьезоэлектрические преобразователи, и снова превращаются в электрический сигнал. Если нажать на дисплей, то энергия акустических волн будет частично поглощена. Именно эти колебания позволяют зафиксировать касания пользователей.

Устройство реагирует на нажатия, так как пальцем, стилусом или другим предметом пользователь прерывает акустическую волну, идущую от передатчика к приемнику. Поскольку для каждой точки экрана определены свои координаты, касание регистрируется микропроцессором точно и быстро.

Вся электроника расположена в торцах стекла, напыления, как в предыдущих типах сенсоров, нет. Поэтому сохраняется практически 100% света дисплея, картинка наиболее точная и насыщенная. Логично, что волновые экраны наиболее востребованы для работы с изображениями, при обработке фото, а также в современных трехмерных играх с высокой степенью прорисовки графики. Кроме точки касания, отслеживается и сила нажатия, что расширяет функциональность волновых тачскринов.

Еще один плюс — как и в резистивных экранах, не важно, чем вы нажимаете на тачскрин, если только диаметр предмета не слишком маленький. Например, палец или стилус подойдут, а вот стержень авторучки не сработает.

Правда, при всех достоинствах волновых экранов, широкого распространения при производстве телефонов они пока не получили. Хотя вполне возможно, что ситуация изменится в ближайшее время. Кроме того, возможно снижение точности в шумной обстановке и из-за внешних вибраций. Зато такие экраны долговечны и надежны.

Меры предосторожности при использовании сенсорного экрана

Повреждение сенсора или всего дисплейного модуля телефона — самая распространенная проблема владельцев гаджетов. Чтобы тачскрин сохранил работоспособность как можно дольше, в процессе эксплуатации устройства стоит придерживаться простых правил:

• устанавливать дополнительные защитные пленки или стекла;
• при выборе чехла обратить внимание на «книжки» и флипы, в отличие от накладок закрывающие экран;
• для удаления загрязнений с дисплея не использовать агрессивные химические средства, только те, которые специально выпущены для очистки сенсорных устройств;
• избегать воздействия влаги. Это правило не относиться к влагозащищенным и водонепроницаемым смартфонам.

Также для тачскрина (как и для смартфона в целом) критичны механические воздействия — удары и падения, контакт с острыми или твердыми предметами.

В случае, если неприятность все же случилась, и телефон вышел из строя, тачскрин можно заменить. В зависимости от модели смартфона и степени повреждений, можно переустановить только сенсор или весь дисплейный модуль.