Типы сенсорных экранов, история и то, как они работают

Что такоеСенсорный экран?

Сенсорный экран - это интерфейс ввода дисплея, обычно прозрачный экран отображения, который позволяет пользователям взаимодействовать с устройством, идентифицируя сенсорные входы на поверхности экрана. Для большинства сенсорных экранов сенсорные входы обнаруживаются с использованием электрических свойств человека, в частности, проводящей природы наших кончиков пальцев. Эта проводимость позволяет устройству распознавать и зарегистрировать наше касание в качестве ввода.

Две широко используемые технологии сенсорного экрана, резистивные и емкостные, включают в себя сенсорную панель на электронные дисплеи, такие как  LCDS or OLEDS Чтобы включить обнаружение прикосновения. Пользователи могут выполнять различные действия, включая выбор, прокрутку, масштабирование, рисунок, скольжение и т. Д.

Связанный: LCD против OLED

Одним из основных преимуществ сенсорных экранов является то, что они устраняют необходимость в традиционных устройствах ввода, таких как мышь, клавиатура или физические кнопки. Это связано с тем, что сенсорные экраны позволяют пользователям напрямую взаимодействовать с цифровым контентом, нажимая, проводя, зажимая, скользя и масштабируя пальцами или стилусом. Это облегчает навигацию меню, выбирать параметры и выполнять другие задачи на цифровых устройствах, особенно на более мелких устройствах, таких как смартфоны и планшеты, где традиционные входные устройства могут быть не практичными.

Сенсорный экранТип примеров

История сенсорных экранов

История сенсорных экранов восходит к 1960 -м годам, когда были разработаны входные устройства на основе раннего прикосновения, для использования в управляющих панелях и других специализированных приложениях. В следующую временную шкалу мы рассмотрим ключевые моменты и инновации в разработке сенсорных экранов от их раннего начала до наших дней.

Предварительный просмотр временной шкалы истории сенсорных экранов

1960 -- Первый записанный сенсорный экран (управляемый Stylus).

Bell Telephone Laboratories Inc (ныне AT & T) опубликовала одну из самых ранних версий сенсорного экрана в 1960 году, которая впоследствии была запатентована в 1962 году под US 3016421A. В этом сенсорном экране используется сетка с прямыми огнями, которая направлена ​​прямо на поверхность и предназначена для работы только со стилусом, а не пальцем. Фотографии регистрируют прикосновение, когда луч света в сетке прерывается прикосновением стилуса.

1965 -- Первый сенсорный экран.

Эрик Джонсон, который базировался в Королевском радиолокационном заведении в Малверне, Англия, разработал первый сенсорный экран, которым можно было управлять пальцем, чтобы помочь управлению движением. Его работа по емкостным сенсорным экранам была первоначально описана в 1965 году, и позже он разработал на нем фотографиями и диаграммами в Статья, опубликованная в 1967 году. Он подал заявку на патент в Великобритании (GB3352465) в 1965 году, и патент США US3482241A был предоставлен в 1969 году.

1971 -- Первый резистивный сенсорный экран.

Доктору Сэмюэлю Херсту приписывают разработку первого сопротивляющего сенсорного экрана в 1971 году, хотя он не был прозрачным. В 1974 году он создал прозрачный сенсорный экран.

1972 -- сенсоронные экраны с инфракрасными датчиками и фототранзисторами.

В 1972 году Университет Иллинойса разработал сенсорный экран для терминальной системы под названием Платон IV, который использовался в образовательных условиях. На сенсорном экране был массив 16x16 инфракрасных датчиков, состоящих из светодиодов и фототранзисторов на краях экрана, которые позволяли ему обнаружить прикосновение, когда объект находился в непосредственной близости от экрана.

1973 -- Первый прозрачный емкостный сенсорный экран.

В начале 70 -х годов два инженера CERN (Европейская организация для ядерных исследований), Фрэнк Бек и Бент Стумп, создали See - Through Touch Escreen на основе предыдущей работы Stumpe на телевизионной фабрике в начале 1960 -х годов. CERN начал их производить в 1973 году.

1974 -- Первый прозрачный резистивный сенсорный экран.

Доктор Сэмюэл Херст создал первый резистивный сенсорный экран, который включал прозрачную поверхность, которую он подал патент US3911215A Это было предоставлено в 1975 году для компании, которую он основал - Elographics Inc.

1982 -- Multi - Touch Technology.

Первая система с сенсорным экраном Multi - Touch, созданная в 1982 году в исследовательской группе входных наук в Университете Торонто с использованием матовой стеклянной панели с камерой, расположенной за ней, отмечая начало технологии Multi - Touch.

Начало 80 -х - Конец 90 -х годов -- Жест сенсорного экрана - Основанные и разработку функций

В течение 80 -х и 90 -х годов были проведены обширные исследования, чтобы повысить точность и функциональность технологии сенсорного экрана, включающие различные жесты, такие как скольжение, прокручивание, нажатие - щелчок, подъем - Off, Multi - Touch и многое другое.

2000 - Текущее время -- Глобальный широко распространенный и развитие емкостных сенсорных экранов

Сенсорные экраны существуют с 60 -х годов, со значительными улучшениями в 80 -х и 90 -х годах, но только в 2000 -х годах они широко использовались в потребительской электронике, такой как мобильные телефоны, ноутбуки, планшеты и другие портативные устройства. Это было отчасти связано с разработкой новых технологий, таких как емкостные сенсорные экраны, что позволило получить более точные и отзывчивые сенсорные входы.

Исследование DisplaySearch показало, что в 2018 году емкостные сенсорные экраны составляли более 70% глобальных партий, тогда как резистивные сенсорные экраны составляли только 3%.

Как это делатьсенсорные экраныработа?

Основными компонентами сенсорного экрана являются сенсорный датчик, контроллер и программное обеспечение. Сенсор сенсорного датчика, также известный как сенсорная панель, состоит из сенсорной поверхности, которая обнаруживает изменения в электрических свойствах, таких как ток, напряжение, емкость или сопротивление. Контроллер, аппаратный компонент, преобразует электрические изменения, обнаруженные сенсорной панелью в сигналы, которые используются для интерпретации жестов с сенсорным и так далее.

Как работают сенсорные экраны: шаг - по -

1. Активация датчика касания - Пользователь взаимодействует с сенсорной поверхностью, вызывая изменения в ее электрических свойствах, таких как ток, напряжение, емкость или сопротивление.
2. Обработка контроллера - Аппаратный контроллер обнаруживает электрические изменения на сенсорной панели, идентифицирует определенные сенсорные жесты (прикосновение, скольжение, масштаб, смахивание, и т. Д.), Преобразует их в сигналы и отправляет их в программное обеспечение.
3. Программный ответ - Программное обеспечение получает сенсорные сигналы и обрабатывает их для выполнения определенных функций или задач.

Типы сенсорных экранов

Хотя два наиболее распространенных типа сенсорных экранов являются резистивными и емкостными, существуют другие типы сенсорных экранов, каждый из которых имеет свои уникальные функции и функции.

Технологии сенсорного экрана

• Резистивный
• Емкостный
• Прогнозируемый емкостный (P - Cap)
• Инфракрасный
• Пила (поверхностная акустическая волна)
• Оптическая визуализация

Резистивные сенсорные экраны

Резистивные сенсорные экраны работают через обнаружение давления, приложенного к экрану. Они состоят из двух гибких слоев, обычно изготовленных из полиэстера и стекла, которые покрыты тонким слоем проводящего материала, такого как оксид олова индия (ITO). Эти два слоя разделены крошечными проставленными точками.

Когда давление оказывается на экран, верхний гибкий слой выдвигается к нижнему слою, создавая контакт между двумя проводящими слоями. Этот физический контакт регистрирует изменение электрического сопротивления, которое затем обрабатывает контроллер сенсорного экрана, чтобы определить точное расположение прикосновения.

Резистивные сенсорные экраны относительно недороги и могут работать с различными входными устройствами, такими как пальцы, стилусы или перчатки. Тем не менее, они имеют тенденцию обладать более низкой чувствительностью и ясностью, чем другие технологии сенсорного экрана.

Емкостные сенсорные экраны

Емкостный сенсорный экран идентифицирует и реагирует на изменения емкости, вызванные электростатическим полем экрана при прикосновении поверхности экрана.

Когда пользователь касается экрана пальцем или стилусом, изготовленным из проводящего материала, он вызывает изменение емкости экрана в точке контакта. Это изменение обнаруживается емкостным сенсорным контроллером, который затем обрабатывает вход и определяет точное местоположение сенсорного события.

Емкостные сенсорные экраны широко используются в смартфонах, таблетках и других электронных устройствах из -за их высокой чувствительности, точности и отзывчивости. Они также поддерживают возможности Multi - Touch, что позволяет пользователям выполнять такие жесты, как зажимать и масштабирование с несколькими одновременными сенсорными входами. Тем не менее, они могут плохо работать с не - Проводящими материалами, такими как перчатки или обычную ручку, так как эти материалы не взаимодействуют с электростатическим полем экрана.

Прогнозируемый емкостный (PCAP)

Прогнозируемые емкостные сенсорные экраны используют сетку электродов для обнаружения сенсорных входов. Электроды, обычно изготовленные из прозрачного проводящего материала, помещаются на тонкий лист стекла или пластика, который покрывает дисплей.

Когда палец или стилус касаются поверхности сенсорного экрана, это изменяет емкость между электродами, которая обнаруживается цепью контроллера. Затем контроллер вычисляет положение прикосновения на основе изменений емкости и отправляет соответствующий вход в устройство.

Проектируемые емкостные сенсорные экраны известны своей высокой точностью, чувствительностью и долговечностью. Они обычно используются в смартфонах, планшетах и ​​других электронных устройствах. Они также поддерживают Multi - Touch жесты, позволяя пользователям взаимодействовать с устройством, используя два или более пальцев одновременно.

Разница между емкостными и прогнозируемыми емкостными

Основное различие между емкостными и прогнозируемыми емкостными сенсорными экранами заключается в том, как электроды построены и расположены. Прогнозируемые емкостные сенсорные экраны, как правило, более чувствительны и точны, что делает их подходящими для высоких приложений, таких как смартфоны, планшеты и панели управления промышленностью.

ИК (инфракрасный) сенсорные экраны

Инфракрасные сенсорные экраны используют сетку света - Излучающие диоды (светодиоды) и фотоприемники для обнаружения сенсорных входов. Светодиоды выделяют инфракрасные световые лучи, которые расположены в горизонтальных и вертикальных массиях по краям экрана. Фотографии, расположенные напротив светодиодов, непрерывно получают эти инфракрасные световые балки.

Когда пользователь касается экрана, их палец или стилус прерывают инфракрасные световые лучи, вызывая разрыв в сетке. Затем система вычисляет координаты сенсорной точки на основе конкретных лучей, которые были прерваны. Эта информация отправляется на обработку устройства, который интерпретирует сенсорный ввод и выполняет соответствующее действие.

Инфракрасные сенсорные экраны предлагают несколько преимуществ, включая высокую долговечность и сопротивление царапинам, пыли и воде. У них также есть возможность работать практически с любым объектом, включая стилусы или руки в перчатках, поскольку применение давления не требуется для регистрации прикосновения. ИК -экраны имеют невероятную световую передачу и качество изображения, поскольку у них нет дополнительного стеклянного или пленку на экране. Тем не менее, функциональность может быть сложной под ярким солнечным светом, поэтому они обычно используются в помещении. Они также работают лучше всего с большими размерами экрана, потому что высота профиля может ограничиваться.

Пила (поверхностная акустическая волна)

Сенсорные экраны поверхностной акустической волны (SAW) - это тип сенсорной технологии, которая использует ультразвуковые волны для обнаружения сенсорного ввода на поверхности экрана. Экран состоит из слоя стекла или другого прозрачного материала, с тонким слоем отражающего материала на поверхности стеклянного слоя.

Ультразвуковые волны генерируются преобразователями, расположенными по углам экрана и отправляются через поверхность стекла. Когда палец, стилус или другой объект касается экрана, он поглощает некоторые ультразвуковые волны, вызывая нарушение волнового рисунка. Преобразователи обнаруживают это нарушение, которое затем может рассчитать местоположение и тип сенсорного ввода.

SAW -экранные экраны предлагают несколько преимуществ, включая высокую ясность, долговечность и надежность. Они также очень отзывчивы и могут обнаружить даже легкие штрихи или жесты. Тем не менее, они стоят дороже, чем некоторые другие типы сенсорных экранов, и могут не подходить для использования в суровых условиях, где представляют собой большое количество грязи, пыли или воды.

Оптическая визуализацияСенсорные экраны

Оптические изображения сенсорные экраны используют камеру - Как датчики и алгоритмы обработки изображений, чтобы обнаружить сенсорные входы, аналогичные инфракрасным сенсорным экранам. Когда пользователь касается поверхности сенсорного экрана, датчики обнаруживают изменение света и тени, вызванные давлением и движением прикосновения.

Сенсорные экраны оптической визуализации известны своей долговечностью, поскольку они не подвержены износу от физического контакта, как другие сенсорные экраны. Они обычно используются в общественных киосках, интерактивных дисплеях и игровых приложениях. Тем не менее, они могут быть не такими отзывчивыми или чувствительными, как другие типы сенсорных экранов, и могут не поддерживать многочисленные жесты.

Заключение

Емкостные и прогнозируемые емкостные сенсорные экраны, с их высокой точностью и отзывчивостью, стали ведущей технологией сенсорного экрана с последующей резистивными сенсорными экранами. В то время как инфракрасная, поверхностная акустическая волна и оптические сенсорные экраны не так широко используются или популярны, они по -прежнему имеют уникальные приложения и поддерживают небольшую, но выделенную долю рынка.

Сенсорные экраныможно найти повсюду, от панелей промышленного управления до банкоматов, медицинских устройств и потребительской электроники. Они произвели революцию в том, как мы взаимодействуем с технологиями и стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни.