Какие типы сенсорных экранов бывают в телефонах

Все привыкли, что смартфоны реагируют на касания к экрану. Для этого в современные телефоны встроены сенсорные экраны. Но технологии реагирования на касание бывают разные. Читайте, как работают и какие бывают типы сенсорных экранов. Их плюсы и минусы.

Любой сенсорный экран состоит из трех основных элементов:

датчика,
контроллера,
программного драйвера.

Размер и разрешение экрана

За последние несколько лет наблюдается тенденция к увеличению диагонали смартфонов. Сегодня трудно найти новый смартфон с диагональю менее 4 дюймов, даже модели с диагональю 4,5-4,7 дюймов не так широко представлены, хотя именно 4,7-дюймовую диагональ можно назвать самой комфортной. Золотой серединой на данный момент можно назвать диагональ в 5 дюймов, хоть еще недавно такие гаджеты называли лопатофонами. С такими размерами можно комфортно смотреть фото и видео и смартфон еще более-менее удобно держать и управлять им одной рукой.

Аппараты с диагональю в 5,5 дюймов и более называют фаблетами: они отлично подходят для просмотра фильмов, интернет-страниц, но в руке лежат не так удобно, а в некоторые карманы помещаются с трудом. Но и этого компаниям-производителям показалось мало, и в продаже появились смартфоны с диагональю в 6 и даже 6,5 дюймов. Это практически планшеты! Спрос на такие модели пока не очень высокий, поэтому и выбор ограничен.

Если от размера экрана зависит удобство использования гаджета, то от разрешения – качество картинки. Разрешение дисплея подается как количество пикселей по вертикали и горизонтали, например, 1280*720. Чем выше разрешение, тем четче картинка и менее заметны отдельные ее составляющие. Низкое разрешение выдает зернистое изображение, в котором без труда можно разглядеть отдельные пиксели. Сегодня смартфоны комплектуются экраном с одним из следующих разрешений:

320*480 (HVGA) используется редко и в самых дешевых смартфонах с небольшой диагональю;
480*800 (WVGA) также используется нечасто, и более-менее нормальное изображение можно получить только при диагонали экрана в 4 дюйма;
540*960 (qHD) встречается в бюджетных моделях смартфонов и при диагонали 4-4,5 дюймов позволяет получить изображение приемлемого качества;
720*1280 (HD) – наиболее распространенное на сегодняшний день разрешение. Такими экранами снабжаются многие смартфоны средней ценовой категории с диагональю 4,7-5,5 дюймов;
1080*1920 (Full HD) – разрешение высочайшего уровня. Такой экран в диагонали может достигать и 7 дюймов, и при этом изображение будет четким и незернистым;
2560*1440 (QHD), 3840*2160 (4K). Такое разрешение сегодня получают самые дорогие смартфоны, а картинка на экране действительно выглядит превосходно.

Стоит отметить, что компания Apple в своих смартфонах использует нестандартные разрешения: 640*1136, 750*1334 и т.д. Именно этот производитель ввел понятие retina-дисплея, акцентируя внимание на плотности пикселей как ключевом показателе дисплея смартфона.

Сенсорный экран

Се?нсорный экран — устройство ввода информации; представляет собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.

История

Сенсорный экран изобрели в США в рамках исследований по программированному обучению. Компьютерная система PLATO IV, появившаяся в 1972 году, имела сенсорный экран на сетке ИК-лучей, состоявший из 16×16 блоков. Но даже столь низкая точность позволяла пользователю выбирать ответ, нажимая в нужное место экрана. В 1971 году Сэмюэлем Херстом (будущим основателем компании Elographics, ныне Elo TouchSystems) был разработан элограф — графический планшет, действовавший по четырёхпроводному резистивному принципу (U.S. Patent 3662105 (англ.)).

В 1974 году тот же Херст сумел сделать элограф прозрачным, в 1977 — разработал пятипроводной экран. Объединившись с Siemens, в Elographics сумели сделать выпуклую сенсорную панель, подходившую к кинескопам того времени. На всемирной ярмарке 1982 года Elographics представила телевизор с сенсорным экраном.

В 1983 году вышел компьютер HP-150 с сенсорным экраном на ИК-сетке. Впрочем, в те времена сенсорные экраны применялись преимущественно в промышленной и медицинской аппаратуре. В потребительские устройства (телефоны, КПК и т. д.) сенсорные экраны вошли как замена крохотной клавиатуре, когда появились устройства с большими (во всю переднюю панель) ЖК-экранами. Первая карманная игровая консоль с сенсорным экраном — Nintendo DS, первое массовое устройство, поддерживающее мультитач — iPhone.

Читайте так же:

Восстановление почты mail по номеру телефона

Применение

Сенсорные экраны используются в платёжных терминалах, информационных киосках, оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах, операторских панелях в промышленности.

Принципы работы сенсорных экранов

Существует множество разных типов сенсорных экранов, которые работают на разных физических принципах.

Резистивные сенсорные экраны

Четырёхпроводной экран

Резистивный сенсорный экран состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны. И на панель, и на мембрану нанесено резистивное покрытие. Пространство между стеклом и мембраной заполнено микроизоляторами, которые равномерно распределены по активной области экрана и надёжно изолируют проводящие поверхности. Когда на экран нажимают, панель и мембрана замыкаются, и контроллер с помощью аналогово-цифрового преобразователя регистрирует изменение сопротивления и преобразует его в координаты прикосновения (X и Y).

В общих чертах алгоритм считывания таков: На верхний электрод подаётся напряжение +5В, нижний заземляется. Левый с правым соединяются накоротко и проверяется напряжение на них. Это напряжение соответствует Y-координате экрана. Аналогично на левый и правый электрод подаётся +5В и «земля», с верхнего и нижнего считывается X-координата. Существуют также восьмипроводные сенсорные экраны. Они улучшают точность отслеживания, но не повышают надёжности.

Пятипроводной экран

Пятипроводной экран более надёжен за счёт того, что резистивное покрытие на мембране заменено проводящим (5-проводной экран продолжает работать даже с прорезанной мембраной). На заднем стекле нанесено резистивное покрытие с четырьмя электродами по углам. Изначально все четыре электрода заземлены, а мембрана «подтянута» резистором к +5В. Уровень напряжения на мембране постоянно отслеживается аналогово-цифровым преобразователем. Когда ничто не касается сенсорного экрана, напряжение равно 5 В.

Как только на экран нажимают, микропроцессор улавливает изменение напряжения мембраны и начинает вычислять координаты касания следующим образом: На два правых электрода подаётся напряжение +5В, левые заземляются. Напряжение на экране соответствует X-координате. Y-координата считывается подключением к +5В обоих верхних электродов и к «земле» обоих нижних.

Особенности

Резистивные сенсорные экраны дёшевы и обладают максимальной стойкостью к загрязнению. Резистивные экраны реагируют на прикосновение любым гладким твёрдым предметом: рукой (голой или в перчатке), пером, кредитной картой, тупым концом скальпеля. Их используют везде, где вандализм и низкие температуры полностью исключены: для автоматизации промышленных процессов, в медицине, в сфере обслуживания (POS-терминалы), в персональной электронике (КПК). Лучшие образцы обеспечивают точность в 4096×4096 пикселей.

Недостатками резистивных экранов являются низкое светопропускание (не более 85 % для 5-проводных моделей и ещё более низкое для 4-проводных), низкая долговечность (не более 35 млн нажатий в одну точку) и недостаточная вандалоустойчивость (плёнку легко разрезать).

Матричные сенсорные экраны

Конструкция и принцип работы

Конструкция аналогична резистивной, но упрощена до предела. На стекло нанесены горизонтальные проводники, на мембрану — вертикальные. При прикосновении к экрану проводники соприкасаются. Контроллер определяет, какие проводники замкнулись, и передаёт в микропроцессор соответствующие координаты.

Особенности

Имеют очень низкую точность. Элементы интерфейса приходится специально располагать с учётом клеток матричного экрана. Единственное достоинство — простота, дешевизна и неприхотливость. Обычно матричные экраны опрашиваются по строкам (аналогично матрице кнопок); это позволяет наладить мультитач. Постепенно заменяются резистивными.

Ёмкостные сенсорные экраны

Конструкция и принцип работы

Ёмкостный (или поверхностно-ёмкостный) экран использует тот факт, что предмет большой ёмкости проводит переменный ток. Ёмкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую проводящим прозрачным материалом indium tin oxide (ITO). Электроды, расположенные по углам экрана, подают на проводящий слой небольшое переменное напряжение (одинаковое для всех углов).

При касании экрана пальцем или другим проводящим предметом появляется утечка тока. При этом чем ближе палец к электроду, тем меньше сопротивление экрана, а значит, сила тока больше. Ток во всех четырёх углах регистрируется датчиками и передаётся в контроллер, вычисляющий координаты точки касания. В более ранних моделях ёмкостных экранов применялся постоянный ток — это упрощает конструкцию, но при плохом контакте пользователя с землёй приводит к сбоям.

Читайте так же:

Мегафон периодически пропадает интернет

Особенности

Ёмкостные сенсорные экраны надёжны (порядка 200 млн нажатий), не пропускают жидкости и отлично терпят непроводящие загрязнения. Прозрачность на уровне 90 %. Впрочем, проводящее покрытие всё ещё уязвимо. Поэтому ёмкостные экраны широко применяются в автоматах, установленных в охраняемом помещении. Не реагируют на руку в перчатке.

Мультитач невозможен — четырьмя замерами тока нельзя зафиксировать две и более точки утечки.

Проекционно-ёмкостные сенсорные экраны

Конструкция и принцип работы

На внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод вместе с телом человека образует конденсатор; электроника измеряет ёмкость этого конденсатора (подаёт импульс тока и измеряет напряжение).

Особенности

Прозрачность таких экранов до 90 %, температурный диапазон чрезвычайно широк. Очень долговечны (узкое место — сложная электроника, обрабатывающая нажатия). На ПЁЭ может применяться стекло толщиной вплоть до 18 мм, что приводит к крайней вандалоустойчивости. На непроводящие загрязнения не реагируют, проводящие легко подавляются программными методами. Поэтому проекционно-ёмкостные сенсорные экраны применяются в автоматах, устанавливаемых на улице. Многие модели реагируют на руку в перчатке.

В современных моделях конструкторы добились очень высокой точности — правда, вандалоустойчивые исполнения менее точны. Отличают нажатие рукой от нажатия проводящим пером. В некоторых моделях поддерживается мультитач. Поэтому такая технология применяется в тачпадах и мультитач-экранах. Стоит заметить, что из-за различий в терминологии часто путают поверхностно- и проекционно-ёмкостные экраны. По классификации, применённой в данной статье, экран iPhone является проекционно-ёмкостным.

Сенсорные экраны на поверхностно-акустических волнах

Конструкция и принцип работы

Экран представляет собой стеклянную панель с пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП) находящимися по углам. По краям панели находятся отражающие и принимающие датчики.

Принцип действия такого экрана заключается в следующем. Специальный контроллер формирует высокочастотный электрический сигнал и посылает его на ПЭП. ПЭП преобразует этот сигнал в ПАВ, а отражающие датчики его соответственно отражают. Эти отражённые волны принимаются соответствующими датчиками и посылаются на ПЭП. ПЭП в свою очередь принимают отражённые волны и преобразовывают их в электрический сигнал, который затем анализируется с помощью контроллера. При касании экрана пальцем часть энергии акустических волн поглощается. Приёмники фиксируют это изменение, а микроконтроллер вычисляет положение точки касания. Реагирует на касание предметом, способным поглотить волну (палец, рука в перчатке, пористая резина).

Особенности

Главным достоинством экрана на поверхностных акустических волнах (ПАВ) является возможность отслеживать не только координаты точки, но и силу нажатия, благодаря тому, что степень поглощения акустических волн зависит от величины давления в точке касания. Данное устройство имеет очень высокую прозрачность, так как свет от отображающего прибора проходит через стекло, не содержащее резистивных или проводящих покрытий. В некоторых случаях для борьбы с бликами стекло вообще не используется, а излучатели, приёмники и отражатели крепятся непосредственно к экрану отображающего устройства. Несмотря на сложность конструкции, эти экраны довольно долговечны. По заявлению, например, тайваньской фирмы GeneralTouch, они выдерживают до 50 млн касаний в одной точке, что превышает ресурс 5-проводного резистивного экрана.

Экраны на ПАВ применяются в основном в игровых автоматах, в охраняемых справочных системах и образовательных учреждениях.

Главным недостатком экрана на ПАВ являются сбои в работе при наличии вибрации или при воздействии акустическими шумами, а также при загрязнении экрана. Любой посторонний предмет, размещённый на экране (например, жевательная резинка), полностью блокирует его работу. Кроме того, данная технология требует касания предметом, который обязательно поглощает акустические волны, — то есть, например, пластиковая банковская карточка в данном случае неприменима. Точность этих экранов выше, чем матричных, но ниже, чем традиционных ёмкостных. Для рисования и ввода текста они, как правило, не используются.

Читайте так же:

Мтс коннект невозможно зарегистрироваться в сети

Сетка инфракрасных лучей

Принцип работы инфракрасной сенсорной панели прост — сетка, сформированная горизонтальными и вертикальными инфракрасными лучами, прерывается при касании к монитору любым предметом. Контроллер определяет место, в котором луч был прерван.

Особенности

Инфракрасные сенсорные экраны боятся загрязнений и поэтому применяются там, где важно качество изображения. Из-за простоты и ремонтопригодности схема популярна у военных. Данный тип экрана применется в мобильных телефонах компании Neonode.

Оптические сенсорные экраны

Стеклянная панель снабжена инфракрасной подсветкой. На границе «стекло-воздух» получается полное внутреннее отражение, на границе «стекло — посторонний предмет» свет рассеивается. Остаётся заснять картину рассеяния, для этого существуют две технологии: В проекционных экранах рядом с проектором ставится камера. Так устроен, например, Microsoft Surface. Либо светочувствительным делают дополнительный четвёртый субпиксель ЖК-экрана.

Особенности

Позволяют отличить нажатия рукой от нажатий какими-либо предметами, есть мультитач. Такая технология позволяет делать сколь угодно большие «сенсорные» поверхности, вплоть до классной доски.

Тензометрические сенсорные экраны

Реагируют на деформацию экрана. Точность тензометрических экранов невелика, зато они отлично выдерживают вандализм. Применение аналогично проекционно-ёмкостным: банкоматы, билетные автоматы и прочие устройства, расположенные на улице.

Индукционные сенсорные экраны

Индукционный сенсорный экран — это графический планшет со встроенным экраном. Такие экраны реагируют только на специальное перо. Применяются, когда требуется реакция именно на нажатия пером (а не рукой): художественные планшеты класса high-end, некоторые модели планшетных ПК.

Волновые сенсорные дисплеи. Заглянем в будущее.

Проведем воображаемые и взаимоперпендикулярные оси по поверхности стеклянной основы нашего экрана. На концах получившихся осей поставим два преобразователя – один передающий и один принимающий. А на самом экране разместим специальные рефлекторы, которые будут «отражать» сигнал, который передается от преобразователя к своему собрату.

В момент касания экрана пользователь прерывает связь двух преобразователей. При этом приемник способен точно определить не только момент касания, но и понять, нажат ли экран в данный момент и где именно располагается палец пользователя.

Поскольку стеклянная основа такого экрана полностью лишена специального металлического покрытия, то волновой экран способен передавать свет на все 100%. Так что подобные экраны станут отличным выбором для тех, кто много работает с графикой или просто хочет насладиться яркой и сочной картинкой.

Your-mobila.ru

28.01.2013 Resetter Comments 2 комментария

По той разнице, как происходит ввод информации, сенсоры экранов подразделяются на два типа: резистивные экраны и емкостные.

Резистивный тип – экран, который реагирует на нажатие, практически любым твердым предметом. Как правило, телефоны с этим сенсором идут в комплекте с стилусом — специальной палочкой.

Что можно отнести к преимуществам такого дисплея: цена! они настолько недороги в производстве, занявшие чрезвычайно большую нишу.

Еще одним важным преимуществом является то, что они очень устойчивы к загрязнению. Если сказать совсем просто, то, если Вы видите (хоть как-то) кнопки — то они работают!

Относительно недостатков, то здесь стоит отметить не очень высокую свет проводимость.

Есть два типа резистивных экранов четырехпроводной и пятипроводной

Емкостный тип

Емкостный тип — так же, как и в резистивного типа, существует два типа емкостных экранов — поверхностно-емкостной тип, и проекционно-емкостной тип.

Поверхностно-емкостной тип: экрана использует принцип проведения переменного электрического тока предметом с высокой емкостью.

Сенсор емкостного типа это стеклянная панель покрытая слоем проводника. Электроды, которые расположены по углам экрана подают на него переменное напряжение. Когда человек прикасается пальцем или каким-либо другим ведущим предметом, происходит поток тока. Ток во всех углах экрана регистрируется специальными датчиками и передается в контроллер, что вычисляет координаты точки прикосновения.

Емкостный тип экрана более надежен (рассчитан на 200 млн. прикосновений к одной точке против 35 млн.), не пропускает жидкостей и устойчив к непроводящих загрязнений. Еще одно преимущество этого типа — прозрачность экрана составляет 90%.

Читайте так же:

Во сне разбился экран телефона

Теперь о недостатках — экран не будет работать когда вы будете в перчатке, это первый недостаток. Вторым недостатком является то, что мультитач на нем невозможен.

Проекционно-емкостной тип: С внутри экрана нанесена сетка из электродов. Вместе с телом человека, эти электроды создают конденсатор.

К особенностям этого типа следует отнести: преимущества — прозрачность экрана около 90%, необычайно широкий диапазон температур, многими экранами можно управлять даже когда вы наделы перчатки. Здесь появился мультитач. И, напоследок, эти экраны очень долговечны.

К недостаткам можно отнести цену такого сенсора и сложность производства.

По этому, если вы выбираете с каким сенсорным дисплеем взять телефон, лично я советую взять вам проекционно-емкостной тип.

Емкостно-проекционные версии

Принцип работы сенсорного экрана смартфонов некоторых конфигураций основан по этому типу. На внутренней поверхности девайса нанесена электродная сетка, которая при соприкосновении с телом человека образует конденсаторную емкость. После касания дисплея пальцем, датчики и микроконтроллер обрабатывают информацию, расчеты отправляют на основной процессор.

указанные конструкции обладают всеми возможностями емкостных сенсоров;
они могут оборудоваться пленочным покрытием толщиной до 18 миллиметров, что обеспечивает дополнительную защиту от механического воздействия;
загрязнения на труднодоступных токопроводящих частях убираются при помощи программного метода.

Монтируются указанные конфигурации на многие персональные устройства и терминалы, работающие на улице под накрытием. Стоит отметить, что Apple также отдает предпочтение проекционно-емкостным мониторам.

Что такое LCD дисплей смартфона какие есть его виды и возможен ли ремонт экрана смартфона

Вплоть до конца 90-х годов прошлого столетия телевизор был намного ”практичнее” чем сейчас. Изображение в нем формировалось с помощью лучевой трубки и кинескопа. Поэтому на ”телек” можно было поставить вазу с цветами или положить кота. Но потом, широкое распространение получила технология LCD (Liquid Crystal Display), известная в народе как жидкие кристаллы, ЖК. Благодаря ей ушли в прошлое ”пузачи” а появление смартфонов с сенсорными экранами стало возможным в принципе.

Жидкие кристаллы под воздействием электрического тока проявляют свойства жидкости или становятся такими же анизотропными, как и твердые кристаллы. Благодаря такой особенности, ЖК проявляют различные оптические свойства, что и используется для формирования изображения на поверхности сенсорного дисплея современного смартфона. Этот тип экрана смартфона работает следующим образом:

Специальный транзистор подает сигнал на жидкие кристаллы.
Кристаллы ориентируются определенным образом для дальнейшего создания изображения на экране.
Световые волны от кристаллов собирает поляризатор.
После этого обработанный поляризатором световой сигнал поступает на RGB фильтр, получая красный, зеленый, синий цвет.
Далее свет поступает на еще один поляризатор, который пропускает его на экран или блокирует. Таким образом мы и получаем субпиксели, из которых формируются пиксели на сенсорном экране смартфона.

Главными недостатками LCD дисплеев является засветка черного цвета. Подсветка такого экрана осуществляется с помощью белых светодиодов, из-за чего невозможно получение глубокого черного цвета и безрамочных дисплеев для мобильных телефонов. Также LCD экраны потребляют относительно много заряда батареи. ✅Узнайте как правильно заряжать смартфон.

Когда вы слышите от мастера о замене LCD экрана телефона, он также имеет в виду TN, IPS и TFT матрицы. Все они основаны на LCD технологиях, хотя и имеют значимые различия:

Какие типы OLED дисплеев используются чаще всего

С самого начала эры LCD технологий разработчики пытались увеличить контрастность цветов и четкость получаемой картинки. Также постоянно велись работы над получением по-настоящему глубокого черного цвета. Но все типы LCD матриц оказались неспособными достичь этих целей из-за физики жидких кристаллов и светодиодной подсветки экранов смартфонов. А вот OLED экраны телефонов способны.

Читайте так же:

Мегафон принудительно переводит на другой тариф

OLED (Organic light-emitting diode) — он же органический светодиод. Эта технология использует органические слои, которые помещаются на катод и анод. Когда на них поступает ток, излучается свет. Огромное количество таких диодов имеют красный, синий или зеленый цвет и формируют OLED матрицу сенсорного телефона. Для небольших гаджетов, наподобие дешевых смарт-часов или фитнес трекеров, используются монохромные OLED-дисплеи с одноцветными диодами. Управление диодами осуществляется через специальный контроллер, формирующий изображение на дисплее гаджета. Именно отсутствие мощных контроллеров долгое время не позволяло реализовать OLED технологию на практике.

Главными преимуществами таких дисплеев являются глубокий черный цвет, низкое энергопотребление и огромный потенциал дальнейшего развития технологии. Есть мнение, что в скором будущем все смартфоны будут выпускаться только с дисплеями OLED типа. Но не стоит забывать и недостатках таких экранов. Главным из них является так называемое мерцание пикселей. Этот эффект сильно нагружает сетчатку глаза, хотя мы этого и не замечаем. Также, и цена производства OLED матриц пока что довольно высокая, да и срок их работы ниже, чем у LCD матриц. Ремонт экрана смартфона с OLED дисплеем всегда заключается в его полной замене, так как его невозможно починить из-за сложной конструкции.

К OLED дисплеям относятся следующие матрицы:

Матрица или Passive Matrix OLED. Это самое первое поколение матриц этого типа. До создания мощного контроллера для всего поля органических диодов, практиковалось одновременное использование нескольких маломощных контроллеров. Из-за этого получалась довольно примитивная картинка с низким уровнем четкости и контрастности. Также, мощности контроллеров хватало только на небольшие дисплеи с диагональю до 3 дюймов.

Не отдельные типы экранов телефонов, а рекламный ход для привлечения внимания!

Самые крупные производители смартфонов и планшетов уже не знают, что придумать. Поэтому они просто выдумывают новые технологии, которые на практике ничем не отличаются от тех же IPS и AMOLED дисплеев:

Сервисный центр M-FIX: замена экрана смартфона независимо от типа матрицы

Абсолютно все сенсорные дисплеи мобильных телефонов имеют очень сложное и хрупкое устройство. Они легко ломаются от слабого давления, несильного удара или из-за падения с небольшой высоты. И практически всегда дисплейный модуль не подлежит ремонту, требуется замена экрана на смартфоне. Её можно провести в нашем сервисном центре M-FIX! Наши мастера используют современное оборудование и хорошо разбираются в ремонте или замене сенсорных дисплеев мобильных телефонов. Также, мы предлагаем свои услуги не только по Киеву, но и по всей Украине. Запишитесь к нам на ремонт через онлайн-форму и получите скидку 5%. Отправьте к нам проблемный смартфон или другой гаджет через Новую Почту, и следите за прогрессом ремонта в режиме онлайн. После замены дисплея на смартфоне мы отправим его вам назад через ту же Новую Почту. Желаете получить дополнительную информацию о наших услугах и бонусах? Наши специалисты всегда готовы помочь в онлайн-чате или по контактам, указанным на сайте СЦ M-FIX.

голоса

Рейтинг статьи