Сенсорный экран: устройство и типы¶
Сенсорный экран (также тачскрин, от англ. touch screen) — устройство ввода и вывода информации, представляющее собой дисплей, способный реагировать на прикосновения пальца или стилуса к его поверхности. Сенсорный экран объединяет функции отображения данных и управления, заменяя или дополняя механические кнопки, клавиатуру и манипулятор типа «мышь». Применяется в смартфонах, планшетах, банкоматах, платёжных терминалах, промышленных пультах, медицинском и торговом оборудовании, информационных киосках.
¶История
Первые работы по сенсорному вводу относятся к 1960-м годам. В 1965 году Э. Джонсон описал ёмкостный сенсорный экран, а в 1970-х годах появились резистивные конструкции. Массовое распространение технология получила в 1980–1990-е годы в промышленных и банковских терминалах, а с середины 2000-х — в потребительской электронике после выхода смартфонов с ёмкостными экранами, поддерживающими мультитач.
В России сенсорные экраны применяются в платёжных терминалах, банкоматах, терминалах самообслуживания, системах продажи билетов, а также в отечественной электронике — смартфонах, планшетах и промышленных панелях оператора.
¶Принцип работы
Основу сенсорного экрана составляет сенсорный слой, наложенный на дисплей. Слой фиксирует координаты касания и передаёт их контроллеру, который преобразует сигнал в команды для вычислительного устройства. В зависимости от физического принципа различают несколько типов сенсоров.
¶Типы сенсорных экранов
¶Резистивные
Состоят из двух прозрачных проводящих слоёв, разделённых микроизоляторами. При нажатии слои соприкасаются, и контроллер определяет координаты по изменению сопротивления. Достоинства: работа с любым предметом, низкая стоимость, устойчивость к загрязнению. Недостатки: невысокая прозрачность, необходимость нажатия, ограниченная поддержка мультитача, меньшая долговечность.
¶Ёмкостные
Основаны на изменении электрической ёмкости при касании пальцем. Проекционно-ёмкостные экраны содержат сетку прозрачных электродов и поддерживают мультитач. Отличаются высокой прозрачностью, отзывчивостью и долговечностью. Требуют касания пальцем или специального стилуса; плохо работают в перчатках без проводящих вставок.
¶Инфракрасные
По периметру экрана размещаются инфракрасные излучатели и приёмники, образующие сетку лучей. Касание прерывает лучи, и по координатам пересечения вычисляется точка нажатия. Применяются в крупных панелях, киосках, интерактивных досках.
¶Поверхностно-акустические
Используют ультразвуковые волны, распространяющиеся по поверхности стекла. Касание поглощает часть волны, что фиксируется датчиками. Устойчивы к внешним воздействиям, но чувствительны к загрязнению поверхности.
¶Прочие
Существуют оптические, тензометрические, индукционные и экраны на основе датчиков приближения. Отдельное направление — экраны, реагирующие на силу нажатия и обеспечивающие тактильную отдачу.
¶Характеристики
| Параметр | Описание |
|---|---|
| Тип сенсора | резистивный, ёмкостный, инфракрасный и др. |
| Мультитач | число одновременных касаний |
| Разрешение | плотность точек на дюйм |
| Прозрачность | доля пропускаемого света |
| Прочность | устойчивость к царапинам и ударам |
| Способ ввода | палец, стилус, перчатка |
¶Применение
Сенсорные экраны используются в смартфонах и планшетах, банкоматах и платёжных терминалах, торговых кассах, информационных киосках, навигаторах, медицинском оборудовании, станках с ЧПУ и пультах оператора. В промышленности применяются защищённые панели, работающие в перчатках и при неблагоприятных условиях. В образовании распространены интерактивные доски и панели.
¶Преимущества и недостатки
К преимуществам относят интуитивность управления, экономию места, гибкость интерфейса и возможность мультитач-жестов. К недостаткам — загрязнение поверхности, необходимость защиты от случайных нажатий, повышенный расход энергии, сложность работы вслепую и ограничения для людей с нарушениями зрения.
¶Технологии и развитие
Современные решения включают гибкие и складные сенсорные панели, встраивание сенсоров непосредственно в матрицу дисплея (in-cell, on-cell), повышение точности и поддержку стилусов с распознаванием силы нажатия. Развиваются тактильные технологии, создающие ощущение рельефа, и бесконтактное управление жестами.
¶Источники
- Технические обзоры по устройствам ввода и отображения информации.
- Материалы по истории сенсорных технологий.
- Спецификации производителей сенсорных панелей и дисплеев.