Смех и недоумение — вот, что вызывало появление сенсорных экранов. Изначально люди не понимали, как можно отказаться от привычных кнопок или стилуса, управляя смартфоном только с помощью пальца. Когда же Apple выпустила iPhone 2G, подав пример для остальных производителей мобильной техники, общество изменило мнение. Теперь сенсорные экраны воспринимаются как обыденность, а «кнопочные телефоны» вызывают только ностальгию. В то же время большинство не знает, как именно работают сенсорные экраны, и сегодня мы это исправим.
Пережиток прошлого
До внедрения «современных» емкостных сенсорных экранов, технология пережила две версии, которые сейчас редко используются. Человечество начало тыкать пальцев в экран еще в 1970 году, когда появились первые резистивные сенсорные панели. Технология состояла из сенсорного резистивного слоя, полупроводника, а также гибкой мембраны, с которой и взаимодействует пользователь, нажимая на экран. Пространство между слоями заполняли микроскопическими изолирующими частицами.
По краям к сенсорному слою подводятся электроды, связывающие его с датчиками и микроконтроллером, пропускающим ток. Когда же пользователь нажимает на экран, то мембрана сверху прогибается и касается нижнего слоя тачскрина. В свою очередь контроллер тачскрина обнаруживает изменения напряжения, и считывает показания с электродов.
Такая технология была переполнена недостатками, начиная от плохой отзывчивости и заканчивая ухудшением яркости и цветопередачи. Потому инженеры начали искать другой подход.
Второй версией стал инфракрасный сенсорный экран. В этот раз технология состояла из светодиодов и светочувствительных фотоэлементов, расположенных на противоположных сторонах экрана. Светодиоды подсвечивали поверхность экрана невидимым инфракрасным светом, создавая координатную сетки. Когда к экрану касаются, два или более луча прерываются. В свою очередь фотоэлементы фиксируют это событие, контроллер тачскрина выясняет, какие лучи не получают инфракрасный свет и вычисляет зону нажатия.
Если резистивные панели сейчас используются только в очень дешевой технике, то вот инфракрасные сенсоры до сих пор ставят в электронных книгах и военной технике. Все же в массовое производство попал только третий тип.
Емкостный сенсорный экран или «тачскрин»
В массовом производстве прижились емкостные сенсорные экраны, так как они получили меньше всего недостатков. Первые такие тачскрины назывались поверхностно-емкостными и получили один проводящий слой, похожий на тот, что использовался в резистивных панелях, и устанавливался прямо поверх экрана.
К нему также присоединялись чувствительные электроды по углам сенсорной панели и следящие за напряжением датчики. Когда палец касался поверхности тачскрина, то проводящий слой обменивался с ним электронами, а микроконтроллер это фиксировал.
Технология стала прорывной, но обладала большим минусом. Так как проводящий слой наносился поверх стекла, то его было просто повредить и реальным пользователям приходилось бы бегать в сервисные центры чаще, чем за хлебом.
На смену пришли проекционно-емкостные сенсоры, которые использовались в первом iPhone, а теперь стали стандартом для мобильной техники. Верхний слой экрана с тачскрином такого типа выполняет защитную функцию, а ниже располагаются тончайшие электроды, образующие сенсорную сетку с электростатическим полем в местах пересечения. Когда палец касается стекла, то он искажает локальное электрическое поле в местах пересечений электродов, контроллер это фиксирует и засчитывает как нажатие.
Поскольку массив электродов делается достаточно мелким и плотным, такая система способна отслеживать касание очень точно и улавливает сразу несколько прикосновений. К тому же производители избавились от «бутерброда» из матрицы, сенсора и защитного стекла, что также улучшает цветопередачу. В то же время разбив экран, приходится менять его вместе с тачскрином.
Apple Magic
Отдельно хотелось бы упомянуть сенсорные экраны iPhone, которые реагируют на силу нажатия. Технология схожа с проекционно-емкостными сенсорами, но слегка модифицирована.
Сетка емкостных сенсоров осталась такой же, но переехала ближе к матрице. Между набором электрических контактов, следящих за местом прикосновения к дисплею, и защитным стеклом подложили пластину их из 96 датчиков, которые и следят за степенью изгиба стекла. Apple даже пришлось просить Gorilla Glass создать покрытие, которое было бы одновременно прочным и гибким, чтобы датчики могли фиксировать давление.
Теперь вы знаете больше. Заглядывайте на Enigma.ua за новыми материалами, а в комментариях пишите о каких технологиях хотите узнать в следующий раз. За дополнительными вопросами и игровым контентом заходите на мой Instagram.
Также стоит прочесть:
- Фотостудия в кармане: отличные приложения для обработки фотографий на смартфоне
- Телевизор в кармане: лучшие приложения для просмотра ТВ на смартфоне
- Пора в облако: все, что нужно знать о Google Stadia, “убийце игровых приставок”
Підписуйтесь на наш Telegram канал Enigma