Dnes jsou dotykové obrazovky široce používány v mobilních zařízeních. elektronická zařízení. Zpočátku se při návrhu kapsy používal dotykový displej osobní počítače, nyní se používá především v komunikátorech, mobilních telefonech, přehrávačích a dokonce i fotoaparátech a videokamerách. Mechanismus ovládání prstem pomocí tlačítek na obrazovce se však ukázal být tak pohodlný, že se používá téměř ve všech platebních terminálech, mnoha moderních bankomatech, elektronických referenčních knihách a dalších zařízeních.
Za zmínku stojí, že notebooky jsou konstruovány s otočným dotykovým displejem, který zajišťuje mobilní počítač nejen s větší funkčností, ale také s větší flexibilitou při manipulaci na ulici a ve váze.
Bohužel neexistuje mnoho podobných modelů notebooků, nazývaných také „transformátory“, ale existují.
Obecně lze technologii dotykové obrazovky označit za nejpohodlnější, když potřebujete okamžitý přístup k ovládání zařízení bez velkých příprav a s vynikající interaktivitou: ovládací prvky se navzájem mění v závislosti na aktivované funkci.
Dnes existuje několik typů dotykových panelů. Každý z nich má samozřejmě své výhody a nevýhody. Takže hlavní čtyři návrhy:
Odporový
Kapacitní
Projektovaná kapacitní
S určením povrchových akustických vln
Kromě výše uvedených obrazovek existují maticové a infračervené obrazovky, ale vzhledem k jejich nízké přesnosti je rozsah jejich použití velmi omezený.
Odporový
Nejvíce jsou odporové dotykové panely jednoduchá zařízení. Takový panel se skládá z vodivého substrátu a plastové membrány, které mají určitý odpor. Při stlačení membrány dojde ke zkratu s podložkou a řídící elektronika určí výsledný odpor mezi okraji podložky a membránou, přičemž vypočítá souřadnice bodu tlaku.
Výhodou odporové obrazovky je její nízká cena a jednoduchost konstrukce. Mají také dobrou odolnost proti skvrnám. Hlavní výhodou odporového panelu je jeho citlivost na jakýkoli dotyk, ať už rukou (včetně rukavic), nebo stylusem či jakýmkoli jiným tvrdým tupým předmětem. Existují však také vážné nevýhody: odporové obrazovky jsou citlivé na mechanické poškození, snadno se poškrábou a k ochraně proti tomu musíte použít speciální film. Odporové panely nefungují příliš dobře při nízkých teplotách, navíc mají nízkou průhlednost – propouštějí méně než 85 % světelného toku displeje.
Odporové dotykové panely se používají v PDA, komunikátorech, mobilních telefonech, POS terminálech, ale i v průmyslu (ovládací zařízení) a lékařských zařízeních.
Kapacitní
Technologie kapacitní dotykové obrazovky je založena na principu, že velký kapacitní objekt (v tomto případě člověk) má schopnost vést elektrický proud. Kapacitní technologie funguje tak, že se na sklo nanese elektricky vodivá vrstva a do všech čtyř rohů obrazovky je přiváděn slabý střídavý proud. Pokud se dotknete obrazovky uzemněným předmětem velké kapacity (prst), dojde k úniku proudu. Čím blíže je bod dotyku k elektrodám v rozích obrazovky, tím větší je svodový proud, který zaznamenává řídící elektronika, která určuje souřadnice bodu dotyku.
Kapacitní displeje jsou velmi spolehlivé a odolné, jsou navrženy tak, aby vydržely stovky milionů kliknutí a dobře odolávají nečistotám, ale pouze těm, které nevedou elektrický proud. Oproti odporovým obrazovkám jsou průhlednější. Stále však existují nevýhody: možnost poškození elektricky vodivého povlaku a necitlivost na dotyk s nevodivými předměty (rukavice v rukavicích).
Kapacitní obrazovky se používají v zabezpečených prostorách, informačních kioscích a některých bankomatech.
Projektovaná kapacitní
Projektivní kapacitní obrazovky využívají měření kapacity kondenzátoru vytvořeného mezi lidským tělem a průhlednou elektrodou na povrchu skla, což je v tomto případě dielektrikum. Vzhledem k tomu, že elektrody jsou umístěny na vnitřní ploše obrazovky, je obrazovka velmi odolná proti mechanickému poškození. Vzhledem k možnosti použití silného skla lze promítané kapacitní obrazovky používat na veřejných místech i venku bez omezení a navíc tento typ obrazovky rozpozná tlak prstu v rukavici.
Tyto obrazovky jsou poměrně citlivé a rozlišují mezi stisky prstem a vodivým perem a některé modely jsou schopny rozpoznat více stisků (multi-touch). Výhody promítací kapacitní clony: vysoká průhlednost, odolnost, necitlivost vůči většině nečistot. Nevýhody takové obrazovky jsou nepříliš vysoká přesnost a složitost elektroniky, která vypočítává souřadnice lisu.
Promítané kapacitní obrazovky se používají v elektronických kioscích na ulicích, platebních terminálech, bankomatech, touchpadech notebooků a iPhonech.
S určením povrchových akustických vln
Principem činnosti dotykového panelu s určením povrchových akustických vln je přítomnost ultrazvukových vibrací v tloušťce obrazovky. Když se dotknete vibračního skla, vlny se pohltí a bod dotyku určí senzory obrazovky. Výhodou těchto clon je vysoká spolehlivost a rozpoznání tlaku (na rozdíl od kapacitních clon). Nevýhodou je špatná ochrana před okolím, takže zástěny s povrchovým akustickým vlněním nelze používat venku a takové zástěny se navíc obávají případné kontaminace, která narušuje jejich provoz. Málo používané.
Vzácné typy dotykové obrazovky
Optické obrazovky. Sklo je osvětleno infračerveným světlem a v důsledku dotyku se světlo rozptyluje, což zaznamenává snímač.
Indukční obrazovky. Uvnitř obrazovky je cívka a mřížka citlivých drátů, které reagují na tlak aktivního pera napájeného elektromagnetickou rezonancí. Takové obrazovky reagují na dotyky pouze speciálním stylusem. Používá se v drahých grafických tabletech.
Tenzometrické obrazovky. Reagují na deformaci obrazovky a mají nízkou přesnost, ale jsou velmi odolné.
Mřížka infračerveného záření. Jedná se o jednu z úplně prvních technologií, která rozpoznává dotyky na obrazovce. Mřížka se skládá z velkého počtu světelných zářičů a přijímačů umístěných po stranách obrazovky. Reaguje na blokování paprsků předměty a tím určuje souřadnice lisování.
Vícedotykový
Multi-touch, o kterém se tolik mluví, není typ dotykové obrazovky. Multi-touch technologie – což je volný překlad slovního spojení multi-touch – je doplňková možnost na dotykovou obrazovku (obvykle využívající projektovanou kapacitní technologii), což umožňuje obrazovce rozpoznat více dotykových bodů. Díky tomu dokáže vícedotyková obrazovka rozpoznávat gesta. Zde je jen několik z nich:
Chcete-li obrázek nebo text zmenšit, posuňte dva prsty k sobě
Roztáhněte dva prsty do stran – zvětšete obrázek
Pohyb více prstů současně – posouvání textu nebo stránky v prohlížeči
Otočení dvěma prsty - otočení obrázku
Výhody a nevýhody dotykových obrazovek
Dotykové obrazovky se v přenosných zařízeních používají již dlouhou dobu. Důvodů je několik:
Schopnost nedělat velký počet ovládací tlačítka
Jednoduché grafické rozhraní
Snadné ovládání
Snadný přístup k funkcím zařízení
Rozšířené multimediální schopnosti
Dotykové obrazovky však mají také řadu nevýhod:
Nedostatek hmatu zpětná vazba
Je třeba použít pero
Nebezpečí poškození obrazovky
Vzhled otisků prstů a nečistot na obrazovce
Vyšší spotřeba energie
Ne vždy je tedy možné se klávesnice úplně zbavit, protože je mnohem pohodlnější psát text pomocí běžných kláves. Dotykový displej má ale větší interaktivitu, rychlejší přístup k položkám menu a nastavení moderních zařízení.
Pokud zajdete do obchodu s moderními mobilními telefony a seznámíte se s nabízenými produkty, u většiny zařízení se na displeji zobrazí specifikace: „Typ obrazovky - kapacitní.“ Ti, kteří často mění mobilní komunikační zařízení, tento pojem znají, ale co dělat, když se člověk nesnažil kupovat nejnovější a preferoval osvědčená řešení? Může být pouze na rozpacích: "Kapacitní obrazovka - co to je?"
Technologie zadávání dat
Princip dotykového psaní se dnes používá všude. Například bankomaty nebo automaty na různé druhy plateb, na jejichž panelech je minimum tlačítek a požadovaná čísla se zadávají kliknutím na příslušný obrázek, najdete téměř v každém větším obchodě. byly poprvé navrženy již v sedmdesátých letech, ale nebyly rozšířeny kvůli nedostatečné přesnosti rozpoznání tlakové zóny a složitosti realizace. Práce na vylepšení tohoto řešení ale pokračovaly.
Senzory v telefonech
Kdy se modely mobilních komunikačních zařízení s velké obrazovky, hned vyvstala otázka ohledně ergonomie. Samozřejmě bylo možné zmenšit už tak malý blok tlačítek, ale to by mělo velmi negativní dopad na jednoduchost ovládání. Byla použita kompromisní řešení - takzvané „slidery“, ale to způsobilo, že zařízení bylo příliš tlusté a bylo méně spolehlivé kvůli nutnosti použití mechanického pohyblivého spojení. Výrobci začali hledat řešení. A bylo to nalezeno. Ukázalo se, že do té doby byly výrazně vylepšeny a ideálně vhodné pro telefony.
Odolný tlak
První modely takových obrazovek byly vyrobeny na odporovém principu. Vzhledem k řadě funkcí se takové senzory používají dodnes. sestává ze dvou zcela průhledných desek: vnější, která přijímá tlak, je ohebná a vnitřní je naopak tuhá. Prostor mezi nimi je vyplněn průhledným dielektrickým materiálem. Na obě desky na vnitřních stranách je nastříkána elektricky vodivá vrstva. Je speciálně propojena vodiči s regulátorem, který do vrstev neustále dodává nízké napětí. Celý tento „sendvič“ je upevněn na hlavním displeji. Když člověk zatlačí na část obrazovky, desky se v určitém bodě dotknou a způsobí tok proudu. Určením hodnot odporu podél dvou kartézských os můžete s dostatečnou přesností zjistit, kde přesně došlo k lisování. Tato data jsou přenášena do běžícího programu, který je dále zpracovává. 
Výroba odporových snímačů je levná a dobře fungují při nízkých teplotách.
Kapacitní obrazovky
Mnohem pokročilejší jsou snímače pracující na kapacitním principu. Touchpady v laptopech jsou ukázkovým příkladem takových řešení. Na zahraničních webech je u telefonů s touto technologií uvedeno „Kapacita“. Na rozdíl od výše popsaného odporového řešení zde není mechanické lisování vůbec důležité. V v tomto případě Využívá se akumulační schopnost lidského těla, která funguje jako klasický kondenzátor. Kapacitní obrazovky jsou odolnější a mají vynikající odezvu. Existují dva způsoby realizace: povrch a projekce. V prvním případě se na povrch skla nebo plastu nanese průhledná vrstva vodivého materiálu. Je neustále vystaven elektrickému potenciálu z ovladače. Stačí se prstem dotknout bodu na obrazovce a baterie vyteče do lidského těla. Lze jej snadno určit a souřadnice přenést do běžícího programu. Promítané kapacitní obrazovky fungují jinak. Za vnějším sklem displeje je mřížka průhledné prvky senzor (jsou vidět pod určitým úhlem a osvětlením). Pokud se dotknete bodu, ve skutečnosti se vytvoří kondenzátor, jehož jedna z desek je prst uživatele. Kapacita v obvodu je určena regulátorem a vypočtena. Toto rozhodnutí umožňuje implementovat vícedotykovou technologii.
Pokud nepatříte mezi technicky zdatné uživatele a brzy budete stát před otázkou výběru mobilního telefonu nebo smartphonu s dotykovým displejem, pravděpodobně se při čtení specifikací mobilních zařízení. A pak vás napadne zcela logická otázka – který je lepší: odporový nebo kapacitní? Pojďme zjistit, jak se dotykové displeje liší, jaké existují typy a jaké jsou jejich výhody a nevýhody.
ODPOROVÉ OBRAZOVKY
Jednoduše řečeno, bez chytrých technických termínů a frází, odporová dotyková obrazovka je flexibilní průhledná membrána, na kterou je nanesen vodivý (jinými slovy odporový) povlak. Pod membránou je sklo, rovněž pokryté vodivou vrstvou. Princip fungování odporové obrazovky spočívá v tom, že při stisknutí obrazovky prstem nebo stylusem se sklo zavře membránou v určitém bodě. Mikroprocesor zaznamenává změnu membránového napětí a vypočítává kontaktní souřadnice. Čím je lis přesnější, tím je pro procesor snazší vypočítat přesné souřadnice. Proto je s odporovými obrazovkami mnohem snazší pracovat se stylusem.
Hlavní předností odporových obrazovek je, že jsou relativně levné na výrobu a také to, že tento typ displeje reaguje na tlak jakéhokoli předmětu. To je velmi užitečné při vytváření prezentací, zejména proto, že ceny projektorů dnes každým dnem klesají.
Nevýhody odporových obrazovek jsou: nízká pevnost; nízká životnost (asi 35 milionů kliknutí na bod); nemožnost realizace; velké číslo chyby při zpracování gest, jako je posouvání a překlápění.
Která obrazovka je tedy lepší: odporová nebo kapacitní?
Pokud čtete pozorně tento článek, pak si bez problémů vyvodíte vlastní závěr. Řeknu pouze, že tento spor je odsouzen k neúspěchu. Někteří uživatelé rádi pracují se stylusem a nevyhovují jim kapacitní displeje. Většině lidí však vyhovuje ovládání zařízení vybaveného kapacitní obrazovkou – je to pohodlnější a funkce vícedotykového ovládání je velkým rozdílem. Není to všechno pro nic za nic moderní smartphony a tablety běží pod Ovládání Android, mají kapacitní displeje.
Obrazovky moderních zařízení mohou nejen zobrazovat obrázky, ale také umožňují interakci se zařízením prostřednictvím senzorů.
Zpočátku se v některých používaly dotykové obrazovky kapesní počítače a dnes jsou dotykové obrazovky široce používány v mobilních zařízeních, přehrávačích, fotoaparátech a videokamerách, informačních kioscích a tak dále. Kromě toho může každé z uvedených zařízení používat jeden nebo jiný typ dotykové obrazovky. V současné době bylo vyvinuto několik typů dotykových panelů, a proto má každý z nich své výhody a nevýhody. V tomto článku se podíváme na to, jaké typy dotykových obrazovek existují, jejich výhody a nevýhody a jaký typ dotykové obrazovky je lepší.
Existují čtyři hlavní typy dotykových obrazovek: odporové, kapacitní, s detekcí povrchových akustických vln a infračervených . V mobilních zařízeních jsou nejrozšířenější pouze dva: odporové a kapacitní . Jejich hlavním rozdílem je skutečnost, že odporové obrazovky rozpoznávají tlak, zatímco kapacitní obrazovky rozpoznávají dotyk.
Odporové dotykové obrazovky
Tato technologie je nejrozšířenější mezi mobilními zařízeními, což se vysvětluje jednoduchostí technologie a nízkými výrobními náklady. Odporová obrazovka je LCD displej, na kterém jsou navrstveny dvě průhledné desky oddělené dielektrickou vrstvou. Horní deska je flexibilní, protože na ni uživatel tlačí, zatímco spodní deska je pevně připevněna k obrazovce. Vodiče se aplikují na povrchy proti sobě.
 |
|
Odporová dotyková obrazovka |
Mikrokontrolér dodává napětí v sérii na elektrody horní a spodní desky. Při stlačení stínítka se ohebná horní vrstva prohne a její vnitřní vodivý povrch se dotkne spodní vodivé vrstvy, čímž se změní odpor celého systému. Změnu odporu zaznamená mikrokontrolér a tím se určí souřadnice bodu dotyku.
Mezi výhody odporových obrazovek patří jednoduchost a nízká cena, dobrá citlivost a možnost stisknout obrazovku buď prstem nebo jakýmkoliv předmětem. Mezi nevýhody je třeba poznamenat špatnou propustnost světla (v důsledku toho musíte použít jasnější podsvícení), špatnou podporu pro více kliknutí (multi-touch), neumí určit sílu stisknutí a také poměrně rychlé mechanické opotřebení, i když v porovnání s životností telefonu není tato nevýhoda tak důležitá, jelikož telefon většinou selže rychleji než dotykový displej.
aplikace: Mobily, PDA, smartphony, komunikátory, POS terminály, TabletPC, lékařské vybavení.
Kapacitní dotykové obrazovky
Kapacitní dotykové obrazovky se dělí na dva typy: povrchově kapacitní a projektované kapacitní . Povrchové kapacitní dotykové obrazovky Jsou to skla, na jejichž povrchu je nanesen tenký průhledný vodivý povlak, na který je nanesen ochranný povlak. Po okrajích skla jsou natištěné elektrody, které dodávají nízkonapěťový vodivý povlak střídavé napětí.
 |
|
Povrchová kapacitní dotyková obrazovka |
Když se dotknete obrazovky, v bodě kontaktu se generuje proudový impuls, jehož velikost je úměrná vzdálenosti od každého rohu obrazovky k bodu kontaktu, takže je pro regulátor poměrně jednoduché vypočítat souřadnice bodu kontaktu a porovnat tyto proudy. Mezi výhody povrchní kapacitní obrazovky Lze poznamenat: dobrá propustnost světla, krátká doba odezvy a dlouhá životnost na dotek. Mezi nevýhody: elektrody umístěné po stranách nejsou vhodné pro mobilní zařízení, jsou náročné na vnější teplotu, nepodporují multi-touch, můžete se jich dotknout prsty nebo speciálním stylusem a neumí určit stisk platnost.
aplikace: Informační kiosky v zabezpečených oblastech, u některých bankomatů.
Projektované kapacitní dotykové obrazovky Jsou to skla s horizontálními vodivými liniemi vodivého materiálu a svislými definujícími liniemi vodivého materiálu, které jsou naneseny, oddělené vrstvou dielektrika.
 |
|
Promítaný kapacitní dotykový displej |
Taková obrazovka funguje následovně: mikrokontrolér postupně přivádí napětí na každou z elektrod ve vodivém materiálu a měří amplitudu výsledného proudového pulzu. Jak se prst přibližuje k obrazovce, mění se kapacita elektrod umístěných pod prstem, a tak ovladač určuje místo dotyku, to znamená, že souřadnice dotyku jsou protínající se elektrody se zvýšenou kapacitou.
Výhodou promítaných kapacitních dotykových obrazovek je jejich rychlá odezva na dotyk, podpora více dotyků, přesnější určení souřadnic ve srovnání s odporovými obrazovkami a detekce tlaku. Proto se tyto obrazovky ve větší míře používají v zařízeních, jako je iPhone a iPad. Za povšimnutí stojí i větší spolehlivost těchto zástěn a ve výsledku i delší životnost. Mezi nevýhody lze poznamenat, že na takových obrazovkách se můžete dotýkat pouze prsty (kreslení nebo psaní rukou prsty je velmi nepohodlné) nebo speciálním stylusem.
aplikace: platební terminály, bankomaty, elektronické kiosky na ulicích, touchpady notebooků, iPhone, iPad, komunikátory a tak dále.
SAW dotykové obrazovky (povrchové akustické vlny)
Složení a princip činnosti tohoto typu obrazovky jsou následující: v rozích obrazovky jsou umístěny piezoelektrické prvky, které převádějí elektrický signál do nich dodávaný na ultrazvukové vlny a směrují tyto vlny podél povrchu obrazovky. Po okrajích jedné strany obrazovky jsou rozmístěny reflektory, které šíří ultrazvukové vlny po celé obrazovce. Na opačných okrajích obrazovky od reflektorů jsou senzory, které zaostřují ultrazvukové vlny a přenášejí je dále do převodníku, který zase převádí ultrazvukové vlny zpět na elektrický signál. Pro ovladač je tedy obrazovka reprezentována jako digitální matice, jejíž každá hodnota odpovídá určitému bodu na povrchu obrazovky. Když se prst v kterémkoli bodě dotkne obrazovky, vlny jsou absorbovány a v důsledku toho se změní celkový vzorec šíření ultrazvukových vln a v důsledku toho snímač produkuje slabší elektrický signál, který je ve srovnání s digitální maticí obrazovky uloženy v paměti, a tak se vypočítají souřadnice dotyku obrazovky.
 |
|
Dotykový displej SAW |
Mezi výhody patří vysoká průhlednost, protože obrazovka neobsahuje vodivé povrchy, odolnost (až 50 milionů dotyků) a dotykové obrazovky s povrchově aktivní látkou umožňují určit nejen souřadnice lisování, ale také lisovací sílu.
Mezi nevýhody můžeme zaznamenat nižší přesnost určování souřadnic než kapacitní, to znamená, že na takových obrazovkách nebudete moci kreslit. Velkou nevýhodou jsou poruchy při vystavení akustickému hluku, vibracím nebo při znečištění obrazovky, tzn. Jakákoli nečistota na obrazovce bude blokovat její činnost. Tyto obrazovky také správně fungují pouze s předměty, které pohlcují akustické vlny.
aplikace: povrchově aktivní dotykové obrazovky především v zabezpečených informačních kioscích, v vzdělávací instituce, ve výherních automatech a tak dále.
Infračervené dotykové obrazovky
Konstrukce a princip fungování infračervených dotykových obrazovek je poměrně jednoduchý. Po dvou sousedních stranách dotykové obrazovky jsou LED diody, které vyzařují infračervené paprsky. A na opačné straně obrazovky jsou fototranzistory, které přijímají infračervené paprsky. Celá obrazovka je tak pokryta neviditelnou mřížkou protínajících se infračervených paprsků a pokud se obrazovky dotknete prstem, paprsky se překrývají a nedopadají na fototranzistory, což ovladač okamžitě zaregistruje, a tím i souřadnice dotek jsou určeny.
 |
|
Infračervený dotykový displej |
aplikace: Infračervené dotykové obrazovky se používají především v informačních kioscích, prodejních automatech, lékařském vybavení atd.
Mezi výhody můžeme zaznamenat vysokou průhlednost obrazovky, odolnost, jednoduchost a udržovatelnost obvodu. Mezi nevýhody: bojí se nečistot (proto se používají pouze v interiéru), nemohou určit sílu lisování, průměrnou přesnost při určování souřadnic.
P.S. Podívali jsme se tedy na hlavní typy nejběžnějších senzorových technologií (i když existují i ty méně obvyklé, jako jsou optické, tenzometrické, indukční a tak dále). Ze všech těchto technologií se v mobilních zařízeních nejvíce používají odporové a kapacitní, protože mají vysokou přesnost při určování bodu kontaktu. Z nich nejlepší vlastnosti mají promítané kapacitní dotykové obrazovky.
Text byl připraven na základě materiálů z otevřené zdroje Methodists in Technology Karabin A.S., L.V. Gavrik, S.V. Usachev