Строение сенсорного экрана (тачскрина) и проблемы связанные с его заменой

Сенсорный экран — устройство ввода и вывода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.

Резистивный сенсорный 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:
1.На верхний электрод подаётся напряжение +5В, нижний заземляется. Левый с правым соединяются накоротко и проверяется напряжение на них. Это напряжение соответствует Y-координате экрана.
2.Аналогично на левый и правый электрод подаётся +5В и «земля», с верхнего и нижнего считывается X-координата.

Ёмкостные сенсорные экраны

Ёмкостный (или поверхностно-ёмкостный) экран использует тот факт, что предмет большой ёмкости проводит переменный ток.

Ёмкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом (обычно применяется сплав оксида индия и оксида олова). 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 упрощало конструкцию, но при плохом контакте пользователя с землёй приводило к сбоям.
Ёмкостные сенсорные экраны надёжны, порядка 200 млн нажатий (около 6 с половиной лет нажатий с промежутком в одну секунду), не пропускают жидкости и отлично терпят не проводящие 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 (англ. multi-touch) — функция сенсорных систем ввода, осуществляющая одновременное определение координат двух и более точек касания. Мультитач может применяться, например, для изменения масштаба изображения: при увеличении расстояния между точками касания происходит увеличение изображения. Кроме того, мультитач-экраны позволяют работать с устройством одновременно нескольким пользователям. Они часто используются для осуществления других, более простых функций сенсорных дисплеев, таких как single touch или квази мультитач.
Мультитач позволяет не просто определить взаимное расположение нескольких точек касания в каждый момент времени, он определяет пару координат для каждой точки касания, независимо от их положения относительно друг друга и границ сенсорной панели. Правильное распознавание всех точек касания увеличивает возможности интерфейса сенсорной системы ввода. Круг решаемых задач при использовании функции мультитач зависит от скорости, эффективности и интуитивности её применения.

Наиболее распространённые мультитач-жесты

Сдвинуть пальцы — мельче
Раздвинуть пальцы — крупнее
Двигать несколькими пальцами — прокрутка
Поворот двумя пальцами — поворот объекта/изображения/видео

Проблемы, связанные с установкой резистивного сенсорного экрана

Иногда нет под рукой полного аналога нужного тача, или распиновка шлейфа другая, могут возникнуть следующие проблемы:
1.Тач повёрнут на 90,270 градусов
- Поменять местами X-Y

2.Перевёрнут тач по горизонтали
- Поменять местами X+ , X-

3.Перевёрнуть тач вверх ногами
- Поменять местами Y+ , Y-

Данные решения нужно осуществлять если после калибровки сенсорного экрана проблема не пропала.

Замена сенсорного экрана не помогла.
- Перепрошить телефон

Сопротивление на контактах ТАЧСКРИНА
Y-,Y+=550 Om Без нажатия
X-,X+=350 Om Без нажатия

Y+,X+=от 0,5-до 1,35 kOm Замеры производились в разных углах тачскрина при нажатии.Не косаясь тачскрина сопротивление равно бесконечности.
Y-,X-=от 1,35-до 0,5 kOm Замеры производились в разных углах тачскрина при нажатии.Не косаясь тачскрина сопротивление равно бесконечности.

В разных моделях сенсорных экранов сопротивление может колебаться. Данные замеры производились на сенсорном экране с телефона I9+++.

Когда пора менять сенсорный экран?

Сенсорный экран пора менять в следующих случаях:
- если он не реагирует на прикосновения
- вы обнаружили на нём "маслянистое пятно"(разноцверные разводы)
- невозможно откалибровать сенсорный экран
- войдя в сообщение и выбрав режим ввода английского текста,попробуйте поставить точки по всей площади,если вместо точек появляються чёрточки то пора менять
- войдя в сервис-разное-Touch Screen ,попробуйте поставить точки по всей площади,если вместо крестиков появляються зелёные полоски - пора менять
- если пытаясь нажать на иконку- перелистываються рабочие столы или иконки опадают(вертикальное осыпание иконок в айфоноподобных телефонах)
- если через 5 минут после калибровки вы опять не попадаете по иконке на которую нажимаете

Сенсорный экран - устройство ввода и вывода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему. В этой статье мы изучим его строение и возможные проблемы, связанные с его заменой.

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:
1.На верхний электрод подаётся напряжение +5В, нижний заземляется. Левый с правым соединяются накоротко и проверяется напряжение на них. Это напряжение соответствует Y-координате экрана.
2.Аналогично на левый и правый электрод подаётся +5В и «земля», с верхнего и нижнего считывается X-координата.

В более ранних моделях ёмкостных экранов применялся постоянный ток - это упрощало конструкцию, но при плохом контакте пользователя с землёй приводило к сбоям.
Ёмкостные сенсорные экраны надёжны, порядка 200 млн нажатий (около 6 с половиной лет нажатий с промежутком в одну секунду), не пропускают жидкости и отлично терпят не проводящие 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 (англ. multi-touch) - функция сенсорных систем ввода, осуществляющая одновременное определение координат двух и более точек касания. Мультитач может применяться, например, для изменения масштаба изображения: при увеличении расстояния между точками касания происходит увеличение изображения. Кроме того, мультитач-экраны позволяют работать с устройством одновременно нескольким пользователям. Они часто используются для осуществления других, более простых функций сенсорных дисплеев, таких как single touch или квази мультитач.
Мультитач позволяет не просто определить взаимное расположение нескольких точек касания в каждый момент времени, он определяет пару координат для каждой точки касания, независимо от их положения относительно друг друга и границ сенсорной панели. Правильное распознавание всех точек касания увеличивает возможности интерфейса сенсорной системы ввода. Круг решаемых задач при использовании функции мультитач зависит от скорости, эффективности и интуитивности её применения.

Наиболее распространённые мультитач-жесты

Сдвинуть пальцы - мельче
Раздвинуть пальцы - крупнее
Двигать несколькими пальцами - прокрутка
Поворот двумя пальцами - поворот объекта/изображения/видео

Проблемы, связанные с установкой резистивного сенсорного экрана

Иногда нет под рукой полного аналога нужного тача, или распиновка шлейфа другая, могут возникнуть следующие проблемы:

1.Тач повёрнут на 90,270 градусов
- Поменять местами X-Y

2.Перевёрнут тач по горизонтали
- Поменять местами X+ , X-

3.Перевёрнуть тач вверх ногами
- Поменять местами Y+ , Y-

Данные решения нужно осуществлять если после калибровки сенсорного экрана проблема не пропала.

Замена сенсорного экрана не помогла.
- Перепрошить телефон

Сопротивление на контактах ТАЧСКРИНА
Y-,Y+=550 Om Без нажатия
X-,X+=350 Om Без нажатия

Когда пора менять сенсорный экран?

Сенсорный экран
Устройство ввода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему. Существует множество разных типов сенсорных экранов, которые работают на разных физических принципах. Но мы рассмотрим лишь те которые встречаются в мобильных телефонах и другой переносной технике.
Принцип работы резистивных сенсорных экранов
Резистивные сенсорные экраны бывают двух видов, четырехпроводные и пятипроводные. Рассмотрим принцип работы каждого из типов в отдельности.

Четырёхпроводной резистривный экран

1. На верхний электрод подаётся напряжение +5В, нижний заземляется. Левый с правым соединяются накоротко и проверяется напряжение на них. Это напряжение соответствует Y-координате экрана.
2. Аналогично на левый и правый электрод подаётся +5В и «земля», с верхнего и нижнего считывается X-координата.

Пятипроводной резистивный 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:

1. На два правых электрода подаётся напряжение +5В, левые заземляются. Напряжение на экране соответствует X-координате.
2. Y-координата считывается подключением к +5В обоих верхних электродов и к «земле» обоих нижних.

Принцип работы емкостных сенсорных экранов

Ёмкостный (или поверхностно-ёмкостный) экран использует тот факт, что предмет большой ёмкости проводит переменный ток.

мкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом (обычно применяется сплав оксида индия и оксида олова). 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 упрощало конструкцию, но при плохом контакте пользователя с землёй приводило к сбоям.

Ёмкостные сенсорные экраны надёжны, порядка 200 млн нажатий (около 6 с половиной лет нажатий с промежутком в одну секунду), не пропускают жидкости и отлично терпят не проводящие 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.

Принцип работы проекционно-емкостных сенсорных экранов
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).

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.

ПЁЭ реагируют даже на приближение руки — порог срабатывания устанавливается программно. 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.

Заключение

Каждый из видов сенсорных экранов имеет свои преимущества и недостатки, для наглядности рассмотрим таблицу.

Тачскрины бывают двух видов:
- резистивные
- ёмкостные
Отличить одни от других по внешнему виду просто. В емкостных присутствует специальный микрочип, который фиксирует изменение ёмкости в определенном месте при прикосновении пальцем. Так же эти тачскрины не реагируют на прикосновение ногтями и любыми другими предметами за исключением специальных стилусов для ёмкостных экранов.
Обычным мультиметром можно проверить только резистивные тачскрины, которые на сегодняшний день установлены в 90% телефонах.
Краткая теория.
Резистивный тачскрин электрически представляет собой два резистора(сопротивления) номиналом обычно 200-1000 Ом
Один резистор нанесен на основание тачскрина(обычно самое настоящее стекло), а второй резистор нанесен на пленку, расположенную над этим основанием. При прикосновении к сенсору пленка соприкасается с основанием, что вызывает электрический контакт резисторов между собой, что влечет изменения сопротивления между резисторами, по которым контроллер в телефоне определяет координату точки касания

Методика проверки

Исходя из вышеописанного, методика проверки сводится к измерению этих двух сопротивлений тачскрина. Они не должны быть аномальными, то есть меньше 50Ом и больше 1500Ом. При механических повреждениях слой покрытия разрывается и сопротивление будет бесконечно большим. При чем для этого не обязательно его разбить, достаточно сильно придавить в месте контакта шлейфа со слоями, чтобы этот контакт отошел.
Итак на примере вышеприведенных тачскринов нам необходимо взять мультиметр, установить его в режим измерения сопротивления до 2000 Ом(2кОм) и прикоснуться щупами к 1 и 3 контактам. Прибор должен показать значение от 200 Ом до 1500 Ом. Аналогично к 2 и 4 контактам. На данном этапе мы убедились в целостности контуров. Но это еще не всё. Теперь необходимо проверить, не соприкасается ли слои сами по себе без воздействия на них давления. Для этого устанавливаем мультиметр в режим сопротивления до 20 кОм. Теперь прикасаемся к 1 и 2 контакту и потом ко 2 и 4-му. Прибор ничего не должен показать. Но если прикоснуться в этот момент к тачскрину - прибор покажет некоторое сопротивление, причем оно будет меняться от изменения места прикосновения. Вот так контроллер в телефоне "узнает" координаты точки прикосновения.
На этом собственно и всё.
PS. Контуры некоторых тачскринов бывает выводят не к 1-3 и 2-4, а к 1-2 и 3-4 контактам шлейфа. Это следует учитывать при проверке тачскрина

Еще одна статья.

Сенсорная резистивная панель состоит из двух склеенных прозрачных пластин, на внутренней поверхности которых нанесено проводящее покрытие - пленка окиси индия. Нижняя пластина обычно изготавливается из стекла, верхняя пластина представляет собой майларовую пленку, покрытую антибликовым слоем. Нижняя стеклянная часть крепится к дисплею.
Верхняя майларовая пленка обращена к пользователю и дополнительно покрыта слоем, устойчивым к химическим веществам и к царапинам.
Между пластинами имеется изолирующий слой, представляющий собой сетку микроскопических, химически вытравленных стеклянных столбиков на нижней поверхности. При нажатии на верхнюю пленку происходит локальный прогиб и замыкание двух проводящих слоев. Контроллер при сканировании шин сенсора определяет координаты точки нажатия.
В большинстве случаев используются 4-х проводные конструкции сенсорных панелей. Здесь используются две равнозначные проводящие поверхности: одна поверхность определяет положение координаты по оси Х (Х- / Х+), другая - по оси Y (Y- / Y+).
Сканирование производится за две фазы. В первой фазе к электродам проводящей пластины Х прикладывается тестовое напряжение, а проводящая поверхность пластины Y служит для съема потенциала, образованного резистивным делителем в точке касания. В процессе преобразования контроллер получает величину, пропорциональную координате по оси Х. Во второй фазе происходит симметричная процедура и получается вторая координата по оси Y.
В 4-х проводной схеме для равномерного распределения потенциала вдоль проводящей пленки, используются шунтирующие металлические торцевые полоски, нанесенные серебряной или медной пастой. Эти полоски видны по краям сенсорной панели, а пространство внутри них называется видимой областью сенсора.
Удельное сопротивление проводящих покрытий - от 220 до 500 Ом/см.кв. для верхней пленки и от 600 - 850 Ом/см.кв. для стеклянной подложки.

Перед установкой тачскрин рекомендуется проверить омметром. Если проверка прошла успешно, то необходимо проверить сенсор подключением в разъем либо точечной пайкой, если в устройстве нет разъема. Защитные наклейки при этом снимать не нужно. Такая мера облегчит обмен сенсора в случае выявления брака. Существует вероятность того, что причина неисправности была не в сенсорной панели (плохой контакт, замыкание, обрыв дорожек, неисправность контроллера, сбой ПО).

Проверка омметром заключается в измерении сопротивления по каждой координате (контакты 1-3 и 2-4 соответственно). Прибор покажет величину сопротивления в несколько сотен Ом. Сопротивления по координатам отличаются в 1,5 – 3 раза.
Для проверки на замыкание щупы омметра подключаются к контактам разных координат. В этом случае омметр покажет бесконечность, а при касании пальцем по рабочей плоскости сенсора прибор покажет некоторое сопротивление . Если на стеклянной подложке появились трещины, то сенсор работать не будет, либо работать будет частично. В таком случае его следует заменить на новый.

Для определения рабочей поверхности существует несколько способов:
- клеевой слой по периметру сенсора всегда расположен на нижней части, которая примыкает к дисплею
- маркировка со стороны рабочей поверхности всегда читается слева направо
- нижняя часть сенсора в большинстве случаев стеклянная, если слегка постучать по ней металлическим предметом, то звук будет звонким, а при постукивании по рабочей стороне - звук будет глухим

На некоторых сенсорах изначально отсутствует клеевой слой, в этом случае применяется тонкий 2-х сторонний скотч.
Существуют сенсоры без стеклянной подложки, с применением пластичного материала.

Если после подключения сенсор работает неадекватно (зеркально), это может означать, что спутаны местами проводники какой-либо координаты. У разных производителей чередование контактов координат на шлейфе не совпадают. Вопрос решается правильной распайкой проводников, либо калибровкой (при определенном навыке).
На нашем сайте в описании к распространенным сенсорам указаны последовательности контактов на шлейфах.
Базовой последовательностью считается такое чередование шин: X1 - Y1 - X2 - Y2 .

На некоторых сенсорах проводники на шлейфе расположены перекрестно, в этом случае чередование контактов по координатам может отличаться от стандартного и при прямой замене сенсор работать не будет! В таких случаях необходимо выяснить разводку шин на шлейфе и перепаять проводники в соответствии с родной схемой. Имейте это в виду при проверке и замене!!!

Сейчас многие современные мобильные устройства, такие как мобильные телефоны, смартфоны, планшетные компьютеры, электронные книги снабжены сенсорным экраном. Такой сенсорные экран, или тачскрин (от англ. touchscreen) представляет из себя устройство ввода-вывода, регистрирующее прикосновения к нему и отслеживающее координаты точки прикосновения, которая впоследствии соотносится с расположенным в этой точке элементом управления (интерфейса).

Необходимость в тачскрине возникает, когда на миниатюрных гаджетах надо обеспечить возможность ввода данных без таких традиционных устройств как кнопочная клавиатура и мышь. Согласитесь, гораздо удобнее управлять планшетником или смартфоном с помощью сенсорного экрана, в противном случае к ним пришлось бы подключать дополнительные устройства ввода данных, что повлияет на мобильность таких устройств. К тому же, тачскрин сейчас уже не роскошь, и доступен большинству пользователей мобильных устройств.

Несмотря на единую схему работы сенсорного экрана, описанную выше, реализуется она по-разному.

Существуют различные технологии построения тачскринов. Рассмотрим их подробнее.

Резистивная технология

Устройство резистивного экрана

Основу сенсорного экрана, построеннного по резистивной технологии представляет из себя жесткое стеклянное основание и гибкий наружный слой. На обе эти поверхности нанесен слой материала, проводящего электрический ток. Между ними размещается слой, изолирующий в режиме простоя одну поверхность от другой. При нажатии на экран проводящие слои замыкаются, и контроллер по особому алгоритму определяет координаты точки касания и соотносит ее с расположением элементов интерфейса.

Этот тип экранов самый дешевый, а потому и самый распространенный среди всех типов мобильных устройств. Неприхотлив и достаточно надежен в эксплуатации. Реагирует на все типы механических нажатий: стилусом, пальцем, монетой и т.п.

Есть и недостатки. Наиболее значимые их них это невысокая светопроницаемость таких экранов, надежность зависит от механической прочности гибкого наружного слоя, который можно повредить острым предметом, и отсутствие возможности регистрировать сразу несколько нажатий (мультитач). Также, несмотря на большое заявленное количество нажатий на одну точку экрана (35 млн. нажатий), по этому параметру резистивный дисплей проигрывает своим аналогам, построенным на других технологиях.

Емкостная технология

Принцип работы емкостного экрана

В основе этой технологии лежит тот факт, что тело человека обладает определенной электрической емкостью. Такой экран в основе имеет стеклянную панель с нанесенным на нее проводящим покрытием. По углам экрана на это покрытие подается небольшое напряжение. В момент касания пальцем такого экрана происходит утечка тока в месте касания, контроллер регистрирует величину тока утечки в углах экрана и вычисляет координаты точки касания.

Достоинства таких экранов в увеличенном ресурсе (до 200 млн. касаний), покрытие обладает хорошей светопропускаемостью.

Из недостатков следует отметить, что такой экран не поддерживает управление стилусом или руками в перчатках из-за особенностей своей технологии.

Проекционно-емкостная технология

Устройство проекционно-емкостного экрана

Такой сенсорный экран состоит из стеклянной панели с нанесенной на его обратной стороне сетки из электродов. В момент прикосновения пальцем к такому экрану электрод на обратной стороне экрана вместе с пальцем и слоем стекла-диэлектрика образуют конденсатор, через который потечет переменный ток. Контроллер при периодическом опросе сетки электродов фиксирует наличие в них тока и замеряет емкость.

Достоинства – высокая прозрачность экрана, долговечность, может реагировать даже на поднесенный палец или палец в перчатке.

Недостатки – такие экраны достаточно дороги, и требуют для своей работы сложной электроники, что снижает надежность всего комплекса.

Из-за хорошей антивандальной стойкости такие экраны в основном применяются в банкоматах и платежных терминалах.

Как устроен емкостной тачскрин. Сенсорный экран: история изобретения и принципы работы

Строение сенсорного экрана (тачскрина) и проблемы связанные с его заменой

Мы в соцсетях

Категории