No dobrze, ale jak właściwie działają ekrany dotykowe?

Niedawno podsłuchałem kobietę w metrze opowiadającą swojej przyjaciółce, że jej maluch „macha” wszystkim w ich domu – stolikiem do kawy, książkami, talerzami, a nawet własną matką, próbując sprawić, by zniknęła jak obraz na ekranie dotykowym. Historia ta dała mi do myślenia, że dla wielu z nas, nasza wiedza o tym, co dzieje się za tym błyszczącym wyświetlaczem nie jest dużo większa niż malucha.

Zanim zacząłem badać jak działają ekrany dotykowe, pomyślałem, że istnieje jedna uniwersalna technologia stojąca za fenomenem „swipable”. Zamiast tego okazało się, że jest ich pół tuzina, a kolejne są badane każdego dnia. Dwa najczęściej używane systemy to rezystancyjne i pojemnościowe ekrany dotykowe. Dla uproszczenia, skupię się tutaj na tych dwóch systemach i skończę z tym, gdzie eksperci uważają, że technologia ekranów dotykowych zmierza.

1. Rezystancyjne

Są to najbardziej podstawowe i powszechne ekrany dotykowe, te używane w bankomatach i supermarketach, które wymagają elektronicznego podpisu za pomocą tego małego szarego pióra. Ekrany te dosłownie „opierają się” Twojemu dotykowi; jeśli naciśniesz wystarczająco mocno, możesz poczuć, że ekran lekko się wygina. To właśnie sprawia, że ekrany rezystywne działają – dwie warstwy przewodzące prąd zginają się, aby się dotknąć, jak na tym rysunku:

Technologia rezystywnych ekranów dotykowych

Jedna z tych cienkich żółtych warstw jest rezystywna, a druga przewodząca, oddzielona szczeliną z maleńkich kropek zwanych przekładkami, które utrzymują te dwie warstwy z dala od siebie, dopóki ich nie dotkniesz. (Cienka, odporna na zarysowania niebieska warstwa na wierzchu dopełnia całości.) Prąd elektryczny przepływa przez te żółte warstwy przez cały czas, ale kiedy palec uderza w ekran, obie są dociskane do siebie i prąd elektryczny zmienia się w punkcie styku. Oprogramowanie rozpoznaje zmianę w prądzie w tych współrzędnych i wykonuje funkcję, która odpowiada temu miejscu.

Resistive ekrany dotykowe są trwałe i spójne, ale są trudniejsze do odczytania, ponieważ wiele warstw odbija więcej światła otoczenia. Mogą też obsługiwać tylko jedno dotknięcie na raz – wykluczając na przykład powiększanie obrazu za pomocą dwóch palców w telefonie iPhone. Dlatego też urządzenia high-end znacznie częściej korzystają z pojemnościowych ekranów dotykowych, które wykrywają wszystko, co przewodzi prąd.

2. pojemnościowe

W przeciwieństwie do rezystancyjnych ekranów dotykowych, ekrany pojemnościowe nie wykorzystują nacisku palca do wywołania zmiany w przepływie prądu. Zamiast tego działają one z czymkolwiek, co posiada ładunek elektryczny – w tym z ludzką skórą. (Tak, składamy się z atomów o ładunkach dodatnich i ujemnych!) Pojemnościowe ekrany dotykowe są zbudowane z materiałów takich jak miedź lub tlenek cyny indu, które przechowują ładunki elektryczne w elektrostatycznej siatce maleńkich drucików, z których każdy jest mniejszy niż ludzki włos.

Technologia pojemnościowych ekranów dotykowych

Istnieją dwa główne typy pojemnościowych ekranów dotykowych – powierzchniowe i projekcyjne. Powierzchniowy pojemnościowy wykorzystuje czujniki w rogach i cienką, równomiernie rozłożoną warstwę na całej powierzchni (jak na zdjęciu powyżej), podczas gdy projektywny pojemnościowy wykorzystuje siatkę rzędów i kolumn z oddzielnym chipem do wykrywania, wyjaśnił Matt Rosenthal, kierownik projektu wbudowanego w Touch Revolution. W obu przypadkach, gdy palec uderza w ekran, maleńki ładunek elektryczny jest przenoszony na palec, aby zakończyć obwód, tworząc spadek napięcia w tym punkcie ekranu. (To właśnie dlatego ekrany pojemnościowe nie działają, gdy nosisz rękawiczki; tkanina nie przewodzi prądu, chyba że jest wyposażona w przewodzącą nić). Oprogramowanie przetwarza lokalizację tego spadku napięcia i zleca odpowiednie działanie. (Jeśli nadal jesteś zdezorientowany, obejrzyj ten film.)

3. Co dalej? Sizing Up

Nowsze technologie ekranów dotykowych są w trakcie opracowywania, ale dotyk pojemnościowy pozostaje na razie standardem branżowym. Największym wyzwaniem związanym z ekranami dotykowymi jest opracowywanie ich dla większych powierzchni – pola elektryczne większych ekranów często zakłócają ich zdolność wyczuwania.

Inżynierowie oprogramowania z firmy Perceptive Pixel, która projektuje ekrany wielodotykowe, używają technologii zwanej sfrustrowanym całkowitym wewnętrznym odbiciem (FTRI) dla swoich większych ekranów, które mają wielkość aż 82 cali. Kiedy dotykasz ekranu FTRI, rozpraszasz światło – a kilka kamer z tyłu ekranu wykrywa to światło jako zmianę optyczną, podobnie jak pojemnościowy ekran dotykowy wykrywa zmianę prądu elektrycznego.

Frustrated total internal reflection

82 cale? To idealny rozmiar dla stolika do kawy, który można przesuwać palcami.

.