Что такое емкостный экран. Чем отличаются ёмкостные экраны от резистивных

Или как их еще называют - таблетки, на базе операционной системы Android – одни из довольно новых гаджетов, которые позволят вам общаться с вашими друзьями, просмотра World Wide Web (сеть Интернет), а также смотреть фильмы и слушать любимую музыку. Они как правило небольшой плоской формы, потеряли значительную часть своей массы и достаточно объемную клавиатуру, которая теперь ассоциируется с их старшим братом ноутбуком. Если нет клавиатуры, спросите вы, то как с ними работать?

У каждого планшета есть сенсорный экран. Это экран, который реагирует на ваши прикосновения, так же как сенсорная панель у ноутбука. Таким образом, вместо того чтобы кликать по иконкам с помощью мыши, вы можете просто дотронуться до них пальцем или стилусом (выглядит как ручка, только без чернил).

Существуют различные виды сенсорных дисплеев, так что давайте разберемся что они из себя представляют, и какие между ними различия:

Резистивный сенсорный экран

Резистивный сенсорный экран похож на бутерброд состоящий из слоев, если говорить аналогиями. Когда вы нажимаете на экран, он замыкается с мембраной, устройство регистрирует изменение сопротивления и преобразует его в координаты, таким образом ваш планшет узнает что вы нажали именно сюда и реагирует соответственно. Например, открывает приложение или ставит игру на паузу. Их сильные стороны в том, что они достаточно прочные, так как делаются из различных сортов стеклопластика. Учитывая что это достаточно простая разработка, резистивный экран также обладает сравнительно небольшой стоимостью, так что снизит ваши расходы. Недостаток резистивного типа экрана в том, что некоторые люди считают что они обладают недостаточной чувствительностью, так как таблетке приходится ждать небольшое время, пока ваш палец или стилус замкнет слои. Кроме того настоятельно рекомендуется иметь стилус или длинный ноготь, так как простые касания кончиком пальца не всегда распознаются устройством.

Емкостный сенсорный экран

Емкостный сенсорный экран состоит из плоского и толстого стекла, покрытого слоем электрического проводника. Человеческое тело также является хорошим проводником электрического тока, поэтому когда вы касаетесь стекла, появляется электрическая связь, которая распознается, как если бы вы кликали мышью. Сильные стороны данного типа сенсорных экранов в том, что они выдают более яркую и четкую картинку, чем резистивные, также они изготовлены из стекла, никакого пластика там нет, так что они распознают касания достаточно точно и быстро, таким образом нужда в стилусе отпадает. Недостатки емкостного экрана имеют место быть и здесь. Так как производство таких дисплеев достаточно сложное, цена сенсорного экрана значительно больше чем у резистивных, а так как они сделаны из стекла они восприимчивы к повреждениям, например при падении планшета на землю.

Так какой же выбрать? Если честно, то здесь нет очевидного победителя, но возможно стоит брать во внимание тот факт, будете ли вы использовать при работе стилус или же ваш палец. Емкостные дисплеи как правило ярче, так что если вы собираетесь смотреть на таблетке фильмы, то емкостный экран предпочтительней. Они также замечательно подойдут геймерам, из за возможности более быстро реагировать на прикосновения. Если вас не привлекает вышесказанное, а вы просто хотите подыскать себе планшет на базе Android OS для просмотра интернета, электронной почты, прослушивания музыки, то вы безусловно можете сэкономить деньги не причиняя ущерба производительности и купить таблетку с резистивным дисплеем.

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

Принцип действия 4-проводного резистивного сенсорного экрана

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.

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.

Принцип действия 5-проводного резистивного сенсорного экрана

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.

Принцип действия ёмкостного сенсорного экрана

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.

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).

Принцип действия проекционно-ёмкостного сенсорного экрана

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.

Статья написана по материалам сайта

Нечасто мы задумываемся о том, как работает дисплей устройства лежащего у нас в руках. Но иногда бывают случаи, когда недавно купленный телефон или планшет отказывается реагировать на привычное цифровое перо от старого девайса. В этом случае, становится очевидным, что экран новинки собран по какой-то другой технологии. Тут уже вспоминается, что есть резистивные экраны и емкостные, последние из которых постепенно вытесняют первых.

Стоит заметить, что мало кто знает о различии между поверхностно- и проекционно-емкостными дисплеями. А ведь экраны почти всех современных планшетов, смартфонов с Android или iOS от Apple относятся именно к проекционно-емкостным, благодаря которым и возможна такая уже необходимая функция, как мультитач.

Поверхностно-емкостные экраны

Все емкостные скрины при работе используют тот факт, что все предметы, обладающие электрической емкостью, тело человека в том числе, хорошо проводят переменный ток.

Первые экземпляры емкостных тач-скринов работали на постоянном токе, что упрощало устройство электроники, аналого-цифрового преобразователя в частности, но загрязненность экрана или рук часто приводила к сбоям. Для постоянного тока даже ничтожное емкостное сопротивление является непреодолимой преградой.

Емкостные экраны так же, как и резистивные собраны в простейшем случае из LCD или AMOLED экрана, дающего изображение в самом низу и сенсорной активной панели поверху .

Активная часть поверхностно-емкостных экранов представляет собой кусок стекла, покрытый на одной стороне прозрачным, с высоким сопротивлением материалом. В качестве этого электропроводящего вещества применяется оксид индия или оксид олова.

По углам экрана расположены четыре электрода, через которые подается небольшое переменное напряжение, одинаковое со всех сторон. При касании поверхности экрана электропроводящим предметом или напрямую пальцем появляется утечка тока через тело человека. Протекание ничтожно малых токов регистрируется одновременно во всех четырех углах датчиками, а микропроцессор по разности величин токов определяет координаты места касания.

Поверхностно-емкостной экран всё ещё хрупок, так как его проводящее покрытие нанесено на внешнюю поверхность и ничем не защищено. Но не такой нежный, как резистивный, поскольку на его поверхности нет тонкой мягкой мембраны. Отсутствие мембраны улучшает прозрачность дисплея, и позволяет применять менее яркую и энергоэкономную подсветку.

Проекционно-ёмкостные экраны

Этот тип сенсорного экрана способен определять одновременно координаты двух и более точек прикосновения, то есть поддерживает функцию мультитач. Именно этого типа дисплеи устанавливаются на все современные мобильные устройства.

Работают они по схожему с поверхностно-емкостными экранами принципу, отличие заключается в том, что активный проводящий слой у них нанесен внутри, а не на внешней поверхности. Благодаря чему активная панель получается значительно более защищенной. Можно закрыть её стеклом толщиной вплоть до 18 мм, таким образом, сделав сенсорный экран крайне вандалоустойчивым.

При прикосновении к сенсорному экрану, между пальцем человека и одним из электродов за стеклом образуется небольшая ёмкость. Микроконтроллер прощупывает импульсным током, в каком именно месте на сетке электродов возросло напряжение из-за внезапно образовавшейся ёмкости. На стекающие капли воды экран не реагирует, так как такие проводящие помехи легко подавляются программным методом.

Общим недостатком для всех емкостных экранов является невозможность работать с ними любыми изолирующими предметами. Можно только специальным стилусом или голым пальцем. На удобное пластмассовое перо или руку в теплой перчатке они не среагируют.

Травление печатных плат Самодельный миниатюрный низковольтный паяльник Хитрый способ распайки плат

Или смартфона человек читает массу обзоров и отзывов, при этом он просто теряется в изобилии новых и непонятных терминов. К примеру, у такого пользователя может возникнуть вопрос: резистивный экран - что это? Не стоит доказывать, что для планшета основной частью является дисплей. Именно поэтому стоит разобраться с таким непростым понятием.

Под данным термином скрывается дисплей, который произведен по одноименной технологии. Благодаря этому удается обеспечить его особые свойства в сравнении со вторым распространенным типом - емкостным экраном. Стоит разобраться более подробно, что собой представляет такая технология, а также что это означает для конкретного пользователя. Если упростить, то в общих чертах благодаря таким особенностям удается превратить стилус или ноготь в подобие компьютерной мыши. Сенсор включает два слоя: стекло и особую пластиковую мембрану. Слой изолятора расположен между ними. Прогиб мембраны до стекла, то есть соприкосновение этих двух слоев, приводит к изменению уровня сопротивления, что регистрируется самим устройством, благодаря чему определяется точка попадания стилуса.

Если рассматривать резистивный экран, что это, то стоит определить, как все это выражается на практике, так как в теории может показаться весьма странным. Именно поэтому стоит рассмотреть особенности такой технологии в сравнении с емкостной, чтобы понять, в чем ее преимущества, а в чем недостатки. Среди первостепенных достоинств таких экранов можно отметить низкую стоимость. Эта технология является достаточно простой и хорошо обкатанной, благодаря чему на ее основе можно создавать вполне бюджетные модели телефонов, планшетов и букридеров. Такое устройство является весьма надежным, так как стекло используется достаточно крепкое. Если гаджет оснащен сенсором нового поколения - пятипроводным экраном, то он будет особенно надежным, так как ему не страшны даже единичные прорывы или прорезы внешней мембраны.

Если рассматривать тип экрана резистивный, то стоит отметить, что он обладает и определенными недостатками. Принято считать, что приборы, использующие такие экраны, передают менее контрастное и яркое изображение. Подобные устройства не позволяют реализовать мультитач, то есть использование каких-то сложных движений, к примеру, раздвигание пальцев для увеличения масштаба, - этого не позволит резистивный экран.

Что это, вам в общих чертах понятно. Теперь следует сказать, что пользователь, выбирающий тот или иной гаджет, уже хорошо представляет, что именно ему необходимо, ведь экран он может потрогать руками, и тут ему не нужно осваивать какие-то абстрактные понятия типа мощности процессора или версии операционной системы.

Важно отметить, что не стоит отметать данный тип устройств только из-за того, что их цена ниже. В данном случае дешевле не означает хуже, это лишь значит, что не потребуется переплачивать за функции, которые не нужны лично вам. Теперь вы понимаете, что значит резистивный экран.

В современных мобильных устройствах - смартфонах, коммуникаторах, плеерах - используются сенсорные экраны двух типов: резистивные и ёмкостные. При этом более 90% всех сенсорных дисплеев сегодня относятся к резистивному типу, хотя уже явно наметилась тенденция к увеличению доли ёмкостных экранов.

Чтобы перестать путаться, достаточно запомнить: резистивные экраны чувствительны к нажатию, а ёмкостные - к касанию. Эта разница обусловлена конструкцией дисплеев, и приучить, например, ёмкостной экран к распознаванию нажатий карандашом невозможно в принципе.

Резистивный экран представляет собой стеклянный жидкокристаллический дисплей, на который наложена гибкая мембрана. На соприкасающиеся стороны нанесён резистивный состав, а пространство между плоскостями разделено диэлектриком. По краям пластин закреплены электроды (обычно четыре или пять). При нажатии экран и мембрана соприкасаются в месте нажатия, что и позволяет "узнать", где произошло нажатие. Именно поэтому на резистивный экран можно нажимать любым твёрдым предметом - от ногтя и стилуса до карандаша или спички, и он сработает. Второе их достоинство – устойчивость к загрязнениям . Это значит, что даже покрытая пылью и разводами воды поверхность экрана будет работать по-прежнему хорошо, а чувствительность к нажатиям не изменится.

Если говорить о недостатках резистивных сенсорных экранов , то первым можно назвать его невысокую долговечность. Если перевести срок службы такого экрана в количество нажатий, то это будет 1 миллион нажатий для четырехпроводных экранов и 35 миллионов нажатий для пятипроводных экранов (две наиболее распространенные разновидности резистивных сенсорных экранов). К недостаткам резистивных экранов относится также низкое светопропускание - не более 70-85%, из-за чего требуется повышенная яркость подсветки. Несмотря на используемый защитный слой, работу такого экрана можно довольно просто нарушить, повредив его. Пластик легко режется острыми предметами, а поверхность его не выдерживает слишком высоких температур и может расплавиться.

Популярность резистивных сенсорных экранов до сих пор очень высока. Именно они сделали сенсорные телефоны доступными и позволили вывести на рынок множество недорогих аппаратов стоимостью до $200. Из наиболее популярных в этом сегменте аппаратов можно отметить Samsung GT-S5230 Star, Nokia 5230 и другие.

Ёмкостный сенсорный экран работает на основе способности человеческого тела проводить электрический ток. Чаще всего в основе емкостного экрана лежит стеклянная подложка, на поверхность которой нанесен резистивный материал, прикрытый токопроводящей пленкой. В момент касания к экрану пальца возникает электрический ток, а специальный контроллер вычисляет координаты касания.

По точности определения координат емкостные экраны ни в чем не уступают резистивным, но при этом лучше пропускают свет (90% и более вместо 80%). Долговечность таких экранов на порядок выше – они способны выдержать до 200 миллионов нажатий. Воздействие окружающей среды на емкостные экраны меньше – в идеале они способны работать без нареканий в знойную жару и в сильный холод. Но, как показывает практика, в лучшем случае падает точность определения координат, в худшем он просто перестаёт реагировать .

Главным недостатком такого типа экранов является возможность их работы только под воздействием токопроводящего предмета . То есть, если вы захотите воспользоваться обычным стилусом или любым другим твердым предметом, экран на ваше касание никак не отреагирует.

Особенно сильно эта проблема проявляется зимой, когда в морозный день при ответе на важный звонок нет возможности (или желания) снять перчатку и нажать соответствующую кнопку на экране. Правда, некоторые владельцы таких телефонов уже нашли довольно оригинальный выход из этой ситуации – вместо пальцев для нажатия этой кнопки они используют... свой нос! Надо сказать, что в некоторых случаях возможно и управление рукой в перчатке – это будет зависеть от качества экрана и его чувствительности, а также материала, из которой пошита перчатка.

Еще один недостаток емкостных сенсорных экранов состоит в их высокой восприимчивости к загрязнению поверхности. Чувствительность и точность нажатий при этом могут существенно уменьшаться.

Проекционно-емкостные сенсорные экраны отличаются от классических емкостных экранов только одним - поддерживают технологию Multitouch. Преимуществ у проекционно-емкостных сенсорных экранов много – помимо поддержки Multitouch, они долговечны (около 200 миллионов касаний), устойчивы к повреждениям (в защитных целях можно использовать закаленное стекло или специальный пластик толщиной до 18 мм), выдерживают работу при очень низких температурах (до -40 °C), способны хорошо пропускать свет (свыше 90%). Недостаток у проекционно-емкостных экранов только один – управлять ими можно только с помощью токопроводящих предметов (как и в случае с обычными емкостными экранами).

Наиболее известные смартфоны с проекционно-емкостными экранами производит компания Apple, она же стала пионером в этой области. Также работающий Multitouch есть на таких моделях, как Nokia N8, Samsung GT-I9100 Galaxy S II, HTC Desire S.

На чем остановить свой выбор

Если перед вами стоит вопрос выбора мобильного устройства в зависимости от типа сенсорного экрана, можете предварительно определиться с тем, какую сумму вы готовы потратить на покупку телефона или смартфона, каковы будут условия эксплуатации аппарата, согласитесь ли вы пользоваться для управления только пальцами. Если вы согласны заплатить внушительную сумму за поддержку Multitouch и нуждаетесь в современном высокопроизводительном смартфоне, выбирайте модель с проекционно-емкостным экраном. Если же вы впервые совершаете покупку телефона с сенсорным экраном и хотите сэкономить – вам подойдет резистивный экран. Он же будет лучшим решением, если вас смущает необходимость управления им исключительно пальцами или же вы часто работаете в не слишком стерильных условиях, а на поверхность экрана регулярно попадают частички грязи и пыли.