En pekskärm eller pekskärm är en enhet som låter dig skriva in information i en dator genom att peka på dess skärm med en speciell penna (penna) eller helt enkelt med fingrarna. Denna teknik eliminerar behovet av ytterligare hårdvaruknappar, vilket ökar användbarheten och kan sänka kostnaden för hela enheten.

Denna metod för att mata in information uppfanns i USA på 70-talet under förra seklet. Den första datorn med pekskärm var PLATO IV-systemet, som dök upp 1972. Den pekskärmen fungerade på grundval av ett rutnät av infraröda strålar. Ungefär samma tid utvecklade Samuel Hirst den första pekskärmen med resistiv teknik. Och 1982 uppträdde den första TV: n med en resistiv pekskärm.

Tekniken för tillverkning av pekskärmar har utvecklats och i början av 2000-talet började den aktivt användas i produktionen av mobila enheter. Först fanns det handdatorer med pekskärm och sedan telefoner, smartphones och surfplattor. Användningen av pekskärmen har avsevärt utökat kapaciteten hos mobila enheter, vilket har blivit drivkraften för den betydande tillväxten i denna bransch.

Nu används pekskärmen överallt, den är inbäddad i telefoner, smartphones, surfplattor, bärbara datorer, monoblocks, bildskärmar. Pekskärmar används också aktivt i fordons-, medicin-, industri- och hushållsapparater. I själva verket kan alla enheter som kräver inmatning av information utrustas med en sådan skärm.

Typer av pekskärmar

Den allmänna klassificeringen av pekskärmar som finns på marknaden innebär en indelning i sorter efter typ och designfunktioner. De mest använda är resistiva och kapacitiva typer, som används i de flesta mobila prylar. Det finns även:

matris;
infraröd;
projektionskapacitiv;
optisk;
DST-sensorer;
Vinka;
induktion.

Resistiv sensor anses vara ”det senaste århundradet” på grund av ofullständig teknik

Resistiv pekskärm

På tal om vad en pekskärm är, är det första att nämna resistiva skärmar, som var de första i massproduktion. Sådana skärmar består av två genomskinliga plattor av plast, på vilka det tunnaste ledande nätet appliceras. Ett dielektriskt lager är installerat mellan plattorna, vilket krävs för att fånga upp trycket på det önskade området på skärmen av användaren.

När ägaren av smarttelefonen utför en åtgärd (till exempel genom att klicka på önskat område på skärmen) rör sig dielektrikumet isär på denna plats, vilket leder till att de två plattorna kommer i kontakt med varandra. En ström visas, som registreras av en speciell styrenhet, som bestämmer en specifik punkt för fördjupning i ett rutnät av koordinater. Vidare kommer dessa data in i bearbetningsprogrammet, som enligt en tidigare skapad algoritm utför den nödvändiga åtgärden.

Speciella elektroder placerade i matrisens hörn är ansvariga för att bestämma koordinaterna för tryckpunkten

Resistiva skärmar är i sin tur uppdelade i två undertyper:

Fyrtrådssensor. De är gjorda av bara en panel, gjord av glas och ett plastmembran, på vilket skärmens resistiva stöd appliceras. Allt fritt utrymme mellan glas och plast är fyllt med isolatorer. När du trycker på stängs kretsen, vilket leder till att kontaktpunktens koordinater visas.
Fem trådar. Ett utmärkande drag av denna typ är frånvaron av resistivt stöd av membranet, närvaron av ett ledande skikt. Detta säkerställer större tillförlitlighet, eftersom även efter att matrisen har skadats fortsätter den att fungera. Tryckpunkten spåras av graden av förändring i membranspänningen.

FÖR DIN INFORMATION!

Det finns också åtta tråds resistiva skärmar som kan förbättra noggrannheten vid bearbetning av pressning, men ökar inte tillförlitligheten hos denna typ av sensor.

Nackdelen med en resistiv sensor är bristen på multitouch-stöd

På tal om resistiva pekskärmar, bör man notera deras låga kostnad, förmågan att trycka med ett finger, pennan och till och med en handskhand. Bland nackdelarna är:

låg ledningsförmåga hos ljusstrålar;
känslighet för repor och sprickor på grund av stötar;
brist på multitouch;
kort livslängd, som i genomsnitt inte mer än 34 miljoner klick;
omöjligheten att implementera funktionen att glida över skärmen, eftersom den resistiva matrisen endast reagerar på att trycka.

Kapacitiv pekskärm

Den moderna typen av matris är skärmens kapacitiva typ. Vad det är? Kärnan i arbetet av denna typ är att följa elementärfysikens lagar, nämligen i egenskapen till ett objekt med större förmåga att leda växelström.

Funktionen av den kapacitiva typen baseras på regeln om skillnaden i elektriska potentialer

Genom sin struktur är denna typ av matris en glasplatta, på vars yta ett lager av resistivt material appliceras.

FÖR DIN INFORMATION!

I detta fall används indiumoxid och tennoxidlegeringar som de bästa motstånden.

I hörnen på skärmen finns elektroder som applicerar en liten spänning på hela matrisens yta. När en person rör vid ett finger inträffar en läcka som registreras av sensorerna och överförs till behandlingsstyrenheten, som beräknar koordinaterna för tryckpunkten. Särskilda egenskaper hos denna typ av skärmar är en lång livslängd, som är mer än 200 miljoner klick, ökad transparens och förmågan att inte släppa igenom vätska. Men ytan på denna sensor är fortfarande sårbar för mekanisk stress, därför används dessa typer av matriser i stationära enheter placerade på en plats skyddad från yttre faktorer.

De flesta moderna mobila enheter använder projicerade kapacitiva sensorer.

Projicerade kapacitiva sensorer

Tala om vad en pekskärm är, var noga med att notera vilken typ av matris som används i de flesta moderna smartphones och surfplattor. Detta är en projicerad kapacitiv sensor. En design av denna typ presenteras, förutom den vanliga panelen, med ett elektrodgaller som appliceras på matrisens baksida. De tillgängliga elektroderna bildar tillsammans med människokroppen en kondensator och inbyggd elektronik krävs för att mäta kapaciteten hos det resulterande systemet.

FÖR DIN INFORMATION!

En av ledarna inom produktionen av skärmar, Samsung, har lyckats placera tryckkänsliga elektroder mellan delpixlarna, vilket gjorde det möjligt att förenkla designen och öka transparensen.

Ökad transparens, förmågan att använda tjockt glas (upp till 19 mm) – allt detta minskar risken för skador på projektionskapacitiva skärmar, så de installeras i enheter som är placerade i öppna områden.

I en infraröd sensor är funktionsprincipen att avbryta de infraröda strålarna vid kontaktpunkten

Matris och infraröd pekskärm

Bland sensorerna kan två, inte de vanligaste typerna nämnas – matris- och infraröda skärmar. Matrisenheter fungerar enligt de allmänna principerna för resistiv design, men deras särdrag är enkelhet. Vertikala ledande remsor appliceras på membranytan och horisontella ränder appliceras på glasytan. När du trycker på dem, berör remsorna och styrenheten beräknar kontaktpunkten och bestämmer koordinaterna för punkten. En betydande nackdel är omöjligheten att säkerställa hög upplösning av sensorn på grund av designens enkelhet.

De infraröda typerna använder en liknande princip för skärande band, som är infraröda strålar. När du pekar på skärmen med något föremål avbryts strålningsnätet vid denna tidpunkt. En liknande vy används på enheter där högupplöst bildöverföring krävs, till exempel e-böcker. Nackdelen med en IR-sensor är dess mottaglighet för kontaminering.

Interaktiva kartor använder en typ av sensor för töjningsmätare

Optiska pekskärmar och spänningsmätare

Den optiska typen kännetecknas av närvaron av infraröd belysning, som fördelas mellan glaset och matrisen, och som kan reflektera upp till 100% av ljuset inuti sig. Vid beröring med ett finger sker spridning. Elektroniken behöver bara skapa ett spridningsmönster för att bestämma tryckpunkten. Detta görs på följande sätt:

installera kameran bredvid projektorn;
införandet av en extra subpixel.

Liknande typer av skärmar används i interaktiva whiteboards. Töjningsmätarsensorn är känslig för deformation av skärmytan. Denna typ utmärks av ökat motstånd mot skador, därför används dessa matriser på biljettmaskiner, bankomater.

DST-tekniken fungerar på principen att detektera piezoelektriska manifestationer inuti en glaspanel vid ett fingertryck

Vad är den största skillnaden mellan en skärm och en pekskärm?

Displayen är i grunden en detalj som bilden projiceras med. Han är ansvarig för att visa information som tas emot direkt av enhetens ägare. Om skärmen är skadad återspeglas detta i bilden: det kan vara helt eller delvis frånvarande, svarta fläckar med ränder eller ojämna ränder kan visas.

En pekskärm är i själva verket ett pekglas som fungerar på ett enkelt sätt: genom att röra med ett finger kan du utföra alla funktioner eller utföra vissa åtgärder. Om pekskärmen är felaktig kommer den att märkas omedelbart: sprickor dyker upp som känns under fingrarna, sensorn tappar sin tidigare känslighet.

Huvudskillnaden mellan skärmen och pekskärmen på telefoner eller surfplattor är att skärmen i de flesta fall är placerad under pekskärmen. Således finns det på själva enhetens yta ett beröringsglas, och redan visas en display med en bild nedan.

Den kapacitiva pekskärmens design och funktion

Det är glasbelagt med ett transparent resistivt material. Vanligtvis är det en legering av tenn- och indiumoxider. I hörnen på glaset finns fyra elektroder anslutna till en bandkabel ansluten till moderkortet.

Ju närmare fingret är elektroden desto lägre motstånd

Modulen fungerar enligt följande:

Elektroderna matar en växel- eller likspänning med samma värde för alla vinklar.
Användaren rör vid glaset. Vid beröring uppträder en strömläcka, eftersom människokroppen är en platta med en oladdad kondensator och börjar fylla med en laddning från elektroderna.
Ju närmare fingret är elektroden, desto lägre motstånd och desto större ström strömmar genom elektroderna. Sensorer mäter dess värden och överför dem till styrenheten.
Styrenheten beräknar koordinaterna för tryckpunkten och överför dem till den centrala processorn för att utföra kommandot som ges genom att trycka på.

Resistiv pekskärm är en föråldrad teknik

Det finns flera system som används för att skapa pekskärmar. De vanligaste resistiva och kapacitiva teknikerna är mycket olika.

I gamla smartphones var det resistiva skärmar som krävde användning av pennan (små pekare som användaren gav kommandon till telefonen). Det resistiva systemet är glasbelagt med en elastisk film och ett elektriskt ledande skikt.

Vitt utrymme behålls mellan dessa två element. Skärmens yta är skyddad av en speciell beläggning som skyddar skärmen från repor och andra mekaniska skador. Men för bättre skydd tillhandahålls en film (den kom med gamla smartphones).

Resistiva pekskärmar har ett antal nackdelar:

behovet av att trycka på skärmen (att röra är bekvämare);
skärmkalibrering till följd av omfördelningen av det isolerande skiktmassan;
snabb försämring av pekskärmens kvalitet (sprickor, repor, fläckar etc.);
kort livslängd, vilket förklaras exakt av att skador snabbt uppträder;
brist på glidförmåga (som på moderna smartphones) etc.

Idag är resistiva pekskärmar mindre och mindre vanliga. Smartphone-tillverkare har övergett dem, de används nu huvudsakligen i bankomater och olika terminaler.

Typer och grundläggande arbetsprinciper

Smartphones använder bara två typer av sensorer – resistiva och kapacitiva. Deras huvudsakliga skillnad från en enkel användares synvinkel är att den förstnämnda aktiveras genom att trycka på, och den senare genom att trycka på.
En resistiv pekskärm är i huvudsak en ”sandwich” av en glaspanel och två beröringsmembran ovanpå den. Det övre membranet är flexibelt och det nedre membranet är tätt fäst vid skärmen.
De båda inre ytorna behandlas med en ledande förening. Elektroder (från 4 till 8) är placerade längs hela systemets omkrets.
Så snart användaren trycker på skärmen (pennan eller fingret) reagerar skärmen vid beröring: den yttre filmen böjs och stängs med den inre. En speciell sensor detekterar kretsens stängning och bestämmer kontaktpunkten.
För att förstå hur en skärm som är utformad med kapacitiv teknik fungerar, räcker det att från en skolfysikskurs komma ihåg att människokroppen också är en elektrisk ledare.
Den enklaste kapacitiva pekskärmen består av en glasplatta med ett resistivt skikt applicerat på den och 4 elektroder placerade i hörnen. En växelspänning appliceras från elektroderna till sensorytan.
Ett finger som lutar sig mot skärmen blir en ny länk i den elektroniska kretsen. En läckström uppstår i systemet, som omedelbart läses av styrenheten.

Tryckkänsliga pekskärmar – 3D Touch

Föregångaren till tryckkänsliga pekskärmar är Apples proprietära Force Touch-teknik som används i företagets smartklockor, MacBook, MackBook Pro och Magic Trackpad 2.

Efter att ha testat gränssnittslösningar och olika scenarier för att använda tryckigenkänning på dessa enheter började Apple implementera en liknande lösning i sina smartphones. I iPhone 6s och 6s Plus blev igenkänning och mätning av tryck en av funktionerna på pekskärmen och fick det kommersiella namnet 3D Touch.

Även om Apple inte döljde det faktum att den nya tekniken endast modifierar de kapacitiva sensorerna vi är vana vid och till och med visade ett diagram som förklarade i allmänna termer principen för dess funktion, visades detaljer om enheten för pekskärmar med 3D Touch först första iPhones av den nya generationen demonterades av entusiaster ….

För att lära den kapacitiva pekskärmen att känna igen tryck och skilja mellan flera grader av tryck krävde ingenjörerna från Cupertino en återmontering av pekskärmsmackan. De gjorde ändringar i enskilda delar av det och lade till ett nytt, nytt lager i det kapacitiva lagret. Och intressant, genom att göra det inspirerades de tydligt av föråldrade resistiva skärmar.

Det kapacitiva sensornätet förblev oförändrat, men det flyttades tillbaka, närmare matrisen. Ytterligare en uppsättning med 96 individuella sensorer integrerades mellan en uppsättning elektriska kontakter som övervakar skärmens beröringspunkt och skyddsglaset.

Hans jobb var inte att hitta fingret på iPhone-skärmen. Den kapacitiva pekskärmen klarade fortfarande bra med detta. Dessa plattor krävs för att detektera och mäta skyddsglasets böjningsgrad. Apple specifikt för iPhone beställde Gorilla Glass att designa och tillverka en skyddande beläggning som skulle behålla sin tidigare styrka och samtidigt vara tillräckligt flexibel för att låta skärmen svara på tryck.

På denna utveckling var det möjligt att avsluta materialet om pekskärmar, om inte för en annan teknik, som förutspåddes en stor framtid för några år sedan.

Wave pekskärmar

Förvånansvärt använder de inte el och har inget att göra med ljus. Surface Acoustic Wave-systemteknik använder ytakustiska vågor som sprider sig längs skärmens yta för att bestämma kontaktpunkten. Ultraljudet som genereras av de piezoelektriska elementen i hörnen är för högt för att mänsklig hörsel ska kunna ta upp sig. Det sprider sig fram och tillbaka och studsar upprepade gånger från skärmens kanter. Ljudet analyseras för avvikelser skapade av objekt som rör vid skärmen.

Det finns inte många nackdelar med att vinka pekskärmar. De börjar göra misstag efter starkt nedsmutsat glas och i starka ljudförhållanden, men samtidigt har skärmar med en sådan sensor inga ytterligare lager som ökar tjockleken och påverkar bildkvaliteten. Alla sensorkomponenter är dolda under bildskärmsramen. Dessutom låter vågsensorer dig exakt beräkna skärmens kontaktområde med ett finger eller annat föremål och indirekt beräkna kraften för att trycka på skärmen med hjälp av detta område.

Det är osannolikt att vi stöter på den här tekniken i smartphones på grund av det nuvarande sättet för ramlösa skärmar, men för några år sedan experimenterade Samsung med Surface Acoustic Wave-systemet i monoblocks, och paneler med akustiska pekskärmar säljs som tillbehör till spelmaskiner och reklamterminaler. nu

Säkerhetsglas

Det översta lagret på skärmen som användaren interagerar med.

Användarens känsliga känslor beror på glasets kvalitet och den oleofoba beläggningen på det. När du arbetar med iPhone glider fingret helt enkelt över ytan, fastnar inte med ett snabbt tryck och vilar inte på en skarp svepning.

Servicetekniker kan föreslå att du byter ut skyddsglaset istället för att byta ut hela skärmen. Förfarandet är inte enkelt, men reservdelar är billigare.

Glasögonen i de nya iPhone-modellerna är väldigt tunna, böjda runt omkretsen och har släta kanter nära hemknappen och högtalaren, och i den senaste iPhone X har den ingen utskärning.

Även de bästa kinesiska glasögonen är sämre i kvalitet än de ursprungliga, när du byter ut dem känner du en kraftig övergång eller fördjupning av knappen, ofta efter att sensorerna på framsidan av smarttelefonen har bytts ut börjar misslyckas.

Transparent limskikt

Skyddsglaset limmas direkt på matrisen. Detta tar bort luftspalten och minskar skärmens tjocklek.

Ett självhäftande skikt av hög kvalitet kommer inte att förvränga färgerna, förhindrar att damm kommer in under glaset och kommer pålitligt att hålla det övre lagret även under den mest aktiva användningen.

Vid byte av glas kan ett limskikt av låg kvalitet användas som över tid kommer att ändra färg, förvränga bilden eller låta dammpartiklar passera igenom.

Matrisen

Består av två plattor med flytande kristaller placerade på honungen. Under strömens verkan börjar dessa kristaller sända motsvarande belysningsstrålning.

Så här fungerar IPS-matrisen, som används i alla iPhone-modeller utom den nya iPhone X. Systemet modifierades något av Apples specialister och kallades senare Retina-marknadsförare.

Bakgrundsbelysning

Ljuskälla placerad bakom matrisen. Det är ansvarigt för bakgrundsbelysning av kristallerna så att bilden blir ljus och klar. Kristallerna själva lyser inte utan passerar bara belysningsljuset genom sig själva.

Funktioner för olika typer av pekskärmar

De billigaste pekskärmarna, men samtidigt, den minst tydliga överföringen av bilden är resistiva pekskärmar. Dessutom är de de mest utsatta, eftersom absolut vassa föremål allvarligt kan skada en ganska känslig resistiv ”film”.
Nästa typ, dvs. vågpekskärmar är de dyraste i sitt slag. Samtidigt hänvisar den resistiva strukturen troligen trots allt till det förflutna, den kapacitiva – till nutiden och vågen – till framtiden. Det är uppenbart att framtiden är absolut okänd för ingen och därför kan man för närvarande bara anta vilken teknik som har stora möjligheter för användning i framtiden.
För ett resistivt pekskärmssystem spelar det ingen roll om användaren vidrör enhetens skärm med gummispetsen eller bara med fingret. Det räcker att det finns en kontakt mellan de två skikten. Samtidigt känner igen den kapacitiva skärmen bara beröringar med vissa ledande föremål. Ofta arbetar användare av moderna enheter med dem med sina egna fingrar. I detta avseende är skärmarna för vågdesignen närmare motståndsskärmarna. Det är möjligt att ge ett kommando med nästan vilket objekt som helst – i det här fallet behöver du bara undvika att använda tunga eller för små föremål, till exempel, axeln på en kulspetspenna fungerar inte för detta.

Kapacitiv skärmenhet. Digital present

På pekskärmar av denna design är glasbotten täckt med ett lager som spelar rollen som en behållare för lagring av elektrisk laddning. Genom att röra vid släpper användaren en del av den elektriska laddningen vid en viss punkt. Denna minskning bestäms av mikrokretsar i varje hörn av skärmen. Datorn beräknar skillnaden i elektrisk potential mellan olika delar av skärmen och beröringsinformationen i detalj överförs omedelbart till pekskärmsdrivrutinen.

En viktig fördel med kapacitiva pekskärmar är förmågan hos denna typ av skärm att behålla nästan 90% av den ursprungliga skärmens ljusstyrka. I resistiva skärmar bibehålls endast cirka 75% av det ursprungliga ljuset. Av denna anledning ser bilder på en kapacitiv skärm mycket skarpare ut än på en resistiv pekskärm.

Wave touch-skärmar. Ljus framtid

Vid ändarna av X- och Y-axlarna är rutnätet på glasskärmen placerat längs givaren. En av dem sänder och den andra tar emot. På glasbasen finns också reflektorer som ”reflekterar” den elektriska signalen som sänds från en givare till en annan.

Givarmottagaren ”vet” exakt om trycket har ägt rum och vid vilken tidpunkt det hände, eftersom användaren genom att röra vid ett avbrott i den akustiska vågen. Wave-displayglaset saknar metallbeläggning, vilket gör att du kan behålla 100% av det ursprungliga ljuset. Tack vare den så fina funktionen är vågskärmen det bästa valet för användare som arbetar med fina grafiska detaljer. Faktum är att både resistiva och kapacitiva pekskärmar inte är perfekta när det gäller bildskärpa. Beläggningen fångar ljus och förvränger bilden.

Typer av pekskärmar

Det finns två typer av pekskärmar:

Motståndskraftig.
Kapacitiv.

Resistiva pekskärmar svarar på finger, pennan och andra föremål. Information finns tillgänglig när du använder vanliga handskar. Samtidigt krävs det en viss ansträngning för att mata in informationen. Ofta kommer för mycket tryck att skada ingångsytan och orsaka repor, och ibland till och med skada själva bildskärmen.

Den kapacitiva pekskärmen reagerar endast på fingertryck, liksom andra föremål som kan simulera beröring av en persons finger: pennan, handskar etc. Därför är kostnaden för tillbehör som kan arbeta med sådana pekskärmar mycket högre. För det är processen att mata in data mycket enklare, bara en lätt beröring. Reaktionen och responsen är flera gånger högre jämfört med den resistiva typen, vilket ger bekväma förhållanden för navigering i menyer eller spel.

Produktion

Pekskärmen gör det mycket lättare att ange information på vissa enheter. Att röra med fingret är mycket enklare och snabbare än att skriva med muspekaren eller söka efter önskade tangenter på tangentbordet. Denna design hjälper också till att spara utrymme i vissa enheter. Samtidigt förblir produktionstekniken dyr i termer av pengar, vilket hindrar massproduktionen av pekskärmsbärbara datorer och bildskärmar.

Källor som används och användbara länkar om ämnet: https://SmartPhonus.com/%D1%82%D0%B0%D1%87%D1%81%D0%BA%D1%80%D0%B8%D0%BD- % D0% BD% D0% B0-% D1% 82% D0% B5% D0% BB% D0% B5% D1% 84% D0% BE% D0% BD% D0% B5-% D0% B8% D0% BB % D0% B8-% D1% 81% D0% BC% D0% B0% D1% 80% D1% 82% D1% 84% D0% BE% D0% BD% D0% B5 / https://tehno.guru/ ru / tachskrin-chto-ehto-takoe / https://www.art-gsm.ru/blog/obzor-kharakteristik/otlichie-displeya-ot-tachskrina/ https://VyborSmartphona.ru/sovety/tachskrin https: / / computerinfo.ru/tachskrin-princip-raboty-osobjennosti-tjekhnologij/ https://mob-mobile.ru/statya/2788-kak-rabotaet-sensornyy-ekran-mobilnogo-ustroystva.html https://trashbox.ru/ länk / hur-pekskärm-fungerar https://zen.yandex.ru/media/id/5baa864f13d3b900aa88e6a5/iz-chego-sostoit-displei-smartfona-5bb0887cd8b58c00aa88f0ae https://tehnoobzor.com/tests-reviews/to-laptops/141-ranseeks https: // Hi-News.ru/technology/fakty-tri-tipa-sensornyx-ekranov-princip-raboty-tachskrinov.html https://androfon.ru/article/tachskrin-chto-eto

Inspelningskälla: lastici.ru