Miten kosketus toimii? Kosketusnäytön luomisen historia. Kuinka eri näytöt toimivat

Vain äskettäin harva uskoi, että tutuilla painikkeilla varustetut puhelimet antaisivat väylän laitteille, joita ohjataan näyttöä koskettamalla. Mutta ajat muuttuvat ja painikkeiden kysyntä laskee vähitellen, kun taas älypuhelimien kysyntä kasvaa.

Termi "kosketusnäyttö" muodostuu kahdesta sanasta - Touch and Screen, joka englanniksi tarkoittaa "kosketusnäyttö". Kyllä, aivan oikein – kosketusnäyttö on kosketusnäyttö, jota kosketat, kun käytät älypuhelinta tai tablettia. Itse asiassa kosketusnäyttöjä ei löydy vain mobiilitekniikan maailmasta. Voit siis nähdä ne, kun talletat rahaa mobiililaitteen tilillesi päätelaitteen kautta, pankkiautomaatissa, lippulaitteissa jne.

On tärkeää huomata, että kosketusnäytöt toimivat useilla eri tavoilla riippuen siitä, missä ja mihin niitä käytetään. Tietysti myös tekniikan hinta vaihtelee. Joten ei ole mitään järkeä käyttää huipputeknisiä kosketusnäyttöjä matkapuhelimen latauspäätteissä, mitä ei voida sanoa samoista älypuhelimista.

Mikä on kosketusnäyttö?

Nykyaikaisissa älypuhelimissa käytetään kapasitiivisia kosketusnäyttöjä. Ne ovat lasipaneeli, jolle levitetään kerros läpinäkyvää resistiivistä materiaalia. Kulmissa on elektrodit, jotka syöttävät pienjännitteistä vaihtojännitettä johtavaan kerrokseen. Ihmiskeho voi johtaa sähkövirtaa itsensä läpi, ja sillä on myös tietty kapasiteetti. Siksi, kun kosketat näyttöä, tapahtuu vuoto ja tämän vuodon sijainnin määrittää ohjain, joka käyttää tietoja paneelin kulmissa olevista elektrodeista.

PDA:t, joita nykyään ei juurikaan löydy myynnissä, käyttävät resistiivisiä näyttöjä, joissa on lasipaneelin lisäksi joustava kalvo. Niiden välinen pinta on täytetty mikroeristeillä. Kun näyttöä painetaan, kalvo ja paneeli sulkeutuvat, minkä jälkeen ohjain tallentaa vastuksen muutoksen ja muuntaa sen kosketuskoordinaateiksi.

Muista, että kapasitiivinen näyttö ei reagoi kohteen painamiseen tai edes yksinkertaisimpaan (tarvitset kynän erityisellä kärjellä), kun taas resistiivinen näyttö reagoi täysin mihin tahansa kosketukseen.

Onko kosketusnäytön vaihto mahdollista?

Jos käyttäjä rikkoo kosketusnäytön tai se jostain syystä epäonnistuu (esimerkiksi lakkaa reagoimasta kosketukseen), kosketusnäyttö on mahdollista vaihtaa. On suositeltavaa tehdä vaihto takuulla varustetussa erikoishuoltopalvelussa.

Nykyaikaisten laitteiden näytöt eivät voi vain näyttää kuvia, vaan myös antaa sinun olla vuorovaikutuksessa laitteen kanssa antureiden kautta.

Alun perin kosketusnäyttöjä käytettiin joissakin taskutietokoneissa, ja nykyään kosketusnäyttöjä käytetään laajalti mobiililaitteissa, soittimissa, valokuva- ja videokameroissa, tietokioskissa ja niin edelleen. Lisäksi jokainen luetteloitu laite voi käyttää yhden tai toisen tyyppistä kosketusnäyttöä. Tällä hetkellä on kehitetty useita erityyppisiä kosketuspaneeleja, ja vastaavasti jokaisella niistä on omat etunsa ja haittansa. Tässä artikkelissa tarkastellaan, minkä tyyppisiä kosketusnäyttöjä on, niiden edut ja haitat sekä mikä kosketusnäyttö on parempi.

Kosketusnäyttöjä on neljää päätyyppiä: resistiivinen, kapasitiivinen, havaitsee pinta-akustiset aallot ja infrapuna . Mobiililaitteissa vain kaksi on yleisimpiä: resistiivinen ja kapasitiivinen . Niiden tärkein ero on se, että resistiiviset näytöt tunnistavat paineen, kun taas kapasitiiviset näytöt tunnistavat kosketuksen.

Resistiivinen kosketusnäyttö

Tämä tekniikka on yleisin mobiililaitteiden keskuudessa, mikä selittyy tekniikan yksinkertaisuudella ja alhaisilla tuotantokustannuksilla. Resistiivinen näyttö on LCD-näyttö, jonka päälle on asetettu kaksi läpinäkyvää levyä, jotka on erotettu eristekerroksella. Ylälevy on joustava, kun käyttäjä painaa sitä, kun taas pohjalevy on jäykästi kiinnitetty näyttöön. Johtimet asetetaan pinnoille, jotka ovat vastakkain.

Resistiivinen kosketusnäyttö

Mikrokontrolleri syöttää jännitteen sarjassa ylä- ja alalevyjen elektrodeihin. Kun näyttöä painetaan, joustava yläkerros taipuu ja sen johtava sisäpinta koskettaa alempaa johtavaa kerrosta, mikä muuttaa koko järjestelmän vastusta. Mikrokontrolleri tallentaa vastuksen muutoksen ja siten määritetään kosketuspisteen koordinaatit.

Resistiivisten näyttöjen etuja ovat yksinkertaisuus ja edullinen hinta, hyvä herkkyys ja mahdollisuus painaa näyttöä joko sormella tai millä tahansa esineellä. Haitoista on syytä huomata huono valonläpäisy (josta johtuen sinun on käytettävä kirkkaampaa taustavaloa), huono tuki useille napsautuksille (monikosketus), ne eivät voi määrittää puristusvoimaa, sekä melko nopea mekaaninen kuluminen, vaikka puhelimen käyttöikään verrattuna tämä haitta ei ole niin tärkeä, koska puhelin epäonnistuu yleensä nopeammin kuin kosketusnäyttö.

Sovellus: matkapuhelimet, PDA:t, älypuhelimet, kommunikaattorit, POS-päätteet, TabletPC, lääketieteelliset laitteet.

Kapasitiiviset kosketusnäytöt

Kapasitiiviset kosketusnäytöt jaetaan kahteen tyyppiin: pintakapasitiivinen ja projisoitu kapasitiivinen . Pintakapasitiiviset kosketusnäytöt Ne ovat lasia, jonka pinnalle on levitetty ohut läpinäkyvä johtava pinnoite, jonka päälle levitetään suojapinnoite. Lasin reunoilla on painetut elektrodit, jotka syöttävät pienjännitteistä vaihtojännitettä johtavaan pinnoitteeseen.

Pintakapasitiivinen kosketusnäyttö

Kun kosketat näyttöä, kosketuspisteeseen syntyy virtapulssi, jonka suuruus on verrannollinen etäisyyteen näytön kustakin kulmasta kosketuspisteeseen, joten ohjaimen on melko yksinkertaista laskea kosketuspisteen koordinaatit ja vertaa näitä virtoja. Pintakapasitiivisten näyttöjen etuja ovat: hyvä valonläpäisy, lyhyt vasteaika ja pitkä kosketusikä. Haittapuolena: sivuille sijoitetut elektrodit eivät sovellu mobiililaitteisiin, vaativat ulkolämpötilaa, eivät tue monikosketusta, niitä voi koskettaa sormilla tai erikoiskynällä, eivätkä ne pysty määrittämään puristusta pakottaa.

Sovellus: Tietokioskit suojatuilla alueilla, joissakin pankkiautomaateissa.

Projisoidut kapasitiiviset kosketusnäytöt Ne ovat lasia, jossa on vaakasuorat johtavat johtavat linjat johtavaa materiaalia ja pystysuorat määrittävät viivat johtavaa materiaalia, jotka on erotettu eristekerroksella.

Projisoitu kapasitiivinen kosketusnäyttö

Tällainen näyttö toimii seuraavasti: mikro-ohjain syöttää peräkkäin jännitettä jokaiseen johtavassa materiaalissa olevaan elektrodiin ja mittaa tuloksena olevan virtapulssin amplitudin. Kun sormi lähestyy näyttöä, sormen alla olevien elektrodien kapasitanssi muuttuu ja siten ohjain määrittää kosketuksen sijainnin, eli kosketuksen koordinaatit ovat leikkaavia elektrodeja, joiden kapasitanssi on kasvanut.

Projisoitujen kapasitiivisten kosketusnäyttöjen etuna on niiden nopea kosketusvaste, monikosketustuki, tarkempi koordinaattien määritys verrattuna resistiivisiin näyttöihin ja paineentunnistus. Siksi näitä näyttöjä käytetään enemmän laitteissa, kuten iPhonessa ja iPadissa. On myös syytä huomata näiden näyttöjen suurempi luotettavuus ja sen seurauksena pidempi käyttöikä. Haitoista voidaan mainita, että tällaisilla näytöillä voit koskettaa vain sormillasi (piirtäminen tai kirjoittaminen käsin sormilla on erittäin hankalaa) tai erityisellä kynällä.

Sovellus: maksupäätteet, pankkiautomaatit, sähköiset kioskit kaduilla, kannettavien tietokoneiden kosketuslevyt, iPhone, iPad, kommunikaattorit ja niin edelleen.

SAW-kosketusnäytöt (akustiset pinta-aallot)

Tämän tyyppisen näytön koostumus ja toimintaperiaate on seuraava: näytön kulmiin on sijoitettu pietsosähköisiä elementtejä, jotka muuttavat niille syötetyn sähköisen signaalin ultraääniaalloiksi ja ohjaavat nämä aallot pitkin näytön pintaa. Näytön toiselle puolelle on jaettu heijastimet, jotka jakavat ultraääniaaltoja koko näytölle. Näytön vastakkaisilla reunoilla heijastimiin nähden on antureita, jotka fokusoivat ultraääniaallot ja välittävät ne edelleen anturiin, joka puolestaan ​​muuntaa ultraääniaallon takaisin sähköiseksi signaaliksi. Näin ollen ohjaimelle näyttö esitetään digitaalisena matriisina, jonka jokainen arvo vastaa tiettyä pistettä näytön pinnalla. Kun sormi koskettaa näyttöä missä tahansa kohdassa, aallot absorboituvat, minkä seurauksena ultraääniaaltojen yleinen etenemiskuvio muuttuu ja tämän seurauksena anturi tuottaa heikomman sähköisen signaalin, jota verrataan laitteen digitaaliseen matriisiin. näyttö tallennetaan muistiin ja näin lasketaan näytön kosketuksen koordinaatit.

SAW kosketusnäyttö

Etuja ovat korkea läpinäkyvyys, koska näyttö ei sisällä johtavia pintoja, kestävyys (jopa 50 miljoonaa kosketusta), ja pinta-aktiivisten kosketusnäyttöjen avulla voit määrittää puristuksen koordinaattien lisäksi myös puristusvoiman.

Haitoista voidaan mainita koordinaattien määrityksen pienempi tarkkuus kuin kapasitiiviset, eli et voi piirtää sellaisille näytöille. Suuri haittapuoli ovat toimintahäiriöt altistuessaan akustiselle melulle, tärinälle tai kun näyttö on likainen, ts. Näytöllä oleva lika estää sen toiminnan. Lisäksi nämä näytöt toimivat oikein vain akustisia aaltoja absorboivien esineiden kanssa.

Sovellus: SAW-kosketusnäyttöjä löytyy pääasiassa suojatuista tietokioskiista, oppilaitoksista, peliautomaateista ja niin edelleen.

Infrapunakosketusnäytöt

Infrapunakosketusnäyttöjen suunnittelu ja toimintaperiaate on melko yksinkertainen. Kosketusnäytön kahdella vierekkäisellä sivulla on LED-valoja, jotka lähettävät infrapunasäteitä. Ja näytön vastakkaisella puolella on fototransistorit, jotka vastaanottavat infrapunasäteitä. Siten koko näyttö on peitetty risteävien infrapunasäteiden näkymättömällä ruudukolla, ja jos kosketat näyttöä sormella, säteet menevät päällekkäin eivätkä osu fototransistoreihin, minkä ohjain rekisteröi välittömästi, ja siten ohjaimen koordinaatit. kosketus määrätään.

Infrapunakosketusnäyttö

Sovellus: Infrapunakosketusnäyttöjä käytetään pääasiassa tietokioskissa, myyntiautomaateissa, lääketieteellisissä laitteissa jne.

Eduista voidaan mainita näytön korkea läpinäkyvyys, kestävyys, yksinkertaisuus ja piirin huollettavuus. Haitoista: he pelkäävät likaa (siksi niitä käytetään vain sisätiloissa), eivät voi määrittää puristusvoimaa, keskimääräinen tarkkuus koordinaattien määrittämisessä.

P.S. Olemme siis tarkastelleet yleisimpien anturitekniikoiden päätyyppejä (vaikka on myös vähemmän yleisiä, kuten optinen, venymämittari, induktio ja niin edelleen). Kaikista näistä teknologioista resistiiviset ja kapasitiiviset ovat yleisimmin käytössä mobiililaitteissa, koska niillä on suuri tarkkuus kosketuspisteen määrittämisessä. Näistä projisoiduilla kapasitiivisilla kosketusnäytöillä on parhaat ominaisuudet.

Tekstin on laatinut avoimista lähteistä saatujen materiaalien pohjalta teknologiset metodologit Karabin A.S., L.V. Gavrik, S.V. Usachev

Näyttölaite matkapuhelimelle (älypuhelimelle) ja tabletille. LCD-näyttölaite. Näyttötyypit, niiden erot.

Esipuhe

Tässä artikkelissa analysoimme nykyaikaisten matkapuhelimien, älypuhelimien ja tablettien näyttörakennetta. Suurten laitteiden (monitorit, televisiot jne.) näytöt, pieniä vivahteita lukuun ottamatta, on järjestetty samalla tavalla.

Teemme purkamisen paitsi teoreettisesti myös käytännössä avaamalla "uhripuhelimen" näytön.

Tarkastellaan kuinka moderni näyttö toimii esimerkkinä niistä monimutkaisimmista - nestekidenäyttö (LCD - nestekidenäyttö). Joskus niitä kutsutaan TFT LCD:ksi, jossa lyhenne TFT tarkoittaa "ohutkalvotransistoria" - ohutkalvotransistoria; koska nestekiteitä ohjataan sellaisten transistorien ansiosta, jotka on kerrostettu substraatille nestekiteiden mukana.

Halpa Nokia 105 toimii "uhripuhelimena", jonka näyttö avataan.

Näytön pääkomponentit

Nestekidenäytöt (TFT LCD ja niiden muunnelmat - TN, IPS, IGZO jne.) koostuvat kolmesta osasta: kosketuspinnasta, kuvanmuodostuslaitteesta (matriisi) ja valonlähteestä (kosketuspinnan ja taustavalon välissä). matriisi On toinen kerros, passiivinen. Se on läpinäkyvä optinen liima tai yksinkertaisesti ilmarako. Tämän kerroksen olemassaolo johtuu siitä, että LCD-näytöissä näyttö ja kosketuspinta ovat täysin erilaisia ​​laitteita, jotka on yhdistetty puhtaasti mekaanisesti.

Jokaisella "aktiivisella" komponentilla on melko monimutkainen rakenne.

Aloitetaan kosketuspinnasta (kosketusnäytöstä). Se sijaitsee näytön ylimmässä kerroksessa (jos sellainen on, mutta esimerkiksi näppäinpuhelimissa ei).
Sen yleisin tyyppi on nyt kapasitiivinen. Tällaisen kosketusnäytön toimintaperiaate perustuu pysty- ja vaakajohtimien välisen sähkökapasitanssin muutokseen, kun sitä kosketetaan käyttäjän sormella.
Näin ollen, jotta nämä johtimet eivät häiritse kuvan katselua, ne on tehty läpinäkyviksi erikoismateriaaleista (yleensä tähän käytetään indiumtinaoksidia).

On myös kosketuspintoja, jotka reagoivat paineeseen (ns. resistiivinen), mutta ne ovat jo "poistumassa areenalta".
Viime aikoina on ilmestynyt yhdistettyjä kosketuspintoja, jotka reagoivat samanaikaisesti sekä sormen kapasiteettiin että puristusvoimaan (3D-kosketusnäytöt). Ne perustuvat kapasitiiviseen anturiin, jota täydentää näytöllä oleva paineanturi.

Kosketusnäyttö voidaan erottaa näytöstä ilmaraolla tai liimata siihen (ns. "yhden lasin ratkaisu", OGS - yhden lasin ratkaisu).
Tällä valinnalla (OGS) on merkittävä laatuetu, koska se vähentää näytön heijastusta ulkoisista valonlähteistä. Tämä saavutetaan vähentämällä heijastavien pintojen määrää.
"Tavallisessa" näytössä (ilmavälillä) on kolme tällaista pintaa. Nämä ovat siirtymien rajat eri valon taitekertoimien omaavien välineiden välillä: "ilmalasi", sitten "lasi-ilma" ja lopuksi jälleen "ilmalasi". Vahvimmat heijastukset ovat ensimmäiseltä ja viimeiseltä rajalta.

OGS-versiossa on vain yksi heijastava pinta (ulkoinen), "ilmasta lasiin".

Vaikka OGS-näyttö on erittäin kätevä käyttäjälle ja sillä on hyvät ominaisuudet; Siinä on myös haittapuoli, joka "ponnahtaa esiin", jos näyttö on rikki. Jos "tavallisessa" näytössä (ilman OGS:ää) vain kosketusnäyttö itse (herkkä pinta) rikkoutuu törmäyksessä, niin OGS-näytön osuessa koko näyttö voi rikkoutua. Mutta näin ei aina tapahdu, joten joidenkin OGS:n kanssa näkyvien portaalien väitteet eivät todellakaan ole korjattavissa. Todennäköisyys, että vain ulkopinta murtui, on melko suuri, yli 50 %. Mutta korjaukset, joihin liittyy kerrosten erottaminen ja uuden kosketusnäytön liimaus, ovat mahdollisia vain huoltokeskuksessa; Sen korjaaminen itse on erittäin ongelmallista.

Näyttö

Siirrytään nyt seuraavaan osaan - itse näyttöön.

Se koostuu matriisista, jossa on mukana olevat kerrokset, ja taustavalolamppu (myös monikerroksinen!).

Matriisin ja siihen liittyvien kerrosten tehtävänä on muuttaa taustavalosta kunkin pikselin läpi kulkevan valon määrää muodostaen siten kuvan; eli tässä tapauksessa pikselien läpinäkyvyyttä säädetään.

Hieman lisätietoja tästä prosessista.

"Läpinäkyvyyden" säätö suoritetaan muuttamalla valon polarisaation suuntaa, kun se kulkee pikselin nestekiteiden läpi sähkökentän vaikutuksen alaisena (tai päinvastoin, vaikutuksen puuttuessa). Samanaikaisesti polarisaation muutos itsessään ei muuta läpäisevän valon kirkkautta.

Kirkkauden muutos tapahtuu, kun polarisoitu valo kulkee seuraavan kerroksen läpi - polarisoivan kalvon, jolla on "kiinteä" polarisaatiosuunta.

Matriisin rakenne ja toiminta kahdessa tilassa ("valoa on" ja "valoa ei ole") on esitetty kaaviomaisesti seuraavassa kuvassa:

(kuva käytetty Wikipedian hollanninkielisestä osiosta käännettynä venäjäksi)

Valon polarisaatio pyörii nestekidekerroksessa riippuen käytetystä jännitteestä.
Mitä enemmän polarisaatiosuunnat osuvat yhteen pikselissä (nestekiteiden ulostulossa) ja kiinteän polarisoituneen kalvon kohdalla, sitä enemmän valoa lopulta kulkee koko järjestelmän läpi.

Jos polarisaatiosuunnat osoittautuvat kohtisuoraksi, niin teoriassa valon ei pitäisi kulkea ollenkaan - siellä pitäisi olla musta näyttö.

Käytännössä tällaista "ihanteellista" polarisaatiovektorien järjestelyä ei voida luoda; Lisäksi sekä nestekiteiden "epätäydellisyydestä" että näyttökokoonpanon epätäydellisestä geometriasta johtuen. Siksi TFT-näytöllä ei voi olla täysin mustaa kuvaa. Parhaissa LCD-näytöissä valkoinen/musta kontrasti voi olla yli 1000; keskimäärin 500...1000, loput alle 500.

LCD TN+film -teknologialla valmistetun matriisin toiminta on juuri kuvattu. Muita teknologioita käyttävillä nestekidematriiseilla on samanlaiset toimintaperiaatteet, mutta erilainen tekninen toteutus. Parhaat värintoistotulokset saadaan käyttämällä IPS-, IGZO- ja *VA-tekniikoita (MVA, PVA jne.).

Taustavalo

Nyt siirrymme näytön "alaosaan" - taustavaloon. Vaikka nykyaikainen valaistus ei itse asiassa sisällä lamppuja.

Yksinkertaisesta nimestään huolimatta taustavalolampulla on monimutkainen monikerroksinen rakenne.

Tämä johtuu siitä, että taustavalon on oltava tasainen valonlähde, jonka kirkkaus on tasainen koko pinnalla, ja sellaisia ​​valonlähteitä on luonnossa hyvin vähän. Ja olemassa olevat eivät ole kovin sopivia näihin tarkoituksiin alhaisen hyötysuhteen, "huonon" emissiospektrin vuoksi tai vaativat "epäsopivaa" hehkujännitteen tyyppiä ja arvoa (esim. elektroluminesenssipinnat, ks. Wikipedia).

Tältä osin yleisimpiä nyt eivät ole puhtaasti "litteät" valonlähteet, vaan "piste" LED-valaistus käyttämällä ylimääräisiä sironta- ja heijastavia kerroksia.

Tarkastellaan tämän tyyppistä taustavaloa avaamalla Nokia 105 -puhelimen näyttö.

Kun näytön taustavalojärjestelmä on purettu sen keskikerrokseen, näemme vasemmassa alakulmassa yhden valkoisen LEDin, joka ohjaa säteilynsä lähes läpinäkyvään levyyn kulman sisemmän "leikkauksen" tasaisen reunan kautta:

Kuvan selitykset. Kehyksen keskellä on kerroksiin jaettu matkapuhelimen näyttö. Keskellä etualalla alla on halkeamien peittämä matriisi (vaurioitunut purkamisen aikana). Yläosassa etualalla on taustavalojärjestelmän keskiosa (muut kerrokset poistetaan väliaikaisesti, jotta valoa lähettävä valkoinen LED ja läpikuultava "valoohjain" -levy ovat näkyvissä).
Näytön takaosassa näkyy puhelimen emolevy (vihreä) ja näppäimistö (alareunassa pyöreät reiät näppäinpainallusten välittämistä varten).

Tämä läpikuultava levy on sekä valonohjain (sisäisten heijastusten vuoksi) että ensimmäinen sirontaelementti (johtuen "näppylistä", jotka estävät valon kulkeutumisen). Suurennettuna ne näyttävät tältä:

Kuvan alareunassa keskellä vasemmalla näkyy kirkas valkoinen LED-taustavalo.

Valkoisen taustavalon LEDin muoto näkyy paremmin kuvassa sen kirkkauden pienentyessä:

Tämän levyn pohjalle ja päälle asetetaan tavalliset valkoiset mattamuovilevyt, jotka jakavat valovirran tasaisesti alueelle:

Sitä voidaan kutsua ehdollisesti "levyksi, jossa on läpikuultava peili ja kahtaistaitteisuus". Muistatko, kun meille fysiikan tunneilla kerrottiin Islannin parista, kun valo kulki sen läpi, se jakautui kahtia? Tämä on samanlainen kuin se, vain hieman enemmän peiliominaisuuksilla.

Tältä tavallinen rannekello näyttää, jos osa siitä on peitetty tällä levyllä:

Tämän arkin todennäköinen tarkoitus on alustava valon suodatus polarisaatiolla (säilytä tarvitsemasi, hylkää tarpeeton). Mutta on mahdollista, että valovirran suunnassa kohti matriisia tällä elokuvalla on myös jokin rooli.

Näin toimii "yksinkertainen" taustavalolamppu nestekidenäyttöissä ja -näytöissä.

Mitä tulee "suuriin" näyttöihin, niiden rakenne on samanlainen, mutta taustavalolaitteessa on enemmän LEDejä.

Vanhemmissa LCD-näytöissä käytettiin kylmäkatodiloistelamppuja (CCFL) LED-taustavalojen sijasta.

AMOLED-näyttöjen rakenne

Nyt - muutama sana uuden ja progressiivisen näytön suunnittelusta - AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode).

Tällaisten näyttöjen suunnittelu on paljon yksinkertaisempaa, koska taustavaloa ei ole.

Nämä näytöt muodostuvat LED-joukosta, ja jokainen pikseli hehkuu siellä erikseen. AMOLED-näyttöjen etuja ovat "ääretön" kontrasti, erinomaiset katselukulmat ja korkea energiatehokkuus; ja haittoja ovat sinisten pikselien lyhentynyt käyttöikä ja suurten näyttöjen valmistuksen tekniset vaikeudet.

On myös huomattava, että yksinkertaisemmasta rakenteesta huolimatta AMOLED-näyttöjen tuotantokustannukset ovat edelleen korkeammat kuin TFT-LCD-näyttöjen.

Ihmiskunta on aina tykännyt jakautumisesta ryhmiin: katolilaisiin ja protestantteihin, kasvissyöjiin ja lihansyöjiin, kosketusnäyttöjen faneihin ja niihin, joilla ei ole erityistä himoa niihin. Onneksi tekno-geekit eivät todennäköisesti aloita sotaa tai ristiretkeä niitä vastaan, jotka eivät jaa heidän näkemyksiään, vaikka "sormisuuntautuneiden" rajapintojen kannattajien armeija kasvaa itse tekniikan kehitysvauhdilla. . Miten se kaikki toimii?

Älypuhelimet ja tabletit: miten näyttö toimii?

Ensimmäinen kosketusnäyttö ilmestyi 40 vuotta sitten Yhdysvalloissa. Plato IV -tietokonejärjestelmään asennettiin IR-säteiden verkko, joka koostui 16x16 lohkosta. Ensimmäinen kosketusnäyttötelevisio esiteltiin vuoden 1982 maailmannäyttelyssä, ja vuotta myöhemmin esiteltiin ensimmäinen henkilökohtainen tietokone, HP-150. Kosketusnäytöt ilmestyivät puhelimiin paljon myöhemmin: vuonna 2004 3GSM-kongressissa (kuten Mobile World Congress -näyttely tuolloin kutsuttiin) Philips esitteli toimittajille kolme mallia (Philips 550, 755 ja 759). Matkapuhelinoperaattoreilla oli tuolloin suuria toiveita MMS-palvelusta, joten kosketusnäytön päätoiminnot rajoittuivat viihteeseen: MMS:n tunteiden lisäämiseksi kehittäjät tarjosivat käyttäjille käsitellä valokuvia kynällä - merkki, piirtää yksityiskohtia - ja vasta sitten lähetä vastaanottajalle.

Samalla tuli mahdolliseksi käyttää virtuaalista näppäimistöä, mutta koska kaikissa malleissa oli digitaalinen näppäimistö ja kosketusnäyttö nosti huomattavasti laitteiden kustannuksia, ne unohdettiin hetkeksi. Vuotta myöhemmin ilmestyi Fly X7 - täysin kosketusnäytöllinen näppäimistötön suklaapatukka, valitettavasti useilla laitteistovioilla, jotka yhdessä brändin silloisen epäselvyyden kanssa hautasivat sen huomioimattomien mallien joukkoon. Ja nämä eivät olleet ainoita yrityksiä luoda jotain uutta, mutta useista edeltäjistä huolimatta ensimmäisiä täysimittaisia ​​"sormisuuntautuneita" malleja voidaan kutsua vain Apple iPhoneksi, LG KE850 PRADAksi ja HTC Touch -linjaksi, jotka ilmestyivät. markkinoilla vuonna 2007. Ne merkitsivät kosketuspuhelinten aikakauden alkua.

Tarkkaan ottaen kosketuselementti ei ole näyttö - se on johtava pinta, joka toimii rinnakkain näytön kanssa ja jonka avulla voit syöttää tietoja sormella tai muulla esineellä.

Miten näyttö tunnistaa kosketuksen?

Kosketusnäyttöjä on monenlaisia, mutta keskitymme vain niihin, joita käytetään laajalti mobiililaitteissa: älypuhelimissa ja tableteissa.

Resistiivinen näyttö koostuu joustavasta muovikalvosta ja lasipaneelista, joiden välissä oleva tila on täytetty mikroeristeillä, jotka eristävät johtavan pinnan. Kun painat näyttöä sormella tai kynällä, paneeli ja kalvo sulkeutuvat ja ohjain rekisteröi vastuksen muutoksen, jonka perusteella älykäs elektroniikka määrittää puristuksen koordinaatit. Tärkeimmät edut ovat alhaiset kustannukset ja helppo valmistus, mikä vähentää lopullisen laitteen markkinakustannuksia.

Toinen kiistaton etu on, että näyttö reagoi mihin tahansa paineeseen - sen kanssa työskennellessä ei tarvitse käyttää erityistä johtavaa kynää tai sormea ​​tai muuta esinettä, jolla voit painaa näytön tiettyä kohtaa varsin sopiva tähän. Resistiivinen näyttö kestää likaa. Useita toimintoja voidaan suorittaa jopa hansikkaalla kädellä - esimerkiksi puheluun vastaaminen kylmänä vuodenaikana. Se ei kuitenkaan ollut ilman haittoja. Resistiivinen näyttö naarmuuntuu helposti, joten se kannattaa peittää erityisellä suojakalvolla, mikä puolestaan ​​ei vaikuta kuvanlaatuun parhaiten. Lisäksi näillä naarmuilla on taipumus kasvaa.

Näytön läpinäkyvyys on alhainen - se läpäisee vain 85 % näytön valosta. Alhaisissa lämpötiloissa näyttö "jäätyy" ja reagoi huonommin painamiseen, eikä se ole kovin kestävä (35 miljoonaa napsautusta yhdessä pisteessä). Resistiivisten näyttöjen edelläkävijöitä olivat matriisikosketusnäytöt, joiden perustana oli kosketusristikko: lasiin laitettiin vaakajohtimet ja kalvoon pystyjohtimet. Kun kosketit näyttöä, ohjaimet sulkeutuivat ja osoittivat pisteen koordinaatit. Tätä tekniikkaa käytetään edelleen, mutta sitä tuskin nähdään enää älypuhelimissa.

Resistiivinen näyttöpiiri

Kapasitiivisten näyttöjen tekniikka perustuu siihen, että henkilöllä on suuri sähkökapasiteetti ja hän pystyy johtamaan virtaa. Jotta kaikki toimisi, näytölle levitetään ohut johtava kerros ja jokaiseen neljään kulmaan syötetään pieni, pieni vaihtovirta. Kun kosketat näyttöä, syntyy vuotokohta, joka riippuu siitä, kuinka kaukana näytön kulmasta kosketus tapahtui. Tätä arvoa käytetään määrittämään pisteen koordinaatit. Tällaiset näytöt ovat naarmuuntumattomia, eivät päästä nestettä läpi, ovat kestävämpiä (noin 200 miljoonaa napsautusta) ja läpinäkyvämpiä verrattuna resistiivisiin ja reagoivat myös kevyimpiin kosketuksiin. Tässä on kuitenkin myös haittapuolensa - keskustelun aikana voit hankalesti koskettaa puhelinta korvaasi ja käynnistää helposti jonkin sovelluksen et voi vastata puheluun hansikkaalla kädellä - sähkönjohtavuus ei ole sama. Näytön korkeampi hinta tietysti vaikuttaa laitteen hintaan.

Kapasitiivinen näyttöpiiri

Kuinka iPhoneni toimii?

Edistyneempiin kapasitiivisiin näyttötyyppeihin kuuluvat projektio-kapasitiiviset näytöt. Lasin sisäpinnalle asetetaan elektrodi, joka toimii toisena elektrodina. Kun kosketat näyttöä, muodostuu kondensaattori, jonka kapasitanssia mittaamalla voit määrittää kosketuksen koordinaatit. Koska elektrodi asetetaan näytön sisäpinnalle, se kestää hyvin kontaminaatiota; Lasikerros voi nousta 18 mm:iin, mikä voi merkittävästi pidentää näytön käyttöikää ja mekaanisten vaurioiden kestävyyttä.

Yksi projisoitujen kapasitiivisten näyttöjen mielenkiintoisimmista ominaisuuksista on monikosketustekniikan tuki. Niillä on myös suuri herkkyys ja suhteellisen laaja käyttölämpötila-alue, mutta ne eivät silti toimi kovin hyvin hansikkaalla kädellä. Vaikuttaa siltä, ​​​​että tämä saattaa hämmentää potentiaalisia ostajia, mutta useita vuosia sitten yksi yritteliäistä korealaisista iPhone-faneista ajatteli käyttää kynään tavallista makkaraa, jonka sähkönjohtavuus mahdollisti puheluun vastaamisen. Kiistanalainen trendi aiheutti ilomyrskyn foorumeilla ja kiinnitti tarvikevalmistajien huomion, jotka toivat myyntiin erityisen makkarakynän. Sillä on ainakin yksi etu tavalliseen makkaraan verrattuna - se ei jätä rasvaisia ​​jälkiä laitteen näyttöön.

Projektiivinen kapasitiivinen näyttökaavio

Näyttötekniikasta riippumatta sillä on useita tyypillisiä ominaisuuksia. Näytön pääominaisuuksia ovat resoluution lisäksi katselukulma ja värintoisto, jotka riippuvat näytön tyypistä. Värintoiston käsite liittyy erottamattomasti "värisyvyyteen", termiin, joka viittaa muistin määrään värin tallentamiseen ja siirtämiseen käytettyjen bittien lukumäärässä. Mitä enemmän bittejä, sitä syvemmät värit. Älypuhelimien ja tablettien nykyaikaiset LCD-näytöt näyttävät 18-bittisiä värejä (yli 262 tuhatta sävyä). Suurin mahdollinen tällä hetkellä on 24-bittinen TrueColor, joka pystyy toistamaan yli 16 miljoonaa sävyä AMOLED- ja IPS-matriiseissa.

Katselukulma, kuten mikä tahansa kulma, mitataan asteina ja kuvaa arvoa, jolla näytön kirkkaus ja luettavuus putoavat enintään kaksi kertaa, kun sitä katsotaan suoraan kohtisuoraan. LCD-näytöillä on tämä ominaisuus, mutta ei OLED-näytöllä.

Mediasoittimien vertailu: plussat ja miinukset

ZOOM.CNews

Älypuhelinten ja tablettien näyttötyypit

Tällä hetkellä älypuhelimien ja tablettien tuotannossa käytetään tyypillisesti joko LCD- tai OLED-näyttöjä.

LCD-näytöt perustuvat nestekiteisiin, joilla ei ole omaa hehkuaan, joten ne vaativat ehdottomasti taustavalon. Ulkoisen vaikutuksen (lämpötila tai sähkö) vaikutuksesta kiteet voivat muuttaa rakennetta ja muuttua läpinäkymättömiksi. Säätämällä virtaa voit luoda kirjoituksia tai kuvia näytölle.

LCD-pikselipiiri

Älypuhelimissa ja tableteissa käytetyt nestekidenäytöt ovat enimmäkseen aktiivinen matriisi (TFT). TFT:t käyttävät läpinäkyviä ohutkalvotransistoreja, jotka sijaitsevat aivan näytön pinnan alapuolella. Jokaisesta kuvan pikselistä vastaa erillinen transistori, joten kuva päivittyy nopeasti ja helposti.

LCD TFT-matriisien myötä näytön vasteaika on pidentynyt huomattavasti, mutta ongelmia värintoistossa, katselukulmissa ja kuolleissa pikseleissä on edelleen.

LCD-pikselipiiri

Yleisimmät TFT-matriisit ovat TN+film ja IPS. TN+film on yksinkertaisin tekniikka. Filmi on lisäkerros, jota käytetään katselukulman kasvattamiseen. Tällaisten matriisien etuja ovat lyhyt vasteaika ja alhaiset kustannukset, haittoja ovat huono värintoisto ja valitettavasti katselukulmat (120-140 astetta). IPS-matriiseissa (In-Plane-Switchin) oli mahdollista kasvattaa katselukulmaa 178 asteeseen, lisätä kontrastia ja värintoistoa 24 bittiin ja saavuttaa syvä musta väri: tässä matriisissa toinen suodatin on aina kohtisuorassa ensimmäiseen nähden. , joten valo ei pääse sen läpi. Mutta vasteaika on edelleen pieni. Super-IPS on IPS:n suora seuraaja lyhyemmällä vasteajalla.

PLS-matriisi (Plain-to-Line Switchin) ilmestyi Samsungin suolistoon vaihtoehtona IPS:lle. Sen etuja ovat korkeampi pikselitiheys kuin IPS, korkea kirkkaus ja hyvä värintoisto, alhainen virrankulutus ja suuret katselukulmat. Vasteaika on verrattavissa Super-IPS:ään. Puutteista löytyy epätasainen valaistus. Seuraavan sukupolven Super-PLS ylitti IPS:n katselukulmissa 100 % ja 10 % sen sijaan. Lisäksi nämä matriisit osoittautuivat jopa 15 % halvemmiksi valmistaa.

OLED-näyttöjen valmistuksessa käytetään orgaanisia valodiodeja, jotka säteilevät omaa hehkuaan joutuessaan alttiiksi sähkölle. LCD-näyttöihin verrattuna OLEDillä on monia etuja. Ensinnäkin ne eivät käytä ylimääräistä taustavaloa, mikä tarkoittaa, että älypuhelimen akku ei tyhjene yhtä nopeasti kuin LCD-näytön tapauksessa. Toiseksi OLED-näytöt ovat ohuempia. Laitteen paksuus ja rakenne riippuvat suoraan tästä ominaisuudesta. Lisäksi OLED-näytöt voivat olla joustavia, mikä lupaa hyvää tulevaa kehitystä ajatellen. OLED:llä ei ole sellaista parametria kuin "katselukulma" - kuva näkyy selvästi mistä tahansa kulmasta. OLED johtaa myös kirkkaudessa ja kontrastissa (1 000 000:1).

Sitä ylistetään eloisista ja täyteläisistä väreistään sekä erikseen syvästä mustistaan. Mutta on tietysti haittoja. Yksi tärkeimmistä on hauraus: orgaaniset yhdisteet ovat epävakaita ympäristölle ja taipumus haalistua, ja jotkut spektrin värit kärsivät enemmän kuin toiset. Vaikka vaihdat puhelimesi kolmen vuoden välein, tämä ei todennäköisesti ole argumentti ostoa vastaan. Lisäksi OLED on edelleen kalliimpaa valmistaa kuin LCD.

OLED-piiri

Toisen sukupolven OLED-näytöissä on myös enimmäkseen aktiivinen TFT-matriisi. Niitä kutsutaan nimellä AMOLED. Suurin etu on vielä pienempi virrankulutus, haittoja kuvan lukemattomuus kirkkaassa auringonvalossa.

AMOLED-piiri

Seuraavat askeleet teknologian kehityksessä olivat SuperAMOLED-näytöt, joita Samsung aloitti ensimmäisenä käyttämään. Niiden perustavanlaatuinen ero AMOLEDiin on se, että aktiiviset transistorit (TFT) sisältävät kalvot on integroitu puolijohdekalvoon. Tämä lisää kirkkautta 20 %, virrankulutusta 20 % ja luettavuutta auringonvalossa jopa 80 %!

SUPERAMOLED-piiri

Älä sekoita OLED-tekniikalla valmistettuja näyttöjä LED-taustavalaistuihin näyttöihin - nämä ovat täysin eri asioita. Jälkimmäisessä tapauksessa tavallinen LCD-näyttö saa taka- tai sivuled-taustavalon, joka tietysti parantaa kuvanlaatua, mutta jää silti alle AMOLEDin tai SuperAMOLEDin.

Mitä tulevaisuus tuo meille?

Tällä hetkellä selkeimmät ja ennustettavimmat näkymät odottavat OLED-näyttöjä. Jo nyt Internetistä löytyy tietoa lähitulevaisuuden QLED-tekniikasta - kvanttipisteisiin perustuvat LEDit (puolijohde-nanokide, joka hohtaa joutuessaan alttiiksi virralle tai valolle). Tämän tekniikan vahvuuksia ovat korkea kirkkaus, alhaiset tuotantokustannukset, laaja värivalikoima ja alhainen virrankulutus. Kvanttipisteillä, jotka muodostavat uuden teknologian perustan, on toinen tärkeä ominaisuus - ne pystyvät lähettämään spektraalisesti puhtaita värejä. Tällä tekniikalla ennustetaan jo nyt olevan valoisa tulevaisuus. Samsung on jo kehittänyt täysvärisen 4 tuuman QLED-näytön, mutta sillä ei ole kiirettä tuoda uutta tuotetta massatuotantoon.

QLED-näytön prototyyppi

Mutta Samsung vahvisti, että joustavien OLED-näyttöjen massatuotanto alkaa tänä vuonna. Ensimmäiset laitteet ovat todennäköisesti älypuhelimet ja tabletit. Näytön pieni paksuus ja paneelin fyysiset ominaisuudet lisäävät merkittävästi näytön käyttökelpoista pinta-alaa ja vapauttavat tekno-suunnittelijoiden käsiä.

Toinen lupaava tekniikka on IGZO, jota Sharp kehittää. Se perustuu professori Hideo Hosonon tutkimukseen, joka päätti tarkastella lähemmin vaihtoehtoisia puolijohteita ja sen seurauksena kehitti TAOS-teknologian (Transparent Amorphous Oxide Semiconductors) - läpinäkyvät amorfiset oksidipuolijohteet, jotka sisältävät indium-, gallium- ja sinkkioksideja (InGaZnO) , lyhennettynä IGZO. Seoksen ja amorfisen piin välinen ero, jota käytettiin TFT:n valmistuksessa, voi merkittävästi lyhentää vasteaikaa, lisätä merkittävästi näytön resoluutiota, tehdä siitä kirkkaampi ja kontrasti. Apple kiinnostui suuresti tämän tekniikan mahdollisuuksista ja sijoitti miljardi dollaria IGZO-näyttöjen tuotantoon.