Electrons


Technologie ekranów dotykowych



Ekran dotykowy jest to wizualny  wyświetlacz elektroniczny, który użytkownik może kontrolować za pomocą prostych gestów, gestów multi-touch, dotykając ekranu za pomocą specjalnego rysika / pióra i-lub jednego lub większej liczby palców. Użytkownik może korzystać z ekranu dotykowego, oraz reagować na to, co i w jaki sposób jest wyświetlane (na przykład powiększanie rozmiaru tekstu).
           Ekran dotykowy pozwala użytkownikowi na interakcję bezpośrednio z tym, co jest wyświetlane, bez użycia myszy, touchpada czy też innego urządzenia pośredniego (innego niż rysik, który jest opcjonalny dla większości nowoczesnych ekranów dotykowych).

Ekrany dotykowe są powszechnie stosowane w urządzeniach, takich jak konsole do gier, komputery osobiste, tablety i smartfony. Mogą być również dołączone do komputerów, lub jako terminale do sieci. Odgrywają one również ważną rolę w projektowaniu urządzeń cyfrowych, takich jak palmtopy (PDA), nawigacja satelitarna, telefony komórkowe i gier video, a także książek elektronicznych. Ekrany dotykowe znajdują również zastosowanie w medycynie oraz w przemyśle ciężkim, jak również w produkcji bankomatów, oraz wszędzie tam gdzie klawiatura i mysz nie pozwalają odpowiednio szybką, lub dokładną interakcję użytkownika z zawartością wyświetlacza. Panel dotykowy jest elementem wyposażenia pozwalającym użytkownikowi wchodzić w interakcję z komputerem przez bezpośrednie dotykanie ekranu.  Wbudowane w monitor sensory wykrywające dotyk umożliwiają wydawanie komputerowi różnych instrukcji w zależności od miejsca dotknięcia ekranu palcem lub stylusem. W gruncie rzeczy, jest to połączenie dwóch funkcji w jednym urządzeniu – ekranu i urządzenia wejściowego. Głównym czynnikiem napędzającym ekspansję ekranów dotykowych są bezsprzecznie korzyści, wynikające z intuicyjnego sposobu ich obsługi. Dzięki temu, że są one używane do wydawania komend przez bezpośrednie dotykanie wyświetlonych ikon i przycisków, to obsługa urządzeń, w które są wyposażone, jest łatwa do zrozumienia nawet przez osoby nieprzywykłe do obsługi komputerów. Ekrany dotykowe przyczyniają się do miniaturyzacji i uproszczenia urządzeń, dzięki połączeniu ekranu i urządzenia wejściowego – dotychczas osobnych – w jeden element wyposażenia. A ponieważ przyciski na ekranie dotykowym są generowane przez oprogramowanie, to można łatwo zmieniać ich znaczenie i zmieniać cały interfejs obsługi użytkownika.

Istnieje wiele technologii posiadających różne metody wykrywania dotyku:
 

 Ekrany dotykowe rezystancyjne -  Ekrany takie określane są  „panelami wrażliwymi na nacisk” lub „panelami z warstwą analogowo-rezystancyjną”. Poza monitorami LCD, technologia ta jest wykorzystywana w wielu małych i średniej wielkości urządzeniach, takich jak smartfony, tabletach, systemach nawigacji samochodowej czy Nintendo DS. W tej technologii miejsce dotyku ekranu przez palec, stylus lub inny obiekt, jest określane dzięki wykryciu zmian w nacisku. Taki monitor posiada prostą wewnętrzną budowę: szklany ekran i błona wierzchniej warstwy są rozdzielone cienką przerwą, na obu znajdują się przeźroczyste elektrody (warstwa elektrody). Naciśnięcie powierzchni ekranu zwiera elektrodę warstwy wierzchniej z elektrodą szklanego ekranu, umożliwiając przepływ prądu między nimi. Miejsce zwarcia jest identyfikowane przez pomiar zmiany napięcia. Zaletą tego systemu jest niski koszt produkcji, dzięki jego prostej strukturze. Zużywa on również mniej prądu niż inne technologie, a dzięki pokryciu dodatkową warstwą jest bardziej odporny na kurz i wodę. Ponieważ sygnał wejściowy powstaje dzięki wywarciu nacisku na wierzchnią warstwę, to można go wywołać nie tylko naciskając gołym palcem, ale również przez rękawiczkę czy dowolny stylus. Ten typ ekranu nadaje się również do wprowadzania tekstu pisanego ręcznie. Do niedogodności tego systemu należy zaliczyć mniejszą przepuszczalność światła (ograniczona jakość wyświetlania) spowodowaną przez dodatkowe warstwy – wierzchnią i dwóch warstw elektrod; względnie mniejszą trwałość i odporność na uderzenia; ograniczoną dokładność wykrywania dotyku w przypadku większych rozmiarów ekranu. (Większa dokładność może jednak być osiągnięta innymi sposobami – np. przez podzielenie ekranu na mniejsze, niezależne obszary w obrębie, których odbywa się detekcja).

Ekrany dotykowe SAW (Surface acoustic wave) - Ekrany dotykowe wykorzystujące efekt akustycznej fali powierzchniowej (SAW) zostały opracowane głównie po to, aby uniknąć ograniczeń w przepuszczalności światła w panelach rezystancyjnych, czyli żeby uzyskać wysoki poziom jasności i czytelności ekranu dotykowego. Są też często skrótowo nazywane ekranami dotykowymi z „falą powierzchniową” lub „falą akustyczną”. Pomijając normalne monitory LCD, są one często wykorzystywane w urządzeniach znajdujących się w przestrzeni publicznej, np. terminalach kasowych, bankomatach i kioskach informacyjnych. Ekrany SAW wykrywają miejsce dotyku palcem lub innym przedmiotem dzięki pomiarowi tłumienia fali ultradźwiękowej rozchodzącej się po ich powierzchni. Kluczową rolę w wewnętrznej budowie tych ekranów pełni klika przetworników piezoelektrycznych rozmieszczonych w rogach szklanego podłoża i emitujących ultradźwiękowe fale akustyczne, w postaci wibracji powierzchni ekranu. Fale te są rejestrowane i mierzone przez przetworniki umieszczone po przeciwnej stronie. W wyniku dotknięcia ekranu, ultradźwiękowe fale są absorbowane i tłumione przez palec lub inny dotykający obiekt. Miejsce dotknięcia jest ustalane na podstawie wyniki pomiaru tych zmian. Oczywiście użytkownik nie odczuwa tych wibracji podczas kontaktu z ekranem. Ekrany te są bardzo łatwe w użyciu.    
            Siłą tego typu ekranów dotykowych jest wysoka przepuszczalność świetlna oraz doskonała wyrazistość, ponieważ metoda ta nie wymaga stosowania dodatkowych warstw czy przeźroczystych elektrod nakładanych na ekran. Dodatkowo szklana powierzchnia ekranu zapewnia większą trwałość i wytrzymałość na zadrapania niż ekrany pojemnościowe. Ponadto, nawet jeśli powierzchnia ekranu zostanie zarysowana to dalej pozostanie on wrażliwy na dotyk (w przypadku ekranów pojemnościowych zadrapanie czasem może spowodować przerwanie prawidłowego przepływu sygnałów). Pod względem budowy ten typ ekranu zapewnia najwyższą stabilność i długą żywotność, wolną od wynikających z czasu użytkowania zmian w charakterystyce działania i odchyleń w wykrywaniu miejsca dotyku.
         Słabymi punktami tej technologii jest ograniczenie wykrywania dotyku do tylko palcami lub innymi miękkimi obiektami (również rękawiczki), które są w stanie zaabsorbować fale ultradźwiękowe. Ekrany te wymagają specjalnie do nich dostosowanych stylusów i mogą reagować na różne przypadkowe substancje, jak np. krople wody lub małe insekty. Jakby nie patrzeć, ekrany tego typu posiadają względnie niewiele wad. Ostatnie ulepszenia, np. w technologii produkcji, pozwoliły również poprawić jej stosunek wydajności do ceny.



Optyczne ekrany dotykowe IR (Infrared optical imaging)
- Na kategorię optycznych ekranów dotykowych składa się kilka technologii wykrywania dotyku. W ostatnich latach wzrosła ilość produktów korzystających optyczne sensory podczerwieni do wykrywania dotyku. Ekrany z tej kategorii są wyposażone w podczerwone diody LED w ramce. Diody te dzielą się na emitery i sensory podczerwieni. W momencie kiedy wiązka światłą zostanie przerwana przez palec, stylus lub inny wskaźnik sensory które nie odebrały wiązki światła określają położenie palca na ekranie dotykowym.

Mocną stroną tej technologii jest reagowanie nie tylko na dotyk gołym palcem, ale również przez rękawiczkę lub zwykłe stylusy, jak również rozpoznawanie wielodotyku (multi-touch) oraz przepuszczalność świetlna porównywalna do tej, jaka jest osiągana w ekranach dotykowych SAW. Pozostałymi zaletami jest łatwość stosowania tej technologii w większych ekranach oraz wysoka trwałość, wynikająca z faktu, iż nie ma tu miejsca bezpośredni kontakt z sensorami.