Сенсорный экран — это устройство ввода и вывода, обычно накладываемое сверху электронного визуального отображения системы обработки информации. Пользователь может вводить или управлять системой обработки информации с помощью простых или мультитач- жестов, прикоснувшись к экрану специальным стилусом или одним или несколькими пальцами. Некоторые сенсорные экраны используют обычные или специально покрытые перчатки для работы, в то время как другие могут работать только с помощью специального стилуса или ручки. Пользователь может использовать сенсорный экран, чтобы реагировать на то, что отображается, и, если программное обеспечение позволяет, контролировать, как оно отображается например, масштабирование для увеличения размера текста.
Сенсорный экран позволяет пользователю напрямую взаимодействовать с отображаемым, а не с помощью мыши , Тачскрина или других подобных устройств (кроме стилуса, который является дополнительным для большинства современных сенсорных экранов).
Сенсорные экраны распространены в таких устройствах, как игровые консоли , персональные компьютеры , электронные машины для голосования и системы точек продажи (POS). Они также могут быть подключены к компьютерам или, в качестве терминалов, к сетям. Они играют заметную роль в разработке цифровых приборов, таких как персональные цифровые помощники (PDA) и некоторые электронные устройства.
Популярность смартфонов, планшетов и многих типов информационных устройств стимулирует спрос и прием обычных сенсорных экранов для портативной и функциональной электроники. Сенсорные экраны находятся в медицинской области, тяжелой промышленности , банкоматах и банкоматах, таких как музейные дисплеи или автоматизация помещений , где клавиатура и мышь не позволяют пользователю интуитивно, быстро или точно взаимодействовать с содержимое дисплея.
Исторически, сенсорный сенсор и его сопровождающая микропрограмма на базе контроллера были доступны широким спектром системных интеграторов после выхода на рынок, а не производителями дисплеев, чипов или материнских плат. Производители дисплеев и производители чипов признали тенденцию к принятию сенсорных экранов в качестве компонента пользовательского интерфейса и начали интегрировать сенсорные экраны в фундаментальный дизайн своих продуктов.
Эрик Джонсон из Королевского радиолокационного учреждения , расположенного в Малверне , Англия, описал свою работу над емкостными сенсорными экранами в короткой статье, опубликованной в 1965 году, а затем более полно — с фотографиями и диаграммами — в статье, опубликованной в 1967 году. Применение сенсорных технологий для управления воздушным движением было описано в статье, опубликованной в 1968 году. Франк Бек и Бент Стумпе, инженеры из ЦЕРН (Европейская организация ядерных исследований), разработали прозрачный сенсорный экран в начале 1970-х годов , основанный на работе Stumpe на телевизионном заводе в начале 1960-х годов. Затем был изготовлен CERN, который был запущен в 1973 году. Резистивный сенсорный экран был разработан американским изобретателем Джорджем Самуэлем Херстом , который получил патент США № 3911215 от 7 октября 1975 года. Первая версия была выпущена в 1982.
В 1972 году группа из Университета штата Иллинойс подала заявку на патент на оптический сенсорный экран, который стал стандартной частью студенческого терминала Magnavox Plato IV, и для этой цели были построены тысячи. Эти сенсорные экраны имели пересеченный массив 16 × 16 инфракрасных датчиков положения, каждый из которых состоял из светодиода на одном краю экрана и согласованного фототранзистора на другом краю, все они были установлены перед монохромной плазменной панелью. Эта компоновка могла бы ощущать непрозрачный объект с размером пальца в непосредственной близости от экрана. Аналогичный сенсорный экран использовался на HP-150 начиная с 1983 года. HP 150 был одним из первых в мире коммерческих сенсорных компьютеров. HP смонтировала свои инфракрасные передатчики и приемники вокруг панели 9-дюймовой электронно-лучевой трубки Sony (CRT).
В 1984 году Fujitsu выпустила сенсорную панель для Micro 16, чтобы учесть сложность символов кандзи , которые были сохранены в виде плиточной графики. В 1985 году Sega выпустила Terebi Oekaki, также известную как графический совет Sega, для игровой консоли SG-1000 и домашнего компьютера SC-3000. Он состоял из пластиковой ручки и пластиковой доски с прозрачным окном, в котором были обнаружены ручные прессы. Он использовался в основном с программным обеспечением для рисования. В 1986 году на компьютер Sega AI был выпущен графический сенсорный планшет.
Сенсорные контрольно-дисплейные блоки (CDU) были оценены для коммерческих полетов самолета в начале 1980-х годов. Первоначальные исследования показали, что сенсорный интерфейс уменьшит рабочую нагрузку пилота, поскольку экипаж может затем выбирать путевые точки, функции и действия, а не «голова вниз» набирать широты, долготы и коды путевых точек на клавиатуре. Эффективная интеграция этой технологии была направлена на то, чтобы помочь летным экипажам поддерживать высокий уровень ситуационной осведомленности о всех основных аспектах операций с транспортным средством, включая траекторию полета, функционирование различных систем воздушных судов и взаимодействие человека с моментом времени.
В начале 1980-х годов General Motors поручил своему подразделению Delco Electronics проект, направленный на замену несущественных функций автомобиля (т. Е. За исключением дроссельной заслонки, трансмиссии, торможения и рулевого управления) от механических или электромеханических систем с твердыми альтернативами, где это возможно. Готовое устройство получило название ECC для «Электронного центра управления», цифровой компьютерной системы и системы управления программным обеспечением, подключенных к различным периферийным датчикам , сервоприводам , соленоидам , антенне и монохромному сенсорному экрану ЭЛТ, которые функционировали как как дисплей, так и единственный способ ввода. ECC заменил традиционные механические стереосистемы , вентиляторы, обогреватели и кондиционеры и дисплеи, и был способен предоставить очень подробную и конкретную информацию о кумулятивном и текущем рабочем состоянии автомобиля в режиме реального времени. ECC был стандартным оборудованием на Buick Riviera 1985-1989 гг., А позднее 1988-1989 гг. Buick Reatta , но был непопулярен с потребителями — отчасти из-за технофобии некоторых традиционных клиентов Buick , но в основном из-за дорогостоящих технических проблем, с которыми сталкивается сенсорный экран ECC что сделало бы невозможным управление климатом или стереосистемой.
Технология Multi-Touch началась в 1982 году, когда Исследовательская группа Университета Торонто разработала первую систему с несколькими касаниями с участием человека, используя панель из матового стекла с камерой, расположенной за стеклом. В 1985 году группа Университета Торонто, включая Билла Бакстона, разработала планшет с несколькими сенсорными планшетами, в которых использовались емкостные, а не громоздкие оптические сенсорные системы на основе камеры.
Первое коммерчески доступное графическое программное обеспечение для точки продажи (POS) было продемонстрировано на 16-битном компьютере Atari 520ST . It featured a color touchscreen widget-driven interface. Он оснащен цветным сенсорным экраном, управляемым виджетами. Программное обеспечение ViewTouch POS было впервые продемонстрировано его разработчиком Джином Мошером на демонстрационной площадке Atari Computer на выставке Fall COMDEX в 1986 году.
В 1987 году Casio запустила карманный компьютер Casio PB-1000 с сенсорным экраном, состоящим из матрицы 4 × 4, что привело к 16 сенсорным областям на маленьком графическом экране LCD.
Сенсорные экраны имели плохую репутацию неточности до 1988 года. Большинство книг с пользовательским интерфейсом указывали, что выбор сенсорного экрана ограничен целями, большими, чем средний палец. В то время выбор производился таким образом, что цель была выбрана, как только палец коснулся ее, и соответствующее действие было выполнено немедленно. Ошибки были обычными, из-за проблем с параллаксом или калибровкой, что приводило к разочарованию пользователя. «Стратегия подъема» [25] была введена исследователями из Лаборатории взаимодействия человека и компьютера Университета штата Мэриленд (HCIL). Когда пользователи касаются экрана, предоставляется обратная связь о том, что будет выбрано: пользователи могут отрегулировать положение пальца, и действие происходит только тогда, когда палец поднимается с экрана. Это позволило выбрать небольшие цели, вплоть до одного пикселя на экране Video Graphics Array (VGA) размером 640 × 480 (стандарт того времени).
(1990) дал обзор академических исследований по однопользовательскому и мультитачному человеко-компьютерному взаимодействию времени, описывая жесты, такие как вращающиеся регуляторы, регулирование ползунков и прокручивание экрана для активации переключателя (или U-образного жест для тумблера). Команда HCIL разработала и изучила небольшие сенсорные клавиатуры (в том числе исследование, в котором пользователи могли набирать 25 wpm на сенсорной клавиатуре), помогая их внедрению на мобильные устройства. Они также разрабатывали и реализовывали жесты с несколькими касаниями, такие как выбор диапазона линий, подключение объектов и жест «щелчка» для выбора при сохранении местоположения другим пальцем.
В 1990 году HCIL продемонстрировала сенсорный слайдер, который позже был назван в качестве предшествующего уровня техники в патентном судебном деле блокировки между Apple и другими производителями мобильных телефонов с сенсорным экраном (по отношению к патенту США 7 657 849 ). В 1993 году IBM выпустила IBM Simon первый сенсорный телефон.
Ранняя попытка карманной игровой консоли с сенсорными экранами была преемницей Sega в Game Gear , хотя устройство было в конечном счете отложено и никогда не выпускалось из-за дорогостоящей стоимости технологии сенсорного экрана в начале 1990-х годов.
Изобретение новой технологии сенсорного экрана в 1994 году [30] , которая была дешевой и устойчивой к вандалу / погоде, позволила использовать сенсорные экраны для использования в паб-игровых автоматах в первый раз, первое приложение было в монопольной игре JPM.
Сенсорные экраны не будут широко использоваться для видеоигр до выпуска Nintendo DS в 2004 году. [3 До недавнего времени большинство потребительских сенсорных экранов могли воспринимать только одно очко контакта, и лишь немногие имели возможность почувствовать, насколько сложно трогает.
Это изменилось с коммерциализацией технологии multi-touch.
Технологии
Существует множество технологий сенсорного экрана с различными методами сенсорного прикосновения.
Резистивная сенсорная панель содержит несколько тонких слоев, наиболее важными из которых являются два прозрачных электрически резистивных слоя, обращенных друг к другу с тонким промежутком между ними. Верхний слой (тот, который прикоснулся) имеет покрытие на нижней поверхности. Под ним расположен подобный резистивный слой поверх его подложки. Один слой имеет проводящие соединения по бокам, другой — сверху и снизу. На одно напряжение подается напряжение и воспринимается другим. Когда объект, такой как кончик пальца или кончик стилуса, прижимается к внешней поверхности, два слоя касаются, чтобы стать подключенными в этой точке. Затем панель ведет себя как пара делителей напряжения , по одной оси за раз. При быстром переключении между каждым слоем можно определить положение давления на экране.
Поверхностная акустическая волна
Технология поверхностной акустической волны (SAW) использует ультразвуковые волны, которые проходят через сенсорную панель. Когда панель касается, часть волны поглощается. Изменение ультразвуковых волн обрабатывается контроллером для определения положения сенсорного события. Поверхностные звуковые сенсорные панели могут быть повреждены внешними элементами. Загрязняющие вещества на поверхности также могут влиять на функциональность сенсорного экрана.
Емкостные
Емкостная сенсорная панель состоит из изолятора , такого как стекло , покрытого прозрачным проводником , такого как оксид индия-олова (ITO). Поскольку тело человека также является электрическим проводником, касание поверхности экрана приводит к искажению электростатического поля экрана, измеряемому как изменение емкости. Для определения местоположения касания можно использовать различные технологии. Затем местоположение отправляется контроллеру для обработки.
Цифровые камеры могут использоваться для тех же целей, что и специальные Тачскрины. По сравнению с истинным Тачскрином изображение камеры подвержено некоторым искажениям, отражениям, теням, низкой контрастности и размытию из-за дрожания камеры (уменьшено в камерах со стабилизацией изображения ). Разрешение достаточно для менее требовательных приложений. Цифровые камеры предлагают преимущества скорости, мобильности и бесконтактной оцифровки толстых документов, не повреждая книжный спинной хребет. По состоянию на 2010 год [обновление] технологии сканирования объединяли 3D-Тачскрины с цифровыми камерами для создания полноцветных, реалистичных 3D-моделей объектов.
В отличие от резистивного сенсорного экрана , нельзя использовать емкостный сенсорный экран для большинства типов электроизоляционных материалов, таких как перчатки. Этот недостаток особенно влияет на удобство использования в бытовой электронике, например сенсорные планшетные ПК и емкостные смартфоны в холодную погоду. Его можно преодолеть специальным емкостным стилусом или перчаткой специального применения с вышитым патчем из проводящей нити, обеспечивающим электрический контакт с кончиком пальца пользователя.
Ведущие производители емкостных дисплеев продолжают разрабатывать более тонкие и более точные сенсорные экраны. Для мобильных устройств , теперь выпускаются с технологией «in-cell», например, на экранах Samsung AMOLED , что устраняет слой, создавая конденсаторы внутри самого дисплея. Этот тип сенсорного экрана уменьшает видимое расстояние между пальцем пользователя и тем, что пользователь прикасается к экрану, создавая более прямой контакт с изображением отображаемого содержимого и позволяя нажатиям и жесты быть более отзывчивыми.
Простой параллельный пластинчатый конденсатор имеет два проводника, разделенных диэлектрическим слоем. Большая часть энергии в этой системе концентрируется непосредственно между пластинами. Некоторая часть энергии перетекает в область вне пластин, а линии электрического поля, связанные с этим эффектом, называются полями окалины. Частью задачи создания практического емкостного датчика является разработка набора трасс печатных схем, которые направляют поля окаймления в зону активного зондирования, доступную пользователю. Конденсатор с параллельной пластиной не является хорошим выбором для такого шаблона датчика. Размещение пальца рядом с окалинами электрических полей добавляет проводящую поверхность к емкостной системе. Дополнительная емкость для хранения заряда, добавленная пальцем, известна как емкость пальца или CF. Емкость датчика без присутствующего пальца называется паразитной емкостью или CP.
Поверхностная емкость
В этой базовой технологии только одна сторона изолятора покрыта проводящим слоем. На слой наносят небольшое напряжение, что приводит к равномерному электростатическому полю. Когда проводник, такой как человеческий палец, касается поверхности без покрытия, конденсатор динамически формируется. Контроллер датчика может определить местоположение касания косвенно от изменения емкости, измеренного от четырех углов панели. Поскольку он не имеет движущихся частей, он умеренно долговечен, но имеет ограниченное разрешение, подвержен ложным сигналам от паразитной емкостной связи и требует калибровки во время изготовления. Поэтому он чаще всего используется в простых приложениях, таких как промышленные средства управления и киоски.
Прогнозируемая емкость
Прогнозируемая технология емкостного касания (PCT, PCAP) — это вариант емкостной сенсорной технологии
Эта технология была впервые разработана в 1984 году, когда был изобретен простой 16-клавишный емкостной Тачскрин, который мог ощущать палец через очень толстое стекло, хотя сигнал, который должен быть обнаружен, был значительно меньше изменений емкости, вызванных различными факторами окружающей среды, такими как влажность , грязь, дождь и температура.
Точное восприятие было достигнуто за счет:
— медленное, но непрерывное обновление «нет касания» опорного значения для каждого ключа, устраняя средне- и долгосрочные проблемы, связанных с грязью и старением.
— изменение значения для каждого ключа сравнивается с относительным изменением значения для каждого из других ключей, чтобы увидеть, соответствует ли картина изменения изменению, которое, как ожидается, будет вызвано соседним пальцем, в отличие от локализованное отопление, дождь или другие факторы окружающей среды.
В 1989 году 16 дискретных клавиш из медной фольги на клавиатуре были заменены 16 прозрачными клавишами Indium Tin Oxide, создавая прозрачную клавиатуру / сенсорный экран, который мог бы ощущаться через толстое стекло.
В 1989 году 16 дискретных клавиш из медной фольги на клавиатуре были заменены 16 прозрачными клавишами Indium Tin Oxide, создавая прозрачную клавиатуру / сенсорный экран, который мог бы ощущаться через толстое стекло.
Из-за их низкой стоимости и способности выжить во враждебных условиях, 7000 из них были использованы JPM в их игровых автоматах «Монополия».
В 1999 году способность этой технологии ощущаться через толстые непроводящие материалы впервые была названа «проективной емкостью».
Позднее этот термин был изменен Zytronic Displays на «Projected Capacitance».
Некоторые современные сенсорные экраны PCT состоят из тысяч дискретных клавиш, но большинство сенсорных экранов PCT состоят из матрицы из рядов и столбцов проводящего материала, нанесенных на листы стекла.
Это можно сделать либо путем травления одного проводящего слоя с образованием сетчатой структуры электродов , либо путем травления двух отдельных перпендикулярных слоев проводящего материала с параллельными линиями или дорожками для формирования сетки.
В некоторых конструкциях напряжение, приложенное к этой сетке, создает однородное электростатическое поле, которое можно измерить. Когда проводящий объект, такой как палец, входит в контакт с панелью PCT, он искажает локальное электростатическое поле в этой точке. Это измеримо как изменение емкости. Если палец соединяет промежуток между двумя «дорожками», поле зарядки дополнительно прерывается и определяется контроллером. Емкость можно изменять и измерять в каждой отдельной точке сетки. Эта система способна точно отслеживать касания.
Из-за того, что верхний слой PCT является стеклом, он более прочный, чем менее дорогостоящий резистивный сенсорный. В отличие от традиционной емкостной сенсорной технологии, система PCT может воспринимать пассивный стилус или перфорированный палец. Однако влажность на поверхности панели, высокая влажность или собранная пыль могут помешать работе.
Однако эти факторы окружающей среды не являются проблемой с сенсорными экранами с тонкой проволокой из-за того, что сенсорные экраны на основе проводов имеют гораздо более низкую «паразитную» емкость, и расстояние между соседними проводниками больше.
Существует два типа PCT: взаимная емкость и собственная емкость.
Взаимная емкость
Это общий подход PCT, который использует тот факт, что большинство проводящих объектов могут удерживать заряд, если они очень близки друг к другу. Во взаимных емкостных датчиках конденсатор по своей природе формируется трассировкой строки и столбцом на каждом пересечении сетки. Например, массив 16 × 14 имел бы 224 независимых конденсатора. Напряжение подается на строки или столбцы. Приведение пальца или проводящего стилуса близко к поверхности датчика изменяет локальное электростатическое поле, что, в свою очередь, уменьшает взаимную емкость. Изменение емкости в каждой отдельной точке сетки можно измерить, чтобы точно определить положение касания, измеряя напряжение на другой оси. Взаимная емкость позволяет работать с несколькими касаниями, когда одновременно можно точно отслеживать несколько пальцев, ладоней или стилей.
Автоэкспресс
Датчики емкостной емкости могут иметь одну и ту же сетку XY, что и датчики взаимной емкости, но столбцы и ряды работают независимо друг от друга. С собственной емкостью емкостная нагрузка пальца измеряется на каждом столбце или электрическом токе с помощью измерителя тока или изменении частоты RC-генератора. Этот метод дает более сильный сигнал, чем взаимная емкость, но он не может точно разрешить более одного пальца, что приводит к «искажению» или неправильному определению местоположения. Однако в 2010 году был запатентован новый метод обнаружения, который позволил некоторым частям емкостных датчиков быть чувствительными к касанию, в то время как другие части оставались нечувствительными. Это позволило использовать Self-емкость для мультитач без «ореолов».
Использование стилей на емкостных экранах
Емкостные сенсорные экраны необязательно должны управляться пальцем, но до недавнего времени специальные стили могли быть довольно дорогими для покупки. В последние годы стоимость этой технологии значительно снизилась, и теперь емкостные стили широко доступны для номинального заряда и часто отдают бесплатно мобильные аксессуары. Они состоят из электропроводящего вала с мягким проводящим резиновым наконечником.
Инфракрасная сетка
Инфракрасный сенсорный экран использует массив XY инфракрасных светодиодов и пар фотодетектора по краям экрана, чтобы обнаружить нарушение структуры светодиодных лучей. Эти светодиодные лучи пересекаются друг с другом в вертикальном и горизонтальном узорах. Это помогает датчикам подобрать точное местоположение касания. Основным преимуществом такой системы является то, что она может обнаруживать практически любой непрозрачный объект, включая палец, перчаточный палец, стилус или ручку. Он обычно используется в наружных приложениях и POS-системах, которые не могут полагаться на проводник (например, голый палец) для активации сенсорного экрана. В отличие от емкостных сенсорных экранов , инфракрасные сенсорные экраны не требуют какого-либо рисунка на стекле, что увеличивает долговечность и оптическую четкость всей системы. Инфракрасные сенсорные экраны чувствительны к грязи и пыли, которые могут мешать инфракрасным лучам, и страдают от параллакса на искривленных поверхностях и случайным нажатием, когда пользователь наводит пальцем по экрану во время поиска элемента, который будет выбран.
Инфракрасная акриловая проекция
Прозрачный акриловый лист используется в качестве экрана задней проекции для отображения информации. Края акрилового листа подсвечиваются инфракрасными светодиодами, а инфракрасные камеры фокусируются на задней стороне листа. Объекты, размещенные на листе, обнаруживаются камерами. Когда лист прикасается пользователем, деформация приводит к утечке инфракрасного света, который достигает максимума в точках максимального давления, указывая местоположение контакта пользователя. Таблетки Microsoft PixelSense используют эту технологию.
Оптическая обработка изображений
Оптические сенсорные экраны — относительно современная технология сенсорного экрана, в которой два или более датчика изображения размещаются вокруг краев (в основном углов) экрана. Инфракрасные подсветки помещаются в поле зрения камеры на противоположной стороне экрана. Прикосновение блокирует некоторые источники света от камер, и можно определить местоположение и размер трогательного объекта (см. Визуальный корпус ). Эта технология становится все более популярной благодаря своей масштабируемости, универсальности и доступности для более крупных сенсорных экранов.
Технология дисперсионного сигнала
Введенная в 2002 году 3M , эта система обнаруживает прикосновение, используя датчики для измерения пьезоэлектричества в стекле. Сложные алгоритмы интерпретируют эту информацию и обеспечивают фактическое местоположение касания. Технология не подвержена воздействию пыли и других внешних элементов, включая царапины. Поскольку нет необходимости в дополнительных элементах на экране, он также утверждает, что обеспечивает отличную оптическую прозрачность. Любой объект может использоваться для создания событий касания, включая перчатки в перчатках. Недостатком является то, что после первоначального касания система не может обнаружить неподвижный палец. Однако, по той же причине, объекты покоя не нарушают распознавания касания.
Акустическое распознавание импульсов
Ключом к этой технологии является то, что прикосновение в любом положении на поверхности создает звуковую волну в подложке, которая затем генерирует уникальный комбинированный сигнал, измеряемый тремя или более крошечными преобразователями, прикрепленными к краям сенсорного экрана. Оцифрованный сигнал сравнивается с списком, соответствующим каждой позиции на поверхности, определяющей местоположение касания. Движущееся касание отслеживается быстрым повторением этого процесса. Посторонние и окружающие звуки игнорируются, поскольку они не соответствуют ни одному сохраненному звуковому профилю. Технология отличается от других звуковых технологий, используя простой метод поиска, а не дорогостоящее аппаратное обеспечение обработки сигналов. Как и в случае с технологией дисперсионных сигналов, неподвижный палец не может быть обнаружен после первоначального касания. Однако по той же причине распознавание касания не прерывается никакими остальными объектами. Технология была создана SoundTouch Ltd в начале 2000-х годов, как описано в патенте семейства EP1852772, и была представлена на рынке подразделением Eco компании Tyco International в 2006 году в качестве распознавания акустических импульсов. Сенсорный экран, используемый Elo, выполнен из обычного стекла, что обеспечивает хорошую прочность и оптическую прозрачность. Технология обычно сохраняет точность с царапинами и пылью на экране. Эта технология также хорошо подходит для дисплеев, которые физически больше.
Строительство
Существует несколько основных способов создания сенсорного экрана. Ключевыми задачами являются распознавание одного или нескольких пальцев, касающихся дисплея, для интерпретации команды, которая представляет это, и для передачи команды соответствующему приложению.
В емкостном резистивном подходе, наиболее популярном методе, обычно четыре уровня:
1. Верхний слой с полиэфирным покрытием с прозрачным металлическим проводящим покрытием на дне.
2. Клеевая прокладка
3. Стеклянный слой, покрытый прозрачным металлическим проводящим покрытием сверху
4. Клеевой слой на задней стороне стекла для монтажа.
Когда пользователь касается поверхности, система регистрирует изменение электрического тока, протекающего через дисплей.
Технология дисперсионного сигнала измеряет пьезоэлектрический эффект — напряжение, создаваемое при приложении механического усилия к материалу, которое происходит химически при касании усиленной стеклянной подложки.
Существуют два подхода на основе инфракрасного излучения. Во-первых, массив датчиков обнаруживает касание пальцем или почти касание дисплея, тем самым прерывая инфракрасные световые лучи, проецируемые по экрану. В другом, нижние установленные инфракрасные камеры записывают тепло с экрана.
В 1995 году Binstead Designs запатентовал очень простой в производстве сенсорный экран с тонкой проволокой.
Макет x / y также был улучшен с использованием схемы решетки, где нет выделенных элементов x или y, но каждый элемент может передавать или воспринимать в разное время во время сканирования сенсорного экрана. Это означает, что для фиксированного количества терминальных соединений почти в два раза больше точек пересечения.
В каждом случае система определяет предполагаемую команду на основе элементов управления, отображаемых на экране в момент времени и местоположения касания.
Разработка
Разработка многоточечных сенсорных экранов облегчало отслеживание более одного пальца на экране таким образом, возможны операции, требующие более одного пальца. Эти устройства также позволяют нескольким пользователям одновременно взаимодействовать с сенсорным экраном.
С ростом использования сенсорных экранов стоимость технологии сенсорного экрана обычно поглощается продуктами, которые ее включают и практически устраняются. Сенсорная технология продемонстрировала надежность и находится в самолетах, автомобилях, игровых консолях, системах управления машиной, приборах и портативных устройствах отображения, включая мобильные телефоны. По прогнозам, к 2009 году рынок сенсорных экранов для мобильных устройств составит 5 млрд. долл. США
Способность точно указывать на самом экране также продвигается с появлением гибридных гибридных планшетов . Поливинилиденфторид (PVFD) играет важную роль в этой инновации благодаря своим высоким пьезоэлектрическим свойствам.
TapSense, анонсированный в октябре 2011 года, позволяет сенсорным экранам различать, какая часть руки использовалась для ввода, например, кончик пальца, костяшка и ноготь. Это можно использовать различными способами, например, для копирования и вставки, для заглавных букв, для активации различных режимов рисования и т. Д.
Эргономика и использование
Точность сенсорного экрана
Чтобы сенсорные экраны были эффективными устройствами ввода, пользователи должны иметь возможность точно выбирать цели и избегать случайного выбора смежных целей. Дизайн сенсорных интерфейсов должен отражать технические возможности системы, эргономику , когнитивную психологию и физиологию человека.
Рекомендации по дизайну сенсорных экранов были впервые разработаны в 1990-х годах на основе ранних исследований и фактического использования старых систем, обычно использующих инфракрасные сетки, которые сильно зависели от размеров пальцев пользователя. Эти рекомендации менее важны для большинства современных устройств, которые используют емкостные или резистивные сенсорные технологии.
С середины 2000-х годов разработчики операционных систем для смартфонов обнародовали стандарты, но они варьируются между производителями и позволяют существенно варьировать размер, основанный на изменениях технологий, поэтому не подходят с точки зрения человеческих факторов.
Гораздо важнее то, что люди выбирают цели с помощью пальца или пера. Точность выбора пользователя зависит от положения на экране: пользователи наиболее точны в центре, меньше на левом и правом краях и наименее точны на верхнем краю и особенно на нижнем краю. Точность R95 (требуемый радиус для целевой точности 95%) колеблется от 7 мм (0,28 дюйма ) в центре до 12 мм (0,47 дюйма) в нижних углах. Пользователи подсознательно знают об этом и занимают больше времени, чтобы выбрать цели, которые меньше или по краям или углам сенсорного экрана.
Эта неточность пользователя является результатом параллакса , остроты зрения и скорости обратной связи между глазами и пальцами. Точность человеческого пальца одна намного больше, чем это, поэтому, когда предоставляются вспомогательные технологии, такие как экранные лупы, пользователи могут перемещать палец (один раз при контакте с экраном) с точностью до 0,1 мм ( 0,004 дюйма).
Положение рук, цифры используются и коммутационного
Пользователи карманных и переносных сенсорных устройств поддерживают их различными способами и регулярно меняют свой метод удержания и выбора в соответствии с положением и типом ввода. Существует четыре основных типа ручного взаимодействия:
— Держась хотя бы частично обеими руками, постукивая одним пальцем
— Держась двумя руками и постукивая обеими пальцами
— Держась одной рукой, постукивая пальцем (или редко, большим пальцем) другой руки
— Держа устройство в одной руке и постукивая большим пальцем той же рукой
Ставки использования варьируются в широких пределах. В то время как двухдисковое нажатие встречается редко (1-3%) для многих общих взаимодействий, оно используется для 41% ввода текста.
Кроме того, устройства часто размещаются на поверхностях (столы или столы), а таблетки особенно используются в стойках. Пользователь может указывать, выбирать или жесты в этих случаях пальцем или большим пальцем и изменять использование этих методов.
В сочитании с Haptics
Сенсорные экраны часто используются с системами тактильного ответа. Общим примером этой технологии является вибрационная обратная связь при нажатии кнопки на сенсорном экране. Haptics используются для улучшения пользовательского опыта с сенсорными экранами, обеспечивая имитированную тактильную обратную связь и могут быть разработаны для немедленного реагирования, частично противодействуя задержке реакции на экране. Исследования из Университета Глазго (Brewster, Chohan, Brown, 2007, и в последнее время Hogan) показывают, что пользователи сенсорного экрана уменьшают входные ошибки (на 20%), увеличивают скорость ввода (на 20%) и снижают их когнитивную нагрузку (на 40%), когда сенсорные экраны сочетаются с haptics или тактильной обратной связью.
Gorilla Glass
Расширенное использование интерфейсов жестов без способности пользователя покоиться в руке называется «рукавицей гориллы». Это может привести к усталости и даже повторяющемуся стрессовому повреждению при регулярном использовании в условиях работы. Некоторые ранние интерфейсы на основе пера требовали от оператора работы в этой позиции большую часть рабочего дня. Предоставление пользователю возможности покоиться рукой или рукой на устройстве ввода или вокруг него является решением для многих во многих контекстах. Это явление часто называют примером примитивного движения, которое должно быть сведено к минимуму благодаря эргономичному дизайну.
Неподдерживаемые сенсорные экраны по-прежнему довольно распространены в таких приложениях, как банкоматы и киоски данных, но не являются проблемой, поскольку типичный пользователь работает только в течение коротких и широко разнесенных периодов.
Отпечатки пальцев
Сенсорные экраны могут пострадать от проблемы отпечатков пальцев на дисплее. Это можно смягчить за счет использования материалов с оптическими покрытиями, предназначенных для уменьшения видимых эффектов отпечатков пальцев. Большинство современных смартфонов имеют олеофобные покрытия, которые уменьшают количество остатков масла. Другой вариант — установить матовый защитный антибликовый защитный экран , который создает слегка шероховатую поверхность, которая не легко сохраняет пятна.