Ekran dotykowy w tablecie zamienia dotknięcie palcem na sygnał elektryczny, który system rozpoznaje jako kliknięcie, przesunięcie lub gest. W większości współczesnych tabletów odpowiada za to technologia pojemnościowa. Nie mierzy ona siły nacisku, lecz wykrywa zmianę pola elektrycznego wywołaną przez przewodzący obiekt, najczęściej palec.
Czym jest ekran dotykowy?
Ekran dotykowy łączy dwie funkcje. Wyświetla obraz, a jednocześnie rozpoznaje miejsce kontaktu z powierzchnią. Oprócz panelu wyświetlającego zawiera więc cienką warstwę czujników oraz kontroler dotyku, który analizuje odebrane sygnały.
Gdy dotykasz ikony, palec nie przekazuje tabletowi informacji wprost. Powoduje niewielką zmianę parametrów elektrycznych w konkretnym miejscu ekranu. Układ pomiarowy określa położenie tego zaburzenia i przekazuje współrzędne do systemu operacyjnego.
Jak działa ekran pojemnościowy?
Technologia pojemnościowa wykorzystuje przewodzącą warstwę naniesioną na szkło. W wielu ekranach stosuje się w tym celu ITO, czyli tlenek indu i cyny. Warstwa tworzy układ elektryczny, którego właściwości są stale monitorowane przez kontroler.
W uproszczeniu ekran wytwarza i obserwuje pole elektrostatyczne. Kiedy zbliżasz palec, który przewodzi ładunki elektryczne, część tego pola zostaje zaburzona. Zmienia się pojemność elektryczna w obszarze dotyku, a kontroler oblicza na tej podstawie współrzędne punktu.
Na działanie ekranu składają się przede wszystkim następujące elementy:
- Warstwa szklana – chroni powierzchnię i przepuszcza światło obrazu.
- Warstwa przewodząca ITO – reaguje na zmianę właściwości elektrycznych w miejscu dotyku.
- Matryca czujników – pozwala ustalić położenie jednego lub kilku punktów kontaktu.
- Kontroler dotyku – przelicza pomiary na dane cyfrowe przekazywane urządzeniu.
Dlatego ekran pojemnościowy reaguje na palec, ale zwykle nie reaguje na plastikowy długopis. Plastik jest izolatorem, więc nie zmienia pola elektrycznego w sposób wystarczający do wykrycia dotyku. Z tego samego powodu zwykłe rękawiczki mogą blokować reakcję ekranu. Rękawiczki do obsługi ekranów mają w materiale włókna przewodzące, które umożliwiają przepływ ładunków.
Nie oznacza to, że ekran reaguje na nacisk. Lekki kontakt palca może wystarczyć, ponieważ najważniejsze jest przewodnictwo i zmiana pojemności, a nie siła przyłożona do szyby. Specjalny rysik pojemnościowy działa na podobnej zasadzie, ponieważ jego końcówka imituje przewodzący kontakt palca.
Jakie są inne technologie ekranów?
Ekrany pojemnościowe dominują w tabletach konsumenckich, ale nie są jedynym rozwiązaniem. W innych urządzeniach spotyka się także ekrany rezystancyjne oraz ultradźwiękowe. Różnią się sposobem wykrywania kontaktu:
| Technologia | Zasada działania | Główne zastosowanie |
|---|---|---|
| Pojemnościowa | Wykrywa zmianę pola elektrycznego wywołaną przez przewodzący obiekt. | Tablety, smartfony, laptopy i urządzenia konsumenckie. |
| Rezystancyjna | Rozpoznaje nacisk, który powoduje zetknięcie lub zmianę oporu przewodzących warstw. | Starsze urządzenia, terminale i wybrane systemy przemysłowe. |
| Ultradźwiękowa SAW | Analizuje zakłócenia fal ultradźwiękowych rozchodzących się po powierzchni szkła. | Specjalistyczne monitory i stanowiska przemysłowe, a nie typowe tablety. |
Technologia rezystancyjna może działać po dotknięciu przedmiotem nieprzewodzącym, ponieważ liczy się nacisk. Jest jednak mniej wygodna przy gestach i zwykle gorzej obsługuje delikatne, wielopunktowe interakcje.
Ekrany ultradźwiękowe, określane jako SAW, wykorzystują przetworniki i fale biegnące po powierzchni szkła. Przykładem specjalistycznej implementacji jest iTouch. Takie rozwiązania nie są standardem w tabletach konsumenckich, dlatego nie należy utożsamiać ich z typowym ekranem pojemnościowym.
Co dzieje się po dotknięciu ekranu?
Dotyk przechodzi przez kilka etapów, zanim tablet wykona polecenie:
- Wykrycie zmiany pola – matryca czujników rejestruje zaburzenie wywołane przez palec lub rysik pojemnościowy.
- Pomiar położenia – układ określa, w którym miejscu doszło do zmiany oraz czy występuje więcej punktów kontaktu.
- Przetworzenie przez kontroler – kontroler dotyku zamienia pomiary analogowe na sygnał cyfrowy zawierający między innymi współrzędne X i Y.
- Przekazanie danych do systemu – kontroler wysyła informację do urządzenia, a system operacyjny rozpoznaje ją jako kliknięcie, przesunięcie, przewijanie lub gest.
Przy kilku palcach kontroler analizuje kilka zmian jednocześnie. Dzięki temu tablet może rozpoznać gest powiększania, obracania obrazu albo przewijania. Liczba obsługiwanych punktów zależy od konstrukcji konkretnego ekranu i jego kontrolera.
Najważniejsza zasada jest prosta – tablet nie reaguje na sam nacisk palca, lecz na zmianę pola elektrycznego wywołaną przez przewodzący kontakt. Kontroler dotyku zamienia tę zmianę na współrzędne, a system operacyjny interpretuje je jako działanie użytkownika.
