Palcem po ekranie
Trudno sobie wyobrazić współczesny telefon komórkowy czy tablet bez dotykowego wyświetlacza. Zwłaszcza że wskazywanie miejsc na ekranie to naturalny sposób sterowania. Wyjaśniamy, jak ekran może zastąpić klawiaturę i myszkę.
Prace nad ekranami dotykowymi rozpoczęto pod koniec lat 60. ubiegłego wieku. Chodziło przede wszystkim o usprawnienie i ułatwienie obsługi komputerów oraz różnego rodzaju terminali wykorzystywanych w przemyśle i usługach (np. w bankomatach).
W 1972 roku firma Control Data Corporation zaprezentowała komputer PLATO IV, w którym zastosowano przeznaczony do celów edukacyjnych terminal z pierwszym ekranem dotykowym. W trakcie pracy można było wybrać palcem tylko jedno miejsce z matrycy 16x16 czułych na dotyk obszarów, które stanowiły wydzielony na ekranie interfejs użytkownika.
Ekrany wielodotykowe, które byłyby czułe na całej swojej powierzchni i pozwalały wskazywać kilka punktów naraz oraz przesuwać palcem elementy na ekranie, zaczęły powstawać w latach 80.
W 1983 roku firma Hewlett-Packard rozpoczęła produkcję peceta HP-150, który był pierwszym wytwarzanym seryjnie komputerem z ekranem dotykowym. W tym urządzeniu zastosowano fotokomórki rozmieszczone wokół ekranu, dzięki którym komputer rozpoznawał miejsce dotknięcia ekranu.
Współczesne urządzenia korzystają najczęściej z dwóch typów ekranów dotykowych: rezystancyjnych (opornościowych) lub pojemnościowych. W obu przypadkach panel dotykowy jest oddzielnym urządzeniem, zamontowanym tuż przed wyświetlaczem LCD. Sam panel umożliwia zaś sterowanie komputerem czy telefonem dzięki wskazywaniu przez człowieka odpowiednich miejsc na ekranie za pomocą dotyku, np. palcem lub wskaźnikiem.
Pierwszy dotykowy komputer - HP-150
W rękawicy roboczej
Ze względu na zasadę działania paneli rezystancyjnych można obsługiwać je palcem, paznokciem, rysikiem, długopisem, a nawet palcem w rękawicy roboczej. Ekrany rezystancyjne można łatwo zintegrować z wieloma rodzajami wyświetlaczy o różnych wymiarach, dlatego należą do najbardziej popularnych typów paneli dotykowych. Są tanie w produkcji i działają bardzo dobrze nawet wtedy, gdy ekran lub wyświetlane przyciski są bardzo małe.
Istnieją też niedrogie panele rezystancyjne (400-500 zł) w postaci folii, którą można nakleić na ekran (w komplecie jest też elektronika sterująca i przewód USB, służące do podłączenia folii do komputera) i w ten sposób zmienić dowolny wyświetlacz w ekran dotykowy.
Panele pojemnościowe stosuje się w tabletach, urządzeniach PDA, GPS-ach oraz telefonach i smartfonach, w aparaturze medycznej, bankomatach; korzysta z nich iPhone i iPad. Są znacznie droższe niż rezystancyjne ekrany dotykowe, ale mają też sporo zalet. Do ich obsługi wystarczą bardzo lekkie muśnięcia palcem po wyświetlaczu, stąd np. łatwo było wprowadzić do iPhone'a charakterystyczny mechanizm przewijania zawartości ekranu, muśnięciem palca w danym kierunku. Pochłaniają tylko 5-10 proc. jasności monitora. Zastosowanie dodatkowej warstwy antyrefleksyjnej minimalizuje odbicia i refleksy. Panele pojemnościowe są też bardzo trwałe - czas ich życia przekracza 200 mln dotknięć.
Wadą paneli pojemnościowych jest to, że można je obsługiwać tylko palcem lub specjalnym przewodzącym rysikiem. Nie będzie działał zwykły plastikowy rysik ani ręka w rękawiczce. Wszelkie zatłuszczenia, zabrudzenia lub wilgoć na powierzchni mogą utrudnić obsługę.
Panele NFI
Odmianą paneli pojemnościowych są panele typu NFI (Near Field Imaging). Urządzenia te pozwalają na lokalizację punktu dotyku przez dodatkową warstwę ochronną umieszczoną przed ekranem. Dzięki temu panel może być zainstalowany za grubszym, nawet kilkunastomilimetrowym szkłem ochronnym.
Określenie współrzędnych punktu dotyku w panelach NFI polega na analizie pola elektrycznego zmieniającego się tuż przy powierzchni ekranu. Panele NFI są na tyle dokładne i czułe, że można z nich korzystać w roboczej rękawicy. Są dużo droższe od zwykłych paneli pojemnościowych, ale sprawdzają się w trudnych warunkach i są odporne na wpływ zanieczyszczeń. Dlatego są często stosowane w zakładach przemysłowych.
Przyszłość paneli dotykowych
Wielu analityków przewiduje, że wkrótce większość telefonów komórkowych będzie wyposażona w ekran dotykowy, a w urządzeniach przenośnych będą powoli znikały tradycyjne klawiatury. Spore zamieszanie na rynku może wywołać Apple iPad, przyczyniając się do popularyzacji wszelkiego rodzaju tabletów. Obecnie te ostatnie stanowią niszową kategorię sprzętu, jednak machina marketingowa Apple'a może wzbudzić szersze zainteresowanie tymi urządzeniami.
Panele dotykowe zadomowiły się na dobre w przemyśle i usługach. Coraz więcej urządzeń sterujących z nich korzysta, w wielu restauracjach można spotkać np. terminale dotykowe ułatwiające składanie zamówienia. Bez panelu dotykowego trudno też wyobrazić sobie samochodowe systemy nawigacyjne. Duży przełom w projektowaniu interfejsów użytkownika nastąpi jednak w chwili, gdy na rynku zagoszczą duże ekrany dotykowe pozwalające sterować urządzeniami dwiema rękami, a nawet korzystać z nich jednocześnie kilku osobom.
Jak działa ekran rezystancyjny:Panel rezystancyjny jest zbudowany z dwóch warstw: przewodzącego podłoża pokrytego powłoką rezystancyjną oraz elastycznej, przewodzącej prąd elektryczny warstwy górnej. Tej drugiej użytkownik dotyka palcem lub rysikiem, musi więc być z zewnątrz twarda i wytrzymała. Obie warstwy są oddzielone elementami dystansowymi, a odległość między warstwami wynosi dziesiąte części milimetra. Pod wpływem nacisku zewnętrzna warstwa panelu ugina się i styka z podłożem
W miejscu styku zaczyna płynąć słaby prąd, a wartość spadku napięcia w punkcie przyciśnięcia ekranu jest proporcjonalna do współrzędnych na jego powierzchni. Na tej podstawie układ kontrolera obsługującego ekran dotykowy ustala współrzędne zetknięcia się obu warstw i przekazuje te dane do komputera lub procesora palmtopa, GPS-u czy telefonu komórkowego.
Ekrany rezystancyjne są stosowane w większości telefonów z rysikiem - tu Nokia 5800XM, nawigacji GPS, np. Mio , bankomatach, kasach biletowych.
Jak działa ekran pojemnościowy:Tak jak ekran rezystancyjny, panel pojemnościowy jest zbudowany z dwóch warstw, ale warstwa zewnętrzna nie jest elastyczna. Podłoże szklane jest pokryte warstwą tlenku cynkowo-indowego. Cała konstrukcja jest przykryta szkłem, chroniącym przed działaniem czynników zewnętrznych. W rogach ekranu znajdują się elektrody wytwarzające zmienne pole elektryczne.
Dotknięcie panelu palcem lub rysikiem przewodzącym powoduje, że część ładunków zgromadzonych na ekranie zostaje odprowadzona, zaburzając pole elektryczne na warstwie tlenku cynkowo-indowego. Aby przywrócić poprzedni stan, z każdej z elektrod do miejsca styku palca z ekranem zaczyna płynąć minimalny prąd, a jego wielkość zależy od odległości elektrody od punktu dotyku. Na tej podstawie kontroler może obliczyć współrzędne styku palca z ekranem i przesłać je dalej do systemu.
Ekrany pojemnościowe znajdują się m.in. w urządzeniach Apple iPod, iPhone oraz iPad, smartfonach, takich jak: HTC Touch 2 , Samsung Omnia czy LG Arena, tabletach, np. Wacom Bamboo.
