Что такое тачскрин на смартфоне или планшете?

Технологии на базе свойств акустических волн

Liquid Crystal Display, то есть жидкокристаллический дисплей — именно эта технология в конце 1990-х позволила превратить мониторы и телевизоры из удобных лежанок для котиков с вредными для человека электронно-лучевыми трубками внутри в тонкие изящные устройства. Она же открыла путь к созданию компактных гаджетов: ноутбуков, КПК, смартфонов.

Жидкие кристаллы — вещество, которое одновременно является и текучим, как жидкость, и анизотропным, как кристалл. Последнее качество означает, что при разной ориентации молекул жидких кристаллов оптические, электрические и другие свойства меняются.

Кристаллическое, жидкристаллическое, жидкое: кристаллы переходят в другое агрегатное состояние под воздействием температуры

В дисплеях такое свойство ЖК используется для регулирования светопроводимости: в зависимости от сигнала с транзистора кристаллы ориентируются определённым образом. Перед ними находится поляризатор, «собирающий» световые волны в плоскость кристаллов. После них свет проходит через RGB-фильтр и становится красным, зелёным или синим соответственно. Затем, если не блокируется передним поляризатором, проступает на экране в виде субпикселя. Несколько таких световых потоков соединяются между собой, и на дисплее мы видим пиксель ожидаемого цвета, а его сочетание с соседними пикселями способно выдавать гамму sRGB-спектра.

Схема пикселя LCD

Когда дисплей включён, подсветка осуществляется белыми светодиодами, расположенными по периметру дисплея, и равномерно распределяется по всей площади благодаря специальной подложке. Отсюда возникают известные «болезни» LCD. Например, до пикселей, которые должны быть чёрными, свет всё равно доходит. В старых и некачественных дисплеях легко различимо «чёрное свечение».

Бывает, что кристаллы «застревают», то есть не двигаются даже при получении сигнала с транзистора, тогда на дисплее появляется «битый пиксель». Из-за специфики источника света по краям LCD-мониторов бывают видны белые засветы, а смартфоны с LCD не могут быть абсолютно безрамочными, хотя оба поколения Xiaomi Mi Mix и Essential Phone к этому стремятся.

Подсветка и подложка LCD Apple iPod Touch

Однако в спецификациях девайсов мы привыкли видеть не LCD, а загадочные TN, TFT, IPS или даже Retina. Разберёмся, что это значит.

TN, или TN+film. По факту, Twisted nematic — «базовая» технология, которая подразумевает поляризацию света и закручивание жидких кристаллов в спираль. Такие дисплеи недорогие и сравнительно просты в производстве, а на заре своего пребывания на рынке они имели самое низкое время отклика — 16 мс — но при этом характеризовались невысокой контрастностью и малыми углами обзора. Сегодня технологии сильно шагнули вперёд, и на смену стандарту TN пришёл более продвинутый IPS.

IPS (in-plane switching). В отличие от TN, жидкие кристаллы в IPS-матрице не закручиваются в спираль, а поворачиваются все вместе в одной плоскости, параллельной поверхности дисплея. Это позволило увеличить комфортные углы обзора до 178° (то есть фактически до максимума), существенно повысить контрастность изображения, сделать чёрный цвет намного более глубоким, сохранив при этом сравнительную безопасность для глаз.

Различие между матрицами TN и IPS на схеме

Наглядная разница между TN (на переднем плане) и IPS

Изначально IPS-матрицы обладали большим временем отклика и энергопотреблением, чем у дисплеев с технологией TN, поскольку для передачи сигнала требовалось повернуть весь массив кристаллов. Но со временем IPS-матрицы лишились этих недостатков, отчасти — за счёт внедрения тонкоплёночных транзисторов.

TFT LCD. По сути, это не отдельный тип матрицы, а скорее подвид, который характеризуется применением тонкоплёночных транзисторов (thin-film-transistor, TFT) в качестве полупроводника для каждого субпикселя. Размер такого транзистора составляет от 0,1 до 0,01 микрона, благодаря чему стало возможным создание небольших дисплеев с высоким разрешением. Во всех современных компактных дисплеях стоят такие транзисторы, причём не только в LCD, но и в AMOLED.

Читайте также:  Обзор LG G7 ThinQ — корейское разочарование

Преимущества LCD:

  • недорогое производство;
  • слабое негативное воздействие на глаза.

Недостатки LCD:

  • неэкономное распределение энергии;
  • «светящийся» чёрный цвет.

Какие типы сенсорных экранов бывают.

Сегодня типов сенсорных панелей огромное множество и если в одном варианте применение той или иной сенсорной панели будет не совсем качественным вариантом, то в другом применении сенсорная панель станет отличным дополнением, все зависит от применения и использования оборудования, на котором установлен тот или иной вид сенсорного управления. Конечно, у каждого вида есть свои достоинства и недостатки, о них мы поговорим по порядку немного позже.

Выделим четыре основные вида сенсорных технологий:

  1. Резистивные сенсорные экраны (редко применяется)
  2. Ёмкостные сенсорные экраны (средне применяется)
  3. Проекционно-ёмкостные сенсорные экраны (очень часто применяется)
  4. Экраны с определением поверхностно-акустических волн (редко применяется)

Также существуют инфракрасные и матричные экраны, но из-за их плохой точности при управлении область применения их невелика.

Что такое тачскрин?

Многие спрашивают: «Чем же отличается touch screen от дисплея или экрана? Разве это не одно и то же?». Нет, они кажутся одинаковыми, но на самом деле несут в себе разный смысл и функции, поэтому хочу прояснить отдельные моменты:

Дисплей

Во-первых, дисплей — это запчасть, которая проектирует и воспроизводит нужное изображение. Она выводит необходимую информацию, получаемую обладателем девайса. В случае если он неисправен, то проблема отображается на картинке:

  • отсутствие изображения;
  • различные помехи;
  • чёткие или размытые линии;
  • чёрные пятна и тому подобное.
Что такое тачскрин?

Тачскрин

Во-вторых, touch screen – это, по сути, сенсорное стекло, работающее по простой схеме. Когда касаешься его пальцем, это подаёт команду для выполнения разнообразных функционалов устройства.

@

Правильное толкование элементов существенно влияет на дальнейшее развитие событий вашего девайса. Это облегчает жизнь не только пользователя, но и сотрудника технического сервиса, для более качественного устранения неполадок, если они проявляются.

Что такое тачскрин на смартфоне или планшете и где он находится?

Тачскрин – это словосочетание из английского, «touch-screen», что означает: «touch» — «касание» и «screen» — «экран». Дословно получается «касание экрана», а в более привычном варианте – сенсорный экран. Его еще называют сенсорной панелью.

Тачскрин представляет собой устройство для ввода информации. Это многослойная пленка, в углах которой располагаются электроды, которые подают низковольтное переменное напряжение на проводящий слой.

Что же касается дисплея – это специальное устройство расположенное под тачскрином. Дисплей отвечает за отображение графической информации, картинок, иконок и пр.

На сам же тачскрин предусматривается специальное стекло, которое и защищает его от поломок. Однако не путайте, это не то стекло или защитная пленка, что вы приобретаете в магазине и наклеиваете на свой смартфон или планшет. Это дополнительная защита.

Сам дисплей является еще одновременно и матрицей, которая в настоящее время представляет собой так называемые жидкие кристаллы.

Чаще всего именно матрица и называется экраном. Таким образом, тачскрин – это та деталь, с помощью которой мы взаимодействуем с  устройством, а на дисплее видим отображение этих самых действий.

Что такое тачскрин на смартфоне или планшете и где он находится?

В приведенном ниже видео наглядно показано, что такое тачскрин.

При падении смартфона или планшета можно повредить или матрицу, или тачскрин. Узнать что повреждено достаточно просто. Если вы не видите по экрану посторонних пятен или полос, если изображение передается нормально, значит матрица у вас цела.

Читайте также:  Как изменить многозадачность в MIUI 12 в стиле iPhone

Для повреждения тачскрина характерно наличие трещин и сколов. Но даже если вы визуально не обнаружили трещина, а при нажатии на тачскрин он не срабатывает, т.е. нет отклика, значит этот элемент поврежден.

В этом видео как раз и рассказывается, чем отличается поломка тачскрина от поломки дисплея.

Эти особенности поломок необходимо четко представлять себе, поскольку в некоторых сервисах вам могут, воспользовавшись вашим незнанием предложить поменять полностью дисплей, а не только тачскрин, что, соответственно, гораздо дороже.

Но, некоторые умельцы наловчились самостоятельно проводить замену тачскрина. Все зависит от модели телефона. Современные модели телефонов модульные — в них  матрица и тач склеены в одно целое. Менять самостоятельно как раз проще купив полностью модуль.

Для замены, необходим еще будет тонкий канцелярский нож, пинцет, маленькие отвертки  фен для просушки волос, и присоска.

Первым делом отвинчиваем отверткой винты около разъёма для подключения зарядного устройства. Затем берем канцелярский нож и поддеваем рамку, после этого немного сдвигаем ее со всех сторон.

Теперь снова беремся за отвертку и начинаем откручивать угловые и торцевые винты. В результате, снимаем заднюю крышку гаджета, а так же аккумулятор и шлейфы.

Следующий инструмент, который понадобится – это фен. Им необходимо нагреть тачскрин по бокам. При этом надо следить за температурой. Если она будет очень высокой, то на матрице могут появиться пятна.

Немного прогрев края тачскрина, вставляем между ним и корпусом канцелярский нож. Затем продолжаем нагревать в этом месте стекло. Постепенно двигаем канцелярским ножом вдоль корпуса, продолжая нагрев. Присоской постепенно расшатываем модуль — он приклеен специальным скотчем  к корпусу.

Сняв тачскрин, очищаем матрицу от пыли. Теперь приступаем к поклейке нового тачскрина. Для этого необходим будет двусторонний скотч, толщина которого не более одного миллиметра а ширина до 5 мм. Наклеиваем скотч на матрицу, а затем поверх него и новый тачскрин.

Что такое тачскрин на смартфоне или планшете и где он находится?

На модульных дисплеях очищаем корпус от остатков заводского скотча спиртом. Наклеиваем в нужных местах скотч и приклеиваем новый модуль.

Такой скотч растворяется в спирте (помните об этом) и остаются сопли! Если ширина скотча велика его можно сначала разрезать до нужной, потом клеить. От того как вы подготовите скотч зависит работа нового модуля. Даже оригинальная запчасть работает плохо на касания, если вы переборщили со скотчем. Делайте все тщательно и не торопясь.

Конечно, если вы не уверены в том, что правильно все сделаете, как тут описано, тогда лучше пойти все-таки в сервис. Если же вы решили все же самостоятельно это сделать, то для начала, наверное, лучше потренироваться на каком-нибудь стареньком смартфоне.

Кстати, для поклейки тачскрина используется еще и специальный клей. Если вы решили самостоятельно заменить сломанный тачскрин, то приведенное ниже видео для вас.

В самых общих чертах описал шаги по самостоятельной замене тачскрина (модуля). Все приходит с опытом, а запчасти и инструменты можно заказать в интерент магазинах запчастей для сотовых. Вот и все, успехов!

Степень защищённости

Как и у любого устройства, ресурс сенсорных экранов ограничен. И со временем постоянное физическое воздействие отразится на его работоспособности. Степень защищённости оборудования определяется индексом IP, который должен указываться в листе спецификации.

Этот индекс состоит из двух букв и цифр, каждая отвечает за определённый параметр:

  • I – защищённость от физического воздействия,
  • P – защита от влаги и загрязнения.

Например, изделия с индексом IP50 защищены от некоторых физических повреждений, однако полностью уязвимы к влаге. У самого защищённого устройства будет индекс IP68. Такие смартфоны можно погружать в воду. И даже проехаться по ним на машине, и они всё равно будут отлично функционировать.

Читайте также:  Лучшие смартфоны Vivo: ТОП 10 моделей 2020-2021 года

Емкостная технология

Уже довольно давно ученые выяснили, что с точки зрения электротехники человеческое тело является конденсатором, причем довольно большой емкости. Именно это свойство нашего тела используется в сенсорных экранах на базе емкостной или, как ее еще иногда называют, электростатической технологии.

Сенсорная панель данного типа изготавливается на прозрачной (стеклянной либо пластиковой) подложке. Внешняя поверхность пластины покрыта проводящим слоем, а в каждом из четырех ее углов закреплен электрод, подключенный к контроллеру (рис. 6). В процессе работы контроллер подает на электроды импульсы слабого переменного тока. Если прикоснуться пальцем к поверхности сенсорного экрана (подсоединить конденсатор), возникнет утечка тока. Величина тока утечки обратно пропорциональна расстоянию от точки нажатия до электрода. Сравнивая величины тока утечки через каждый из четырех электродов, контроллер рассчитывает координаты точки нажатия.

Рис. 6. Схема устройства емкостной панели

Вследствие отсутствия гибких мембран емкостные панели обладают более высокой надежностью по сравнению с резистивными (ресурс составляет несколько сотен миллионов нажатий). Кроме того, благодаря меньшему количеству оптических элементов емкостные панели обладают более высоким коэффициентом светопропускания (порядка 90%). Основным недостатком панелей этого типа является необходимость обеспечения электрического контакта между поверхностью и телом человека. Например, если нажать на такой экран стилусом из диэлектрического материала или же пальцем в перчатке, то работать он не будет. Кроме того, нормальная работа емкостной панели может быть нарушена при загрязнении поверхности веществами, проводящими электрический ток.

В настоящее время сенсорные панели на базе емкостной технологии используются в дисплеях информационных киосков и банкоматов, а также в промышленном оборудовании.

Интересные факты о телефонах

  • Изобретателем телефона люди могли бы считать не Александра Белла, а Антонио Меуччи, который также разработал телефонный аппарат, но отказался патентовать свое изобретение за $10, и этим воспользовался Белл.
  • Сегодня Компания Nokia разрабатывает способ, при котором станет возможным подзарядка телефона от радиоволн.
  • У первого телефонного аппарата не было звонка, вместо него использовался свисток.
  • В Японии популярны модели водонепроницаемых телефонов, поскольку японцы пользуются ими даже в душе.

В Японии популярны водонепроницаемые телефоны

  • Антарктида тоже имеет собственный телефонный код, начинающийся с +682.
  • 150 млн мобильных телефонов ежегодно отправляются на свалку по причине замены на улучшенный аппарат, а не из-за неисправности телефона.

Изобретение телефона и модернизация его до мобильного – это, конечно, прорыв для науки и крайне важное открытие для человека. Теперь каждый желающий, вне зависимости от расстояния, чувствует себя рядом с друзьями и родными, разговаривая с ними ежедневно. 

Также современные телефоны предоставляют мгновенный доступ к необходимой информации 24 часа в сутки. Главное, правильно использовать достижения XXI века и не останавливаться на этом, ведь новые запросы людей и ведут к мировым открытиям, являясь «толчком» и призывом к развитию.

Тачскрин не работает – как это определить

В некоторых случаях сенсорный экран может выходить из строя. При механическом повреждении матрицы определять поломку не требуется, поскольку она видна невооружённым взглядом. Признаками, указывающими на выход тачскрина из строя при отсутствии внешних повреждений, являются:

  • отсутствие реакции на касания;
  • частичное реагирование экрана на нажатие, например, может работать только определённая область;
  • искажения восприятия касаний.

Появление артефактов на экране может свидетельствовать о неполадках не только самого дисплея, но также сенсора

При выходе сенсора из строя потребуется ремонт устройства. Современные технологии подразумевают изготовление общего дисплейного модуля, в котором тачскрин и дисплей совмещены в единый узел. Поэтому для ремонта требуется полная замена блока при невозможности отделения тачскрина. Это можно сделать только в условиях сервиса.