Una pantalla táctil es un dispositivo de entrada y salida de información, que es una pantalla que responde al tocarla.
En los EE. UU., la pantalla táctil se inventó como parte de la investigación sobre el aprendizaje programado . El sistema informático PLATO IV, que apareció en 1972, tenía una pantalla táctil de rejilla de rayos infrarrojos (IR) que constaba de bloques de 16x16. Pero incluso esta baja precisión permitía al usuario elegir la respuesta haciendo clic en el lugar correcto de la pantalla.
En 1971, Samuel Hurst (futuro fundador de Elographics , ahora Elo Touch Solutions ) desarrolló un elograph , una tableta gráfica que operaba con un principio resistivo de cuatro hilos ( Patente de EE. UU. 3 662 105 ). En 1974, también logró hacer transparente el elógrafo, en 1977 desarrolló una pantalla de cinco hilos [1] . Haciendo equipo con Siemens , Elographics logró hacer un panel táctil convexo que se adaptaba a los cinescopios de la época. En la Feria Mundial de 1982, Elographics presentó la televisión de pantalla táctil [2] .
En 1983, se lanzó la computadora HP-150 con una pantalla táctil de rejilla IR [3] . Sin embargo, en aquellos días, las pantallas táctiles se usaban principalmente en equipos industriales y médicos.
En los dispositivos de consumo (teléfonos, PDA, etc.), las pantallas táctiles entraron como reemplazo de un teclado diminuto, cuando aparecieron los dispositivos con pantallas LCD grandes (panel frontal completo) . Primera videoconsola portátil con pantalla táctil: game.com en 1997 ; el primer dispositivo promocionado como el primero en soportar multitouch fue el iPhone en 2007 .
Las pantallas táctiles se utilizan en terminales de pago , quioscos de información , unidades principales de automóviles y computadoras de a bordo , equipos de automatización comercial , PDA , teléfonos móviles , consolas de juegos, paneles de operador en la industria.
En máquinas expendedoras y de información, paneles de operador y otros dispositivos que no tienen entrada activa, las pantallas táctiles han demostrado ser una forma muy conveniente para la interacción hombre-máquina. ventajas:
Estas carencias no permiten utilizar únicamente la pantalla táctil en dispositivos con los que una persona trabaja durante horas. Sin embargo, en un dispositivo bien diseñado, la pantalla táctil puede no ser el único dispositivo de entrada; por ejemplo, en el lugar de trabajo de un cajero , la pantalla táctil se puede usar para la selección rápida de productos y el teclado para ingresar números.
Hay muchos tipos diferentes de pantallas táctiles que funcionan con diferentes principios físicos [5] [6] [7] .
La pantalla táctil resistiva consta de un panel de vidrio y una membrana de plástico flexible. Tanto el panel como la membrana tienen un revestimiento resistivo. El espacio entre el vidrio y la membrana está lleno de microaislantes, que se distribuyen uniformemente sobre el área activa de la pantalla y aíslan de manera confiable las superficies conductoras. Cuando se presiona la pantalla, el panel y la membrana se cierran, y el controlador, utilizando un convertidor de analógico a digital , registra el cambio en la resistencia y lo convierte en coordenadas táctiles (X e Y). En términos generales, el algoritmo de lectura es el siguiente:
También hay pantallas táctiles de ocho hilos. Mejoran la precisión del seguimiento, pero no mejoran la confiabilidad.
Pantalla de cinco hilosLa pantalla de cinco hilos es más fiable debido al hecho de que el revestimiento resistivo de la membrana se sustituye por uno conductor (la pantalla de 5 hilos sigue funcionando incluso con la membrana cortada). El cristal trasero tiene un revestimiento resistivo con cuatro electrodos en las esquinas.
Inicialmente, los cuatro electrodos están conectados a tierra y la membrana es "levantada" por una resistencia a + 5V. El nivel de voltaje de la membrana es monitoreado constantemente por un convertidor de analógico a digital . Cuando nada toca la pantalla táctil, el voltaje es de 5V.
Tan pronto como se presiona la pantalla, el microprocesador detecta el cambio en el voltaje de la membrana y comienza a calcular las coordenadas del toque de la siguiente manera:
Las pantallas táctiles resistivas son baratas y resistentes a la suciedad. Las pantallas resistivas responden al tacto con cualquier objeto sólido liso: una mano (sin guantes o con guantes), un bolígrafo, una tarjeta de crédito, un pico. Se utilizan donde se excluyen el vandalismo y las bajas temperaturas: para la automatización de procesos industriales, en medicina, en el sector servicios ( terminales POS ), en electrónica personal ( PDA ). Las mejores muestras proporcionan una precisión de 4096 × 4096 píxeles.
Las desventajas de las pantallas resistivas son la baja transmisión de luz (no más del 85% para los modelos de 5 hilos e incluso menor para los modelos de 4 hilos), baja durabilidad (no más de 35 millones de clics en un punto) y resistencia insuficiente al vandalismo (la película es fácil de cortar).
El diseño es similar al resistivo, pero simplificado al límite. Los conductores horizontales se aplican al vidrio, los conductores verticales se aplican a la membrana.
Cuando se toca la pantalla, los conductores se tocan. El controlador determina qué conductores están en cortocircuito y envía las coordenadas correspondientes al microprocesador.
CaracterísticasTienen una precisión muy baja. Los elementos de la interfaz tienen que estar especialmente dispuestos teniendo en cuenta las celdas de la pantalla matriz [8] . La única ventaja es la simplicidad, el bajo costo y la sencillez. Por lo general, las pantallas de matriz se consultan fila por fila (similar a la matriz de botones ); esto le permite configurar la función multitáctil . Reemplazado gradualmente por los resistivos.
Una pantalla capacitiva (o capacitiva de superficie) aprovecha el hecho de que un objeto de alta capacidad conduce corriente alterna [5] [6] .
Una pantalla táctil capacitiva es un panel de vidrio recubierto con un material resistivo transparente (generalmente una aleación de óxido de indio y óxido de estaño ). Los electrodos ubicados en las esquinas de la pantalla aplican un pequeño voltaje alterno (el mismo para todas las esquinas) a la capa conductora. Al tocar la pantalla con un dedo u otro objeto conductor, se produce una fuga de corriente. Al mismo tiempo, cuanto más cerca está el dedo del electrodo, menor es la resistencia de la pantalla, lo que significa que la intensidad de la corriente es mayor. Los sensores registran la corriente en las cuatro esquinas y la transmiten al controlador, que calcula las coordenadas del punto de contacto.
Los modelos anteriores de pantallas capacitivas usaban corriente continua ; esto simplificó el diseño, pero con un contacto deficiente del usuario con el suelo, provocó fallas.
Las pantallas táctiles capacitivas son fiables, unos 200 millones de clics (unos 6 años y medio de clics con un intervalo de un segundo), no pierden líquidos y toleran perfectamente la contaminación no conductiva. Transparencia al 90%. Sin embargo, un revestimiento conductor ubicado directamente en la superficie exterior sigue siendo vulnerable. Por lo tanto, las pantallas capacitivas se usan ampliamente en máquinas que solo se instalan en una habitación protegida contra la intemperie. No responde a la mano enguantada.
Vale la pena señalar que debido a las diferencias en la terminología, las pantallas de superficie y capacitivas de proyección a menudo se confunden. Según la clasificación utilizada en este artículo, la pantalla, por ejemplo, del iPhone es proyectada-capacitiva , pero no superficial-capacitiva [5] [6] [7] [9] .
Se aplica una rejilla de electrodos en el interior de la pantalla. El electrodo, junto con el cuerpo humano, forma un condensador ; la electrónica mide la capacitancia de este capacitor (aplica un pulso de corriente y mide el voltaje).
El primer teléfono con pantalla capacitiva fue el LG Prada [10] . Samsung ha podido instalar electrodos sensibles directamente entre los subpíxeles de la pantalla AMOLED , lo que simplifica el diseño y aumenta la transparencia.
CaracterísticasLa transparencia de tales pantallas es de hasta el 90%, el rango de temperatura es extremadamente amplio. Muy duradero (el cuello de botella es la compleja electrónica que procesa los clics). Las pantallas capacitivas de proyección pueden utilizar vidrio de hasta 18 mm de espesor [11] , lo que proporciona una mayor resistencia al vandalismo. No reaccionan a la contaminación no conductiva, las conductivas se suprimen fácilmente mediante métodos de software. Por ello, las pantallas táctiles proyectivas-capacitivas son muy utilizadas tanto en electrónica personal como en máquinas expendedoras, incluidas las instaladas en la calle. Muchas variedades admiten multitoque .
La pantalla es un panel de vidrio con transductores piezoeléctricos (PT) ubicados en las esquinas. A lo largo de los bordes del panel hay reflectores y sensores receptores. El controlador envía una señal eléctrica de alta frecuencia a cada sonda. El PET convierte esta señal en una SAW reflejada desde los bordes de la pantalla. Las ondas reflejadas son recibidas por los sensores y enviadas a las sondas, que las convierten en una señal eléctrica, que luego es analizada por el controlador. Cuando toca la pantalla con el dedo, se absorbe parte de la energía de las ondas acústicas. Los receptores capturan este cambio y el controlador calcula la posición del punto de contacto. La pantalla responde al tacto con un objeto que pueda absorber la onda (dedo, mano enguantada, goma porosa).
CaracterísticasLa principal ventaja de la pantalla sobre ondas acústicas superficiales (SAW) es la capacidad de rastrear no solo las coordenadas del punto, sino también la fuerza de presión (aquí, más bien, la capacidad de determinar con precisión el radio o el área de presión) , debido a que el grado de absorción de las ondas acústicas depende de la presión en el punto de contacto (la pantalla no se dobla bajo la presión de un dedo y no se deforma, por lo tanto, la fuerza de presión no conlleva cambios cualitativos en el procesamiento de datos sobre las coordenadas del impacto por parte del controlador, que fija solo el área que bloquea el camino de los impulsos acústicos). Este dispositivo tiene una transparencia muy alta, ya que la luz del dispositivo de visualización atraviesa el vidrio, que no contiene recubrimientos resistivos ni conductores. En algunos casos, el vidrio no se usa en absoluto para combatir el deslumbramiento y los emisores, receptores y reflectores se conectan directamente a la pantalla del dispositivo de visualización. A pesar de la complejidad del diseño, estas pantallas son bastante duraderas. Según, por ejemplo, la empresa estadounidense Tyco Electronics y la taiwanesa GeneralTouch, pueden soportar hasta 50 millones de toques en un punto, lo que supera el recurso de una pantalla resistiva de 5 hilos. Las pantallas SAW se utilizan principalmente en máquinas tragamonedas, en sistemas de referencia seguros e instituciones educativas. Como regla general, las pantallas de surfactantes se dividen en ordinarias, de 3 mm de espesor, y resistentes al vandalismo, de 6 mm. Este último puede soportar ser golpeado por un hombre promedio o ser dejado caer por una bola de metal de 0,5 kg desde una altura de 1,3 m (según Elo Touch Systems). El mercado ofrece opciones para conectarse a una computadora tanto a través de la interfaz RS232 como a través de la interfaz USB. Por el momento, los controladores SAW para pantallas táctiles que admiten ambos tipos de conexión: combo (datos de Elo Touch Systems) son más populares.
La principal desventaja de la pantalla en SAW son los fallos en presencia de vibraciones o cuando se exponen a ruido acústico, así como cuando la pantalla está sucia. Cualquier objeto extraño colocado en la pantalla (por ejemplo, un chicle) bloquea completamente su funcionamiento. Además, esta tecnología requiere tocar un objeto que necesariamente absorbe ondas acústicas, es decir, por ejemplo, una tarjeta bancaria de plástico no es aplicable en este caso.
La precisión de estas pantallas es superior a las matriciales, pero inferior a las tradicionales capacitivas. Para dibujar e ingresar texto, generalmente no se usan.
El principio de funcionamiento del panel táctil infrarrojo es simple: la cuadrícula formada por rayos infrarrojos horizontales y verticales se interrumpe cuando cualquier objeto toca el monitor. El controlador determina dónde se interrumpió el haz.
CaracterísticasLas pantallas táctiles infrarrojas temen la contaminación y, por lo tanto, se utilizan donde la calidad de la imagen es importante, por ejemplo, en lectores electrónicos . Debido a su simplicidad y facilidad de mantenimiento, el esquema es popular entre los militares. A menudo, los teclados de intercomunicación se fabrican según este principio . Este tipo de pantalla se utiliza en los teléfonos móviles Neonode [12] .
El panel de vidrio se suministra con iluminación infrarroja. En la interfaz “vidrio-aire”, se obtiene la reflexión interna total , y en la interfaz “vidrio-objeto extraño”, la luz se dispersa. Queda por capturar la imagen de dispersión, para esto existen dos tecnologías:
Le permiten distinguir entre presionar con la mano y presionar con cualquier objeto, hay un toque múltiple . Son posibles grandes superficies táctiles, hasta una pizarra .
El uso de tales pantallas es completamente similar al uso de pantallas táctiles capacitivas proyectadas. Responda a la distorsión de la pantalla. La precisión de las pantallas de galgas extensométricas no es alta, pero resisten perfectamente el vandalismo, los cambios de temperatura y una gran cantidad de humedad. La principal aplicación son los cajeros automáticos, máquinas expendedoras de boletos y otros dispositivos ubicados en la calle [17] .
La pantalla táctil DST ( Dispersive Signal Technology ) registra el efecto piezoeléctrico en el cristal. Puede presionar la pantalla con la mano o con cualquier objeto.
Una característica distintiva es la alta velocidad de reacción y la capacidad de trabajar en condiciones de contaminación severa de la pantalla. Sin embargo, el dedo debe moverse; el sistema no detecta un dedo fijo.
La pantalla táctil de inducción es una tableta gráfica con pantalla integrada. Tales pantallas responden solo a un bolígrafo especial.
Se utilizan cuando se requiere una reacción precisamente al presionar con un bolígrafo (y no con la mano): tabletas de última generación , algunos modelos de tabletas .
| Matr | 4 hilos | 5 hilos | Yomk | Pr-capacidad | surfactante | malla de infrarrojos | Venta al por mayor | Tenzo | horario de verano | Inducción | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Funcionalidad | |||||||||||
| mano enguantada | Sí | Sí | Sí | No | No | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | No |
| objeto conductor sólido | Sí | Sí | Sí | Sí | Sí | No | Sí | Sí | Sí | Sí | No |
| objeto sólido no conductor | Sí | Sí | Sí | No | No | No | Sí | Sí | Sí | Sí | No |
| Distingue la pluma de la mano | No | No | No | No | Sí | No | No | Sí | No | No | No |
| Toque múltiple | Sí [Z 1] | No | Sí [Z 1] | Sí [Z 1] | Sí | Sí [Z 1] | Sí [Z 1] | Sí | No | No | No |
| Medición de fuerza | No | No | No | No | Sí | Sí | No | Sí | Sí | No | Sí |
| Transparencia última, % [Z 2] | 85 | 75 | 85 | 90 | 90 | 100 | 100 | 100 | 95 | 90 | |
| Precisión [Z 3] | Abajo | Altura | Altura | Altura | Altura | miércoles | Abajo | miércoles | Abajo | Altura | Altura |
| Fiabilidad | |||||||||||
| Vida útil, millones de clics | 35 | diez | 35 | 200 | ∞ [Z 4] [18] | cincuenta | ∞ [Z5] | ∞ [Z4] | ??? | ∞ [Z4] | ∞ [Z4] |
| Protección contra la suciedad y los líquidos. | Sí | Sí | Sí | Sí| | Sí | No | No | Sí | Sí | Sí | Sí |
| Resistencia al vandalismo | No | No | No | No | Sí | No | No | Sí | Sí | No | No |
| Aplicación [Z 6] | limitado | limitado | limitado | Instalaciones | El exterior | Instalaciones | Instalaciones | Instalaciones | El exterior | Instalaciones | limitado |