Dotyková obrazovka

Dotyková obrazovka (angl. touchscreen) je snímač používaný ako vstupné zariadenie počítača, ktorý umožňuje zistiť polohu dotyku prsta alebo iného predmetu na displeji. Často sa týmto pojmom označuje aj zostava displeja s takýmto snímačom.

Rozdelenie

Podľa počtu snímaných bodov sa touchscreeny rozdeľujú na:

digitálne (malý počet bodov - či skôr plôšok - v ráde 10x10)
analógové (veľký počet bodov, porovnateľný s rozlíšením displejov)

Ďalšie rozdelenie je podľa použitej technológie.

Používané technológie

Optický (infračervený)

Optický touchscreen má v ráme displeja zabudovaný rad LED a oproti nim rad fotodetektorov. Niekedy je vytvorená matica pridaním podobnej sústavy aj v druhom smere.

Výhodou optického touchscreenu je, že na "dotyk" sa môže použiť akýkoľvek nepriehľadný predmet. Nevýhodou je malé rozlíšenie (t. j. len "digitálne" prevedenie). Relatívnou nevýhodou je aj to, že sa neregistruje dotyk ale prerušenie lúča, čo nastane skôr než sa prst dotkne povrchu displeja (k dotyku ani nemusí dôjsť) a to vyvoláva pocit neistého ovládania.

Optický touchscreen je dnes už zriedkavo používaný, keďže ho nie je možné použiť ako analógový touchscreen.

Rezistívny

Bližšie informácie v hlavnom článku: Rezistívna dotyková obrazovka

Rezistívna dotyková obrazovka

Princíp rezistívnej dotykovej obrazovky

Schéma 5-drôtovej rezistívnej dotykovej obrazovky

Rezistívny touchscreen tvoria dve transparentné fólie s priehľadnými rezistívnymi elektródami, umiestnené navzájom rovnobežne s malou medzerou. Dotyk spôsobí skrat medzi elektródami, vyhodnotením pomeru odporov medzi jednotlivými rohmi elektród sa určí miesto dotyku.

Rezistívny touchscreen sa vyrába aj v digitálnom prevedení pre lacnejšie aplikácie. V takomto prípade sa jednoducho vyhodnocuje kontakt v matici elektród.

Rezistívny touchscreen je relatívne lacný a široko používaný, ale má menšiu odolnosť a životnosť ako ostatné technológie.

Kapacitný

Kapacitný touchscreen je tvorený priehľadnou rezistívnou elektródou prikrytou odolnou vrstvou (sklo, plastová fólia). V niekoľkých bodoch sa elektróda napája malým striedavým napätím. Pri dotyku prstom sa kapacitne zvedie časť signálu, vyhodnotením pomeru prúdov z jednotlivých bodov je možné určiť bod dotyku.

Kapacitné touchscreeny sa vyznačujú vysokou odolnosťou voči opotrebovaniu a zničeniu, nie sú však vhodné do prostredí so silným elektromagnetickým rušením, problematická je aj prítomnosť kovových predmetov v ich blízkosti, a nie je možné ich používať pre dotyk nevodivými predmetami (problém predstavujú niekedy aj rukavice).

Ultrazvukový s povrchovou vlnou

Touchscreen s povrchovou vlnou je označovaný aj SAW (skr. z angl. Surface Acoustic Wave). Ultrazvukový transducer umiestnený na povrchu sklenenej platne vyvolá povrchovú vlnu, ktorá sa vďaka sústave odrazových plôch šíri cez celý povrch snímača až k prijímaciemu transduceru. Dotyk prstom utlmí vlnu, čo sa prejaví ako výpadok v prijímanom signále; z času v ktorom nastal výpadok a z rýchlosti šírenia povrchovej vlny je možné určiť bod dotyku.

Tieto touchscreeny sú citlivé na poškriabanie a znečistenie, sú však pomerne presné, niektoré dokážu dokonca snímať silu prítlaku prsta a vytvoriť tak "tretiu súradnicu".

Menej používané a experimentálne princípy

tlakový – piezosnímače vo viacerých bodoch snímajú tlak na rám displeja a pri zmene vyhodnotia bod tlaku
zvukový – mikrofóny vyhodnotia polohu „ťuknutia“ na povrch

Pripojenie k počítaču

Touchscreen, resp. jeho vyhodnocovacia jednotka (kontrolér), sa tradične pripájala k počítaču pomocou rozhrania RS232, dnes je však k dispozícii aj pripojenie cez rozhranie USB. Obvyklá je aj emulácia počítačovej myši, buď priamo kontrolérom, alebo pomocou zvláštneho softwarového ovládača v PC.

Aplikácie

Dotykové obrazovky sa používajú predovšetkým tam, kde je potreba interaktívneho ovládania (často formou hierarchického menu), avšak nie je možné alebo vhodné použiť tradičné vstupné jednotky - myš či trackball, krížový ovládač (joystick), klávesnicu či sústavu tlačidiel. Typické aplikácie tohoto druhu sú pri ovládaní rôznych zariadení a procesov v priemysle a tzv. informačné kiosky.

Druhá široká oblasť použitia je u zložitejších elektronických zariadení držaných v ruke, kde kvôli obmedzeným rozmerom by iný druh ovládania nebol vhodný, napr. zložitejšie mobilné telefóny, PDA (aj v kombinácii s mobilným telefónom, tzv. smartphone), miniatúrna herná konzola, a pod.

Použitie stylusu

V aplikáciách, kde je potrebné zabezpečiť vysoké rozlíšenie a presné určenie miesta dotyku (napr. PDA), sa namiesto prsta používa omnoho tenší predmet, ktorý sa drží v ruke ako pero, nazývaný stylus. Stylus je obvykle vyrobený z kovu alebo má kovové jadro kvôli hmotnosti (čo napomáha presnejšiemu dotyku), má plastový zaoblený hrot (aby nepoškodzoval dotykový displej), a má vytvorený priestor v zariadení, kam sa odkladá v čase, keď sa nepoužíva.

Problémy

životnosť (napr. v rezistívnych dotykových displejoch dochádza únavou materiálu k trvalým skratom)
odolnosť voči poškrabaniu (u väčšiny princípov)
odolnosť voči znečisteniu (u ultrazvukového aj optického)
chyba paralaxy (kvôli rozdielnej rovine zobrazenia a dotyku)
- chyba paralaxy klasickej obrazovky CRT sa mení s polohou kvôli zakriveniu obrazovky, kvôli tomu sa vyrábali adekvátne zakrivené snímače, to však nie je možné v rámci všetkých technológií - tento problém postupne zaniká s nástupom LCD displejov
chyby kalibrácie, rozkalibrovanie v čase, pri kapacitnom aj vplyv blízkosti kovových predmetov
presnosť - čiastočne obmedzená rozmermi prsta - toto je asi aj príčina, prečo dotykový displej nenahradil myš v bežných PC (spolu s cenou)
kapacitný - nemá možnosť dotyku nevodivým predmetom (napr. prst v rukavici môže byť problematický)
ultrazvukový - potreba dotyku predmetom, ktorý pohlcuje ultrazvuk