Что такое тачскрин на смартфоне?

Как работает сенсорный экран в телефоне – что это такое и чем отличается от дисплея

Для управления современными гаджетами уже нет необходимости нажимать на кнопки, достаточно просто коснуться экрана. Это стало возможным благодаря тачскрину (в среде специалистов называюты просто «тач» или «тач панель»), который стал неотъемлемой частью смартфонов и планшетов, в том числе Айфонов и Айпадов. Не удивительно, что из-за частого использования он нередко выходит из строя и становится головной болью для владельца аппарата. Если понимать, что из себя представляет этот компонент и по каким принципам работает, то можно быстро обнаружить неисправность и избежать неловких ситуаций при обращении в сервисный центр.

Что такое тачскрин

Этот термин образовался от двух английских слов — touch и screen, что буквально переводится как «сенсорный экран». История его появления продолжительная и происходила в несколько этапов. Первый в мире управляемый пальцем дисплей придумал и описал в своих научных работах американец Е. А. Джонсон в 1965 году. Пятью годами позже Доктор Сэмюэль Херст в ходе экспериментов разработал резистивный сенсорный экран, а само физическое производство продукта началось лишь в 1973 году.

В настоящее время жители городов имеют дело с сенсорными панелями практически ежедневно: ими оборудованы не только смартфоны и планшеты, но и банкоматы, справочные терминалы и пункты приема платежей. Тачскрин соединяется с дисплеем и чутко реагирует на любые прикосновения. Его можно охарактеризовать как устройство ввода информации, которое служит для замены клавиатуры.

Важно знать, что тачскрин — это лишь часть общей конструкции, ответственная только за сенсор. Для передачи изображения используется дисплей, который представляется собой жидкокристаллическую матрицу. Единство этих двух элементов называется дисплейным модулем, который является практически главным компонентом любого высокотехнологичного устройства.

Принцип работы сенсорной панели

Принцип работы тачскрина прост — любые прикосновения к нему вызывают какую-либо функцию или влекут за собой определенные действия. Физические же особенности его работы напрямую зависят от вида сенсорной панели. Всего их семь, но самыми распространенными на сегодняшний день являются три из них.

Резистивный сенсорный экран

Самый дешевый в производстве, устойчивый к загрязнениям и перепадам температур. Состоит из стеклянной панели и пластиковой мембраны, между которыми располагаются изоляторы. Любое нажатие приводит к тому, что стекло продавливает микро-изолятор, а мембрана с панелью замыкаются. После этого специальный контроллер считывает изменения и преобразует их в координаты соприкосновения. Слабые стороны этой модели — низкий показатель светопропускания, недолгий срок службы и высокий риск повреждения при падении.

Емкостный экран

Более надежный и долговечный, но уязвим для непогоды, воды и загрязнений. В нем используется специальное сенсорное стекло, покрытое резистивным материалом. Через него проходит переменный ток, который подается расположенными по углам экрана электродами. То есть, при прикосновении к тачскрину происходит утечка тока, фиксирующаяся специальными датчиками. Они регистрируют на эти изменения и передают в контроллер.

Сенсор на поверхностно-акустических волнах

Один из самых сложно устроенных экранов. Особенность его работы в том, что в толще стекла происходят ультразвуковые колебания. При нажатии на тачскрин волны поглощаются и преобразуются в электрический сигнал, который потом передается контроллеру. Преимуществом данной технологии является долгий срок службы, равный не менее 45 миллионам касаний. Главный же недостаток — экран крайне чувствителен к загрязнениям и электромагнитным помехам.

В дополнение к этому можно выделить еще несколько разновидностей сенсорных панелей. К ним относятся:

  • Проекционно-емкостные. На внутренней стороне таких экранов есть сетка электродов, при нажатии образующая конденсатор, емкость которого измеряют датчики электроники.
  • Инфракрасные. По их краям располагаются светоизлучатели и приемники в ИК-диапазоне, при касании экрана часть света перекрывается и тем самым определяется место нажатия.
  • Танзометрические. Базируются на простой фиксации деформации экрана, устойчивы к повреждениям и часто устанавливаются на улице.
  • Индукционные. Внутри них есть катушка индуктивности и провода, при касании такого экрана специальным инструментом происходит изменение напряжение существующего магнитного поля.

Как проверить тачскрин

Сенсорная панель может некорректно работать как при физическом повреждении мобильного устройства, так из без видимых на то причин. На то, что проблема именно в сенсоре указывают следующие факторы:

  • возникновение трещин на поверхности экрана;
  • отсутствие реакции на прикосновения и нажатия;
  • частичная реакция на касания: например, не работает только нижняя часть экрана;
  • некорректное восприятие и обработка нажатий: например, прикосновение к одному участку, а отклик в противоположном.

Причин подобной неисправности может быть несколько:

  1. Загрязнение дисплея. Если своевременно не протирать сенсор специальными средствами, то в ходе эксплуатации он обильно покрывается отпечатками пальцев и жирными следами, что может снизить его чувствительность.
  2. Нарушение температурного режима. Слишком высокие или низкие температуры, как и их сильный перепад — частая причина неисправности тачскрина.
  3. Повреждение шлейфа. Он может отслоиться от стекла при механических повреждениях, нарушив тем самым соединение последнего с сенсорным покрытием.
  4. Попадание влаги. Если внутри гаджета оказалась жидкость, то может произойти окисление контактов. Иногда проблему можно решить с помощью фена.
  5. Сбой программного обеспечения. В этом случае необходимо перепрошить аппарат, для этого потребуется USB-провод и само ПО.

Как самому заменить тачскрин на телефоне

Перед демонтажем сенсорного экрана следует выключить смартфон, вынуть аккумулятор и сим-карту. Важно запомнить последовательность разборки, чтобы потом суметь собрать аппарат обратно и не повредить внутренние элементы. В некоторых моделях может потребоваться полный разбор корпуса, что требует специальных знаний. Чтобы сделать замену сенсорного экрана на телефоне своими руками необходимо заранее подготовить специальное оборудование, а именно:

  • новый сенсор;
  • отвертка для мобильных телефонов;
  • фен;
  • пинцет;
  • скальпель или лезвие;
  • специальная лопатка или пластиковая карта;
  • силиконовая присоска;
  • эпоксидный клей b7000.

Сам процесс замены тачскрина выглядит следующим образом:

  1. Снять заднюю крышку телефона;
  2. Отверткой вывернуть все болты по периметру корпуса;
  3. Аккуратно вставить лопатку между креплением корпуса и поддеть;
  4. Феном прогреть клей, соединяющий сенсор с матрицей до температуры максимум 80 °С;
  5. Прикрепить на дисплей присоску, что позволит отделить тачскрин от матрицы;
  6. Нанести тонкий слой клея и установить новую сенсорную панель;
  7. Аккуратно прижать ее и удалить остатки клея;
  8. Собрать устройство в обратном порядке.

В чем разница между тачскрином и дисплеем

Дисплей — это та часть смартфона, на которую выводится изображение. Именно он является проводником визуальной информации и делает ее доступной для человеческого глаза. Тачскрин же представляет собой сенсорное стекло, главное предназначение которого — вызывать ту или иную функцию. То есть, он является лишь средством ввода информации, но никак не вывода.

Если телефон разбился и на нем появилась паутинка, но экран продолжает свою работу и можно отчетливо видеть картинку — то необходимо заменить только сенсор. Когда же аппарат искажает изображение и показывает кляксы, то придется менять дисплей, что является более затратной по времени и денежным средствам процедурой.

Что такое дисплейный модуль, составляющие дисплейного модуля

По статистике сервисных центров, разбитый экран на смартфоне – одна из частых причин обращений владельцев телефонов. В некоторых случаях стоимость ремонта обходится в минимальную сумму, иногда может составлять до 50% от цены на телефон.

Почему так выходит? Причина в том, что мастер называет сумму, в которую входит покупка и замена всего дисплейного модуля, независимо от поврежденного элемента: разбитого сенсорного стекла, нечувствительного тачскрина или экрана с некачественным изображением.

Экран представляет собой сложную конструкцию и такие понятия как «дисплей», «дисплейный модуль», «сенсор» и «матрица» — абсолютно разные элементы, от повреждения которых и зависит цена ремонта.

Что такое «дисплейный модуль»?

Конструктивно дисплейный модуль любой модели смартфона состоит из двух основных элементов:

  • Жидкокристаллической матрицы, формирующей изображение;
  • Стекла, к которому подводится сенсорная панель.

Если разбираться детальнее, то к каждому из этих элементов подключены еще вспомогательные панели, отвечающие за слаженную работу всего устройства. В ранних моделях смартфонов (к примеру, iPhone до 4 серии) между матрицей и дисплеем (лицевым стеклом) была воздушная прослойка. И, если в телефоне повреждалась стеклянная поверхность (появлялись трещины, сколы или царапины), или снижалось качество/пропадало изображение, то достаточно было поменять только один из элементов.

Последние же модели смартфонов (к примеру, после iPhone 4) изготавливаются по новой технологии, с созданием пассивного слоя — матрицу и дисплей склеивают между собой прозрачной клеевой основой OCA Adhesive. Поэтому и получается, что при повреждении одного из элементов приходится менять весь «дисплейный модуль».

Что такое сенсор в смартфоне?

Самым верхним слоем, подключенным к лицевой поверхности, является тачскрин (touchscreen) или сенсор. Различают три вида сенсорных панелей:

  • Емкостные
  • Волновые
  • Резистивные (упругие).

Панель сенсора представляет собой прозрачную сетку из оксида индия-олова, которой покрывается вся стеклянная поверхность, с микросхемами по углам экрана. Во время прикосновения к стеклу в определенной точке мембраны высвобождается часть электрического заряда и подробные сведения о характере касания мгновенно передаются в драйвер сенсорной панели. Далее сигнал поступает в материнскую плату и выполняются заданные процессы – нажимаются кнопки, открываются приложения и программы и т.д.

Самый популярный вид тачскринов на сегодняшний день – емкостный, потому как он позволяет отобразить до 90% изначальной яркости матрицы. Резистивные сенсоры остались в первых моделях смартфонов. Также есть модели, в которых тачскрин отделяется от стекла воздушным пространством, а есть склеенные – по типу OGS (one glass solution – «решение с одним стеклом»). OGS-дисплей обеспечивает лучшее качество изображения за счет сниженного количества отражающих поверхностей.

При появлении сбоев в работе тачскрина, когда телефон не реагирует на касания, необходимо тестировать гаджет. Если это программный сбой, то осуществляется обновление компонентов, а если это механическая поломка, то придется менять в зависимости от модели: либо стекло или дисплейный модуль. Замену только сенсора не выполняют, потому что при размещении новой панели важно добиться синхронизации между тачскрином и дисплеем, а достичь этого не в заводских условиях практически невозможно.

Читайте также  Нужен ли интернет для навигатора в смартфоне?

Что такое экран в телефоне?

Основные элементы экрана – это жидкокристаллическая матрица и подсветка. Часто ее дополняют пленками-фильтрами для более равномерной и насыщенной цветопередачи. В дисплейном модуле самым дорогим компонентом является как раз матрица, которая непосредственно создает изображение. С матрицами тоже много путаницы и заблуждений, основанных на незнании физических особенностей каждого вида. Попробуем разобраться с техническими характеристиками.

Все матрицы в смартфонах классифицируются по следующим типам:

  • на жидких кристаллах (LCD) – TN+film и IPS;
  • на органических светодиодах (OLED) – AMOLED.

Иногда матрицу классифицируют как TFT-матрицу, но это неверно, потому как технология TFT (thin-film transistor) используется во всех без исключения экранах. Это тонкопленочные транзисторы, которые управляют субпикселями. Стандартно за материальную основу для TFT-матриц брался аморфный кремний. Однако в самых последних моделях смартфонов можно найти экраны с характеристиками LTPS-TFT: это матрицы на поликристаллическом кремнии, имеющие более высокий коэффициент плотности пикселей (PPI) и сниженное энергопотребление.

Качество матрицы – это показатели угла обзора, контрастность и точность цветопередачи.

Все про жидкокристаллические экраны

В самых дешевых смартфонах устанавливают экран TN+film. Но самая популярная – это матрица IPS (In Plane Switching) с углом обзора до 180 градусов и качественной реалистичной цветопередачей. В данной группе различают две модификации:

  • AH-IPS (Advanced High Performance IPS) – разработка LG;
  • PLS (Plane to Line Switching ) – разработка Samsung

Даже не разбираясь в особенностях матриц, можно легко определить, какой тип экрана в смартфоне. Если при наклоне девайса изображение тускнеет или исчезает, а цвета неестественно яркие или, наоборот, очень тусклые, то в нем установлена TN-матрица.

Все про экраны на органических кристаллах

Матрицы OLED (organic light-emitting diode) основаны на органических светоизлучающих полупроводниках. Если к жидкокристаллическим матрицам подсоединяется панель LED-подсветки, то по технологии OLED светятся все элементы поверхности. При этом электроэнергии затрачивается меньше, а контрастность, цветопередача и угол обзора выше.

Дисплейные модули с OLED-матрицами компактнее, тоньше и легче, но стоят они дороже, чем IPS.

Разновидности технологии OLED:

  • AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode)
  • Super AMOLED (Super Active Matrix Organic Light-Emitting Diode)
  • QLED (quantum dot Light-Emitting Diode) (пока еще на уровне экспериментальной технологии для TV).

Зачем нужна хорошая матрица?

Матрица отвечает не только за качество сформированного изображения, но и за здоровье наших глаз. Чем выше стоимость матрицы, тем более высокий коэффициент PPI она имеет. PPI – это pixels-per-inch, соотношение размера и разрешения экрана. Чем больше пикселей, тем плотнее они располагаются друг к другу, создавая более четкое изображение. Если разрешение низкое, то глаза вынуждены сами настраивать резкость, что приводит к спазму и перенапряжению мышц, а в длительной перспективе – к близорукости. При одинаковом разрешении 720х1280 смартфон с диагональю 4,3 дюйма будет безопаснее для глаз, нежели 4,7, потому что плотность пикселей в первом случае будет выше.

Что касается подсветки, то экраны OLED безопаснее, чем экраны LCD. Жидкие кристаллы подсвечиваются постоянно, подвергая глаз длительному воздействию яркого света, а органические светодиоды подсвечиваются выборочно. По сути, OLED-матрица находится в «выключенном» состоянии, а светодиоды загораются только в местах отображения информации, что гораздо безвреднее для глаз.

Выводы:

  1. Дисплейный модуль состоит из: экрана в сборе с сенсорным стеклом (тачскрином).
  2. Современный экран смартфона — жидкокристаллическая матрица (LCD) с подсветкой, задача которой выводить изображение.
  3. Сенсорная панель – прозрачная сетка, которая реагирует на касания.
  4. В некоторых случаях мастера меняют сразу же весь дисплейный модуль, а не его составляющие. Соответственно цена за ремонт будет выше, чем за замену тачскрина или LCD экрана.

Тачскрин что это такое на телефоне

Здравствуйте! Эта статья о специальных устройствах, которые позволяют быстро и удобно пользоваться телефонами одним нажатием пальца. Тачскрин что это такое на телефоне? Вы узнаете, какие функции они выполняют, какие бывают виды таких экранов, и как на них работать. А также об их проверке и ремонте.

  1. Что это
  2. Резистивные
  3. Плюсы
  4. Минусы
  5. Проекционно-ёмкостные
  6. На этом все

Что это

Эта техника предназначена для ввода информации, она выглядит многоуровневой материей, с нанесённым на неё слоем прозрачного резистивного слоя.

В углах расположены электроды, которые подают на проводящий слой низковольтное переменное напряжение. Будьте осторожны в обращении со своим дисплеем на мобильном телефоне, потому что его поломка приведёт к тому, что Вы не сможете защитить свою спрятанную от посторонних глаз личную информацию!

Представьте, что будет, если на нём появится трещина и придётся остаться без него на очень продолжительное время? А если поломка вывела его из строя, то Вы рисуете потерять навсегда номера телефонов поклонника и адрес почты из той самой компании мечты, которую прячете под паролем, а сам телефон ставите на блокировку экрана даже дома.

Резистивные

Резистивными сенсорные панели называют из-за действия резистивного тока, с помощью которого и обрабатывается сигнал, посланный электрическим импульсом нашего тела.

Такая панель постоянно находится под напряжением резистентного тока мощностью 5 мгц. Это совершенно безопасно для Вашей жизни и здоровья. Вы не будете чувствовать этого напряжения вообще.

На том или ином типах экранов есть специальное защитное стекло. С ним нужно быть очень осторожным — при повреждении его сенсорная панель может плохо функционировать и даже выйти из строя.

Сначала на сенсорном дисплее возникнут «мёртвые пятна» по нижней полосе или по краям. Затем будет «сглаживание» — перелистывание. Это когда Вы не можете выбрать нужную функцию, чтобы она появилась на экране.

Плюсы

Резистивные сенсорные дисплеи выполнены по более простым технологиям и не так дороги в производстве. В целом они имеют хорошую мощность и скорость.

Можно нажимать на такую панель как пальцем, так и любым предметом. Главное, чтобы он не был острым и тяжёлым. Имеет хорошую светопроводимость.

Влагостойкий — тяжёлое стекло резистивной сенсорной панели не пропускает влаги и влажности. Достаточно прочный. Нужно приложить не малые усилия, чтобы специально его повредить.

При необходимости можно приобрести к такому тачскрину специальный «стилус» для удобной работы. Не подвергать избыточной влажности и образованию конденсата-испарения влаги.

Не оставлять на сильном морозе и не подвергать воздействию высоких температур, не носите в сауну и не оставляйте на открытых солнечных лучах.

Минусы

Минусы сенсорных панелей (тачскринов) резистивного типа в том, что удобные для Вас касания его заколками и ногтями, вилками и ножами-что под руку попадётся, наносят механические повреждения и приведут к поломке или вовсе к отказу устройства.

Вы не сможете самостоятельно выявить причину и сделать ремонт, или купить другое такое устройство и поставить на место утраченного. Хотя в интернете много инструкций по его замене.

Если Вы никогда не занимались ремонтом и установкой тачскринов, то купите неподходящую Вам модель и пытаясь отделить старое, можете повредить сам телефон и потратить время зря.

В то время как мастер сразу найдёт причину и назовёт точное время окончания ремонта. С резистивной моделью тачскринов мы познакомились, и поняли из чего она состоит.

Проекционно-ёмкостные

Суть технологии таких устройств в том, что они прочнее и ярче. Могут поддерживать функцию «мультитач»: это такая функция сенсорных панелей, при которой мы можем отдавать сигналы не одним пальцем, а всеми 10-ю, и будет принят не один сигнал, как раньше, а несколько сразу.

Такие дисплеи устанавливают на очень дорогие модели. Сложны в производстве, но очень долговечны. В основу действия таких устройств положена выработка конденсата.

Чтобы команды принимались лучше и точнее, такой экран имеет больше электродов и более «чувствительные»датчики. Самсунг впервые смогли добиться более прозрачных частиц, чем их коллеги.

Выдерживает около 200 тысяч нажиманий. Действие таких устройств таково, что в отличие от резистивного, где площадь сигнала проявляется точкой, то на проектно-емкостном тачскрине электроды образуют более широкое поле действия.

Удивительно то, что по характеристикам ёмкостного типа, определяется как многослойная деталь, которая лучше отражает свет и потому имеет лучшее разрешение и яркие цвета, но по словам разработчиков Самсунга Линова Ёга — «К ним применены все технологии по достижению максимальной прозрачности».

Также говорится о высоком сроке службы таких устройств — 5-6 лет. На проекционно-ёмкостные устройства губительны воздействия различными острыми предметами.

По отзывам пользователей, такие устройства выдерживают огромное множество ежесекундных касаний и при этом не вышла из строя ни одна функция!

Не допускайте воздействия на них низких температур — это ухудшает работу таких устройств и может стать причиной выхода из строя.

Нет смысла использовать стилус и специальные перчатки. Устройство реагирует исключительно на электрические импульсы человеческого тела.

По опыту «общения» с этим устройством отмечаешь высокую прочность, невероятно высокое разрешение экрана, отлично передаёт цвета.

В отличие от дешёвых моделей не имеет мёртвых зон после повреждений и воздействия высоких температур у плиты.

Недостатки — греется. В целом прекрасно. На рынке этих резистивных тачскринов выбор очень большой. Благодаря простоте и тому, что замена стоит не таких денег, как дорогие модели. Когда можно заплатить и 15 и 24 тысячи за смену и постановку нового тачскрина.

Но недостаток резистивных тачскринов в том, что лёгкость технологии в основе изготовления привела к тому, что люди стали настраивать и разбирать эти тачскрины своими руками.

Слышали о настройке «калибровки» таких механизмов? Рассмотрим процесс. Нужно зайти в функцию настройки и выбрать «стать разработчиком». В некоторых моделях сразу можно выбрать настройки яркости и иные параметры.

Нажмите «я разработчик». На экран выйдут самые разнообразные данные. Но будьте внимательны, потому что можно изменить те или иные параметры, а потом не иметь возможности вернуть все настройки обратно.

Продолжаем обсуждение разных производителей! Сенсорные панели компании «Эпл» имеют высококачественные панельно-ёмкостные устройства. Но минус здесь в том, что трудно достать замену сенсорной панели. И конечно — дорого.

Читайте также  Нужно ли покупать защитное стекло для смартфона?

«Линейки» мобильных телефонов Галакси радуют не дорогими моделями с отличным соотношением цены и качества. Редко сдаются в ремонт.

Однако не только цена должна влиять на Ваш выбор сенсорной панели! На очень дешёвых моделях Вы увидите, что при воздействии прямых солнечных лучей такое стекло выглядит полностью прозрачным, а на работающем телефоне Вы увидите сетку внутри.

Это указывает на очень тонкое по толщине стекло-защиту сенсорной панели. Однако, если телефон будет эксплуатироваться в щадящем режиме, когда Вы не прораб на стройке или рабочий на производстве. Достаточно и простого стекла.

Вернёмся к настройкам и эксплуатации! Если устройство подверглось механическим повреждениям, то есть если произошло зависание, но панель всё же работает. Войдите в настройке и очистите Кэш. Удалив лишние приложения, улучшите работу телефона и производительности сенсорной панели.

Если после удара телефон завис совсем, придётся вытащить из него аккумулятор. Сходите в салон сотовой связи или в ремонт. Немного подождите и поставьте аккумулятор обратно. Через 2 минуты.

Теперь телефон и повреждённая сенсорная панель должны хорошо реагировать. Теперь о самом защитном стекле. Как Вы теперь узнали, толщина защитного стекла может доходить до 0,99 мм.

Но вот в чём нужно разобраться, оригинальная это часть или нет. Главный показатель, это то, что оригинальное защитное стекло при появлении трещины продолжит работать, а не оригинальное выйдет из строя.

Купить другое и поставить на место испорченного, — не беда. Но вот подобрать нужный для Вашего устройства нелегко. Потому что в продаже встречаются китайские (фабричные) и оригинальные — А класса. Необходимо ставить оригинальные А класса. Они дороже, но ходить будут «до победного», долго.

Китайский (фабричный тип) идёт не для каждого телефона. Много фирменных особенностей «анатомической» формы Вашего мобильного телефона и его размеров.

Образцы китайской фабрики имеют тонкий слой защитного стекла. С трудом примеряются к лицевой панели любого телефона. Его сложно установить из-за неровных краёв. Он боится конденсата и помещений с высокими температурами. Легко загрязняются. От трещины могут перестать функционировать, просто требуют много внимания.

Есть обыкновенные телефоны и их сенсорные панели. Но здесь не всегда попадётся качественный вариант. Такой экран и быстро теряет качество. Размеры подобрать трудно. Сначала обратитесь к продавцу салона связи. Хорошо здесь одно, — можно сменить надоевший на новый. Дорого и хлопотно. Зато часто!

На этом все

Вот и все о данном вопросе. Такой материал о сенсорном способе ввода информации у нас получился. Пишите в комментариях какие у вас экраны на телефоне, что в них особенного. Подписывайтесь на наш блог и следите за нашими обновлениями.

Устройство дисплея смартфона

Экран смартфона является не только неотъемлемым элементом конструкции мобильного устройства, но и одним из наиболее важных его компонентов. Уже давно прошли времена, когда для того чтобы охарактеризовать телефон как крутой, достаточно было его цветного дисплея. На сегодняшний день огромное разнообразие экранов удовлетворяет абсолютно всех, даже исключительно требовательных пользователей. Обратная сторона медали изобилия и доступности – мудрёные технологии и термины едва ли доступны простому обывателю. Более того, при поверхностном осмотре может показаться, что все экраны примерно одинаковые и различаются только по размеру. При более тщательном изучении становиться ясно, что устройство дисплея смартфона, включая аппараты Хайскрин, включает такие важные факторы, как качество цветопередачи, комфортность использования при ярком освещении, углы обзора, быстрота реакции сенсора на прикосновение и многое другое.

КОМПОНЕНТЫ ДИСПЛЕЯ СМАРТФОНА

Глаза человека – это один из главнейших проводников информации для мозга, поэтому совершенно естественно, что экран смартфона является важнейшей частью устройства, т.к. с его помощью осуществляется не только управление, но и считывание информации.

Рассвет развития электронных технологий начинался с использования для экранов TV и ПК принципа электронно-лучевой трубки, семидесятые года ознаменованы появлением первого жидкокристаллического монохромного экрана, технология производства которого при появлении первых мобильных телефонов благополучно перекочевала в данную индустрию. Несколько позже применение технологии производства экранов на основе органических светодиодов ознаменовало появление сенсорных и гибких дисплеев.

Практически любое устройство дисплея смартфона включает такие компоненты:

  • Слой жидких кристаллов, пропускающих световые лучи;
  • Матрица, отвечающая за формирование картинки;
  • Светофильтры, предназначенные для получения цветной картинки;
  • Источник света

О РАЗРЕШЕНИИ, ДИАГОНАЛИ, ПЛОТНОСТИ ПИКСЕЛЕЙ, ТИПАХ ТАЧСКРИНА И ВИДАХ ДИСПЛЕЯ СМАРТФОНА

Разрешение и диагональ

Параметры чрезвычайно значимые для получения качественной и четкой картинки. Важно, чтобы соотношение величины экрана и разрешения было адекватным, иначе можно получить откровенно зернистое некачественное изображение. Самые распространенные варианты на сегодня – это 540х960 рх/4,8″ в дешёвых моделях, 720х1280 рх/5-5,5″ (HD-картинка с хорошей детализацией), 1080х1920 рх/от 5″ и выше (Full HD-супер изображение отличного качества) в более функциональных телефонах.

Плотность пикселей

Данный показатель влияет на резкость экрана, т.е. представляет собой показатель комфортной эксплуатации для интернет-серфинг, чтения книг и пр. Следует понимать, что на большом дисплее с низким разрешением плотность пикселей будет мала. Для того, чтобы избежать видимой погрешности картинки при эксплуатации лучше отдать свое предпочтение диапазону 200-300 ppi.

Тип тачскрина

Сегодня самыми известными являются резистивные и емкостные дисплеи.

1. Резистивный тип.

Представляет собой двухслойное покрытие с нанесением прозрачных дорожек проводников. Определение координат касания выполняется в результате изменения сопротивления тока в точке прикосновения. Такой тип сейчас почти не используется. Плюс таких экранов в небольшой цене и возможности нажатия точечно любым предметом, минус в недолговечности, подверженности к повреждениям, постепенное уменьшение яркости.

2. Емкостный тип.

Представляет собой однослойное покрытие с нанесением на внутреннюю сторону токопроводящей прослойки, также, может быть представлен в виде стекла и сенсорной пленочки. Отклик сенсора осуществляется за счет определения координат утечки тока от точки прикосновения. Преимущество таких экранов в повышенной яркости и сочности цветов, устойчивости к повреждениям, недостатком является непростое производство и возможность управления только при помощи пальцев. Устойчивость к повреждениям повышают путем использования защитных стекол, загрязнения предотвращают при помощи нанесения олеофобного напыления. Ёмкостной тип используется в подавляющем большинстве случаев, включая марку смартфонов Хайскрин

В создании дисплеев чаще всего используют технологии жидкокристаллических матриц – LCD и органических светодиодов – OLED. Более востребован LCD, подразделяемый на TN (отличается низкой стоимостью и быстрым откликом с плохими углами обзора и цветопередачей), IPS (отличная цветопередача, отличные углы обзора, повышенная контрастность и сочность картинки) и PLS (модернизированная версия TN). Что касается OLED и AMOLED, эти дисплеи не нуждаются в подсветке по периметру, как LCD. Их преимущество в сочной цветовой гамме, яркости и отличных углах обзора, недостаток – хрупкость и высокое энергопотребление.

НЕКОТОРЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭКРАНОВ СМАРТФОНОВ

Конечно, устройство дисплея смартфона на технологиях формирования картинки не ограничивается. Так, не менее важным в образовании экрана является наличие воздушной прослойки между сенсором и дисплеем, у данной технологии есть название – OGS, что значит объединение сенсора и матрицы в единое целое. Ее использование значительно улучшило качественные характеристики изображения и положительным образом отразилось на уменьшении толщины смартфона. Вместе с тем есть у технологии и неприятный минус – при повреждении стекла поменять его отдельно вряд ли удастся. Тем не менее, достоинства OGS привели к тому, что другие экраны встретить можно только в очень дешевых моделях. На этом производители современных смартфонов не остановились – в последние несколько лет просматривается четкая тенденция на еще большее уменьшение толщины экрана, изменение формы преимущественно на изгиб, причем не только стекла и экрана, но и мобильного устройства в целом.

ЧТО МЕНЯТЬ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИИ — СТЕКЛО ИЛИ МОДУЛЬ?

Для объективной оценки необходимости замены поврежденного того или иного элемента необходимо подробнее остановиться на следующих определениях:

Дисплей. Элемент мобильного устройства, который выводит на экран смартфона графические (изображение) и текстовые данные.

Тачскрин или сенсор. Внешний слой дисплея, реагирующий на прикосновения, показывая затребованную информацию.

Дисплейный модуль. Представляет собой дисплей и сенсор, склеенные специальным клеем. Если судить по потребительскому спросу, один из важнейших критериев, по которому пользователь выбирает для себя смартфон – это размер и качественные характеристики экрана, что автоматически делает его самым уязвимым местом телефона, несмотря на то, что разработчики применяют для их создания самые качественные материалы.

Очень часто пользователи сталкиваются с такими проблемами, как механические повреждения экрана – это могут быть падения, трещины, удары, повреждения от ношения в сумке или кармане от ключей и других твердых и острых предметов. Первый признак того, что дисплей не исправен, сенсор перестает реагировать на прикосновения. И здесь кроется самая главная проблема: зачастую замена сенсора или защитного стекла или в принципе невозможна, так как представляет собой единый с дисплеем модуль или же попросту не рентабельна. Поэтому в большинстве случаев специалисты предложат заменить дисплейный модуль как единое целое. Этот фактор является и рекомендацией к бережному отношению к смартфону, с крайне желательным использованием аксессуаров – плёнок, стёкол.

Что такое тачскрин на смартфоне?

СмартПульс — держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

Главная — Информация к размышлению (статьи) — Устройство дисплея мобильного телефона (смартфона) и планшета. Устройство жидкокристаллического экрана. Типы дисплеев, их отличия.

Устройство дисплея мобильного телефона (смартфона) и планшета. Устройство жидкокристаллического экрана. Типы дисплеев, их отличия.

В этой статье мы разберем устройство дисплеев современных мобильных телефонов, смартфонов и планшетов. Экраны крупных устройств (мониторов, телевизоров и т.п.), за исключением небольших нюансов, устроены аналогично.

Разборку будем проводить не только теоретически, но и практически, со вскрытием дисплея «жертвенного» телефона.

Рассматривать, как устроен современный дисплей, мы будем на примере наиболее сложного их них — жидкокристаллического ( LCD — liquid crystal display ). Иногда их называют TFT LCD , где сокращение TFT расшифровывается » T hin- F ilm T ransistor» — тонкопленочный транзистор; поскольку управление жидкими кристаллами осуществляется благодаря таким транзисторам, нанесенным на подложку вместе с жидкими кристаллами.

Читайте также  Как настроить ММС на смартфоне?

В качестве «жертвенного» телефона, дисплей которого будет вскрыт, выступит дешевенький Nokia 105.

Основные составные части дисплея

Жидкокристаллические дисплеи ( TFT LCD , и их модификации — TN, IPS, IGZO и т.д.) состоят укрупненно из трех составных частей: сенсорной поверхности, устройства формирования изображения (матрица) и источника света (лампы подсветки). Между сенсорной поверхностью и матрицей расположен еще один слой, пассивный. Он представляет собой прозрачный оптический клей или просто воздушный промежуток. Существование этого слоя связано с тем, что в ЖК-дисплеях экран и сенсорная поверхность представляют собой совершенно разные устройства, совмещенные чисто механически.

Каждая из «активных» составных частей имеет достаточно сложную структуру.

Начнем с сенсорной поверхности (тачскрин, touchscreen). Она располагается самым верхним слоем в дисплее (если она есть; а в кнопочных телефонах, например, ее нет).
Её наиболее распространенный сейчас тип — ёмкостная. Принцип действия такого тачскрина основан на изменении электрической емкости между вертикальными и горизонтальными проводниками при прикосновении пальца пользователя.
Соответственно, чтобы эти проводники не мешали рассматривать изображение, они делаются прозрачными из специальных материалов (обычно для этого используется оксид индия-олова).

Существуют также и сенсорные поверхности, реагирующие на силу нажатия (т.н. резистивные), но они уже «сходят с арены».
В последнее время появились и комбинированные сенсорные поверхности, реагирующие одновременно и на емкость пальца, и на силу нажатия (3D -touch -дисплеи). Их основу составляет емкостной сенсор, дополненный датчиком силы нажатия на экран.

Тачскрин может быть отделен от экрана воздушным промежутком, а может быть и склеен с ним (так называемое «решение с одним стеклом», OGS — O ne G lass S olution).
Такой вариант (OGS) имеет значительное преимущество по качеству, поскольку уменьшает уровень отражения в дисплее от внешних источников света. Это достигается за счет уменьшения количества отражающих поверхностей.
В «обычном» дисплее (с воздушным промежутком) таких поверхностей — три. Это — границы переходов между средами с разным коэффициентом преломления света: «воздух-стекло», затем — «стекло-воздух», и, наконец, снова «воздух-стекло». Наиболее сильные отражения — от первой и последней границ.

В варианте же с OGS отражающая поверхность — только одна (внешняя), «воздух-стекло».

Хотя собственно для пользователя дисплей с OGS очень удобен и имеет хорошие характеристики; есть у него и недостаток, который «всплывает», если дисплей разбить. Если в «обычном» дисплее (без OGS) при ударе разбивается только сам тачскрин (чувствительная поверхность), то при ударе дисплея с OGS может разбиться и весь дисплей целиком. Но происходит это не всегда, поэтому утверждения некоторых порталов о том, что дисплеи с OGS абсолютно не ремонтируемые — не верно. Вероятность того, что разбилась только внешняя поверхность — довольно велика, выше 50%. Но ремонт с отделением слоев и приклейкой нового тачскрина возможен только в сервис-центре; отремонтировать своими руками крайне проблематично.

Теперь переходим к следующей части — собственно экрану.

Он состоит из матрицы с сопутствующими слоями и лампы подсветки (тоже многослойной!).

Задача матрицы и относящихся к ней слоев — изменить количество проходящего через каждый пиксель света от лампы подсветки, формируя тем самым изображение; то есть в данном случае регулируется прозрачность пикселей.

Немного детальнее об этом процессе.

Регулировка «прозрачности» осуществляется за счет изменения направления поляризации света при прохождении через жидкие кристаллы в пикселе под воздействием на них электрического поля (или наоборот, при отсутствии воздействия). При этом само по себе изменение поляризации еще не меняет яркости проходящего света.

Изменение яркости происходит при прохождении поляризованного света через следующий слой — поляризационную пленку с «фиксированным» направлением поляризации.

Схематично структура и работа матрицы в двух состояниях («есть свет» и «нет света») изображена на следующем рисунке:


(использовано изображение из нидерландского раздела Википедии с переводом на русский язык)

Поворот поляризации света происходит в слое жидких кристаллов в зависимости от приложенного напряжения.
Чем больше совпадут направления поляризации в пикселе (на выходе из жидких кристаллов) и в пленке с фиксированной поляризацией, тем больше в итоге проходит света через всю систему.

Если направления поляризации получатся перпендикулярными, то свет теоретически вообще проходить не должен — должен быть черный экран.

На практике такое «идеальное» расположение векторов поляризации создать невозможно; причем как из-за «неидеальности» жидких кристаллов, так и не идеальной геометрии сборки дисплея. Поэтому и абсолютно-черного изображения на TFT экране не может быть. На лучших LCD экранах контрастность белое/черное может быть свыше 1000; на средних 500. 1000, на остальных — ниже 500.

Остается еще к этому добавить проблемы, возникающие при прохождении света под углом (когда пользователь смотрит не перпендикулярно), и в итоге можем получить не только паразитную засветку, но и другие цвето-яркостные искажения.

Только что была описана работа матрицы, изготовленной по технологии LCD TN+film. Жидкокристаллические матрицы по другим технологиям имеют схожие принципы работы, но другую техническую реализацию. Наилучшие результаты по цветопередаче получаются по технологиям IPS, IGZO и *VA (MV A, PVA и т.п.).

Теперь переходим к самому «дну» дисплея — лампе подсветки. Хотя современная подсветка собственно ламп и не содержит.

Несмотря на простое название, лампа подсветки имеет сложную многослойную структуру.

Связано это с тем, что лампа подсветки должна быть плоским источником света с равномерной яркостью всей поверхности, а таких источников света в природе крайне мало. Да и те, что есть, не очень подходят для этих целей из-за низкого КПД, «плохого» спектра излучения, или же требуют «неподходящего» типа и величины напряжения свечения (например, электролюминесцентные поверхности, см. Википедию ).

В связи с этим сейчас наиболее распространены не чисто «плоские» источники света, а «точечная» светодиодная подсветка с применением дополнительных рассеивающих и отражающих слоев.

Рассмотрим такой тип подсветки, проведя «вскрытие» дисплея телефона Nokia 105.

Разобрав систему подсветки дисплея до её среднего слоя, мы увидим в левом нижнем углу единственный светодиод белого свечения, который направляет свое излучение внутрь почти прозрачной пластины через плоскую грань на внутреннем «срезе» угла:

Пояснения к снимку. В центре кадра — разделенный по слоям дисплей мобильного телефона. В середине на переднем плане снизу — покрытая трещинами матрица (повреждена при разборке). На переднем плане вверху — срединная часть системы подсветки (остальные слои временно удалены для обеспечения видимости излучающего белого светодиода и полупрозрачной «световодной» пластины).
Сзади дисплея видна материнская плата телефона (зеленого цвета) и клавиатура (снизу с круглыми отверстиями для передачи нажатия от кнопок).

Эта полупрозрачная пластина является одновременно и световодом (за счет внутренних переотражений), и первым рассеивающим элементом (за счет «пупырышков», создающих препятствия для прохождения света). В увеличенном виде они выглядят так:


В нижней части изображения левее середины виден яркий излучающий белый светодиод подсветки.

Форма белого светодиода подсветки лучше различима на снимке с пониженной яркостью его свечения:

Снизу и сверху этой пластины подкладывают обыкновенные белые матовые пластиковые листы, равномерно распределяющие световой поток по площади:

Далее сверху на этот «бутерброд» укладывают еще один лист с особыми свойствами.

Его условно можно назвать «лист с полупрозрачным зеркалом и двойным лучепреломлением». Помните, на уроках физики нам рассказывали про исландский шпат, при прохождении через который свет раздваивался? Вот это похоже на него, только еще и немного с зеркальными свойствами.

Вот так выглядят обычные наручные часы, если часть их прикрыть этим листом:

Вероятное назначение этого листа — предварительная фильтрация света по поляризации (сохранить нужную, отбросить ненужную). Но не исключено, что и в плане направления светового потока в сторону матрицы эта пленка тоже имеет какую-то роль.

Вот так устроена «простенькая» лампа подсветки в жидкокристаллических дисплеях и мониторах.

Что касается «больших» экранов, то их устройство — аналогично, но светодиодов в устройстве подсветки там больше.

В более старых жидкокристаллических мониторах вместо светодиодной подсветки использовали газосветные лампы с холодным катодом (CCFL , Cold Cathode Fluorescent Lamp ) .

Структура дисплеев AMOLED

Теперь — несколько слов об устройстве нового и прогрессивного типа дисплеев — AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Dio de ).

Устройство таких дисплеев значительно проще, так как там нет лампы подсветки.

Эти дисплеи образованы массивом светодиодов и светится там каждый пиксель в отдельности. Достоинствами дисплеев AMOLED являются «бесконечная» контрастность, отличные углы обзора и высокая энергоэффективность; а недостатками — уменьшенный срок «жизни» синих пикселей и технологические сложности изготовления больших экранов.

Также надо отметить, что, несмотря на более простую структуру, стоимость производства дисплеев AMOLED пока что выше, чем дисплеев TFT LCD.

Кроме дисплеев AMOLED , постепенно пробивают себе дорогу в жизнь другие дисплеи на основе светодиодов — micro-LED. Они отличаются от AMOLED тем, что светодиоды в них — не на основе органических полупроводников, а на основе настоящих светодиодов, только микроскопических.

Технология производства таких дисплеев — ещё более дорогая.

И, наконец, надо сказать, что дисплеи электронных книг не относятся ни к одному из перечисленных типов, они рассмотрены в отдельной статье.

Ваш Доктор.
12 мая 2017 г.

Другие статьи цикла «Как устроен смартфон» :

Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам

В комментариях запрещены, как обычно, флуд, флейм и оффтопик.
Также запрещено нарушать общепринятые нормы и правила поведения, в том числе размещать экстремистские призывы, оскорбления, клевету, нецензурные выражения, пропагандировать или одобрять противозаконные действия. Соблюдение законов — в Ваших же интересах!