Ekrani osetljivi na dodir

Kažu da je sve počelo kad je plavuša pokušala da ispravi grešku mazanjem monitora belim lakom za korekturu. Šalu na stranu, svako ko koristi računar bar jednom je osetio potrebu da dodirne ekran i da na taj način izvrši neku komandu. A onda su se takvi ekrani zaista i pojavili...

Ekrane osetljive na dodir (engl. touchscreen) sigurno ste primetili – ako ništa drugo, onda bar u nekim prodavnicama na kasama. Danas se najčešće viđaju na mobilnim telefonima, tabletima i uređajima za GPS navigaciju, ali ih ima i u većem obliku, recimo kod informacionih panela za turiste ili posetioce sajmova, te komandnih panela za upravljanje procesima u fabrikama i postrojenjima.

Istorijat

Najširi krug korisnika povezuje touchscreenove sa mobilnim telefonima, ne sumnjajući da izum uopšte nije tako nov. Prvi članak u kojem je opisan način da se napravi ekran osetljiv na dodir, po načinu rada identičan onom na najmodernijim mobilnim telefonima, objavio je daleke 1965. godine izvesni E. A. Džonson, službenik u kontroli leta (Royal Radar Establishment) iz Velike Britanije. Godine 1975. razvijen je projektat PLATO za učenje pomoću računara (računari su tada još bili glomazne šklopocije smeštene u klimatizovane sobe), koji je kao sastavni deo imao terminal opremljen ekranom osetljivim na dodir (infracrveni tip). Slična izvedba pojavila se 1983. godine i u jednom od prvih komercijalnih personalnih računara HP-150, čiji je 9-inčni touchscreen monitor proizveo Sony.

Razvojem monitora polako se prešlo s tehnologije katodne cevi na monitore sa tečnim kristalima, koji su se takođe pravili u varijantama osetljivim na dodir. Touchscreenovi su doživeli procvat u poslednjih nekoliko godina na mobilnim telefonima i tabletima, gde predstavljaju osnovni korisnički interfejs za rad.

Donedavno je većina touchscreenova mogla da detektuje dodir samo u jednoj tački. To je počelo da se menja razvojem jednog tipa kapacitivnog displeja, koji se u poslednje vreme masovno koristi na mobilnim telefonima i tabličnim računarima.

Postoji nekoliko vrsta ekrana osetljivih na dodir prema načinu na koji rade. Sve ćemo ih ukratko pomenuti, a dva najzastupljenija detaljnije ćemo opisati u posebnim okvirima.

Rezistivni ekrani

Ekran ovog tipa sastoji se od nekoliko slojeva. Dva sloja su elektroprovodljiva i na neki način su odvojena jedan od drugog (recimo, na jedan od njih nanesene su sićušne neprovodne loptice koje drže razmak). Pritiskom prstom ili nekim predmetom provodni slojevi se na tom mestu dodirnu i poteče električna struja. Na osnovu toga moguće je odrediti tačno mesto dodira. Međutim, na ovakav način nije moguće detektovati dva ili više istovremenih dodira.

Otporni (rezistivni) sistem omogućava veoma precizan rad, ali mu je mana to što je potrebno relativno jako pritisnuti površinu ekrana, uz njeno istovremeno ugibanje. Zbog velike preciznosti, rezistivni sistem primenjuje se kod relativno malih ekrana na mobilnim uređajima, a veliki pritisak postiže se upotrebom zašiljene olovčice (stylus), koja može biti od bilo kog materijala, a najčešće je od plastike. Cena izrade je relativno niska, u poređenju sa ostalim tehnologijama za touchscreenove.

Ekrani sa površinskim akustičnim talasom (SAW)

Površinom ovih ekrana puštaju se ultrazvučne vibracije, a po ivicama su smešteni prijemnici. Kada se površina ekrana dodirne prstom ili bilo kakvim čvrstim predmetom, zvuk se delimično apsorbuje. Ta promena se registruje i na osnovu nje određuje se mesto dodira. Ovakvi ekrani veoma su precizni, ali su i veoma osetljivi na oštećenja i prljavštinu.

Kapacitivni ekrani

Postoji nekoliko vrsta kapacitivnih ekrana osetljivih na dodir, koji se uglavnom razlikuju po tome da li ekran sadrži dva sistema elektroda ili kao drugi sistem elektroda služi korisnikov prst. Jedan sistem elektroda sastoji se od provodnog i providnog sloja nanesenog na izolacionu foliju u vidu paralelnih linija ili traka. Svaki sistem povezan je na električni napon. Dodirom prsta (pri čemu nije potrebno pritisnuti) menja se električna kapacitivnost na tom mestu, što izaziva proticanje slabe električne struje kroz neke od provodnih linija ili promenu potencijala u odnosu na ugaone tačke (u zavisnosti od tipa ekrana), na osnovu čega se može utvrditi mesto dodira.

Neke vrste kapacitivnih ekrana sa dva sistema elektroda omogućavaju istovremenu detekciju dva ili više dodira, što se koristi kod savremenih mobilnih telefona i tableta.

Kapacitivni ekrani su složeniji za izradu i skuplji od rezistivnih. Osetljivi su na prljavštinu i masnoću sa ruku, a takođe su i manje precizni od rezistivnih tipova. S druge strane, pošto se površina ne ugiba, može da im se doda čvrsti zaštitni sloj, što ih čini otpornim na vremenske uslove i mehanička oštećenja.

Ekrani sa infracrvenom detekcijom

Iako su ovakvi ekrani istorijski među najstarijima, i danas se koriste – uglavnom na kompjuterskim monitorima, informacionim displejima i monitorima na kasama u prodavnicama. Za detekciju dodira koriste se parovi infracrvenih svetlećih dioda i prijemnika poređanih u nizu na suprotnim obodima ekrana tako da daju dva ukrštena svetlosna snopa. Dodir prsta (ili bilo kakvog predmeta) jednostavno se detektuje na mestu gde su tim dodirom zaklonjeni odgovarajući horizontalni i vertikalni zraci. Nije potrebna nikakva obrada samog stakla ekrana, a ne smetaju ni prašina ni masni otisci jer infracrveni zraci zapravo ne dodiruju sam ekran. Naravno, nije moguća primena kod malih uređaja zbog glomaznosti sistema i nešto veće potrošnje struje. e-Book čitač opremljen jednim ovakvim sistemom prikazali smo u broju 3/2011.

Optički senzori i senzori naprezanja

Radi se o relativno novom sistemu koji radi na način sličan optičkim miševima. U uglovima ekrana su infracrveni izvori svetla, a u naspramnim uglovima su minijaturne televizijske kamere. Dodir ekrana prikazuje se kao senka u vidnom polju kamera, čime se može odrediti ne samo položaj predmeta koji dodiruje ekran već i njegova veličina. I ova tehnologija koristi se za veće modele ekrana.

Ovaj sistem razvila je 2002. godine firma 3M i nazvala ga Dispersive Signal Technology (DST). Specijalno pripremljena površina ekrana ponaša se kao mehanički senzor koji meri unutrašnja mehanička naprezanja (sabijanje, istezanje itd.) prilikom dodira i to pretvara u promene električnog napona. Te promene se interpretiraju uz pomoć složenog algoritma da bi se odredili mesto i jačina dodira. Ova tehnologija neosetljiva je na prašinu i prljavštinu, pa čak i na manje ogrebotine na staklu. Pogodna je za veće uređaje.

Ekrani sa piezoelektričnim pretvaračima

Sličnu tehnlologiju, samo sa piezoelektričnim pretvaračima, dizajnirala je 2006. godine firma Tyco International i nazvala je Acoustic Pulse Recognition (prepoznavanje akustičkih impulsa). Koriste se senzori sa piezoelektričnim efektom smešteni na raznim mestima na ekranu. Prilikom dodira dolazi do mehaničkog pritiska na senzore, što dovodi do stvaranja električnog napona na njihovim krajevima. Na osnovu merenja napona sa svih senzora određuju se položaj i jačina pritiska. Kao i prethodni, ovakav tip pogodan je za veće ekrane.

Budućnost – uzvraćanje dodira

Do sada smo imali razne ekrane i displeje osetljive na dodir. Sada se razvijaju ekrani koji taj dodir mogu i da uzvrate. Prvo su se pravili ekrani koji na dodir reaguju vibracijom cele svoje površine. Međutim, razvijaju se i sofisticiranije tehnologije koje mogu da pruže složenije osećaje. Recimo, razvijena je specijalna folija čiji se delići mogu manje ili više naelektrisati, pri čemu raspored naelektrisanih delića i intenzitet elektrostatičke sile daju raznovrsne taktilne efekte. Tako će korisnici koji su na virtuelnim tastaturama i komandama uvek imali utisak da kucaju „u prazno” sada moći i da osete pod prstom „taster” koji pritiskaju. Ovakvi uređaji nazivaju se haptički ili taktilni, po grčkoj i latinskoj reči za nešto što se može osetiti čulom dodira.

Vojislav MIHAILOVIĆ