En berøringsskjerm er en periferiutstyr som kombinerer skjermfunksjonaliteten til en skjerm ( skjerm ) og en pekeenhet, for eksempel en mus , en styreflate eller en optisk penn .
Dette gjør det mulig å redusere antall eksterne enheter på visse systemer og å produsere ergonomisk programvare som er veldig godt egnet for visse funksjoner. Touch-skjermer blir brukt, for eksempel PDA , den GPS , de MP3-spillere , den smarttelefon , den tabletten , de spillkonsoller bærbare datamaskiner, billettautomater , de minibanker , alle tilfeller uten kasserer og datamaskiner .
En siste generasjons berøringsskjerm kan være følsom for mer enn to trykknivåer med bedre oppløsning ( grafikkbrett / penn ) og for mer enn ett sted av gangen ( multitouch / fingre i hånden).
I 1953 oppfant en musiker av kanadisk opprinnelse den første elektroniske synthesizeren utstyrt med små kapasitive berøringssensorer, for å kontrollere tonen og volumet på instrumentet sitt. Denne kontrollen utføres med venstre hånd, hver finger aktiverer en separat, trykkfølsom kontroll.
I 1971 opprettet Sam Hurst, en forsker ved Oak Ridge National Laboratory (USA), den første resistive berøringsskjermen.
I 1972 , IBM lanserte PLATON IV , en datamaskin som er utstyrt med en optisk anordning for å gjenkjenne berøring av skjermen ved å integrere, rundt en konvensjonell skjerm, et system for å detektere nærværet av en gjenstand (en finger i stedet for en 'stylus) ved hjelp infrarøde lysdioder plassert rundt skjermen. Dette systemet gjør det enkelt å skille opptil tolv soner på en 15 × 20 cm skjerm. PLATO IV, for programmert logikk for automatiserte undervisningsoperasjoner, regnes som den første berøringsskjermen på markedet.
I 1983 , Hewlett-Packard lanserte en berøringsskjerm PC , HP-150; det er den første berøringsskjermen som markedsføres til allmennheten. Berøringsskjermfunksjonen besto av en serie med infrarøde lysstråler (loddrett og horisontal) som krysset skjermen for å oppdage posisjonen til en finger.
I 1986 , Casio lanserte den første digitale assistent (PDA) med en berøringsskjerm, med en pekepenn, IF-8000. Som mange andre, selv i dag, fungerte den med en resistiv berøringsskjerm og kunne brukes med eller uten plastpenn.
I 1987 var Linus Write Top den første bærbare berøringsskjermen uten tastatur med penn.
Fra 1989 , Samsung lanserte GRIDPad, den første berøringsskjerm med pekepennen som ville markere mobile produktivitet enheter av 1990-tallet.
I mars 1993 lanserte den engelske elektronikkprodusenten Amstrad en digital bærbar PC utstyrt med berøringsskjerm. I august samme år ga det amerikanske firmaet Apple ut Apple Newton , en personlig berøringsskjermassistent uten tastatur og utstyrt med programvare for håndskriftgjenkjenning . Utstyrt med en monokrom skjerm styrt med en penn, fungerer den med et dedikert operativsystem ( Newton OS ).
I 1994 lanserte IBM markedsføringen av IBM Simon, den første smarttelefonen og mobiltelefonen med berøringsskjerm. Den har meldingstjeneste, faks, PDA, tekstbehandling, meldinger, spill, etc.
På slutten av 2004 markedsførte Nintendo sin bærbare konsoll, Nintendo DS , med to skjermer, hvorav den ene var berøringsmodstand.
I 2007 oppdaterte Apple berøringsskjermen med ankomsten av iPhone utstyrt med en berøringsskjerm med flere berøringer (kapasitiv).
Det finnes flere typer implementeringer for berøringsskjermer, hver med sine fordeler og ulemper. Valget av den ene eller den andre av disse teknologiene gjøres i henhold til kriteriene for pris, slagfasthet, presisjon eller størrelse (noen er vanskelige å utvide til store eller små skjermstørrelser).
Overflatebølgeteknologi bruker ultralydbølger som sirkulerer på overflaten av skjermen. Disse bølgene skaper et interferensmønster som endres når du berører skjermen. Denne endringen i interferensmønsteret, når den først er oppdaget, behandles av en kontroller for å bestemme (x, y) koordinatene til trykklokalet.
Den største ulempen med denne teknologien er at den minste riper (eller til og med støv eller flekk) på overflaten endrer det grunnleggende interferensmønsteret og påvirker nøyaktigheten av deteksjonen på skjermen.
Resistive systemer består av en glassplate hvis overflate gjøres ledende takket være et belegg av indium tinnoksid (ITO, indium tinnoksid ). Den er dekket av en plastfilm, hvis kontaktflate også blir ledende med samme teknologi. Disse to lagene er atskilt med et tynt isolerende lag som består av mikroskopiske avstandsstift. Et ekstra lag legges til skjermoverflaten for å forhindre riper fra for eksempel stylustips.
Når brukeren trykker på skjermen med spissen av en penn eller en finger, knuser trykket som utøves punktlig den øvre membranen på den nedre membranen og skaper kontakt mellom de to elektrifiserte ansiktene. Variasjonen i resistivitet mellom de to ledende ansiktene og posisjonen til kontaktpunktet blir oppdaget av berøringsskjermkontrolleren som vekselvis utsetter skjermledere for svært lave spenninger.
Ved bruk forverres den elektriske ledningsevnen til disse to sidene på grunn av mikrognistene forårsaket av elektriske utladninger ved kontakttidspunktet, og deteksjonspresisjonen reduseres ved bruk. Denne teknologien krever at brukeren kalibrere den touchpad . Denne omkalibreringen består i å maskere slitasje på berøringsplaten ved å fordele feilene i de mest brukte berøringsregionene over hele overflaten.
Typer av eksterne enheter som bruker dette systemet: bærbar PC med berøringsskjerm under Windows 7, gamle PDAer fra PALM-selskapet, visse smarttelefoner (HTC Tattoo, HTC Tytn II, LG Viewty, etc.).
I kapasitive systemer, et lag som akkumulerer ladninger, basert på stadig mer sjeldne metallet indium , anbringes på glassplaten på skjermen. Når brukeren berører platen med fingeren, overføres noen av disse ladningene til ham. Ladningene som forlater den kapasitive platen, skaper et kvantifiserbart underskudd. Med en sensor i hvert hjørne av platen er det når som helst mulig å måle og bestemme koordinatene til kontaktpunktet. Behandlingen av denne informasjonen er den samme som for resistive kretser.
En stor fordel med kapasitive systemer, over resistive systemer, er deres evne til å slippe lys gjennom med bedre effektivitet. Dette er fordi opptil 90% av lyset passerer gjennom et kapasitivt område sammenlignet med maksimalt 75% for resistive systemer, noe som gir overlegen bildeklarhet for kapasitive systemer.
Dessverre er disse systemene ikke lett utvidbare til skjermer som er større enn femti centimeter. På den annen side er de veldig konkurransedyktige i små størrelser og finnes dermed i mange mellomstore og avanserte smarttelefoner og nettbrett , sjeldnere i den lave enden.
Denne teknologien har en ganske betydelig feil, det er veldig komplisert om ikke umulig å oppdage flere samtidige berøringer (multitouch-skjerm). Som et resultat og med tanke på viktigheten som moderne grensesnitt gir til "samtidig berøring på flere punkter", blir denne kapasitive teknologien i økende grad neglisjert for kapasitiv multi-touch-teknologi . Sistnevnte er basert på et lignende prinsipp bare et "rutenett" er på plass. Med andre ord krysser mikrokabler to flater, for den ene gjøres den vertikalt, for den andre horisontalt. Disse ledningene bærer en elektrisk strøm, hvis kraft måles for hver av dem. Under kontakt med et materiale som leder elektrisitet, blir den elektriske strømmen endret på noen få ledninger, og avhengig av dataene som er registrert på hele rutenettet og kjenner egenskapene til platen, er vi i stand til å identifisere berøringsposisjonen nøyaktig. Siden det er hundrevis av punkter som er i stand til å måle berøringsposisjonen (og ikke fire, som med den originale kapasitive teknologien), er det mulig å måle berøring på flere punkter.
En skjerm for induksjonsteknologi er bare følsom for virkningen av en spesiell stylus.
Ganske nær kapasitiv teknologi, er denne teknologien opprinnelig utviklet av Wacom for grafikkbrett nå til stede på avanserte berøringsbrett og nettbrett, noen ganger i tillegg til kapasitiv teknologi. Den bruker viklinger som er tilstede i nettbrettet og i pennen. En vekselstrøm som strømmer gjennom tablettens spoler genererer et magnetfelt. Når du nærmer deg pennen, vekker dette feltet induktivt spolen som er tilstede i pennen, og skaper en strøm der, som forstyrrer magnetfeltet på skjermen.
En infrarød berøringsskjerm kommer i en av to veldig forskjellige former:
Infrarøde berøringsskjermer er de mest holdbare og brukes derfor ofte til militære applikasjoner.
Dette er en relativt ny teknologi der to (eller flere) kameraer er plassert rundt kantene på skjermen (hovedsakelig i hjørnene). Hvert kamera er omgitt av en infrarød diode, og skjermen er også omgitt av en liten kant (noen få millimeter) dekket med retro-reflektorer. Lyset som sendes ut av diodene reflekteres av reflektorene, og en finger (eller en peker) vises som en skygge på hvert av kameraene. En enkel triangulering gjør det mulig å finne posisjonen og størrelsen på pekeren. Denne teknologien vokser i popularitet fordi den er ganske billig og tilpasser seg veldig godt til storformatskjermer (opptil 120 " - 3 m ).
Den totale refleksjonen er grunnlaget for FTIR ( Frustrated Total Internal Reflection ). Den innfallsvinkel av infrarøde stråler må være mindre enn den kritiske vinkel for brytning å forekomme . Hvis den er større enn den kritiske vinkelen, observeres ikke lenger bryte stråler og alt lyset reflekteres. Det er fenomenet total refleksjon .
Denne totale refleksjonen finner sted over hele den taktile overflaten. Dioder plassert på kanten av en pleksiglassplate avgir kontinuerlig infrarød stråling. Plexiglassplaten fungerer som en bølgeleder, og infrarøde stråler sendes ut i en vinkel litt større enn den kritiske vinkelen. Denne vinkelen får strålene til å reflektere helt langs platen.
Når fingeren hviler på platen, diffunderer den strålingen i alle retninger. Noen av strålene som avbøyes av fingeren, vil derfor ankomme den nedre overflaten av platen med en vinkel mindre enn den kritiske vinkelen, og vil derfor kunne forlate den. Disse strålene danner et infrarødt lyspunkt på undersiden av platen. Dette punktet blir sett av et spesielt kamera under enheten.
En FTIR-berøringsskjerm består av følgende elementer:
NFI kapasitiv teknologi er motstandsdyktig, tilpasset alvorlige teknologiske spesifikasjoner: den oppdager kontakt gjennom hansker eller skitne overflater (fett, maling osv.)
Prinsippet består i å sette inn et ledende lag mellom to glassplater (prinsipp identisk med de kapasitive og resistive prinsippene). Et elektrostatisk felt med lav intensitet opprettes deretter permanent på den utvendige siden av glassplaten som vil være i kontakt med brukeren.
En originalitet av denne teknologien ligger i det faktum at Z-koordinaten også kan beregnes. Denne typen implementering gjør det mulig å oppnå skjermer med høy lysstyrke. De motstår veldig godt i et fiendtlig miljø (hærverk, industrimiljø).
ITouch-applikasjonen fra Electrotouch System gjør at dette prinsippet kan brukes (uten å legge til en glassplate) på en konvensjonell skjerm.
Fire strekkmålere er installert i de fire hjørnene på skjermen og brukes til å bestemme avbøyningen som skyldes trykk på en finger eller pekepenn på skjermen. Denne teknologien gjør det også mulig å bestemme forskyvningen (generelt ganske liten) forårsaket av trykket på skjermen. Bruken av deformasjonsmålere tillater særlig taktile applikasjoner på billettreservasjonsterminaler, disse er sterkt utsatt for hærverk .
Berøringsskjermene, til tross for navnet, har ingen taktile signaler. Derfor, hvis de ikke blir ledsaget av en vokaliseringsenhet (som på smarttelefoner ), utgjør de et stort tilgjengelighetsproblem for blinde mennesker. Imidlertid er mekaniske enheter også utilgjengelige for visse funksjonshemninger.
Sammenlignet med et mekanisk system kan en berøringskontroll kreve lengre ventetid og gjøre handlingen mer kompleks, med i noen tilfeller en risiko for ulykke.
I august 2019 bidro flere berøringsskjermer fra Singapore til en kollisjon mellom den amerikanske ødeleggeren ( USS John S. McCain ) og et containerskip (Alnic MC) i 2017 , og drepte 10 sjømenn og såret 48 andre, USA Navy kunngjorde sin forlatelse innen to år på alle sine ødeleggere eller ødeleggere , til fordel for en retur til fysisk kontroll.