Mobil, tablet, GPS, PDA vagy éppen a csomagfutár konzolja amin aláírásunkkal igazoljuk a csomag átvételét; stylus-os, simogatós vagy tapicskolós egyre megy - gondolhatnánk, de ez azért nem teljesen állja meg a helyét. Az érintőképernyő manapság annyira elterjedt, hogy közületek is gyakorlatilag minden második olvasó éppen a mobilját cirógatja, miközben e sorokat olvassa. Teljesen természetesnek vesszük a létét, és mint minden hasonló esetén az ember hajlamos elfogadni, hogy - Béla bá' szavaival élve - „megy oszt' jóvan”. De elgondolkoztatok-e már azon, hogy miként is képes telefonunk meghatározni, hogy hol érintjük meg?
Nem lehet elég korán kezdeni...?
Nincs új a nap alatt
A manapság használatos érintőképernyős mobilok forradalmát ugyan Steve Jobs nevéhez köthetjük, amikor is 2007-ben bemutatta az Apple iPhone-t, de a technológia jóval régebbre nyúlik vissza. A kilencvenes éveket megélő, valamivel fiatalabb korosztálynak valószínűleg a Personal Digital Assistant (PDA) fogalma sem ismeretlen, akkor még ezek tűntek a jövő útjának. Az Apple-t azonban már jóval régebb óta foglalkoztatta az elképzelés: az öreg rókák talán emlékeznek az 1992-es, az iPhone elődjének tekinthető kéziszámítógépre, a Newtonra; vagy éppen az öt évvel korábbi Linus Write-Top-ra, egy méretes tabletre 1987-ből, stylus-szal. De nem minden az alma érdeme, ugyanis még ennél is régebbre vezethető vissza a technológia.
Az első hasonló elképzelésen alapuló találmány a light pen („fény toll”) volt a korai 1950-es évekből: tulajdonképpen egy stylus egy fotocellával az egyik végén, és egy vezetékkel a másikon, mely a számítógéppel kötötte össze - ez volt a Project Whirlwind. Igaz, hogy ez azonban nem a képernyőbe, hanem a tollba rejtett elektronia segítségével működött. Az első kütyü, mely elvében is összevethető a mai eszközökkel összevethető a Discriminating Contact Sensor (DCS), melyet 1975 október 7-én védetett le George S. Hurst és William C. Colwell, az Elographics, Inc. részéről. A DCS két elektromos vezető réteg közé szendvicsként csomagolt szigetelő rétegből állt, melyet át lehetett „hidalni” egy tollnyomással - ezzel nagyon-nagyon (na jó, teljesen) hasonlít a rezisztív érintőképernyő működési elvére.
A Linus Write-Top
Éljen az ellenállás
Ha már így szóba került, kezdjük is a rezisztív elven működő képernyővel, melyet előző bekezdésünk végén már nagyjából leírtunk. Két típusa létezik, melyek csupán belső kialakításukban különböznek: ezek a mátrix, és az analóg. Előbbinél az átlátszó elektródák egy nagyon sűrű négyzetháló mentén (innen az elnevezés) helyezkednek el, míg utóbbinál nincsenek különösebben rendszerezve, ez csupán a felhasználás szempontjából fontos. Hogy példát hozzunk rezisztív mátrixot például egyes bankokban, hivatalokban a sorszámkiadó automaták használnak; analóg mátrixot pedig egyes korai érintőképernyős telefonok, GPS rendszerek és gyakorlatilag minden, amihez elsősorban stylus használatát ajánlják. A működési elv azonban mindkét esetben ugyanaz.
A két vezető réteg közül a fölső egy rugalmas szigetelő anyagra (általában valamilyen áttetsző műanyag), az alsó pedig egy üveglapra felvitt elektróda-sort tartalmaz, a kettőt pedig egy vékony légpárna választja el. A két szélső "lap" közül alapesetben mindig csak a fölső van gyenge feszültség alá helyezve, majd amikor nyomás hatására érintkeznek egymással, az alsó leméri a feszültséget, ebből meghatározza az X koordinátát. Ezt követően (a másodperc ezredrésze alatt) vált az eszköz és az alsó elektródák kapnak áramot és most a fölső sor méri le a feszültséget, ezúttal azonban merőlegesen, meghatározva ezzel az Y koordinátát. Ezt aztán a processzornak továbbítva az eldönti, mi is a teendő - vonal rajzolásának megkezdése, vagy gombnyomás érzékelése, esetleg az input figyelmen kívül hagyása. Aztán ez a folyamat zajlik mindaddig, amíg a két réteg összeér.
A rezisztív érintőképernyők fő előnye, hogy nagyon precízen határozzák meg az érintés helyét, relatíve olcsón előállíthatók, kesztyűs kézzel is működnek és egész jól bírják az időjárás viszontagságait. Ugyanakkor számos rétegből tevődnek össze, ezért a kontrasztarány nem a legjobb, valamint a gyenge érintésre nem reagálnak. Munkaeszközökben, ipari, katonai és közszolgálati területeken gyakran találkozhatunk vele. Eleinte ez a megoldás terjedt el, de hamar vissza is szorult, a soron következő technológia miatt.
Kapucni micsinátor
Nerm kapucni, hanem kapacitív – az elnevezés a capacitor angol szóból származik, melynek magyar megfelelője a kondenzátor. Annak, aki nem jártas az elektronikában, egy rövidke összefoglaló arról, hogy mit is csinál ez az áramköri elem: a kondenzátor villamos tér létrehozásával elektromos töltést képes tárolni, általában két vezető anyagból (fegyverzet) és a közöttük álló szigetelő rétegből (dielektrikum) áll. Ezt azért fontos megjegyezni, mert – ahogy azt már kitalálhattátok – ehhez hasonlóan működik ez a fajta technológia.
A kapacitív érintőképernyő esetében az egész képernyő olyan mint egy félkész kondenzátor: a dielektrikum a kijező üvege, az alsó fegyerzet az üveglap mögött meghúzódó állandó és alacsony feszültséggel táplált vezető réteg vagy háló (mely alatt helyezkedik el maga a LED képernyő). A végső elem pedig maga az emberi test – vagyis az ujjunk, amivel megérintjük az üveget. Amikor hozzáérünk a kijelzőhöz létrehozunk egy áramköri elemet, a már említett kondenzátort, és ennek következtében az alsó rétegen mérhetővé válik az elektromos kapacitás. Ennek mértéke mindegyik mérési ponton eltér, ebből amár könnyedén kiszámolható, hogy pontosan hol is érintettük meg a kijelzőt. Az így kapott koordináták alapján a processzor aztán eldönti mit is akarunk az eszköztől. Mára ez a technológia a legelterjedtebb, különböző megközelítései is léteznek (kivetített, kölcsönös és önkapacitás), de ezekkel nem fárasztunk titeket, a lényeg mindnél a fent leírt módszeren alapul.
A technológia előnyei a könnyű kezelhetőség, egyszerűen, stylus nélkül is használható, és kontrasztaánya is jobb, lévén kevesebb rétegből épül fel, mint rezisztív társa. Az újabb fejlesztések, mint a Super AMOLED pedig még egy réteget „tüntetnek el” effektíve a LED kijelző lesz az alsó fegyverzet is. Hátránya, hogy ha nedves a felület szinte használhatatlanná válik, fogékony az ujjlenyomatokra (bár oleofób bevonatokkal ezen igyekeznek segíteni) pontatlanabb és kesztyűben sem működik.
Egy dologra érdekességképpen még kitérünk, ez pedig az alsó fegyverzet anyaga, hiszen mint mondtuk ez a kijelző fölött helyezkedik el, és igen speciális feltételeknek kell megfelelnie: áttetsző kell legyen, vezesse az áramot és könnyen, vékony rétegben lehessen felvinni. A csoda-anyag nem más mint az indium ón oxid (indium tin oxide, ITO), melyet előszeretettel használnak a napelemekben is, mert minden fent leírt követelménynek megfelel.
Futottak még
Említés szintjén szót ejtünk még az infravörös és ultrahangos (pontosabban felszíni akusztikus hullám, azaz surface acoustic wave, SAW) technológiákra is, melyek működési elve nagyon hasonló. Az előbbinél infravörös „rácsot” húznak fel a képernyő fölé, utóbbinál ultrahanggal hozzák létre ugyenezt, érintésnél megszakítjuk a hálót, és már meg is vannak a vágyott koordináták.
Zárszó
Reméljük, hogy rövidke leírásunkkal rámutattunk, hogy milyen furfangos megoldások húzódnak meg eme hétköznapi használati tárgy egyetlen eleme mögött és mindenki egy picit több tudással felvértezve zárolja a képernyőt.
