Hoe werkt een touchscreen

De eisen die aan het drukgevoelige lcd-beeldscherm van onze smartphone gesteld worden, zijn niet gering: ze moeten precies kunnen aangeven waar iemand op het beeldscherm drukt, deze informatie vertalen in een signaal dat het mobieltje begrijpt en bovendien ook nog zoveel mogelijk licht doorlaten.

Kaartjesapparaat

Er zijn veel verschillende methoden om een drukgevoelig beeldscherm te maken. Zo kan een beeldscherm bijvoorbeeld aan de hoeken worden opgespannen aan veren. Als iemand op het beeldscherm drukt, registreren de veren vervolgens een verandering in de basisspanning. De veranderingen in de spanning van de hoeken worden vertaald in de coördinaten waar er op het beeldscherm is gedrukt.

Een andere methode maakt gebruik van infraroodcamera’s die achter het beeldscherm zijn aangebracht. Als iemand op het beeldscherm drukt, registreren de camera’s dit als een schaduw. Door de gegevens van de camera’s te combineren, kan een driehoeksmeting worden uitgevoerd waarmee de exacte positie van het indrukken kan worden vastgelegd. Beide methoden worden vaak bij grotere, openbare beeldschermen zoals een kaartjesapparaat toegepast.

Weerstand

Het eerste type touchscreen dat vaak in gadgets wordt toegepast, is een methode die is gebaseerd op elektrische weerstand. Bovenop de glasplaat van een normaal beeldscherm worden twee lagen met elektrisch geleidend materiaal gelegd, met daar tussenin een laag met elementen die beide lagen uit elkaar houden. Helemaal bovenaan wordt een krasbestendige laag aangebracht. Als het beeldscherm aan staat, loopt een elektrische stroom door beide lagen heen. Als iemand het beeldscherm ergens aanraakt, maken de twee lagen op die plek opeens contact. Dit zorgt ervoor dat het elektrische veld op die plek verandert en dat wordt opgepikt door het besturingssysteem van het beeldscherm.

De verandering in het elektrische veld wordt vertaald in coördinaten op het beeldscherm. Deze informatie wordt weer gekoppeld aan hetgeen er op het beeldscherm te zien is op die plek. Als er bijvoorbeeld een pictogram te zien is van Firefox, weet het besturingssysteem dat het de bedoeling is om deze browser op te starten. Deze methode is goedkoop, maar heeft als nadeel dat de lagen niet helemaal transparant zijn, waardoor slechts 75 procent van het licht van het beeldscherm wordt doorgelaten.

touchscreen01
Afbeelding 1
Condensator

Het tweede type touchscreen dat vaak in gadgets wordt toegepast, is een methode die is gebaseerd op condensatoren. Bovenop de glasplaat van een beeldscherm wordt een laag geplaatst die elektrische spanning kan opslaan, een condensator. Als deze laag op een bepaalde plaats wordt aangeraakt, wordt een deel van die spanning overgebracht op de vinger van de persoon die het beeldscherm bedient. Deze lokale afname van spanning wordt waargenomen door elektronische circuits aan de vier hoeken van het beeldscherm. De exacte locatie wordt vastgelegd op basis van de verschillen in waarnemingen van de vier hoeken. Een groot voordeel van deze methode is dat de condensatorlaag 90 procent van het licht van het beeldscherm doorlaat. Het beeld van dit type touchscreen is dus veel lichter dan het beeld van het vorige type beeldscherm. Een nadeel is dat het object dat het beeldscherm indrukt, per se geleidend moet zijn.

Geluidsgolf

Het derde type touchscreen dat vaak in gadgets wordt toegepast, is een methode die is gebaseerd op geluidsgolven. Bovenop de glasplaat van een beeldscherm wordt een laag aangebracht waardoor geluidsgolven lopen. In zowel horizontale als verticale richting worden hiervoor omvormers in paren aangebracht: de een zend een geluidsgolf af en de ander ontvangt dit signaal. Daarnaast worden in deze laag reflectoren aangebracht die de geluidsgolven weerkaatsen. De omvormer die de geluidsgolf ontvangt, merkt direct als de geluidsgolf ergens onderweg is onderbroken doordat het beeldscherm even werd ingedrukt. Ook kan de omvormer vaststellen op welke plek dit was. Dit type touchscreen is duur, maar heeft als grote voordeel dat alle licht van het beeldscherm wordt doorgelaten. het geeft dus een bijzonder helder beeld.

Multi-touch

Alle hiervoor genoemde methoden hebben allemaal nog een nadeel: ze werken alleen goed als er op één plek tegelijk druk op het beeldscherm wordt uitgeoefend. Voor moderne mobiele apparaten zoals de iPhone van Apple is dit niet genoeg, die moeten accuraat kunnen reageren op simultane aanrakingen van meerdere vingers. De oplossing die hiervoor bedacht is, bestaat uit een andere toepassing van de condensatortechniek. Bij deze methode is de condensator opgebouwd uit een matrix van stroken condensatormateriaal. De snijpunten van de x- en y-as van deze matrix vormen de coördinaten van het touch screen. Iedere aanraking is daarmee direct gekoppeld aan een bepaalde coördinaat. Het besturingssysteem heeft in dat geval geen moeite meerdere aanrakingen tegelijkertijd te lokaliseren.

touchscreen02
Afbeelding 2
Matrix

Er zijn twee manieren om de matrix van condensatoren samen te stellen. De ene methode maakt gebruik van een laag waarin rijen condensatormateriaal zitten en een laag met rijen materiaal die veranderingen in de hoeveelheid spanning in het condensatormateriaal detecteren. Deze rijen liggen loodrecht op elkaar, zodat een matrix ontstaat. Een andere methode maakt gebruik van één laag met daarin zowel het condensatormateriaal als de elektronica die veranderingen in de hoeveelheid spanning detecteert.

touchscreen03
Afbeelding 3
Scroll Up

Pin It on Pinterest