Rezisztív vs kapacitív (3. rész) - rezisztív panel

A rezisztív érintőpanel

A működési elve az "ellenállás" mechanikai megváltoztatásán alapul. A szemléltető ábrán láthatjuk, hogy a kijelző irányából kifelé (azaz felénk) haladva, egy keményebb, mechanikai szempontból elmozdulásmentes, átlátszó alsó rétegből áll, ez lehet vékony üveglap, vagy a felső (záró) rétegtől szilárdabb átlátszó műanyag (akrilát) lemez, vagy a kettő együttesen. Ez támaszkodik a kijelzőre. Ennek belső felületére elektromosan vezető Indium-ónoxid (ITO) réteget vittek fel.
A következő "réteg" egy elektronikai szempontból semleges légrés, majd következik a külső réteg, amely hajlékony, kopásálló műanyagfólia (az ábrán poliészter /vagy polietilén/), belső felületén szintén ITO bevonattal. Ezt látjuk és nyomkodjuk a panel használatakor.
A két alsó-felső szendvics közötti légrésnek (az ábrán Air gap+spacers) több szerepe is van. Egyrészt távtartás a két ITO réteg között, azaz lehetőség (hely) biztosítása a lenyomáshoz, emellett elektromos szigetelő szerepe is van, végül rugalmasan meg kell támasztania magát az érintőfóliát, azaz "visszalökni" az eredeti nyugalmi helyzetbe. Az egyes gyártók egymástól homlokegyenest eltérő megoldásokat alkalmaznak e célok megvalósításához. Az ábra nagyon leegyszerűsíti a tényleges kivitelt: az ITO réteg valójában egy vonalas sínhálózat (rácsszerkezet), amelyek alatt-mellett ugyanilyen vonalas hálózatban vagy pontok rendszerében futnak a köztes légrés és szigetelő rétegek.
Amikor a felső rugalmas réteget megnyomjuk egy ponton, az ITO rétegek érintkezése miatt megváltozott ellenállás alapján azonosíthatjuk be az érintés (nyomás) tényét. Ez a leegyszerűsített elmélet, ami még nem igazán működőképes, mert mindössze a megnyomás tényét tudnánk érzékelni.
Még egy kérdésre illik itt válaszolni, arra, hogy miért pont Indium-ónoxid keveréket használnak a rezisztív (és később látni fogjuk: a kapacitív) érintőpanelekben? A kutatóknak keresni kellett valami olyan anyagot, ami vezeti az áramot, de ugyanakkor nagyon vékony rétegben vihető fel üveg vagy műanyag felületre, és ami nagyon lényeges, ennek a rétegnek még átlátszónak is kell lennie. E hármas követelményt a mai napig legjobban ez a keverék (angol nevén Indium-Tin-Oxid = ITO) teljesíti. Az érintőpanelek átlátszóságának kérdésébe elsősorban az ITO használata szól bele, mert valójában nem 100%-os mértékben átlátszó, és ráadásul korlátlanul nem lehet a vastagságát sem csökkenteni, mert akkor meg az elektromos vezetőképessége romlik.

4 eres rezisztív panel

8 eres rezisztív panel

A valóságban némileg bonyolultabb a dolog mint azt a fenti leegyszerűsített ábrán látjuk.
A legegyszerűbb ún. 4 eres rezisztív panel esetében két-két ITO rétegsín működik, sinenként egy-egy vonalasan egymásba ágyazott rácsot kiszolgálva, az alsó és a felső felületen egymásra merőlegesen elhelyezve és egymástól elszigetelve. Így már x-y koordinátákat is meg tudunk határozni.
Az első generációs rezisztív panelek valóban így működtek (és működnek még ma is, mert ma is gyártják ezeket), de gondot okozott az, hogy a használat mechanikai igénybevétele és egyéb külső behatások miatt az ITO rétegek között megjelenő "ellenállás" változása állandóan sűrű újrakalibrálást igényelt, arról nem is beszélve, hogy a felénk eső rugalmas fólia sérülései maradandóan megzavarhatták a működést.

A sérüléseken kívül mi teszi szükségessé az állandó kalibrációt?
Mindenekelőtt a rugalmas érintőfólia elkerülhetetlen maradó megnyúlása és a rendeltetésszerű használattal együttjáró kopás.

E hibákat igyekezett kiküszöbölni az ún. 5 eres rendszer, amelynél (továbbra is megmaradt a 4 kivezetés a panel kontrollerhez, de) az ITO érzékelősínek csatlakozópontjait sűrítik és többszörözött vonalhálózaton vezetik a rácshálót, ezzel a végzetes mechanikai sérülések maradandó hatásának valószínűségét csökkentik, továbbra is gond azonban az állandó újrakalibrálás szükségessége, ennek időigénye, és sűrűsége.

Ma a legpontosabbnak ismert publikus megoldás az ún. 8 eres rendszer, amelynél egy állandó referencia feszültséget adnak az ITO rétegsinek párjaira (ez a lényeges különbség), az így kapott referencia ellenállás segíti az újrakalibrálást. (Megemlítjük a teljesség kedvéért, hogy létezik 7 eres megoldás is, ez azonban kevésbé elterjedt.)
Egy kis túlzással, ezek után akár egy "behorpadt" vagy hullámos felületűre nyúlt érintőfóliás rezisztív panel is pontos maradhat, mert minden referenciapont nyugalmi tulajdonsága korrigálásra kerülhetett, legalábbis elméletben.
A rezisztív panelek egyik legnagyobb elméleti hátránya ugyanis a rendszer sérülékenysége. Szerencsére a műanyagipar fejlődése a karcoknak, sérüléseknek egyre jobban ellenálló fóliák gyártását tette lehetővé, és ma már ott tartunk, hogy a mai drágább érintőfóliák élettartama rendeltetésszerű használat mellett meghaladja a készülékek várható fizikai és erkölcsi amortizációjának időtartamát. A külső - általunk karmolászott fólia tehát ma már nem minősül gyenge pontnak. Továbbra is létezik azonban a nem tervezett mechanikai behatások miatti meghibásodás veszélye az ITO érzékelő hálózatra nézve. Az alkalmazott műanyagfóliáknak egyébként egymásnak ellentmondó saját tulajdonságokkal kellene rendelkezniük, azaz minél rugalmasabbnak kell lenniük, de ugyanakkor ellenállónak a mély karcolásokkal, ütésekkel szemben, tehát innen megközelítve keményebbnek kellene lenniük, ami egyet jelent a merevség növekedésével. Megnyúlásra is képesnek kell lenniük, de ellenállónak a hőhatás miatt megnyúlással szemben (napfény) stb.

Az elvi ábrák mindössze a lényeget mutatják, a valóságban a kialakítás belső részletei, a felhasznált anyagok minősége szigorú gyártási titok, és szinte minden gyártó eltérő megoldásokat használ. Minden egyes megoldás szabadalmazott, azaz a gyártók maximálisan igyekeznek meggátolni másokat az általuk legjobbnak vélt megoldások felhasználásában.

A panel működésének elve csak a kezdet, az igazi bonyodalom csak ezután jön: a kijelző kontroller megvalósítása.

Itt a bal oldalon a Stantum cikkünk első oldalán látható true multi-touch rezisztív paneljének és kontrollerének vázlatát láthatjuk.
Olvasónk az előbbi ismeretek alapján máris megállapíthatja, hogy a Stantum szuper panelje a 8 eres rezisztív panelek családjába tartozik.
Sajnos a kontroller működéséről többet csak a szabadalmi leírásból tudhatunk meg, és ez az általános gyakorlat. A fejlesztők megalkotják az elveket, a gyártók hozzáadják a saját bevált, vagy legújabb technológiájukat, beszerezhető anyagaikat, a chipgyártók legyártják az ugyancsak titkos kontroller áramköröket, végül összeáll egy egésszé a dolog, aminek részletei már végképp nem tartoznak ránk.

Aki mégis szeretne többet megtudni a 4 és 8 eres rezisztív panelek közötti szoftveres különbségekről azok számára lehet öröm az alábbi ábra. Mi ettől részletesebben nem mélyedünk el a dologban.

Sokkal érdekesebb lesz, ha megvizsgáljuk, hogy az előző oldalon felállított követelményrendszerbe hogyan illeszkednek a rezisztív panelek.

A rezisztív panelek esetében lehetséges egy vagy több érintőpont meghatározása, mégpedig pontosabban, és egyszerűbben mint a kapacitív versenytárs esetében. Lehetséges az érintés időtartamának, erősségének, és/vagy irányvektorának gyors meghatározása. Itt felhívnánk arra külön a figyelmet, hogy jól írtuk! Az érintés (nyomás) erősségét is regisztrálhatjuk viszonylag egyszerű módszerrel! Lásd az oldal legalsó videóját! Ezen kívül megfelelő memóriaméret esetén vonalas alakzatok rögzített definícióihoz is hasonlítgathatunk, végül vonalas alakzatokat (tetszőleges betűket, számokat stb.) fordíthatunk le egyszerűen, gyorsan a mobilunk más elektronikai egységei, szoftverei számára.
A 2009-ben megjelent új generációs rezisztív panelek legjobbjaiban minden eddiginél tökéletesebb görgetés valósítható meg a nyomáserősség valós érzékelésével! Ezzel a szubjektív reakcióidő jelentős mértékben javul, hiszen nem kell két pont között az érintési időkülönbséget, vagy vonalas ellenállás-változást regisztrálni, és ez alapján indítani a görgetés műveletét.

Néhány internetes mobilos oldalon még manapság is olvasunk olyan értékelést, hogy a rezisztív panelek a széleken körben kevésbé érzékenyek. Nem tudjuk honnan származik ez a feltételezés, lehetséges, hogy ez valaha így volt, valójában ez a jelenség a korai PCT (kapacitív) kijelzőkre volt látványosan jellemző, ezeket azonban akkoriban még nem építették PDA-kba, mobilokba, de még sajnos ma is érzékelik a legkorszerűbb kapacitív panel tulajdonosok. Talán a sok helyütt olvasható téves infó abból indul ki, hogy mivel a panel körben támaszkodik fel, ezért elképzelhető róla, hogy a széleken nem olyan érzékeny. Nos, annak, hogy a panel hova és hogyan támaszkodik a beépítés során, semmilyen szerepe nincs! A napjainkban használatos rezisztív panelek linearitása jobb, mint a kapacitív paneleké. A linearitást a gyártók MEÓ-ja rendszeresen ellenőrzi.

A rezisztív kijelzők megkerülhetetlen jellemzője a technológiában felhasznált anyagok miatt az, hogy a panelek fényáteresztő képessége mindkét irányban biztosan alacsonyabb mint 92% (sokak szerint ez az elméletben elérhető legjobb érték. A tényleges adat gyártmányfüggő és általában 75-85% közé esik, 2009-ben a legjobbak esetében már erősen megközelíti a 88-90%-ot.
Az utóbbi időben a kijelzőgyártók és az érintőpanel gyártók jobban összehangolják a két részegység tulajdonságait. Emiatt a rezisztív panelek ma már szebb látványt biztosítanak mint korábban. Amiben szintén sokat javultak, az a rálátási szög, ami a pár évvel ezelőtti 90 fokról ma már 140 fokra növekedett. Sajnos a külső érintőfilm tulajdonságai azonban mindenképpen és hosszabb távon is hátrányosabb helyzetbe hozzák a legtöbb érintőtechnológiához képest. A gyártók az egyes rétegek vastagságának csökkentésével elértek egy olyan minimumot, amin túl már nehéz lesz ebbe az irányba mozdulni. A jelenlegi korszerű rezisztív panelek vastagsága jóval kisebb mint a kapacitív paneleké, átlagosan 0,012 inch azaz ~0,30 mm, a fényáteresztő képességük ennek ellenére rosszabb.

A rezisztív panelek érintőfóliáiként alkalmazott újabb műanyagok már több mint 2 millió érintés/év mutatóra is képesek és egyes gyártók akár 250 millió érintést garantálnak. Az érintőfóliák keménysége általában 3,0-3,6H. A tipikus nyomáserő 50-60 gramm. Célszerű a gyártó által mellékelt stylust használni, ennek anyaga (súrlódási tényezője, keménysége) összehangolt a panel érintőfóliájával. Gyakran látjuk azt is, hogy a stylus hegyének kialakítása is szinkronban van a panel tulajdonságaival. A "kézi" használat (ujj, köröm) nem jelent problémát.

A rendeltetésszerű használatot meghaladó külső behatások közül a rendszer ütésre érzékeny, elektromos külső hatásokra érzéketlen, a használati hőmérséklet -10+50 Celsius fok közötti, a tárolási hőmérséklet -20+60 Celsius fok lehet. Irányadó a gyártó által megadott paraméter! Említsük meg, hogy másképpen érzékeny az ütés jellegű behatásokra mint a kapacitív panelek, ahol a külső üveghártya törése, repedése végzetes lehet. Itt a külső érintőfólia becsapó módon elég ellenálló volna ütéseknek, de az ITO rácsszerkezet törése (szakadása) könnyen bekövetkezhet. (Általában egyébként mindkét paneltípusnál a sérülés után is működőképes maradhat a felület túlnyomó része, szerencsés esetben a mobil minden további nélkül tovább használható.)
Az alkalmazott érintőfólia mechanikai tulajdonságai hő hatására megváltoznak, ezt a rendszer automatikus kalibrációja részben követi, de hosszabb távon károsodáshoz vezethet. Lehetőleg hosszabb időre ne tegyük ki közvetlen napsugárzásnak.

Víz, magas páratartalom hatására működése jellemzően nem változik, működése nem túlzottan érzékeny a külső szennyeződésekre (például: zsír, porlerakódás), ennek ellenére a felület rendszeres tisztítást igényel, ellenkező esetben a reakcióideje lelassulhat.
Az érintőfólia károsodhat egyes vegyületek hatására, szerves oldószerekre különösen érzékeny, ezek végleges tönkremenetelét okozhatják. Mivel műanyagról van szó, és általában nem tudhatjuk, hogy az alkalmazott műanyag pontosan mi, lehetőleg kerüljük a panel érintkezését általában minden szerves vegyülettel: olajos, gépzsíros kéz stb.

Reakcióideje gyártmányfüggő. A szubjektív reakcióidő két fő elemből tevődik össze: a mechanikai reakcióidő és az elektronikai reakcióidő, utóbbi az az időtartam ami az érintésjelek létrejöttétől számítva a konroller CPU felé adott jele között eltelik. A rezisztív panelek benyomása azonban mindenképpen időigényes, ez a tény elkerülhetetlen, és ez az ami miatt óriási hátrányba kerül versenytársával szemben, mivel a mechanikai reakcióidő emberi érzékszervvel is érzékelhető, az elektronikai pedig gyakorlatilag nem. (A kapacitív panelek esetében nem beszélhetünk mechanikai reakcióidőről!)
A rezisztív panelek használatát jellemzően "meg kell tanulni", azaz némi gyakorlás után érezni kell tudni a megfelelő nyomóerőt a megfelelően gyors reakció érdekében.
Érdekes jelenség, amikor egyes mobilos oldalakon a tesztelők eltérően minősítik az egyes mobilgyártók modelljeinek rezisztív "kijelzőit", holott valójában gyakran ugyanannak a beszállítónak ugyanaz a panele található mindkét tesztalanyban, és sok esetben (WM mobilok) "fillérre" ugyanaz a hardveres háttér is. Mindez talán arra utal - olvashatjuk az egyik panelgyártó cég fórumában -, hogy a rezisztív panelek esetében nagy szerepe van a szubjektivitásnak: ami másnak kényelmes, az másnak kevésbé, vagy a minősítés akár a hangulatunktól is függhet műszeresen mérve teljesen azonos példányok esetében.

Elektronikai jelfeldolgozásban a korábbiak gyorsabbak voltak, mint a mai bonyolultabbak, de még így is körülbelül azonos értékeket kapunk a konkuresével, ezen tehát nem sok múlik.
Mivel alapjaiban passzív és passzív módon működő elemeket tartalmaz, áramfogyasztása jóval alacsonyabb mint a kapacitív paneleknek. A rendszer alapvető működése nem igényel külön processzor erőforrást, azaz a jelfeldolgozás egy ujjas vezérlés esetében önmagában nem igényli a CPU-kontroller visszacsatolást, a feldolgozható jel nem igényel lényeges számítási kapacitást, saját memóriaterületet. Akkor azonban, ha a kontroller-szoftver kapcsolat más feladatot is kap (dual-touch, multi-touch, képelforgatás, kézírásfelismerés, vonalas alakzat-vezérlés), akkor már szükség van a CPU használatra.

A rezisztív panel készenléti állapotában az áramigény jellemzően <20 mikroAmper, nem számottevő. Akkumulátor terhelése több már említett tényező miatt nagyon kedvező. Sajnos azonban ezzel ellentétes hatású az a tény, hogy a fényáteresztő képessége miatt nagyobb fényerőt, kontrasztot szolgáltató kijelzőkkel kapunk szép képet.
A közhiedelemmel ellentétben a panel maga ma már csak a régebben gyártott, vagy egyszerűbb feladatot ellátó rezisztív panelek olcsóbbak mértékadóan, a technológia fejlődése a fajlagos árak növekedését is magával hozta. A kiegészítő áramkörök egyszerűbb felépítése miatt azonban összességében mégis olcsóbb alternatíva mint a kapacitív panel.

További adatokat a két technológia összehasonlításánál olvashatunk.

Nézzünk meg ismét egy Stantum demófilmet, amiben valóban megfigyelhetjük az érintés erősségének hatását is.

Lapozz tovább, ha szeretnél többet tudni a kapacitív panelekről is.

|HOME|TOP|