Сенсорный монитор

Сенсорный монитор — это устройство вывода графической информации, совмещённое с устройством ввода, которое позволяет пользователю управлять интерфейсом и вводить данные путём прикосновения пальцев или специального стилуса к поверхности экрана. Относится к классу устройств с сенсорным вводом, сочетая в себе функции дисплея и тачпада.

История

Первые концепции сенсорных экранов появились в 1960-х годах. В 1965 году инженер Эрик Джонсон из Королевского института радиолокации (Великобритания) разработал первый ёмкостный сенсорный экран, который использовался для управления воздушным движением. В 1970-х годах технологию развили учёные из Университета Кентукки, создав резистивный сенсорный экран. Первым коммерческим продуктом с сенсорным экраном стал компьютер HP-150 (1983 год), использовавший инфракрасные датчики.

В 1990-х годах сенсорные мониторы стали применяться в банкоматах, кассовых терминалах и информационных киосках. Массовое распространение в потребительской электронике началось с выходом смартфонов (Apple iPhone, 2007 год) и планшетов. В 2010-х годах сенсорные мониторы стали активно внедряться в ноутбуки, моноблоки и отдельные компьютерные дисплеи.

Устройство и принцип работы

Сенсорный монитор состоит из нескольких ключевых слоёв:

Дисплейная панель — может быть жидкокристаллической (LCD), светодиодной (LED) или органической (OLED). Отвечает за вывод изображения.
Сенсорный слой — расположен поверх дисплея или интегрирован в него. Регистрирует прикосновения.
Контроллер — преобразует аналоговые сигналы от сенсорного слоя в цифровые координаты, передаваемые в операционную систему.
Защитное стекло — предохраняет внутренние слои от механических повреждений.

Основные технологии сенсорных экранов

Резистивная — два гибких слоя с токопроводящим покрытием, разделённых микроскопическими изоляторами. При нажатии слои замыкаются, изменяя сопротивление. Простая, дешёвая, но низкая светопропускаемость и подверженность износу.
Ёмкостная — стеклянная панель с прозрачным проводящим покрытием (обычно оксид индия-олова). Реагирует на изменение электрической ёмкости при касании пальцем. Поддерживает мультитач, высокая чувствительность, но не работает с обычными перчатками.
Проекционно-ёмкостная — разновидность ёмкостной, использует матрицу электродов под стеклом. Позволяет распознавать несколько одновременных касаний и жесты. Основная технология в современных смартфонах и планшетах.
Инфракрасная — по краям экрана расположены светодиоды и фотодетекторы, создающие невидимую сетку инфракрасных лучей. Прикосновение прерывает лучи, и контроллер определяет координаты. Устойчива к загрязнениям, работает с любыми предметами, но подвержена влиянию яркого света.
Акустическая (поверхностно-акустические волны) — использует ультразвуковые волны, распространяющиеся по поверхности стекла. Прикосновение поглощает часть волны, что фиксируется датчиками. Высокая прозрачность, но чувствительна к загрязнениям и вибрациям.
Оптическая — использует камеры или светодиоды для отслеживания касаний. Применяется в крупных дисплеях (например, интерактивных досках).

Классификация

Сенсорные мониторы классифицируются по нескольким признакам:

По типу установки

Встраиваемые — монтируются в корпус устройства (ноутбуки, моноблоки, планшеты).
Настольные — отдельные мониторы, подключаемые к компьютеру через USB, HDMI, DisplayPort.
Промышленные — защищённые от пыли, влаги, ударов, предназначенные для работы в жёстких условиях (производство, транспорт, медицина).

По размеру диагонали

Малые (до 10 дюймов) — для носимых устройств, терминалов.
Средние (10–24 дюйма) — для планшетов, ноутбуков, информационных киосков.
Крупные (24–55 дюймов и более) — для интерактивных досок, рекламных дисплеев, систем управления.

По количеству одновременных касаний

Однокасательные (single-touch) — регистрируют только одно нажатие.
Мультитач (multi-touch) — поддерживают два и более одновременных касаний, позволяя использовать жесты (масштабирование, поворот, свайп).

Применение

Сенсорные мониторы используются в различных сферах:

Потребительская электроника — смартфоны, планшеты, ноутбуки, моноблоки, игровые устройства.
Розничная торговля и общественное питание — кассовые терминалы, терминалы самообслуживания, электронные меню.
Промышленность — панели управления станками, системы мониторинга, интерфейсы «человек-машина» (HMI).
Медицина — мониторы пациентов, диагностическое оборудование, электронные карты.
Образование — интерактивные доски, учебные планшеты.
Транспорт — навигационные системы, информационные табло, системы управления в автомобилях и самолётах.
Банковская сфера — банкоматы, платёжные терминалы.
Развлечения — игровые автоматы, интерактивные киоски, выставочные стенды.

Преимущества и недостатки

Преимущества

Интуитивность интерфейса — управление напрямую касанием объектов на экране, что снижает порог входа для пользователей.
Экономия пространства — объединение устройств ввода и вывода в одном корпусе.
Быстрый доступ — отсутствие необходимости в дополнительных манипуляторах (мышь, клавиатура).
Мультитач — поддержка сложных жестов и одновременной работы нескольких пользователей.

Недостатки

Утомляемость — длительная работа с вытянутой рукой может вызывать дискомфорт (синдром «горилльей руки»).
Загрязнение экрана — отпечатки пальцев, пыль, жир.
Повышенный риск повреждения — механические царапины, трещины при ударах.
Более высокая стоимость — по сравнению с обычными мониторами аналогичного размера и характеристик.
Энергопотребление — сенсорный слой и контроллер требуют дополнительного питания.
Ограниченная точность — для точных работ (графика, CAD) может потребоваться стилус.

Интересные факты

Первый в мире серийный компьютер с сенсорным экраном — HP-150 (1983 год) — использовал инфракрасные датчики, расположенные по периметру экрана.
Технология проекционно-ёмкостных экранов, используемая в современных смартфонах, была разработана в 1970-х годах, но не получила массового распространения из-за высокой стоимости.
В 2010-х годах появились «гибкие» сенсорные мониторы на основе органических светодиодов (OLED), которые можно сворачивать или изгибать.
Некоторые современные сенсорные мониторы поддерживают распознавание силы нажатия (Force Touch), что позволяет различать лёгкое касание и сильное нажатие.
В России разработкой сенсорных мониторов для промышленного применения занимаются компании «Сенсорные системы» (Москва) и «Экранные технологии» (Санкт-Петербург).

Источники

Johnson, E. A. «Touch Display — A Novel Input/Output Device for Computers». — Electronics Letters, 1965.
Buxton, W. «Human-Computer Interaction: A Brief History». — In: «The Encyclopedia of Human-Computer Interaction», 2nd Ed., 2013.
ГОСТ Р 53626-2009 «Средства отображения информации. Мониторы. Общие технические условия».
«Сенсорные экраны: технологии и применение». — Журнал «КомпьютерПресс», № 5, 2018.
«Промышленные сенсорные мониторы: обзор рынка». — Журнал «Современные технологии автоматизации», № 3, 2020.
«Технологии сенсорных дисплеев». — Материалы конференции «Display Week», 2021.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →