We swipen er driftig op los op onze smartphone of tablet. We vinden het heel vanzelfsprekend dat dit kan, maar weet jij hoe het werkt? En wist je dat er verschillende soorten touchscreens zijn?
Bijna iedereen om je heen heeft wel een smartphone. Hoewel je ermee kunt bellen, is dat al lang niet meer de meest gebruikte functie van dit mobieltje. Je gebruikt hem om te appen, snapchatten, fotograferen, internetten en ga zo maar door. Voor het aansturen van alle verschillende applicaties hoef je alleen maar je vinger op het scherm te plaatsen of over het scherm te vegen. Handig!
Toetsenbord
In de begintijd van de mobiele telefoons kon je met een mobieltje alleen bellen en sms’jes versturen. Om een tekst te typen, moest je de cijfertoetsen gebruiken. Als je de toets voor het cijfer 2 één keer indrukte typte je een ‘a’, bij twee keer werd het een ‘b’ en na drie keer een ‘c’. Heel onhandig. Later kwamen er ook mobieltjes met een apart toetsenbord, maar dat nam natuurlijk weer veel ruimte in beslag.
Figuur 1: Oude mobiele telefoons.
Smartphone met touchscreen
De grote vooruitgang in allerlei technieken maakte het mogelijk om een nieuw type telefoon met een touchscreen te ontwikkelen: de smartphone. Deze telefoon bood allerlei nieuwe mogelijkheden. Het toetsenbord werd een geprojecteerd toetsenbord waar je met je vinger op kon tikken. De aanraking van icoontjes was genoeg om een toepassing op je smartphone te laten starten. Al vele generaties smartphones verder, hebben ook de touchscreens zich steeds meer ontwikkeld.
Figuur 2: Smartphone met touchscreen. Foto: William Hook on Unsplash.
Soorten touchscreens
Er zijn meerdere soorten touchscreens. Het touchscreen dat in een smartphone of tablet zit, is een resistief touchscreen of een capacitief touchscreen. Een resistief touchscreen maakt gebruik van het verschil in weerstand op verschillende posities van kleine draadjes die in je scherm zitten. Een capacitief beeldscherm gebruikt het principe dat je vinger stroom kan geleiden en hierdoor lading kan laten weglekken. We zullen beide soorten touchscreens eens wat beter bekijken.
Resistief touchscreen
Bij een resistief touchscreen zitten boven op het kleurenbeeldscherm twee flinterdunne transparante lagen met hiertussen een dun laagje lucht. In de ene laag zitten verticale draadjes en in de andere laag horizontale draadjes. Samen vormen deze draadjes een raster. Je kunt je voorstellen dat je als je de horizontale en verticale draadjes een cijfer en letter geeft, je precies de plaats van elk rasterknooppunt kan aangeven, net als bij een stadsplattegrond.
Als je met je vinger op het scherm drukt, dan komen de twee lagen met draadjes tegen elkaar aan. Om te voorkomen dat bij het indrukken van het raster meerdere punten elkaar raken, zijn er tussen alle rasterpunten kleine afstandhouders (isolerende bolletjes, zie figuur 3) geplaatst.
Figuur 3: Bovenlaag van je smartphone met beeldscherm (TFT-paneel), lagen met draadjes (stroomgeleidende coatings) en afstandhouders (isolerende bolletjes). Illustratie: Hardware.info.
Hoe bepaalt de smartphone nu waar je het scherm indrukt? Stel dat je eerst een spanning van 5 Volt zet over de verticale draadjes. Tegelijkertijd wordt over de achterste laag met horizontale draadjes een spanningsmeting gedaan.
Figuur 4: Raster van draden boven op je kleurenbeeldscherm. Illustratie: Hardware.info.
Als je nu het beeldscherm indrukt op het groene punt in figuur 4, dan maakt het verticale draadje contact met het horizontale draadje erachter. De draadjes hebben een vaste weerstand per lengte-eenheid. Omdat het punt dat je indrukt op 1/5 van de verticale draadlengte ligt vanaf het 5 Volt-punt, zal de spanning ook met één vijfde zijn afgenomen. De spanning is hier dan 4 Volt. Deze spanning meet je over het achterliggende horizontale draadje waarmee het verticale draadje contact maakt. Zo weet de smartphone dus op welke horizontale positie je het scherm aanraakt.
Nu draaien de rollen zich om. Er komt een spanning van 5 Volt over de horizontale draadjes te staan en over de verticale draadjes wordt de spanning gemeten. Het groene punt ligt nu op 4/5 van de horizontale draad, waardoor de spanning hier 1 Volt is. Deze spanning wordt gemeten over het verticale draadje dat contact maakt met de horizontale draad. Nu weet de smartphone op welke verticale positie je het scherm aanraakt en is de plaats waar je het scherm aanraakt bepaald.
Door heel snel te schakelen tussen de twee lagen, bepaalt de smartphone steeds waar de aanraking plaatsvindt. Omdat de processor (de verwerkingseenheid) van je smartphone “weet” wat er op elk punt van het beeldscherm wordt geprojecteerd, kan deze door het aanraakpunt te koppelen aan de beeldschermpositie precies weten wat je wilt doen. Bijvoorbeeld een lachende smiley in je appje zetten!
Capacitief touchscreen
Een capacitief touchscreen werkt niet met een raster van geleidende draadjes, maar met lading. Dit touchscreen heeft een speciale toplaag waar een constante lading op zit. Deze lading komt er door op alle hoeken van het scherm een kleine spanning te zetten. Als je het scherm nu aanraakt met iets dat lading kan laten wegstromen – bijvoorbeeld je vinger – gaat er een piepklein stroompje lopen. Hoe dichter je met je vinger bij een hoekpunt van het scherm zit, hoe meer stroom er vanuit die hoek gaat lopen. Zo kun je door de stroom te meten vanuit alle vier de hoeken, precies bepalen hoe ver het punt dat je aanraakt van ieder hoekpunt verwijderd is en weet je dus de plaats van het aanraakpunt.
Figuur 4: Plaatsbepaling bij capacitief touchscreen. Illustratie: Hardware.info.
Software voor aansturing
De plaatsbepaling waar je vinger zich bevindt, is natuurlijk niet de enige techniek die nodig is voor een touchscreen. Je kunt je wel voorstellen dat er ook software nodig is om wat je doet te vertalen naar een actie van de smartphone. Als je bijvoorbeeld veegt om door je foto’s heen te lopen, moet de software bepalen hoe lang het verschuiven van de foto’s doorgaat en hoe snel het moet gaan. Als je een appje typt, dan moet elke plek waar je het touchscreen aanraakt gekoppeld worden aan de letter die op het scherm te zien is. Ook in de software-ontwikkeling zijn veel stappen gemaakt. Hierdoor is het gebruik van je smartphone of tablet steeds beter op jou als gebruiker afgestemd.
Andere toepassingen
Een touchscreen is super handig, we kunnen niet meer zonder. Je vindt het ook op steeds meer plaatsen: in de navigatie van auto’s, bij de apotheek om een volgnummer te krijgen of bij de parkeerautomaat. Laat het touchscreen maar schuiven!
Wil je nog meer weten over de werking van je smartphone? Kijk dan eens naar "Context: Smartphone".
