Gli schermi tattili consentono un modo più intuitivo e diretto di interagire con i dispositivi, sono diventati onnipresenti nel nostro mondo moderno, dagli smartphone alle casse automatiche, e la loro adozione diffusa ha cambiato il modo in cui interagiamo con la tecnologia.

Che cos'è un touchscreen?

Un touchscreen è un'interfaccia di input del display, in genere uno schermo trasparente, che consente agli utenti di interagire con un dispositivo identificando gli input tattili sulla superficie dello schermo. Per la maggior parte dei touchscreen, gli input tattili vengono rilevati utilizzando le proprietà elettriche del corpo umano, in particolare la natura conduttiva dei nostri polpastrelli. Questa conduttività consente al dispositivo di riconoscere e registrare il nostro tocco come un input.

Due tecnologie touchscreen molto diffuse, quella resistiva e quella capacitiva, prevedono il posizionamento di un pannello tattile su display elettronici quali LCD o OLED per consentire il rilevamento del tocco. Gli utenti possono eseguire diverse azioni, tra cui selezionare, scorrere, zoomare, disegnare, scorrere, ecc.

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Uno dei principali vantaggi degli schermi tattili è che eliminano la necessità di dispositivi di input tradizionali come il mouse, la tastiera o i pulsanti fisici. Gli schermi tattili, infatti, consentono agli utenti di interagire direttamente con i contenuti digitali toccando, sfiorando, pizzicando, facendo scorrere e zoomando con le dita o con lo stilo. Questo facilita la navigazione nei menu, la selezione delle opzioni e l'esecuzione di altre operazioni sui dispositivi digitali, in particolare su quelli più piccoli come gli smartphone e i tablet, dove i dispositivi di input tradizionali potrebbero non essere pratici.

Esempi di tipi di touchscreen

Storia degli schermi tattili

La storia dei touchscreen risale agli anni '60, quando vennero sviluppati i primi dispositivi di input tattili da utilizzare nei pannelli di controllo e in altre applicazioni specializzate. Nella timeline che segue, esploreremo i momenti chiave e le innovazioni nello sviluppo dei touchscreen, dagli esordi ai giorni nostri.

Anteprima della cronologia della storia dei display touchscreen

1960 -- Primo touchscreen registrato (azionato da uno stilo).

Bell Telephone Laboratories Inc (ora AT&T) ha pubblicato una delle prime versioni di touchscreen nel 1960, che è stata poi brevettata nel 1962 con il numero US 3016421A. Questo touchscreen utilizza una griglia di luci diritte che puntano verso il basso sulla superficie ed è progettato per funzionare solo con uno stilo, non con un dito. I fotorivelatori registrano il tocco quando un fascio di luce nella griglia viene interrotto dal tocco dello stilo.

1965 -- Il primo touchscreen azionato dalle dita.

Eric Johnson, che lavorava presso il Royal Radar Establishment di Malvern, in Inghilterra, ha sviluppato il primo touchscreen azionabile con un dito per agevolare il controllo del traffico. Il suo lavoro sui touchscreen capacitivi è stato inizialmente descritto nel 1965 e successivamente elaborato con fotografie e diagrammi in un articolo pubblicato nel 1967. articolo pubblicato nel 1967. Ha depositato un brevetto nel Regno Unito (GB3352465) nel 1965 e il brevetto statunitense US3482241A è stato concesso nel 1969.

1971 -- Il primo touchscreen resistivo.

Al dottor Samuel Hurst si attribuisce il merito di aver sviluppato il primo touchscreen resistivo nel 1971, anche se non era trasparente. Nel 1974 ha creato un touchscreen trasparente.

1972 --Schermi a sfioramento con sensori a infrarossi e fototransistor.

Nel 1972, l'Università dell'Illinois ha sviluppato un touchscreen per un sistema terminale chiamato PLATO IV, utilizzato in ambito didattico. Lo schermo tattile era dotato di una serie di sensori a infrarossi 16x16 composti da LED e fototransistor sui bordi dello schermo, che gli consentivano di rilevare il tocco quando un oggetto si trovava in prossimità dello schermo.

1973 -- Primo touchscreen capacitivo trasparente.

All'inizio degli anni '70, due ingegneri del CERN (Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare), Frank Beck e Bent Stumpe, crearono uno schermo tattile trasparente basandosi sul precedente lavoro di Stumpe presso una fabbrica di televisori all'inizio degli anni '60. Il CERN iniziò a produrli nel 1973.

1974 -- Primo touchscreen resistivo trasparente.

Il Dr. Samuel Hurst ha creato il primo touchscreen resistivo che includeva una superficie trasparente. US3911215A, concesso nel 1975 per l'azienda da lui fondata, la Elographics Inc.

1982 -- Tecnologia multi-touch.

Il primo sistema touchscreen multi-touch è stato creato nel 1982 dall'Input Research Group dell'Università di Toronto, utilizzando un pannello di vetro smerigliato con una telecamera posizionata dietro di esso, segnando l'inizio della tecnologia multi-touch.

Primi anni '80 - fine anni '90 -- Funzionalità e sviluppo basati sui gesti del touchscreen

Negli anni '80 e '90 sono state condotte ricerche approfondite per migliorare la precisione e la funzionalità della tecnologia touchscreen, incorporando una serie di funzioni basate sui gesti, come lo scorrimento, lo swiping, il tap-click, il lift-off, il multi-touch e altro ancora.

2000 - Ora attuale -- Diffusione e sviluppo globale dei touchscreen capacitivi

Gli schermi tattili esistono dagli anni '60, con miglioramenti significativi negli anni '80 e '90, ma è solo negli anni 2000 che si sono diffusi nell'elettronica di consumo come telefoni cellulari, computer portatili, tablet e altri dispositivi portatili. Ciò è dovuto in parte allo sviluppo di nuove tecnologie, come gli schermi tattili capacitivi, che hanno permesso di ottenere input tattili più precisi e reattivi.

Uno studio di DisplaySearch ha rivelato che nel 2018 i touchscreen capacitivi hanno rappresentato oltre il 70% delle spedizioni globali, mentre quelli resistivi solo il 3%.

Come funzionano i touchscreen?

I componenti principali di un display touchscreen sono il sensore tattile, il controller e il software. Il sensore tattile, noto anche come pannello tattile, è costituito da una superficie sensibile al tatto che rileva i cambiamenti delle proprietà elettriche come corrente, tensione, capacità o resistenza. Il controller, un componente hardware, converte le variazioni elettriche rilevate dal pannello tattile in segnali che vengono utilizzati per interpretare i gesti tattili come toccare, scorrere, zoomare, scorrere, ecc. Infine, dopo aver ricevuto questi segnali tattili, il software può elaborarli e reagire ad essi completando funzioni specifiche e, se necessario, trasmettere istruzioni al dispositivo, attivando azioni come l'attivazione di un motore, la modifica delle informazioni sullo schermo, lo spegnimento dell'apparecchiatura, la regolazione della luminosità, l'aumento del volume e così via.

Come funzionano i touchscreen: passo dopo passo

1. Attivazione del sensore tattile - L'utente interagisce con la superficie sensibile al tatto, provocando cambiamenti nelle sue proprietà elettriche, come corrente, tensione, capacità o resistenza.
2. Elaborazione del controller - Il controller hardware rileva le variazioni elettriche del touch panel, identifica i gesti tattili specifici (tocco, scorrimento, zoom, scorrimento, ecc.), li converte in segnali e li invia al software.
3. Risposta del software - Il software riceve i segnali tattili e li elabora per eseguire funzioni o compiti specifici.

Tipi di touchscreen

Sebbene i due tipi di touchscreen più comuni siano quelli resistivi e capacitivi, ne esistono altri, ciascuno con caratteristiche e funzionalità uniche.

Tecnologie touchscreen

• Resistivo
• Capacitivo
• Capacitivo proiettato (P-Cap)
• Infrarossi
• SAW (Surface Acoustic Wave)
• Imaging ottico

Per saperne di più: Tipi di LCD

Schermi tattili resistivi

Gli schermi tattili resistivi funzionano attraverso il rilevamento della pressione applicata allo schermo. Sono costituiti da due strati flessibili, solitamente in poliestere e vetro, rivestiti da un sottile strato di materiale conduttivo, come l'ossido di indio-stagno (ITO). Questi due strati sono separati da piccoli punti distanziatori.

Quando si applica una pressione sullo schermo, lo strato flessibile superiore viene spinto verso quello inferiore, creando un contatto tra i due strati conduttivi. Questo contatto fisico registra una variazione della resistenza elettrica, che il controller del touchscreen elabora per determinare la posizione precisa del tocco.

Gli schermi tattili resistivi sono relativamente economici e possono essere utilizzati con vari dispositivi di input, come dita, stilo o guanti. Tuttavia, tendono ad avere una sensibilità e una chiarezza inferiori rispetto ad altre tecnologie touchscreen.

Schermi tattili capacitivi

Un touchscreen capacitivo identifica e reagisce alle variazioni di capacità causate dal campo elettrostatico dello schermo quando la superficie dello stesso viene toccata.

Quando l'utente tocca lo schermo con un dito o uno stilo in materiale conduttivo, provoca una variazione della capacità dello schermo nel punto di contatto. Questa variazione viene rilevata dal controller tattile capacitivo, che elabora l'input e determina la posizione esatta dell'evento tattile.

Gli schermi tattili capacitivi sono ampiamente utilizzati in smartphone, tablet e altri dispositivi elettronici grazie alla loro elevata sensibilità, precisione e reattività. Inoltre, supportano le funzionalità multi-touch, consentendo agli utenti di eseguire gesti come il pizzico e lo zoom con più input tattili simultanei. Tuttavia, potrebbero non funzionare bene con materiali non conduttivi, come i guanti o una normale penna, poiché questi materiali non interagiscono con il campo elettrostatico dello schermo.

Projected Capacitive (PCAP)

Gli schermi tattili capacitivi proiettati utilizzano una griglia di elettrodi per rilevare gli input tattili. Gli elettrodi, in genere realizzati in materiale conduttivo trasparente, sono collocati su un sottile foglio di vetro o plastica che ricopre il display.

Quando un dito o uno stilo tocca la superficie del touchscreen, cambia la capacità tra gli elettrodi, che viene rilevata dal circuito del controller. Il controller calcola quindi la posizione del tocco in base alle variazioni di capacità e invia l'input corrispondente al dispositivo.

I touchscreen capacitivi proiettati sono noti per la loro elevata precisione, sensibilità e durata. Sono comunemente utilizzati in smartphone, tablet e altri dispositivi elettronici. Supportano anche i gesti multi-touch, consentendo agli utenti di interagire con il dispositivo utilizzando due o più dita contemporaneamente.

Differenza tra capacitivo e proiettivo

La differenza principale tra touchscreen capacitivi e touchscreen capacitivi proiettati è il modo in cui sono costruiti e disposti gli elettrodi. Gli schermi tattili capacitivi proiettati sono in genere più sensibili e precisi, il che li rende adatti ad applicazioni di fascia alta come smartphone, tablet e pannelli di controllo industriali.

Leggete il nostro articolo che spiega le per saperne di piùsulle due principali tecnologie di visualizzazione.

Schermi tattili IR (infrarossi)

Gli schermi tattili a infrarossi utilizzano una griglia di diodi emettitori di luce (LED) e fotorivelatori per rilevare gli input tattili. I LED emettono fasci di luce infrarossa, disposti in array orizzontali e verticali lungo i bordi dello schermo. I fotorilevatori, situati di fronte ai LED, ricevono continuamente questi fasci di luce infrarossa.

Quando l'utente tocca lo schermo, il dito o lo stilo interrompe i fasci di luce infrarossa, causando un'interruzione nella griglia. Il sistema calcola quindi le coordinate del punto di contatto in base ai raggi specifici che sono stati interrotti. Queste informazioni vengono inviate all'unità di elaborazione del dispositivo, che interpreta l'input tattile ed esegue l'azione corrispondente.

I touchscreen a infrarossi offrono diversi vantaggi, tra cui un'elevata durata e resistenza a graffi, polvere e acqua. Inoltre, sono in grado di funzionare con quasi tutti gli oggetti, compresi stilo o mani guantate, poiché non è necessario esercitare pressione per registrare il tocco. Gli schermi IR hanno una trasmissione della luce e una qualità dell'immagine incredibili, poiché non hanno uno strato di vetro o di pellicola aggiuntivo sopra lo schermo. Tuttavia, la loro funzionalità può risultare difficoltosa in presenza di luce solare intensa, per cui di solito vengono utilizzati in ambienti chiusi. Inoltre, funzionano meglio con schermi di dimensioni maggiori perché l'altezza del profilo può essere limitante.

SAW (Surface Acoustic Wave)

Gli schermi tattili a onde acustiche superficiali (SAW) sono un tipo di tecnologia tattile che utilizza onde ultrasoniche per rilevare l'input tattile sulla superficie dello schermo. Lo schermo è costituito da uno strato di vetro o altro materiale trasparente, con un sottile strato di materiale riflettente sulla superficie dello strato di vetro.

Le onde ultrasoniche sono generate da trasduttori situati agli angoli dello schermo e inviate attraverso la superficie del vetro. Quando un dito, uno stilo o un altro oggetto tocca lo schermo, assorbe una parte delle onde ultrasoniche, causando un disturbo nel modello delle onde. I trasduttori rilevano questo disturbo e possono quindi calcolare la posizione e il tipo di input tattile.

Gli schermi tattili SAW offrono diversi vantaggi, tra cui un'elevata chiarezza, durata e affidabilità. Sono anche molto reattivi e possono rilevare anche tocchi o gesti leggeri. Tuttavia, sono più costosi di altri tipi di touchscreen e potrebbero non essere adatti per l'uso in ambienti difficili, dove si rischia di essere esposti a sporco, polvere o acqua.

Per saperne di più: Display trasmissivi vs. riflessivi vs. transflessivi

Touchscreen a immagine ottica

Gli schermi tattili a imaging ottico utilizzano sensori simili a fotocamere e algoritmi di elaborazione delle immagini per rilevare gli input tattili, in modo simile agli schermi tattili a infrarossi. Quando l'utente tocca la superficie del touchscreen, i sensori rilevano le variazioni di luce e ombra causate dalla pressione e dal movimento del tocco.

I touchscreen a immagine ottica sono noti per la loro durata, in quanto non sono soggetti all'usura da contatto fisico come altri touchscreen. Sono comunemente utilizzati nei chioschi pubblici, nei display interattivi e nelle applicazioni di gioco. Tuttavia, potrebbero non essere reattivi o sensibili come altri tipi di touchscreen e potrebbero non supportare i gesti multi-touch.

Conclusione

Gli schermi tattili capacitivi e proiettati, grazie alla loro elevata precisione e reattività, sono emersi come la principale tecnologia di visualizzazione touchscreen, seguiti dagli schermi tattili resistivi. Sebbene i touchscreen a infrarossi, a onde acustiche di superficie e a imaging ottico non siano così diffusi e popolari, hanno comunque applicazioni uniche e mantengono una quota di mercato ridotta ma dedicata.

Gli schermi tattili si trovano ovunque, dai pannelli di controllo industriali ai bancomat, dai dispositivi medici all'elettronica di consumo. Hanno rivoluzionato il modo in cui interagiamo con la tecnologia e sono diventati una parte essenziale della nostra vita quotidiana.