یکی از محبوب ترین تکنولوژی های روز دنیا صفحه نمایش های لمسی هستند که به جزء جدایی ناپذیر دستگاه های مورد استفاده در مکان هایی مانند بانک، بیمارستان، فروشگاه، دانشگاه و … تبدیل شده اند و در چند سال اخیر شاهد استفاده موج گسترده ای از این صفحه نمایش ها در گوشی های هوشمند، تبلت و … هستیم. تا قبل از معرفی اولین آیفون با صفحه نمایش لمسی خازنی(Capacitive touch) از تکنولوژی صفحات لمسی مقاومتی (Resistive touch) استفاده می شد اما پس از این رویداد اغلب شرکت ها به تکنولوژی لمسی خازنی متمایل شدند. در ادامه این مطلب قصد داریم شما عزیزان را با شیوه کار صفحات لمسی آشنا سازیم.
آشنایی با نحوه کار صفحات لمسی
سالهاست که در دنیای فناوری بهره گیری از تکنولوژی لمسی مرسوم می باشد ولی در چند سال اخیر استفاده از این تکنولوژی در اسمارتفون ها، تبلت و … رشد بیشتری یافته است. فناوری صفحه لمسی یا تاچ اسکرین سیستم رایانه ای و موبایلی را کاربر پسندتر ساخته و همچنین برقراری ارتباط را ساده تر و سریعتر می سازد. ناگفته نماند این تکنولوژی محبوب به جزء جدایی ناپذیر دستگاه های مورد استفاده در مکان هایی مانند بانک، بیمارستان، فروشگاه، دانشگاه و … نیز تبدیل شده است. صفحات لمسی شامل دو نوع اصلی مقاومتی خازنی می باشند.
تفاوت اصلی صفحه نمایش لمسی مقاومتی با نوع خازنی در این است که صفحه لمسی مقاومتی تمام انواع لمس را نمی تواند شناسایی کند و فقط می تواند فشار وارده در اثر انتخاب را تشخیص دهد و ضمنا تنها یک لمس در آن قابل شناسایی می باشد. همچنین در این حالت صفحه نمایش لمسی قابلیت زوم را ندارد و در نور شدید هم روشنایی کمی را به نمایش می گذارد. در کنار این موارد باید گفت صفحه لمسی مقاومتی طول عمر بالایی دارد.
در مقابل صفحه لمسی خازنی که در بیشتر اسمارتفون ها شاهدش هستیم قابلیت بیشتری نسبت به مقاومتی دارد. یکی از اصلی ترین این ویژگی ها این است که برای مشخص کردن نقطه لمس شده نیازی به فشار دادن نیست. می توان صفحات لمسی یا تاچ اسکرین را جایگزینی برای کیبوردهای مکانیکی دانست که دارای انواع مختلفی می باشد و هر یک شیوه کار مختص به خودش را دارد.
ولی اساس کار همه صفحات لمسی به این صورت است که با فشار دادن نقطه ای خاص یا لمس توسط کاربر فرمان هایی به یک جریان الکتریکی که در زیر نمایشگر لمسی برقرار است فرستاده می شود سپس برنامه از پیش مشخص شده برای فشار نقطه مربوطه با این لمس به اجرا در می آید. در حقیقت کدهای برنامه نویسی اجرا خواهند شد. ولی در حالت کلی انواع مختلف صفحات لمسی نحوه کار متفاوتی دارند به طور مثال عملکرد تا اسکرین مورد استفاده در گوشی با تاچ دستگاه ای تی ام (ATM) متفاوت می باشد.
همانطور که ذکر شد صفحات لمسی انواع مختلفی دارند که هر کدام شیوه کار مخصوص به خودش را دارد. در ادامه ابتدا با عناصر تشکیل دهنده صفحات لمسی، علت محبوبیت این صفحات و سپس با نحوه کار انواع صفحات لمسی آشنا خواهید شد.
عناصر اصلی تشکیل دهنده صفحات لمسی
۱. پنل جلویی: این پنل بیرونی ترین بخش محصول نهایی بوده و در بعضی از این گونه محصولات، پنل جلویی شامل پوشش شفافی می باشد تا صفحه را درمقابل آب و گرد و غبار محافظت کند.
۲. کنترل کننده لمسی: این کنترلر یک مدار گروهی بر پایه میکرو کنترلر می باشد و میان سنسور لمسی و کنترلر سیستم توکار جای می گیرد. این مدار گروهی می تواند روی یک صفحه کنترلر درون سیستم قرار گیرد یا در مدار FPC روی حسگر لمسی شیشه واقع گردد. این کنترلر داده ها را از سنسور لمسی دریافت کرده و طوری ترجمه می کند که برای کنترلر سیستم توکار قابل فهم باشد.
۳. سنسور یا حسگر لمسی: این حسگر صفحه شیشه ای شفافی می باشد که سطحی واکنشی نسبت به لمس دارد. سنسور مذکور ممکن است مانند آنچه در صفحات لمسی مقاومتی و خازنی مشاهده می شود روی نمایشگر ال سی دی تعبیه شده باشد یا نظیر سیستم لمسی مادون قرمز(SAW) روی قاب واقع شده باشد. در حال حاضر نمونه های مختلفی از حسگرهای لمسی در بازار وجود دارد که هر یک به روش های مختلفی ورودی لمس را شناسایی می کند.
۴. نرم افزار دستگاه: این نرم افزار به حسگر صفحه نمایش لمسی و کنترلر سیستم اجازه داده تا به شکل هماهنگ با یکدیگر فعالیت کنند. در ضمن به سیستم عامل سیستم نشان می دهد که چطور داده های بازخورد لمسی که از سمت کنترلر ارسال می شود را تفسیر نماید.
دلایل محبوبیت تکنولوژی صفحات لمسی
عوامل مختلفی سبب محبوبیت تکنولوژی صفحه نمایش لمسی شده است از جمله راحتی کار با آن می باشد. در حقیقت این ابزار یادگیری شیوه کار دستگاه را برای افراد مبتدی آسان نموده است و این کاربران می توانند از نمایشگر به جای صفحه کلید بهره بگیرند. ضمنا حذف کیبورد مکانیکی از دستگاه موجب شده کاربر فضای بیشتری در اختیار داشته باشد. از این رو فضای بیشتری به نمایشگر اختصاص داده می شود و شاهد صفحه نمایش بزرگتری در محصولات با نمایشگرهای لمسی هستیم. این امر در مقایسه یک گوشی آیفون با یک گوشی بلک بری کاملا قابل درک است. از دیگر دلایل محبوبیت صفحات لمسی طول عمر و مقاومت بالای آن ها می باشد. در حقیقت کیبورد و کلیدهای آن در طول زمان با فرسودگی و خرابی مواجه می شوند ولی درباره یک نمایشگر لمسی در صورت محافظت خوب چنین مشکلی جد ندارد. ضمنا تمیز کردن صفحه نمایش لمسی در مقایسه با کیبورد راحتتر نیز می باشد.
نحوه کار انواع صفحات لمسی
صفحه لمسی Dispersive signal
در سال ۲۰۰۲ این تکنولوژی لمسی معرفی شد و نحوه کار این صفحات به این صورت است که در آن گیرنده هایی برای تشخیص انرژی مکانیکی وارده از طریق لمس فعالیت می کنند. الگوریتم های پیچیده ای داده های وارده را تفسیر و مکان دقیق لمس را مشخص می کنند. این فناوری از گردو غبار ، خراشیدگی و دیگر عوامل بیرونی تاثیر نمی پذیرد، به این خاطر به عنصر مازادی بر روی صفحه نیاز نیست. ضمنا رزولوشن بالایی نیز ایجاد می کند. با توجه به این که نوسان مکانیکی برای شناسایی لمس به کار می رود با هر وسیله ای مانند قلم، انگشت… می توان عمل لمس را انجام دارد. از این تکنولوژی در رستوران و مکان بازی کودکان که امکان نظارت دقیق فراهم نیست بهره می برند.
صفحه لمسی خازنی
صفحه لمسی خازنی یا Capacitive touch ، شبکه نازک و شفافی از الکترودها می باشد. الکترودها به فرم رشته هایی در ردیف هایی عمودی و افقی جای گرفته اند و در هر نقطه که همپوشانی شکل بگیرد یک خازن ایجاد می شود. از این صفحات اکثرا در دنیای اسمارتفون ها و تبلت ها استفاده می شود. اولین شرکتی که این فناوری را به کار گرفت کمپانی IBM بود. و پس از آن تقریبا همه تولید کننده ها به این فناوری روی آوردند. بدن انسان رسانای الکتریسیته می باشد و با لمس صفحه توسط انگشتانتان این لمس قابل اندازه گیری بوده چرا که حسگر لمس قادر است نسبت به تغییر میدان الکتریکی عکس العمل نشان دهد.
فناوری لمسی خازنی می تواند میزان لمس را به طور مستقیم بر روی صفحه یا همان نقطه لمس شده اندازه گیری کند، مانند فناوری لمس مادون قرمز نیازی به اندازه گیری فاصله از کناره صفحه ندارد. از این رو فناوری لمسی خازنی می تواند از قابلیت چند لمسی نیز پشتیبانی کند. به این مفهوم که همزمان می تواند نقاط لمس شده را روی لایه خازنی ثبت و مشخص سازد.
به عبارت دیگر این صفحه لمسی امکانات بیشتری را در اختیار کاربر قرار می دهد و نحوه کار این صفحات به این شکل است که نیازی به فشرده شدن نداشته و با هر نوع تماس انگشت یا پوست جریان الکتریکی داخل آن تغییر می یابد. در حقیقت این صفحه ها از Indium یا copper ساخته شده که هر یک از مجموعه سیمهای بسیار باریکتر از تار مو رسانای الکتریسیته تشکیل شده اند. قابل ذکر است این نمایشگر هنگامی که کاربر با دستکش آن را لمس کند کار نخواهد کرد البته امروزه این موضوع(لمس با دستکش) را می توان در اسمارتفون ها فعال نمود.
صفحه لمسی مقاومتی
نحوه کار صفحات لمسی مقاومتی یا Resistive touch که نمونه آن در دستگاه های ATM ، دستگاه کارت خوان، صفحه نمایش لمسی فروشگاهی و … وجود دارد به این صورت می باشد که کاربر روی نمایشگر به سادگی فشاری وارد کرده سپس فرمان مربوطه صادر می شود. در حقیقت با فشار وارد شده صفحه نمایش خم شده و فشار مربوطه را تشخیص می دهد. پس از این مرحله برای اجرای دستور کارهای دیگری نیز باید انجام شود. قبل از پرداختن به آن خوب است بدانید صفحه مقاومتی از دو لایه جریان الکتریکی که داخل آنها در جریان است تشکیل شده است. یک لایه مقاومتی و دیگری رسانا است. میان این دو لایه تکنولوژی اسپیسر جای دارد. در حقیقت اسپیسرها مکان و نقطه های کوچکی اند که این دو لایه را از هم جدا می کنند. این نقاط موجب می شوند تا جریان الکتریکی دائم بین این دولایه برقرار باشد. حال با لمس کردن لایه رویی نمایشگر لمسی از طریق کاربر دو لایه با یکدیگر برخورد نموده و جریان الکتریکی تغییر پیدا می کند. با این کار سیستم متوجه ارسال فرمان می شود و عملی که از قبل برای آن تعیین شده با اعمال فشار به اجرا در می آید.
صفحه لمسی مادون قرمز
به طور معمول این صفحه لمسی با هدف استفاده در مکان های عمومی، سخت و صنعتی طراحی شده است. نحوه کار صفحات لمسی مادون قرمز(Infrared) اینگونه است که این صفحات از آرایش افقی و عمودی گیرنده های مادون قرمز ساخته شده اند. در حقیقت در یک سمت دیودهای پخش کننده نور و در سمت دیگر حسگرهای دریافت کننده نور واقع شده اند. هنگامی که کابر عمل لمس را انجام می دهد در نقطه لمس دریافت نور متوقف گردیده و این تغییر موجب می شود حسگرهای دریافت کننده نور محل لمس را تشخیص بدهند. حال که مرحله مهم انجام شده فرمان مربوطه اجرا خواهد شد. این نوع نمایشگر لمسی از لحاظ طول عمر در محیط بیرون مقامت زیادی خواهد داشت، حسگرهای آن فقط در صورت صدمه فیزیکی خراب می شود. در ضمن می توان با این نمایشگرها کاربرد نظامی هم در نظر داشت.
صفحه لمسی Surface Acoustic Wave
نحوه کار این گونه صفحات لمسی به این صورت است که صفحه به جای بهره گیری از نور، از صدا جهت تشخیص لمس استفاده می نماید. از این طریق می تواند مکان لمس را تشخیص دهد. در تمام این صفحه امواج اولتراسونیک صدا وجود داشته و این امواج مدام در حال حرکت هستند. به محض لمس توسط کاربر این حرکات مختل شده و قسمتی از انرژی آن دریافت می شود. حال میکروچیپ دستگاه دارای این تکنولوژی، نقطه لمس شده را تشخیص می دهد. قابل ذکر است صدای مذکور مافوق صوت بوده و گوش انسان نمی تواند آن را بشنود. این صفحه می تواند عمق لمس یا میزان فشار وارده را تشخیص دهد و بهترین گزینه جهت نمایش تصاویر با جزئیات زیاد می باشد. کاربرد این تکنولوژی برای کیوسک های اطلاعاتی در مکان های شلوغ و رایانه های آموزشی می باشد.
قلم نوری
قلم نوری ابزار جدید ورود اطلاعات می باشد. به طور معمول از این قلم ها جهت طراحی یا انجام برخی امور اداری استفاده می شود. مزیت بزرگ این قلم به موس این است که این قلم ها به فشار حساس می باشند. به طور مثال در یک برنامه گرافیکی برای رسم خطی ضخیم تر اگر قلم را بیشتر فشار دهید این عمل صورت خواهد گرفت. ضمنا ارگونومی خوب این قلم ها استفاده از آن را در کارهای طراحی و گرافیکی آسانتر از موس ساخته است. کار با قلم نوری از جهات بسیاری مشابه با صفحات لمسی می باشد به این نحو که این قلم ها نوکی حساس به نور دارند که در تماس با نمایشگر کدخاصی را به سیستم ارسال می کند و موجب می شود دستور اجرا شود.
از ویژگی خوب قلم نوری نسبت به صفحه نمایش لمسی این است که دقت بالایی در ورودی اطلاعات دارد. در صفحات لمسی کاتدی که تفنگ الکتریکی دائم در حال اسکن صفحه نمایش با یک لایه فسفر می باشد زمان استفاده از قلم نوری کم نوری از طریق کامپیوتر تشخیص داده می شود و هنگامی که نقطه کم نور به پرنور تبدیل می شود یک سیگنال الکتریکی به تراشه ویدیویی ارسال می شود. این چیپست مختصات نقطه مدنظر را به کارت گرافیکی فرستاده و از طریق نرم افزار محل فشار وارد شده شناسایی می شود. قابل ذکر است قلم نوری با نمایشگر کاتدی کار می کند و بر روی صفحه نمایش ال سی دی و تی اف تی و ویدیو پروژکتورها اثری ندارد.
صفحه لمسی Near field imaging
ابتدا باید گفت صفحه لمسی Near field imaging مقاومت بسیار بالایی داشته و معمولا کاربرد نظامی دارد. نحوه کار این صفحات به این صورت است که با نزدیک شدن انگشت کاربر به صفحه میدان الکتریکی صفحه تغییر می یابد. در نتیجه دستگاه به سرعت لمس کاربر را تشخیص می دهد. در این روش علاوه بر لمس از روش های دیگری مانند قلم استایلوس، قلم و … نیز می توان استفاده کرد. در ضمن هنگامی که کاربر دستکش به دست دارد نیز می توان از این صفحه استفاده کرد.
منبع : آرگا
