صفحه نمایش لمسی چگونه کار می‌کند؟

آیا تلفن های هوشمند امروزی را بدون قابلیت لمسی می توانید تصور کنید؟ اصلا این تکنولوژی چگونه کار می کند و در اسمارت فون ها و تبلت های امروزی از چه فناوری لمسی استفاده شده است؟ چه چیزی باعث افتراق میان تکنولوژی تاچ مورد استفاده در یک تلفن هوشمند با تلفن دیگر می شود؟ اینکه اپل می گوید در آیفون 5 از in-cell touch استفاده شده یعنی چه؟ و on-cell touch به کار رفته در نمایشگرهای Super AMOLED سامسونگ به چه معنایی است؟

Capacitive

متشکل از قاب شیشه ای حاوی عنصر خازنی ذخیره کننده بار الکتریکی است. زمانی که صفحه نمایش با یک شیء هادی مناسب مثل سرانگشت لمس می شود، مقداری از بار الکتریکی به کاربر منتقل می شود و بار الکتریکی بر روی عنصر خازنی کاهش می یابد. این کاهش توسط مدارهایی که در گوشه های صفحه نمایش قرار دارند، اندازه گیری می شود. رایانه از تغییرات نسبی بار در هر گوشه مکان دقیق لمس را محاسبه نموده و اطلاعات را به درایو نرم افزاری می فرستد.

در این فناوری شیء لمس کننده باید هادی جریان الکتریکی باشد مثل سرانگشت بدون پوشش یا یک قلم هادی الکتریسیته. این گونه صفحه لمسی ها در برابر عواملی چون رطوبت و گرد و غبار بسیار مقاوم هستند و وضوح تصویر عالی (در حدود 90 درصد) دارند. به همین جهت در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

Infrared

متشکل از یک آرایش افقی و عمودی از گیرنده های مادون قرمز است. در یک طرف دیودهای ساطع کننده نور و در طرف دیگر تعدادی سنسورهای دریافت کننده نور قرار گرفته است. زمانی که رویداد لمس اتفاق می افتد، در محل لمس شده یک وقفه در دریافت نور ایجاد شده که از همین تغییر در سنسورهای دریافت کننده در جهت کشف مختصات مکان لمس شده استفاده می شود.

صفحه لمسی های نوری از جهت طول عمر و پایداری در برابر محیط خارج مقاوم هستند و سنسورهای آن ها فقط در صورت آسیب فیزیکی از کار می افتد و در بسیاری از کاربردهای نظامی که نیاز به صفحه لمسی دارند به کار می روند.

(Surface Acoustic Wave (SAW

یکی از پیشرفته ترین فناوری های صفحه لمسی است و بسیار شبیه به انواع نوری است ولی به جای پرتوهای نوراز امواج صوتی استفاده می کند. دو موج صوتی از امتداد محورهای x و y سرچشمه می گیرند و روی صفحه نمایش حرکت می کنند و در طرف مقابل، هر موج توسط سنسورهای گیرنده دریافت می شود. زمانی که صفحه لمس می شود، در نقطه لمس شده امواج جذب می شوند و باعث ایجاد تاخیر در دریافت موج توسط گیرنده می شود که مدت تاخیر به وجود آمده، نشان دهنده عمق فشار وارد شده می باشد. این گونه صفحه لمسی ها بر خلاف انواع دیگر قادر به تشخیص میزان فشار وارده یا عمق لمس شده z-axis هستند.

این سیستم فاقد لایه های فلزی روی صفحه نمایش است و 100درصد نور را عبور داده و در نتیجه تصویری با وضوح کامل نمایان می شود. لمس با هر وسیله ای (به جز وسایل تیز و کوچک مثل سرخودکار ) را تشخیص داده می شود اما ممکن است توسط عناصری چون گرد و غبار و رطوبت آسیب ببیند.SAW  بهترین گزینه برای نمایش تصاویر با جزئیات زیاد در نظر گرفته می شود. این فناوری برای کیوسک های اطلاعاتی در محیط های شلوغ و رایانه های آموزشی کاربرد دارد.

Dispersive signal Technology

این تکنولوژی در سال 2002 معرفی شده است. از گیرنده هایی جهت تشخیص انرژی مکانیکی (انرژی نوسانی) وارد شده توسط لمس بهره می گیرد. الگوریتم های پیچیده ای این اطلاعات را تفسیر کرده و محل دقیق لمس را تعیین می نمایند. این تکنولوژی از گرد و غبار و سایر عوامل بیرونی، حتی خراشیدگی تاثیر نمی پذیرد. به این جهت که نیازی به وجود عنصر مازادی بر روی صفحه نیست، وضوح تصویر بالایی را فراهم می آورد.

از آنجا که نوسانات مکانیکی جهت تشخیص لمس به کار می روند، هر وسیله ای اعم از انگشت یا قلم جهت ایجاد لمس می تواند به کار رود. از این فناوری در رستوران ها و مکانهای بازی کودکان که امکان نظارت دقیق وجود ندارد استفاده می نمایند.

Acoustic Pulse Recognition

این فناوری در سال 2006 مطرح شد و متشکل از یک قاب شیشه ای خالص با 4 مبدل پیزوالکتریک است. این مبدل ها در گوشه های صفحه جایگزین شده اند و انرژی مکانیکی حاصل از لمس را به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده، سپس این سیگنال به یک فایل صوتی تبدیل می شود و این فایل با فایل های صوتی موجود برای هر موقعیت صفحه مقایسه می شود.

عوامل محیطی مثل گرد و غبار و خراش بر این فناوری تاثیر نداشته، از صحت بالایی برخوردار است و به جسم هادی برای فعال سازی آن نیازی نیست. از کاربردهای آن می توان به خودکارسازی رستوران ها، داروخانه ها، مکانهای تجاری و اداری، مکان های فروش فوری و ... اشاره کرد.

فناوری لمسی سالیان درازی است که در دنیای تکنولوژی وجود داشته و مورد استفاده قرار می گیرد، اما در 5-4 سال اخیر شاهد موج عظیم استفاده از آن در اسمارت فون ها و تبلت ها ها بوده ایم. با معرفی اولین آیفون اپل، دیدیم که اغلب شرکت ها به تکنولوژی capacitive touch یا لمسی خازنی روی آوردند. قبل از آیفون، کارخانه ها معمولا از تکنولوژی resistive touch یا لمسی مقاومتی استفاده می کردند و برخی از صفحات لمسی خارج از دنیای موبایل هم از تکنولوژی لمسی مادون قرمز بهره می بردند.

به طور ساده، یک صفحه لمسی خازنی، شبکه ای نازک و شفاف از الکترود ها است. الکترودها به صورت رشته هایی در ردیف های عمودی و افقی قرار گرفته اند و در هر نقطه ای که همپوشانی صورت بگیرد، یک خازن تشکیل می شود.

بدن انسان یک رسانای الکتریسیته است و هنگامی که شما با انگشت تان صفحه را لمس می کنید، این لمس قابل اندازه گیری است. زیرا سنسور لمس می تواند نسبت به تغییر میدان الکترواستاتیکی واکنش نشان دهد.

تکنولوژی لمس خازنی می تواند اندازه گیری میزان لمس را مستقیما بر روی صفحه و همان نقطه لمس شده انجام دهد و برای مثال مانند تکنولوژی لمس مادون قرمز برای این کار وابسته به اندازه گیری فاصله از کناره های صفحه نیست. لذا تکنولوژی لمس خازنی می تواند از قابلیت چندلمس هم پشتیبانی کند. یعنی اینکه می تواند نقاط لمس شده همزمان روی لایه خازنی را ثبت و مشخص نماید.

در بیشتر نمایشگرهای لمسی که امروزه تولید می شوند، لایه لمسی در میان پنل نمایشگر LCD در زیر و لایه محافظ بالایی (که معمولا گوریلا گلاس است) پیچیده می شود. معمولا میان پنل نمایشگر و لایه لمسی هم یک فاصله وجود دارد که با هوا پر شده و باعث می شود میزان اطمینان از عدم تاثیر این دو لایه تا حد امکان بالا رود.

اینفوگراف زیر به سادگی توضیح می دهد که صفحات لمسی تلفن همراه چطور کار می کند: