تاچ اسکرین چیست؟

تاچ اسکرین چیست؟

احتمالاً تا به حال انگشتهای شما تاچ اسکرین تلفنهای همراهی چون iPhone یا دستگاههای اطلاع رسانی واقع در فرودگاه و یا بعضی دستگاههای ATM بانک ها را لمس کرده باشد یا تبلیغات کامپیوترهای صفحه ای شگفت انگیز شرکت مایکروسافت (Microsoft Surface) را دیده باشید و در مورد ساختار و تفاوت این صفحات از خود سوال کرده باشید.

مقاله پیش رو، با نگاهی به تکنولوژی Touch Screen به معرفی روش های معمول ساخت صفحات نمایش لمسی می پردازد.

فناوری که امروزه ما آن را با نام تاچ اسکرین (Touch Screen) و یا صفحه نمایش لمسی می شناسیم نخستین بار در سال 1971 و در مرکز تحقیقات دانشگاه کنتاکی آمریکا پا به عرصه وجود گذاشت جائی که دکتر Samuel Hurst در جریان کار بروی ارسال های پایان نامه دانشجویان این مرکز به علت عملیات وقتگیری که بررسی داده های مختلف به همراه داشت با اختراع اولین حسگر لمسی، به روش ساده تری برای ورود اطلاعات دست یافت.

این حسگر که دکتر هرست آن را Elograph نامید (Electronics Graphics) به مانند نمونه های امروزی شفاف و حساس نبود ولی بعد ها پایه ای برای تأسیس شرکتی تحت نام Elographics برای کار بروی این تکنولوژی نوظهور گردید.

سه سال بعد نمونه شفاف این تکنولوژی در سال 1974 ارائه شد و در سال 1977 شرکت Elographics موفق به ساخت نمونه شفاف صفحه لمسی مقاومتی پنج سیمه (Wire-5 Resistive) شد که تا به امروز نیز یکی از کارآمد ترین روش های ساخت صفحه نمایش های لمسی به حساب می آید.

انواع صفحه نمایش های لمسی

تاچ اسکرین IR یا اینفرارد (IR touchscreen)

در این روش آرایه ای از حسگرهای IR به صورت عمودی و افقی کنار هم قرار می‌گیرند که در یک سمت آن فرستنده ها و در سوی دیگر گیرنده ها قرار دارند.

با روشن شدن این سنسورها، صفحه ای از پرتوهای فروسرخ تشکیل می‌گردد که با چشم قابل مشاهده نیست و بخاطر قاب نگه دارنده سنسورها معمولا با خود نمایشگر چند میلیمتر فاصله دارد.

زمانی که یک جسم خارجی (انگشتان دست، قلم و …) این صفحه نوری را قطع کند، تغییرات در این پرتوها توسط کنترولر به سیستم منتقل می‌گردد که با کالیبره کردن این تغییرات می‌توان مختصات نقطه لمس شده را بدست آورد و برای سیستم عامل ترجمه کرد.

از مزایای استفاده از این نوع تاچ اسکرین میتوان به دوام بالا، قابلیت استفاده مالتی تاچ، عدم محدودیت سایز تا حدی که میتوان ویدئووال را نیز با آن تبدیل به صفحه نمایش لمسی نمود (ویدئوی نمونه)، هزینه پایین تولید برای ابعاد بزرگ نمایشگر و قابلیت لمس با هر نوع شی است.

معایب این نوع صفحات چندان زیاد نیست ولی از مهمترین آنها عدم امکان استفاده در شرایط پرنور محیطی است.

تاچ اسکرین مقاومتی (Resistive touchscreen)

این روش ساخت که با نام صفحات فشاری نیز شناخته می شوند گسترده ترین نوع تاچ اسکرین هستند که از تکنولوژی ساخت ساده تر و در نتیجه ارزانتری نسبت به رقبا برخوردار هستند.

تکنولوژی ساخت این گونه صفحات نمایش شامل سه روش می شود که عبارتند از نمونه های چهارسیمه، پنج سیمه و هشت سیمه که نمونه پنج سیمه آن از دیگر موارد کاربرد بیشتر و گسترده تری دارد.

در این روش گذشته از لایه های حفاظتی و خش گیر صفحه نمایش (تمامی لایه ها شفاف هستند و لایه رویی قابل انعطاف است) از سه لایه مختلف دیگر برای اجرای عملیات استفاده می شود.

بطوریکه دو لایه حاوی جریان الکتریکی (لایه مقاومتی از جنس اکسید ایندیوم) یکی در رو و دیگری در زیر جای گرفته است و در میان این دو نیز، لایه اضافه دیگری دیده می شود که بر روی این لایه میانی، قطعات پلاستیکی نقطه ای بسیار ریزی (Spacers) در فواصل معین جای گرفته اند که مانع از تماس دو لایه روئی و زیری در مواقعی که تماسی صورت نگرفته است می شوند؛ اما در هنگام لمس شدن صفحه نمایش به علت فشار وارده بر صفحات، دو لایه روئی و زیرین به هم می چسبند که با چسبیدن این دو لایه به یکدیگر، به علت وجود جریان الکتریکی روی هر دو لایه، مداری الکتریکی بسته می شود که با محاسبه میزان الکتریسیته عبوری بین صفحات به راحتی مختصات دقیق محل تماس توسط یک کنترلر بدست می آید.

یک تماس با صفحه لمسی، باعث ایجاد یک اتصال بین لایه X و Y خواهد شد و ولتاژ ایجاد شده در نقطه تماس (X1) بر روی صفحه مختصات X به صفحه Y منتقل شده و در خروجی A-in (ورودی کنترلر) ظاهر می شود.

با توجه به عکس زیر، در نقطه E ولتاژ A-in = Vcc و در نقطه A ،A-in = 0 خواهد بود و در نقاط دیگر مقدار ولتاژ اندازهای بین این دو حد خواهد داشت؛ سپس ولتاژ خوانده شده به مختصات مورد نظر تبدیل می شود.

این روش ساده و موثر بوده، اما در عین حال چند مشکل کوچک و بزرگ نیز دارد که از آن میان میتوان به عدم امکان لمس چندین نقطه از صفحه در یک زمان، کاهش کیفیت تصویر و نور ارسالی صفحه نمایش به 85 درصد میزان واقعی (به علت لایه های اکسید فلز و اسپیسر) و خش پذیری سریع آن اشاره کرد.

از موارد استفاده شده از این تکولوژی در صفحات نمایش تلفن همراه میتوان به صفحات نمایش به کار رفته درتلفن های همراه HTC TyTN II or HTC Touch Diamond اشاره کرد.

با دوام بودن این سیستم آن را مناسب استفاده در محیط های سخت و نامناسب می کند همچنین می توان آن را در صفحات لمسی دستگاه های PDA ،سیستم های اتوماسیون و تجهیزات پزشکی به کار برد.

سادگی، کاهش هزینه ها و امکان فشردن صفحه نمایش با هر وسیله دلخواه (حتی با دستکش) از نقاط قوت این فناوری هستند. این صفحات در برابر آب و گرد و خاک مقاوم بوده و عمر مفیدی در حدود 35 میلیون کلیک دارند.

تاچ اسکرین خازنی (Capacitive touchscreen)

صفحه لمسی خازنی (یا الکترواستاتیک)، صفحه‌ایست که با موادی همچون اکسید نازک ایندیم پوشانده شده‌است که جریان ثابتی را از حسگر عبور می‌دهد؛ بنابراین حسگر باعث میزان دقیقاً کنترل‌شده‌ای از الکترون‌های ذخیره‌شده در هر دو محور افقی و عمودی می‌شود که دارای ظرفیت خازنی مشخصی هستند.

وقتی میدان خازنی نرمال حسگر (در حالت پایه) توسط میدان خازنی دیگری (مثلاً انگشت انسان) تغییر کند، مدارهای الکترونیکی که در گوشه‌های صفحه قرار دارند، برآیند تغییرات موج سینوسی میدان مرجع را اندازه‌گیری می‌کند و این اطلاعات را برای محاسبات ریاضی به کنترلر می‌فرستند تا مشابه صفحات IR آن را برای سیستم عامل ترجمه کنند.

صفحات لمسی خازنی، می‌توانند توسط انگشت بدون پوشش یا با ابزاری رسانای الکتریکی که با دست گرفته شده باشد، لمس شوند.

از مزایای این نوع صفحات میتوان به دقت بالای آن و سهولت در استفاده اشاره نمود. همچنین شفاف بودن این نوع تاچ اسکرین باعث میشود تا استفاده از آن در گوشی های موبایل توجیه پذیر شود.

از معایب این تکنولوژی بالا بودن قیمت آن است به ویژه وقتی اندازه صفحه نمایشگر بزرگ تر میشود.