صفحه لمسی✔️
یک صفحه نمایش لمسی یا صفحه لمسی مجموعه ای از هر دو دستگاه ورودی پنل لمسی و خروجی نمایش است. پنل لمسی معمولاً در بالای صفحه نمایش الکترونیکی بصری یک سیستم پردازش اطلاعات لایه بندی شده است. صفحه نمایش اغلب یک صفحه نمایش LCD، AMOLED یا OLED است در حالی که سیستم معمولاً یک لپ تاپ، تبلت یا گوشی هوشمند است.
یک کاربر می تواند با لمس صفحه نمایش با یک قلم مخصوص یا یک یا چند انگشت، ورودی یا کنترل سیستم پردازش اطلاعات را از طریق حرکات ساده یا چند لمسی انجام دهد.برخی از صفحه نمایش های لمسی برای کار از دستکش های معمولی یا با روکش مخصوص استفاده می کنند در حالی که برخی دیگر ممکن است فقط با استفاده از قلم یا قلم مخصوص کار کنند.
کاربر می تواند از صفحه لمسی برای واکنش به آنچه نمایش داده می شود استفاده کند و در صورت اجازه نرم افزار، نحوه نمایش آن را کنترل کند.صفحه نمایش لمسی به کاربر امکان می دهد به جای استفاده از ماوس، پد لمسی یا سایر دستگاه های مشابه (به غیر از قلم، که برای اکثر صفحه نمایش های لمسی مدرن اختیاری است) مستقیماً با آنچه نمایش داده می شود تعامل داشته باشد.
نمایشگرهای لمسی در دستگاه‌هایی مانند کنسول‌های بازی، رایانه‌های شخصی، دستگاه‌های رأی‌گیری الکترونیکی و سیستم‌های نقطه فروش (POS) رایج هستند. آنها همچنین می توانند به رایانه ها یا به عنوان پایانه ها به شبکه ها متصل شوند. و همچنین نقش برجسته ای در طراحی لوازم دیجیتال مانند دستیارهای دیجیتال شخصی (PDA) و برخی از کتابخوان های الکترونیکی دارند.
محبوبیت گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها و بسیاری از انواع وسایل اطلاعاتی باعث افزایش تقاضا و پذیرش صفحه‌نمایش‌های لمسی رایج برای وسایل الکترونیکی قابل حمل و کاربردی شده است. صفحه‌نمایش‌های لمسی در زمینه پزشکی، صنایع سنگین، ماشین‌های باجه خودکار و کیوسک‌هایی مانند نمایشگاه‌های موزه یا اتوماسیون اتاق‌ها یافت می‌شوند، جایی که سیستم‌های صفحه کلید و ماوس اجازه تعامل بصری، سریع یا دقیق را به کاربر نمی‌دهند. محتوای نمایش داده شود.
از لحاظ تاریخی، سنسور صفحه نمایش لمسی و سیستم عامل مبتنی بر کنترل کننده همراه آن توسط طیف وسیعی از یکپارچه‌کننده‌های سیستم پس از بازار در دسترس بوده است.تولیدکنندگان نمایشگر و تولیدکنندگان تراشه گرایش به پذیرش صفحه نمایش لمسی به عنوان یک جزء رابط کاربری را پذیرفته اند و شروع به ادغام صفحه نمایش لمسی در طراحی اساسی محصولات خود کرده اند.
یکی از سلف های صفحه نمایش لمسی مدرن شامل سیستم های مبتنی بر قلم است. در سال 1946، حق ثبت اختراعی توسط شرکت فیلکو برای قلم طراحی شده برای پخش تلویزیونی ورزشی به ثبت رسید که وقتی در مقابل نمایشگر لوله اشعه کاتدی میانی قرار می گرفت، سیگنال اصلی را تقویت می کرد و به آن اضافه می کرد.
اولین نسخه از یک صفحه نمایش لمسی که مستقل از نور تولید شده از صفحه نمایش عمل می کرد، اختراع شد. این صفحه نمایش لمسی از ماتریسی از نورهای هماهنگ استفاده می کند که به صورت متعامد در سراسر سطح لمسی می تابد.
هنگامی که یک پرتو توسط یک قلم قطع می شود، آشکارسازهای نوری که دیگر سیگنالی دریافت نمی کنند می توانند برای تعیین محل وقفه استفاده شوند. تکرارهای بعدی صفحه‌های لمسی مبتنی بر ماتریس با افزودن ساطع‌کننده‌ها و آشکارسازهای بیشتر برای بهبود وضوح، فرستنده‌های پالسی برای بهبود نسبت سیگنال نوری به نویز و یک ماتریس غیرمتعامد برای حذف خوانش‌های سایه هنگام استفاده از لمس چندگانه، بر این اساس ساخته شدند.
فناوری چند لمسی در سال 1982 آغاز شد، زمانی که گروه تحقیقاتی ورودی دانشگاه تورنتو اولین سیستم چند لمسی با ورودی انسان را با استفاده از یک صفحه شیشه‌ای مات با دوربینی که پشت شیشه قرار داده شده بود، توسعه داد. در سال 1985، گروه دانشگاه تورنتو، از جمله بیل باکستون، یک تبلت چند لمسی ساختند که به جای سیستم های حسگر نوری مبتنی بر دوربین حجیم، از ظرفیت خازنی استفاده می کرد.
تا سال 1988 صفحه‌نمایش‌های لمسی شهرت بدی نداشتند. بیشتر کتاب‌های رابط کاربری بیان می‌کردند که انتخاب‌های صفحه لمسی محدود به اهداف بزرگ‌تر از انگشت متوسط است. در آن زمان، انتخاب ها به این صورت انجام می شد که به محض اینکه انگشت روی آن قرار می گرفت، یک هدف انتخاب می شد و بلافاصله عمل مربوطه انجام می شد.
یک صفحه نمایش لمسی مقاومتی شامل چندین لایه نازک است که مهمترین آنها دو لایه شفاف مقاومتی الکتریکی در مقابل یکدیگر با یک شکاف نازک بین آنها هستند. لایه بالایی (چیزی که لمس می شود) دارای یک پوشش در سطح زیرین است.
درست در زیر آن یک لایه مقاومتی مشابه در بالای بستر آن قرار دارد. یک لایه دارای اتصالات رسانا در امتداد طرفین خود، دیگری در امتداد بالا و پایین است. یک ولتاژ به یک لایه اعمال می شود و توسط لایه دیگر حس می شود. هنگامی که یک شی، مانند نوک انگشت یا نوک قلم، بر روی سطح بیرونی فشار می‌آورد، دو لایه با هم تماس می‌گیرند تا در آن نقطه به هم متصل شوند.
سپس پانل به عنوان یک جفت تقسیم کننده ولتاژ، یک محور در یک زمان رفتار می کند. با جابجایی سریع بین هر لایه، موقعیت فشار روی صفحه نمایش قابل تشخیص است.
لمس مقاومتی به دلیل تحمل بالای مایعات و آلاینده ها در رستوران ها، کارخانه ها و بیمارستان ها استفاده می شود. یکی از مزایای اصلی فناوری لمس مقاومتی، هزینه پایین آن است. علاوه بر این، از آنجایی که فقط فشار کافی برای حس کردن لمس لازم است، می توان از آنها با دستکش یا با استفاده از هر چیز سفت و سخت به عنوان جایگزین انگشت استفاده کرد.
معایب شامل نیاز به فشار دادن و خطر آسیب توسط اجسام تیز است. صفحه‌نمایش‌های لمسی مقاومتی نیز از کنتراست ضعیف‌تری رنج می‌برند، به دلیل داشتن انعکاس‌های اضافی (یعنی تابش خیره‌کننده) از لایه‌های مواد قرار گرفته روی صفحه است.
موج آکوستیک سطحی
برای بررسی کاربرد این موضوع در خانه، راهنمای خرید کلید هوشمند؛ Wi-Fi یا Zigbee و چند پل مناسب شماست؟ را هم بخوانید.
فناوری امواج صوتی سطحی از امواج اولتراسونیک استفاده می کند که از روی صفحه نمایش لمسی عبور می کند. هنگامی که پانل لمس می شود، بخشی از موج جذب می شود. تغییر در امواج اولتراسونیک توسط کنترل کننده پردازش می شود تا موقعیت رویداد لمسی را تعیین کند.
پانل های صفحه لمسی موج صوتی سطحی ممکن است توسط عناصر خارجی آسیب ببینند. آلودگی های روی سطح نیز می توانند در عملکرد صفحه لمسی اختلال ایجاد کنند.دستگاه های SAW طیف گسترده ای از کاربردها، از جمله خطوط تاخیر، فیلترها، همبسته ها و مبدل های DC به DC را دارند.
خازنی
پانل صفحه نمایش لمسی خازنی شامل یک عایق مانند شیشه است که با یک هادی شفاف مانند اکسید قلع ایندیم (ITO) پوشیده شده است. از آنجایی که بدن انسان یک رسانای الکتریکی است، لمس سطح صفحه نمایش منجر به اعوجاج میدان الکترواستاتیک صفحه نمایش می شود که با تغییر در ظرفیت قابل اندازه گیری است. برای تعیین محل لمس ممکن است از فناوری های مختلفی استفاده شود.
سپس مکان برای پردازش به کنترل کننده ارسال می شود. صفحه‌نمایش‌های لمسی که از نقره به جای ITO استفاده می‌کنند، وجود دارند، زیرا ITO به دلیل استفاده از ایندیوم مشکلات زیست‌محیطی متعددی ایجاد می‌کند. کنترل‌کننده معمولاً یک تراشه مدار مجتمع (ASIC) ویژه کاربرد فلز اکسید نیمه‌رسانا (CMOS) مکمل است که به نوبه خود معمولاً سیگنال‌ها را برای پردازش به یک پردازنده سیگنال دیجیتال CMOS (DSP) می‌فرستد.
بر خلاف صفحه نمایش لمسی مقاومتی، برخی از صفحات لمسی خازنی را نمی توان برای تشخیص انگشت از طریق مواد عایق الکتریکی مانند دستکش استفاده کرد. این عیب به ویژه بر قابلیت استفاده در وسایل الکترونیکی مصرفی، مانند رایانه های لوحی لمسی و تلفن های هوشمند خازنی در هوای سرد که ممکن است افراد دستکش بپوشند، تأثیر می گذارد.
می توان با یک قلم خازنی خاص، یا یک دستکش مخصوص کاربرد با تکه دوزی شده از نخ رسانا که امکان تماس الکتریکی با نوک انگشت کاربر را فراهم می کند، بر آن غلبه کرد.یک منبع تغذیه با کیفیت پایین در حالت سوئیچینگ با یک ولتاژ ناپایدار و پر سر و صدا ممکن است به طور موقت با دقت، دقت و حساسیت صفحه نمایش لمسی خازنی تداخل ایجاد کند.
پانل صفحه نمایش لمسی خازنی شامل یک عایق مانند شیشه است که با یک هادی شفاف مانند اکسید قلع ایندیم (ITO) پوشیده شده است. از آنجایی که بدن انسان یک رسانای الکتریکی است، لمس سطح صفحه نمایش منجر به اعوجاج میدان الکترواستاتیک صفحه نمایش می شود که با تغییر در ظرفیت قابل اندازه گیری است.
برای تعیین محل لمس ممکن است از فناوری های مختلفی استفاده شود. سپس مکان برای پردازش به کنترل کننده ارسال می شود. صفحه‌نمایش‌های لمسی که از نقره به جای ITO استفاده می‌کنند، وجود دارند، زیرا ITO به دلیل استفاده از ایندیوم مشکلات زیست‌محیطی متعددی ایجاد می‌کند.
کنترل‌کننده معمولاً یک تراشه مدار مجتمع (ASIC) ویژه کاربرد فلز اکسید نیمه رسانا (CMOS) مکمل است که به نوبه خود معمولاً سیگنال‌ها را برای پردازش به یک پردازنده سیگنال دیجیتال CMOS (DSP) می‌فرستد.
بر خلاف صفحه نمایش لمسی مقاومتی، برخی از صفحات لمسی خازنی را نمی توان برای تشخیص انگشت از طریق مواد عایق الکتریکی مانند دستکش استفاده کرد. این عیب به ویژه بر قابلیت استفاده در وسایل الکترونیکی مصرفی، مانند رایانه های لوحی لمسی و تلفن های هوشمند خازنی در هوای سرد که ممکن است افراد دستکش بپوشند، تأثیر می گذارد.
می توان با یک قلم خازنی خاص، یا یک دستکش مخصوص کاربرد با تکه دوزی شده از نخ رسانا که امکان تماس الکتریکی با نوک انگشت کاربر را فراهم می کند، بر آن غلبه کرد.یک منبع تغذیه با کیفیت پایین در حالت سوئیچینگ با یک ولتاژ ناپایدار و پر سر و صدا ممکن است به طور موقت با دقت، دقت و حساسیت صفحه نمایش لمسی خازنی تداخل ایجاد کند.
ظرفیت سطحی
در این فناوری پایه، تنها یک طرف عایق با یک لایه رسانا پوشانده می شود. ولتاژ کمی به لایه اعمال می شود و در نتیجه یک میدان الکترواستاتیک یکنواخت ایجاد می شود. هنگامی که یک هادی، مانند انگشت انسان، سطح بدون پوشش را لمس می کند، یک خازن به صورت دینامیکی تشکیل می شود.
کنترلر سنسور می تواند مکان لمس را به طور غیرمستقیم با توجه به تغییر در خازن که از چهار گوشه پانل اندازه گیری می شود، تعیین کند. از آنجایی که قطعات متحرک ندارد، نسبتاً بادوام است اما وضوح محدودی دارد، مستعد سیگنال‌های کاذب از جفت‌های خازنی انگلی است و در طول ساخت نیاز به کالیبراسیون دارد.
بنابراین اغلب در برنامه های کاربردی ساده مانند کنترل های صنعتی و کیوسک ها استفاده می شود.اگرچه برخی از روش‌های تشخیص خازن استاندارد پروژکتوری هستند، به این معنا که می‌توان از آنها برای تشخیص انگشت از طریق یک سطح غیر رسانا استفاده کرد، اما به نوسانات دما بسیار حساس هستند، که صفحات حسگر را منبسط یا منقبض می‌کند و باعث نوسان در خازن می‌شود.
این نوسانات باعث ایجاد نویز پس زمینه زیادی می شود، بنابراین برای تشخیص دقیق سیگنال انگشت قوی لازم است. این کاربردها را محدود به مواردی می‌کند که انگشت مستقیماً عنصر حسگر را لمس می‌کند یا از طریق یک سطح نسبتاً نازک غیر رسانا حس می‌شود.
ظرفیت پیش بینی شده
فناوری لمس خازنی پیش‌بینی‌شده (PCT) گونه‌ای از فناوری لمس خازنی است، اما در آن حساسیت به لمس، دقت، وضوح و سرعت لمس با استفاده از یک شکل ساده از “هوش مصنوعی” تا حد زیادی بهبود یافته است.
این پردازش هوشمند، حسگر انگشت را قادر می‌سازد تا از طریق شیشه‌های بسیار ضخیم و حتی شیشه‌های دوجداره، با دقت و قابل اطمینان، نمایش داده شود.برخی از صفحه نمایش های لمسی PCT مدرن از هزاران کلید مجزا تشکیل شده اند.
اما اکثر صفحه نمایش های لمسی PCT از یک ماتریس x/y از ردیف ها و ستون هایی از مواد رسانا ساخته شده اند که بر روی ورق های شیشه ای قرار گرفته اند. این کار را می توان با حکاکی یک لایه رسانا برای تشکیل یک الگوی شبکه ای از الکترودها، با حکاکی دو لایه مجزا و عمود بر مواد رسانا با خطوط یا مسیرهای موازی برای تشکیل یک شبکه، یا با تشکیل یک شبکه x/y از ریز، انجام داد.
لایه رسانا اغلب شفاف است و از اکسید قلع ایندیم (ITO)، یک رسانای الکتریکی شفاف ساخته شده است. در برخی از طرح ها، ولتاژ اعمال شده به این شبکه یک میدان الکترواستاتیک یکنواخت ایجاد می کند که می توان آن را اندازه گیری کرد.
هنگامی که یک جسم رسانا، مانند انگشت، با پانل PCT تماس پیدا می کند، میدان الکترواستاتیک محلی را در آن نقطه تغییر می دهد. این به عنوان تغییر در ظرفیت قابل اندازه گیری است. اگر یک انگشت شکاف بین دو “آهنگ” را پر کند، میدان شارژ بیشتر قطع می شود و توسط کنترلر شناسایی می شود.
به دلیل شیشه ای بودن لایه رویی PCT، نسبت به فناوری لمسی مقاومتی کم هزینه تر، محکم تر است. برخلاف فناوری لمس خازنی سنتی، این امکان برای سیستم PCT وجود دارد که قلم غیرفعال یا انگشت دستکش دار را حس کند.
با این حال، رطوبت روی سطح پانل، رطوبت بالا، یا گرد و غبار جمع‌آوری‌شده می‌تواند عملکرد را مختل کند. با این حال، این عوامل محیطی برای صفحه‌نمایش‌های لمسی مبتنی بر سیم ریز مشکلی ندارند، زیرا صفحه‌نمایش‌های لمسی مبتنی بر سیم ظرفیت «انگلی» بسیار پایین‌تری دارند و فاصله بیشتری بین هادی‌های همسایه وجود دارد.
ظرفیت متقابل
این یک رویکرد معمول PCT است که از این واقعیت استفاده می کند که اکثر اجسام رسانا اگر خیلی نزدیک به هم باشند قادر به نگه داشتن شارژ هستند. در حسگرهای خازنی متقابل، یک خازن ذاتاً توسط ردیابی ردیف و رد ستون در هر تقاطع شبکه تشکیل می‌شود.
نزدیک کردن یک انگشت یا قلم رسانا به سطح سنسور، میدان الکترواستاتیک محلی را تغییر می‌دهد که به نوبه خود باعث کاهش خازن متقابل می‌شود. تغییر خازن در هر نقطه از شبکه را می توان برای تعیین دقیق محل لمس با اندازه گیری ولتاژ در محور دیگر اندازه گیری کرد.
ظرفیت خازنی متقابل امکان عملکرد چند لمسی را فراهم می کند که در آن چندین انگشت، کف دست یا قلم را می توان همزمان با دقت ردیابی کرد.
ظرفیت سازی
حسگرهای خود خازن می توانند شبکه X-Y مشابه حسگرهای خازنی متقابل داشته باشند، اما ستون ها و ردیف ها به طور مستقل عمل می کنند. با خود خازنی، بار خازنی یک انگشت بر روی هر ستون یا الکترود ردیفی توسط یک متر جریان یا تغییر فرکانس یک نوسانگر RC اندازه گیری می شود.
یک انگشت ممکن است در هر جایی در طول یک ردیف شناسایی شود. اگر آن انگشت نیز توسط یک ستون شناسایی شود، می توان فرض کرد که موقعیت انگشت در تقاطع این جفت سطر/ستون است. این امکان تشخیص سریع و دقیق یک انگشت را فراهم می کند، اما اگر قرار باشد بیش از یک انگشت شناسایی شود باعث ایجاد ابهام می شود.
خود خازن بسیار حساس تر از خازن متقابل است و عمدتاً برای لمس تک، حرکات ساده و حس نزدیکی در جایی که انگشت حتی مجبور نیست سطح شیشه را لمس کند استفاده می شود. خازن متقابل عمدتاً برای کاربردهای چند لمسی استفاده می شود.
بسیاری از تولید کنندگان صفحه نمایش لمسی از هر دو فناوری خازن خود و دوطرفه در یک محصول استفاده می کنند و در نتیجه مزایای فردی خود را با هم ترکیب می کنند.
فعال کردن صفحه لمسی
برای اینکه صفحات لمسی دستگاه ورودی موثری باشند، کاربران باید بتوانند اهداف را به دقت انتخاب کنند و از انتخاب تصادفی اهداف مجاور خودداری کنند. طراحی رابط های صفحه نمایش لمسی باید قابلیت های فنی سیستم، ارگونومی، روانشناسی شناختی و فیزیولوژی انسان را منعکس کند.
رهنمودهایی برای طراحی صفحه نمایش لمسی برای اولین بار در دهه 2020 بر اساس تحقیقات اولیه و استفاده واقعی از سیستم های قدیمی تر، که معمولاً از شبکه های مادون قرمز استفاده می کنند که به شدت به اندازه انگشتان کاربر وابسته بودند، ایجاد شد. این دستورالعمل‌ها برای بیشتر دستگاه‌های لمسی مدرن که از فناوری لمسی خازنی یا مقاومتی استفاده می‌کنند کمتر مرتبط هستند.
از اواسط دهه 2000، سازندگان سیستم‌عامل‌های گوشی‌های هوشمند استانداردهایی را اعلام کردند، اما این استانداردها بین سازنده‌ها متفاوت است، و بر اساس تغییرات فناوری، تغییرات قابل‌توجهی در اندازه ممکن می‌سازد، بنابراین از منظر عوامل انسانی نامناسب هستند.