انواع صفحات نمایش لمسی

بسیاری از ما تا کنون یا با صفحه نمایش های لمسی کار کرده ایم یا حداقل یکی از آن ها را در دست دوستانمان دیده ایم. صفحه نمایش های لمسی هیچ تفاوتی با صفحه نمایش های معمولی ندارد. تفاوت در یک صفحه دیگر به نام Touch Screen Panel هست که  دارای سنسور های مختلف بوده و بر روی صفحه نمایش اصلی قرار میگیرد. این صفحات از تکنولوژی های مختلفی برای تشخیص محل لمس استفاده میکنند. در حالت کلی یا شما بوسیله انگشت دست صفحه را لمس میکنید و یا از یک وسیله مخصوص به نام Stylus برای اشاره بر روی صفحه استفاده میکنید. در اینجا به بررسی انواع صفحه نمایش های لمسی و تفاوت ها و کاربرد های هر کدام میپردازم.

• نوع Resistive

یک صفحه نمایش لمسی از این نوع از چند لایه مختلف تشکیل شده است. دو صفحه به صورت موازی با هم و بر روی یکدیگر با فاصله اندکی قرار گرفته اند. بر روی هر دو صفحه تکه های بسیار کوچک فلزی قرار گرفته است که در حالت عادی در تماس با یکدیگر نیستند. وقتی شما با دست یا هر وسیله دیگر بر روی صفحه کمی فشار وارد میکنید، دو قسمت فلزی در آن ناحیه با یکدیگر تماس پیدا میکنند و خبر این تماس را به یک مدار خارجی فرستاده تا آن را تحلیل کند و عملیات مربوطه را انجام دهد. ما به طور بسیار ساده این موضوع را بیان کردیم در حالیکه این عملیات به همین سادگی انجام نمیشود در واقع برخورد این دو فلز با هم باعث تغییر جریان الکتریکی در مدار خارجی شده و پردازنده خارجی از روی میزان تغییر این جریان پی به مکانی که شما آن را لمس کرده اید میبرد. خروجی این نوع از صفحات قابل لمس بین چهار تا هشت سیم است. بطور مثال در نوع چهارتایی چهار فلز به صورت مربعی در کنار هم قرار گرفته اند. این نوع صفحات نمایش از لحاظ قیمت ارزان تر از انواع دیگر هستند ولی سطح خارجی آن که شما در تماس با آن هستید بسیار حساس به ضربه است و با اشیاء تیز خش بر میدارد. مزیت این نوع صفحات این است که نسبت به رطوبت و گرد و غبار مقاوم هستند و این به دلیل وجود تکه های فلزی در زیر صفحه لمسی، شما در تماس مستقیم با سنسور نیستید. این نوع صفحه نمایش ها در تماس با هر شیئی از خود عکس العمل نشان میدهند و تماس با دست در این نوع صفحات ضروری نیست. عیب این نوع صفحات لمسی این است که وضوح صفحه نمایش را به مقدار قابل توجهی کاهش میدهد. این نوع از صفحات لمسی در بسیاری از کامپیوتر های جیبی و Tablet Pc ها استفاده میشود.

• نوع Capacitive

این نوع از صفحات لمسی از سنسور های متعدد از جنس اکسید ایندیوم و سرب که ترکیبی از دو ماده شیمیایی با فرمول های   In2O3و  SnO2میباشد تشکیل شده است. نحوه کار این سنسور ها به این ترتیب است که درون همه ی سنسور ها همواره جریان الکتریکی ثابتی در حال عبور است. در نتیجه همیشه در داخل هر سنسور تعداد ثابتی الکترون در حال حرکت اند. سنسور ها به یک کنترل کننده هم متصل هستند. همانطور که میدانید بدن انسان هم رساناست و هم دارای تعدادی الکترون است، در نتیجه وقتی شما این نوع از صفحات لمسی را با دست لمس میکنید، تعدادی الکترون از دست شما به دلیل اختلاف پتانسیل بین دستتان با صفحه لمسی به آن منتقل میشود و این باعث تغییر جریان در سنسوری میشود که شما آن را لمس کرده اید. تغییر جریان این سنسور به کنترل کننده منتقل میشود و محل لمس تشخیص داده خواهد شد. نکته قابل توجه در این نوع صفحات لمسی آن است که یا باید بوسیله انگشت آن را لمس نمایید یا بوسیله یک Stylus مخصوص که از جنس فلز باشد و بتواند الکترون را از دست شما به صفحه لمسی انتقال دهد. پس اگر شما مثلا در زمستان دستکش به دست داشته باشید، نمیتوانید با این نوع صفحات کار کنید. این نکته قابل ذکر است که بر خلاف نوع قبلی که بررسی شد، این نوع صفحات کیفیت صفحه زیرین خود را کاهش نمیدهند. آیفون، محصول شرکت اپل یکی از بارزترین نمونه های این نوع از صفحات لمسی است.

• نوع SAW

این نوع از صفحات لمسی کمتر مورد استفاده قرار میگیرند. SAW کوتاه شده عبارت Surface Acoustic Wave و به معنی موج سطحی صوتی میباشد. این نوع امواج سرعت انتشاری نزدیک به سرعت انتشار صوت در هوا دارند. کارکرد این نوع از صفحات به این صورت است که همواره در سطح صفحه نمایش امواجی با سرعت صوت فرستاده میشود. تا وقتی که شما شیئی را در این محدوده وارد ننمایید، اتفاقی نخواهد افتاد ولی به محض اینکه شما نگشتتان یا هر شیئ دیگری را در این محدوده وارد نمایید، مقداری از امواج فرستاده شده توسط فرستنده موج بازتاب شده و توسط گیرنده دریافت میشود. یک پردازنده با در نظر گرفتن سرعت انتشار موج و اختلاف زمان بین تابش و بازتابش آن، مکان لمس را تشخیص خواهد داد.  این نوع پیشرفته ترین نوع از صفحات لمسی هستند ولی در مقابل عوامل خارجی چون رطوبت، گرد و خاک و ضربه بسیار حساس میباشند.

 • نوع حساس به فشار

در این نوع از صفحات لمسی در چهار گوشه صفحه چهار حسگر فشار قرار داده شده است. وقتی که قسمتی از صفحه لمس میشود یا به آن فشار وارد میشود، هر چهار حسگر مقدار فشار وارده بر صفحه را محاسبه میکنند. کنترل کننده صفحه لمسی با ترکیب این اطلاعات محل لمس شده را تشخیص میدهد. این نوع از صفحه های لمسی بیشتر کاربرد صنعتی دارند زیرا در مقابله ضربه از نوع های پیشین مقاوم تر هستند. از این نوع از صفحات لمسی بیشتر در مکان های عمومی مثل فرودگاه ها و ایستگاه های قطار بعنوان وسیله ورود اطلاعات توسط کاربر استفاده میشود.

 

• نوع مادون قرمز

در این نوع صفحات نمایش از دو روش استفاده میشود. در روش اول تعداد بسیار زیادی حسگر حساس به گرما روی صفحه تعبیه میشود و هنگامیکه کاربر با انگشت دست خود صفحه را لمس کند، درجه حرارت یک یا چند تا از حسگر ها تغییر میکند و خبر آن به کنترل کننده صفحه داده میشود و محل لمس تشخیص داده خواهد شد. طولانی بودن زمان تشخیص و لازم بودن انگشت گرم برای لمس از معایب این نوع صفحات میباشد. در روش دوم امواج مادون قرمز به سمت بالا از صفحه نمایش گسیل میشود و هنگامی که شما انگشت خود یا هر شیئ دیگر را به آن نزدیک میکنید، موج بازتاب شده تشخیص داده خواهد شد و محل لمس محاسبه میگردد. این نوع صفحات بسیار مقاوم هستند و در تجهیزات نظامی کابرد زیادی دارند.

 

• نوع پالس صوتی

در این نوع از صفحات یک یا چند حسگر فشار در مکانی دلخواه در صفحه قرار داده میشود. وقتی که کاربر صفحه را لمس میکند، حسگر فشار وارده را به یک سیگنال صوتی تبدیل میکند. سیگنال صوتی هر نقطه که در کنترل کننده ذخیره شده است با این سیگنال تولیدی توسط حسگر مقایسه شده و مکان لمس به راحتی محاسبه میگردد. در این روش چون تعداد حسگر ها کم است، صفحه لمسی لایه ای شیشه مانند است و افت کیفیت تصویر در این نوع صفحات وجود ندارد. مقاوت این نوع از صفحات در برابر عوامل خارجی بسیار خوب است. این تکنولوژی بیشتر در صفحات با اندازه بزرگ استفاده میشود.

 • نوع بازتابش نور های تابیده شده

در این تکنوژی از یک دیود نوری برای ساطع کردن نور در زیر صفحه لمسی استفاده میشود. به طور عادی مقداری از نور در برخورد با سطح بازتابش میکند و  طبق قانون تابش و بازتابش در آینه ها، زاویه تابش با زاویه بازتابش برابر خواهد بود. وقتی که کاربر انگشت خود را بر روی صفحه لمسی قرار میدهد، پرتو تابیده شده با زاویه غیر از زاویه تابش بازتاب میکند و در نهایت این پرتو تابیده شده توسط یک حسگر در انتهای مسیر در یافت میشود. کنترل کننده این صفحه لمسی با محاسباتی پیچیده به مکانی که کاربر آنجا را لمس کرده پی میبرد.

 • نوع تصویربرداری لیزری

این نوع از صفحات نمایش بسیار شبیه به مدل قبلی بوده، با این تفاوت که به جای نور، از پرتو لیزر استفاده میشود. این نوع از صفحات در مقابل گرد و غبار و رطوبت حساس هستند. از این تکنولوژی در بسیاری از صفحات لمسی multi-touch استفاده میشود، چرا که کنترل کننده با دو پرتو لیزر میتواند چند لمس را در یک لحظه دریافت کند.

 -قسمت های مختلف یک صفحه لمسی

یک صفحه لمسی برای کارکردن نیاز به چند قسمت مختلف دارد که در زیر آمده است:

- صفحه لمسی و حسگرها: صفحه لمسی از یک سطح شیشه ای شفاف تشکیل شده است که حسگر ها در آن قرار داده شده اند.

- کنترل کننده: مداری خارجی است که وظیفه پردازش اطلاعاتی که از صفحه لمسی میرسد را دارد.

- قسمت نرم افزاری: یک درایور برای کامپیوتر هاست که بتوانند از صفحات لمسی بعنوان یک وسیله ورود اطلاعات استفاده کنند.

در بسیاری از کامپیوتر های جیبی از یک صفحه نمایش لمسی از نوع Resistive استفاده میشود. این نوع از صفحات لمسی همانطور که اشاره شد بسیار حساس به ضربه هستند و در بسیاری از موارد که به آن ها ضربه شدید وارد میشود، میشکنند. حال میخواهیم تشخیص دهیم که صفحه نمایش شکسته است یا صفحه لمسی. همانطور که در تصاویر مشاهده میکنید، اگر صفحه نمایش شکسته باشد، تصویری روی صفحه دیده نمیشود و فقط محل ضربه به رنگ قهوه ای در می آید و عملا این صفحه غیر قابل استفاده است و باید تعویض گردد. اگر صفحه نمایش نشکسته باشد و فقط صفحه لمسی آسیب دیده باشد، صفحه نمایش بطور عادی کار میکند ولی نسبت به لمس از خود عکس العمل نشان نمیدهد و باید صفحه لمسی تعویض گردد.

در این مقاله سعی شد بطور بسیار ابتدایی به انواع صفحه های نمایش لمسی اشاره شود. تکنولوژی بکار رفته در این صفحات بسیار بالاست بطوریکه در سراسر دنیا تعداد کمی شرکت اقدام به ساخت صفحات لمسی میکنند. به امید روزیکه دانشمندان ایرانی(بچه های دوره 12) هم بتوانند به این تکنولوژی دست یابند.

        محمد بابایی