نمايشگرهاي لمسي چگونه كار مي‌كنند؟,شركت سرن، فناوري هوا لمسي ، AirTouch، in-cell ، on-cell، Projected Capacitance، انباشتاري نمايشي، Optical Touch Screens ، نمايشگرهاي لمسي نوري، Surface Acoustic Wave (SAW) ، امواج ماوراي صوتي، Infrared ، مادون‌قرمز، Resistive ، مقاومتي، Surface Capacitance ، انباشتاري سطحي، نمايشگرهاي لمسي، فناوري لمسي، Capacitive touch screens  ، نمايشگرهاي لمسي خازني، تاريخچه، لمسي خازني
شركت سرن، فناوري هوا لمسي ، AirTouch، in-cell ، on-cell، Projected Capacitance، انباشتاري نمايشي، Optical Touch Screens ، نمايشگرهاي لمسي نوري، Surface Acoustic Wave (SAW) ، امواج ماوراي صوتي، Infrared ، مادون‌قرمز، Resistive ، مقاومتي، Surface Capacitance ، انباشتاري سطحي، نمايشگرهاي لمسي، فناوري لمسي، Capacitive touch screens  ، نمايشگرهاي لمسي خازني، تاريخچه، لمسي خازني
 
فناوري نمايشگرهاي لمسي ازجمله فناوري‌هايي است كه طي چند سال اخير پيشرفت قابل‌توجهي داشته‌اند. سهولت استفاده از اين نمايشگرها موجب شده هرلحظه در دنياي اطرافمان ردپايي از آن‌ها را مشاهده كنيم.
اين روزها وقتي از نمايشگرهاي صفحه لمسي سخن به ميان مي‌آيد، بي‌اختيار فكرها متوجه گوشي‌هاي هوشمند و تبلت‌ها مي‌شود. از زماني كه اپل،آيفون را به بازار عرضه كرد به تبديل اين محصولات تجملي به صنايع ميليارد دلاري سرعت بخشيد و رقابت نرم‌افزاري سيستم‌هاي عامل iOS ،  اندرويد و ويندوزفون به‌صورت ديوانه‌وار استقبال عمومي از اين نمايشگرها را افزايش داده است.
در اين مقاله تصميم داريم شمارا با فناوري نمايشگرهاي لمسي، انواع آن‌ها و نحوه‌ي كاركردشان آشنا كنيم. پس، با ما همراه باشيد:
 
تاريخچه

 

در سال 1972 يك دانشمند سرن (سازمان اروپايي پژوهش‌هاي هسته‌اي) براي نخستين بار ايده‌ي صفحه‌ي لمسي خازني يا capacitive touch را مطرح كرد. اين ايده مي‌توانست تحولي عظيم در سهولت استفاده از رابط پيچيده‌ي شتاب‌دهنده‌هاي ذره‌اي باشد.
طرح اين صفحه‌ي لمسي  متشكل از تعداد ثابتي دكمه‌ي قابل‌برنامه‌ريزي بر روي صفحه بود و شركت سرن موفق شد 4 سال بعد، در سال 1976، نخستين صفحه‌ي لمسي خازني را توليد كند.

فناوري‌هاي كليدي
فناوري لمسي ساليان درازي است كه در دنياي فنّاوري وجود داشته و مورداستفاده قرار مي‌گيرد، اما در ۵-۴ سال اخير شاهد موج عظيم استفاده از آن در اسمارت فون ها و تبلت ها بوده‌ايم. با معرفي اولين آيفون اپل، ديديم كه اغلب شركت‌ها به فنّاوري capacitive touch يا لمسي خازني روي آوردند. قبل از آيفون، كارخانه‌ها معمولاً از فنّاوري resistive touch يا لمسي مقاومتي استفاده مي‌كردند و برخي از صفحات لمسي خارج از دنياي موبايل هم از فنّاوري لمسي مادون‌قرمز بهره مي‌بردند. اين در حالي است كه امروزه، فناوري صفحات لمسي نسبت به صفحات لمسي خازني پيشرفت قابل‌ملاحظه‌اي داشته‌اند، هرچند براي اينكه با نحوه‌ي عملكرد آن‌ها آشنا شويد بايد ابتدا به بررسي مدل اوليه‌ي اين دستگاه‌ها يعني لمسي خازني و نحوه‌ي عملكرد آن بپردازيم.

فناوري‌هاي صفحه‌ي لمسي عبارت‌اند از:
• Surface Capacitance يا انباشت سطحي
• Projected Capacitance يا انباشت نمايشي
• Mutual Capacitance يا انباشت متقابل
Self Capacitance يا انباشتاري خودي
• Resistive يا مقاومتي
• Infrared يا مادون‌قرمز
• (Surface Acoustic Wave (SAW يا امواج ماوراي صوتي
• Optical Touch Screens يا نمايشگرهاي لمسي نوري

Capacitive touch screens  يا نمايشگرهاي لمسي خازني 



يك صفحه لمسي خازني، شبكه‌اي نازك و شفاف از الكترودها است. الكترودها به‌صورت رشته‌هايي در رديف‌هاي عمودي و افقي قرارگرفته‌اند و در هر نقطه‌اي كه همپوشاني صورت بگيرد، يك خازن تشكيل مي‌شود. از آنجائيكه بدن انسان يك رساناي الكتريسيته است ، هنگامي‌كه شما با انگشتتان صفحه را لمس مي‌كنيد، اين لمس قابل‌اندازه‌گيري است. زيرا سنسور لمس مي‌تواند نسبت به تغيير ميدان الكترواستاتيكي واكنش نشان دهد.

مشتقات صفحات لمسي خازني موارد زير را شامل مي‌شوند:  
• Surface Capacitance يا انباشتاري سطحي
• Projected Capacitance انباشتاري نمايشي
• Mutual Capacitance انباشتاري متقابل
• Self Capacitance يا انباشتاري خودي

Surface Capacitance يا انباشتاري سطحي
نحوه‌ي عملكرد نمايشگر انباشتاري سطحي به اين صورت است كه يك سطح پوشش عايق داراي لايه‌اي رساناست  كه يك ميدان الكترواستاتيك بر روي شيشه‌ايجاد مي‌كند و اين ميدان به اثرانگشت شخص واكنش نشان مي‌دهد. يك سنسور  تغييرات حاصله را ثبت كرده و موقعيت لمس صفحه را محاسبه مي‌كند. اين روش اغلب در سيستم‌هاي فروش مورداستفاده قرار مي‌گيرد و چندان امن نيست.
Projected Capacitance يا انباشتاري نمايشي
دو نوع Projected Capacitance : Mutual Capacitance انباشتاري متقابل – مناسب براي اپليكيشن هاي چند لمسي به‌نحوي‌كه خازن‌ها در محور  x و Y به‌صورت هماهنگ عمل كرده و هر خازن مي‌تواند موقعيت خود را لمس كند - و Self Capacitance يا انباشتاري خودي – همانند انباشتاري متقابل با اين تفاوت كه امكان ثبت چند نقطه لمسي وجود ندارد و محور x و Y به‌صورت مستقل عمل مي‌كنند - وجود دارد كه در آيفون مورداستفاده قرار مي‌گرفتند. اين صفحات داراي دقت بيشتري نسبت به انباشتاري سطحي بوده، تحت محافظ‌هاي صفحه اجراشده و در سيستم‌هاي فروش كاربرد وسيعي دارند. البته لازم به ذكر است اين نمايشگرها در محيط‌هاي مرطوب و شرجي كارايي مناسبي ندارند.

Resistive يا مقاومتي

اين نوع حسگر از يك‌لايه بيروني و يك‌لايه دروني تشكيل‌شده است. و اين لايه‌هاي مقاومتي اعمال ولتاژ به صفحه را آسان مي‌كنند. و اين بخش توسط يك‌لايه واسط جدا مي‌شود.هرگونه فشار به صفحه خارجي تماس الكتريكي بين لايه‌هاي مقاومتي ايجاد مي‌كند و ولتاژ را در يك نقطه تغيير مي‌دهد و مختصات نقطه تماس به كنترل‌كننده مي‌رود و سرانجام اطلاعات به پردازنده رفته و پردازش مي‌شود.

اين نوع نمايشگرها در برابر رطوبت، گردوغبار، نور دوام بسيار زيادي دارد، هرچند مستعد خراشيدگي بوده و وضوح محدودي دارند.
نمايشگرهاي لمسي مقاومتي، محصولات مقرون‌به‌صرفه‌اي هستند. درعين‌حال، كاربران حتي با دستكش نيز مي‌توانند از اين نمايشگرها استفاده كنند. نمايشگرهاي لمسي مقاومتي حتي وقتي قسمتي از آن‌ها آسيب‌ديده باشد به كار خود ادامه مي‌دهند.

Infrared يا مادون‌قرمز
 در اين نوع نمايشگر يك پرتوي نور نامرئي از جلوي نمايشگر عبور داده مي‌شود و هركجا متوقف شود، محل و موقعيت تماس مشخص مي‌شود و به كنترل‌كننده مي‌رود. اين نمايشگر مقداري از نور را از خود عبور داده و كاربرد كمتري دارد. 
يكي از مزاياي اصلي چنين سيستمي اين است كه اساساً مي‌تواند هر نوع ورودي از طريق انگشت، انگشت داخل دستكش، قلم استايلوس و... را تشخيص دهد.

(Surface Acoustic Wave (SAW يا امواج ماوراي صوتي

در اين نوع حسگر، امواج ماوراي صوتي از مقابل نمايشگر عبور داده مي‌شود و مبدل مخصوص انرژي در صفحه آن را دريافت كرده و با توجه به اختلال در دريافت، سيگنال تماس را با دقت بالايي شناسايي مي‌كند.
در اين نوع نمايشگر شفافيت بالا بوده و از ساختار شيشه‌اي مقاومي برخوردارند و وضوح اپتيكال بسيار بالايي دارند.  اين نمايشگرها نيز با دستكش قابل‌استفاده بوده و به همين دليل براي محيط‌هاي صنعتي يا بيمارستاني كاملاً مناسب هستند.

Optical Touch Screens يا نمايشگرهاي لمسي نوري

اين نوع نمايشگرها به حس‌گرهاي تصويري متكي بوده به‌نحوي‌كه نور پس‌زمينه و سايه‌ي موجود بر روي صفحه را ثبت كرده و از موقعيت سايه مكان لمس شده را محاسبه مي‌كند. اين نمايشگر به دليل قيمت ارزان و مقياس‌پذيري بالا از محبوبيت زيادي برخوردار است و براي نمايشگرهاي بزرگ مناسب است. 

نمايشگرهاي in-cell و on-cell
ه تازگي عبارت in-cell را زياد مي‌شنويم كه در آيفون 5 مورداستفاده قرارگرفته و اپل به آن لمسي مجتمع يا integrated touch مي‌گويد. و از سمت ديگرِ در بازار اسمارت فون هم عبارت on-cell شنيده مي‌شود كه در اسمارت فون هاي ال‌جي و نمايشگرهاي سوپر AMOLED سامسونگ مورداستفاده قرارگرفته و برخي هم آن را بانام G2 مي‌شناسند.  اين دو فنّاوري لمسي، درواقع دو رويكرد كاملاً متفاوت هستند و البته توليد in-cell  بسيار مشكل‌تر و پيچيده‌تر است. هر دو اين رويكردها هم به نازك‌تر شدن قابل‌توجه نمايشگرها و همچنين بهبود اشباع رنگ‌ها كمك مي‌كنند.
در نمايشگرهاي in-cell  لايه خازني لمسي را در خود LCD جاسازي كرده است و مجموعه‌هاي هماهنگي از شبكه‌هاي ميله‌هاي الكترودي را به كار مي‌برد. اين نمايشگر قابليت لمسي به يك صفحه‌ي تك لايه مي‌آورد، درحالي‌كه نمايشگرهاي on-cell فنّاوري لمس را به داخل لايه شيشه‌اي بيروني انتقال مي‌دهند.

آينده در دست فناوري هوا لمسي  يا AirTouch 
محقق‌ها به‌تازگي موفق به ساخت يك قاب  خالي بسيار حساس و داراي ظرفيت پاسخگويي بسيار بالاي لمسي شده‌اند. حسگرهاي مادون‌قرمز و LED تصور واضحي از هر شيئي را كه در اين قاب قرار بگيرد، ممكن مي‌كنند.
اين فناوري روش گران‌قيمتي براي تبديل صفحه‌نمايش‌هاي بزرگ به صفحه‌نمايش‌هاي تعاملي چند لمسي است. براي سال‌ها اين فناوري محدود مانده و درجا مي‌زد تا اين‌كه به‌تازگي يك نمونه آزمايشي از اين فناوري را ساخته‌اند كه ZeroTouch ناميده شده و گرچه در ظاهر مانند يك قاب خالي به نظر مي‌آيد، اما سرشار از قابليت‌هاي پيشرفته باورنكردني است و يك نمونه 28 اينچي كه گوشه‌هاي صدفي دارد، مي‌تواند هر چه كه داخلش قرار بگيرد ازجمله تماس انگشتان دست و حركات قسمت‌هاي ديگر بدن را نيز در يك شبكه دوبعدي نوري تشخيص دهد.