הבית > תערוכה > תוכן

מבוא לעקרון הטכני של מסך מגע

May 12, 2017

יש מגוון של טכנולוגיות touchscreen עם שיטות שונות של מגע חישה.

התנגדות

מסך מגע התנגדותי כולל מספר שכבות, והחשובות שבהן הן שתי שכבות דקות, שקופות, עמידות לחשמל, המופרדות על ידי שטח דק. שכבות אלה פנים אל פנים עם פער דק בין. המסך העליון (המסך נגע) יש ציפוי על פני השטח התחתון של המסך. ממש מתחת זה שכבה resistive דומה על גבי המצע שלה. שכבה אחת יש חיבורים מוליכים בצדדים שלה, השני לאורך הדף והתחתון. מתח הוא מוחל על שכבה אחת, והרגיש על ידי השני. כאשר אובייקט, כגון קצה אצבע או קצה חרט, לוחץ מטה על המשטח החיצוני, שתי השכבות נוגעות כדי להתחבר בנקודה זו: הלוח מתנהג כזוג של מחיצות מתח, ציר אחד בכל פעם. על ידי מעבר מהיר בין כל שכבה, את המיקום של הלחץ על המסך ניתן לקרוא.


מגע התנגדות משמש במסעדות, מפעלים ובתי חולים בשל עמידות גבוהה נוזלים ו מזהמים. היתרון העיקרי של טכנולוגיית מגע התנגדות היא העלות הנמוכה שלה. בנוסף, יש צורך רק בלחץ מספיק למגע כדי לחוש, הם עשויים לשמש עם כפפות על, או על ידי שימוש בכל דבר נוקשה כמו תחליף אצבע / חרט. החסרונות כוללים את הצורך ללחוץ למטה, ואת הסיכון של נזק על ידי חפצים חדים. מסכי מגע התנגדות גם סובלים ניגודיות גרועה יותר, בשל השתקפויות נוספות מן השכבות הנוספות של החומר (מופרדים על ידי פער האוויר) הניח מעל המסך. זהו סוג של מסך מגע המשמש את Nintendo במשפחת DS, משפחת 3DS, ו- Wii U GamePad.


גל אקוסטי על פני השטח

משטח אקוסטי גל (SAW) הטכנולוגיה משתמשת גלים קולי לעבור על לוח המגע. כאשר הלוח נגע, חלק מהגל נספג. שינוי זה בגלים קוליים רושם את המיקום של האירוע מגע ושולח מידע זה לבקר לעיבוד. משטח מגע אקוסטי לוחות גלים יכול להיפגע על ידי גורמים חיצוניים. מזהמים על פני השטח יכול גם להפריע את הפונקציונליות של מסך המגע.


קיבולי

מסך מגע קיבולי מורכב מבודדים כגון זכוכית, מצופה מנצח שקוף כגון אינדיום פח תחמוצת (ITO). כמו גוף האדם הוא גם מוליך חשמל, נוגע פני השטח של המסך תוצאות עיוות של שדה אלקטרוסטטית של המסך, מדיד כמו שינוי קיבול. ניתן להשתמש בטכנולוגיות שונות כדי לקבוע את מיקום המגע. לאחר מכן נשלח אל הבקר לעיבוד.


שלא כמו מסך מגע התנגדות, אחד לא יכול להשתמש מסך מגע קיבולי באמצעות רוב סוגי חומר בידוד חשמלי, כגון כפפות. חסרון זה משפיע במיוחד על השימושיות של מוצרי האלקטרוניקה, כגון טאבלט מחשבים אישיים ו חכמים קיבולי במזג אוויר קר. ניתן להתגבר על זה עם חרט קיבולי מיוחד, או כפפה יישום מיוחד עם תיקון רקום של חוט מוליך עובר דרכו ופונה אל קצה האצבע של המשתמש.


יצרני התצוגה הקבלניים הגדולים ממשיכים לפתח מסכי מגע דקים ומדויקים יותר, עם מסכי מגע למכשירים ניידים המיוצרים כיום בטכנולוגיה "בתא" המבטלת שכבה, כגון מסכי Super AMOLED של סמסונג, על ידי בניית הקבלים שבתצוגה עצמה. סוג זה של מסך מגע מפחית את המרחק הגלוי (במילימטרים) בין אצבע המשתמש לבין מה שהמשתמש נוגע בו על המסך, יוצר קשר ישיר יותר עם התוכן המוצג ומאפשר ברזים ומחוות להיות קשובים יותר.


פשוט מקביל צלחת קבלים יש שני מוליכים מופרדים על ידי שכבת דיאלקטרי. רוב האנרגיה במערכת זו מרוכזת ישירות בין הצלחות. חלק מהאנרגיה נשפך אל תוך האזור שמחוץ ללוחות, וקווי השדה החשמלי הקשורים לאפקט זה נקראים שדות מטורפים. חלק מהאתגר של יצירת חיישנים קיבולי מעשיים הוא לעצב סדרה של מעגלים מודפסים המכוונים שדות מתפתחים ישירות לאזור חישה פעיל נגיש למשתמש. קבלים צלחת מקבילה אינה בחירה טובה עבור דפוס חיישן כזה. הצבת אצבע ליד שדות חשמליים מזוהמים מוסיפה שטח משטח מוליך למערכת הקיבולית. קיבולת האחסון הנוספת שנוספה על ידי האצבע ידועה כקיבול אצבע, CF. הקיבול של החיישן ללא נוכחות אצבע מסומן כ CP במאמר זה, אשר מייצג קיבול טפילי.


משטח קיבול

בטכנולוגיה בסיסית זו, רק צד אחד של המבודד מצופה בשכבת מוליך. מתח קטן מוחל על השכבה, וכתוצאה מכך שדה אלקטרוסטטי אחיד. כאשר מנצח, כגון אצבע אנושית, נוגע על פני השטח ללא ציפוי, קבלים הוא נוצר באופן דינמי. בקר החיישן יכול לקבוע את מיקום המגע בעקיפין מן השינוי בקיבול כפי שנמדד מארבע פינות הלוח. מכיוון שאין לה חלקים נעים, היא עמידה למדי אך יש לה רזולוציה מוגבלת, היא נוטה לאותות שווא מצמד קיבול טפילי, והיא זקוקה לכיול במהלך הייצור. לכן זה משמש בדרך כלל ביישומים פשוטים כגון פקדים תעשייתיים וקיוסקים.


קיבול מוקרן


TouchScreen_projective_capacitive.svg.png

סכימה של מסך מגע מתוחכם קיבולי


טכנולוגיית המגע הקיצוני (PCT, PCAP) היא גם גרסה של טכנולוגיית מגע קיבולי. כל מסכי המגע של PCT מורכבים ממטריצה של שורות ועמודות של חומר מוליך, מרובד על גבי לוחות זכוכית. זה יכול להיעשות גם על ידי חרוט שכבת מוליך יחיד כדי ליצור דפוס רשת של אלקטרודות, או על ידי חריטה שתי שכבות נפרדות, בניצב של חומר מוליך עם קווים מקבילים או מסלולים כדי ליצור רשת. המתח המופעל על רשת זו יוצר שדה אלקטרוסטטי אחיד, אשר ניתן למדוד. כאשר אובייקט מוליך, כגון אצבע, בא במגע עם לוח PCT, הוא מעוות את השדה האלקטרוסטטי המקומי בנקודה זו. זה למדידה כמו שינוי קיבול. אם אצבע גישור הפער בין שני "מסלולים", את שדה תשלום מופרעת נוספת זוהה על ידי הבקר. הקיבול יכול להשתנות ולמדוד בכל נקודה בודדת על הרשת (צומת). לכן, מערכת זו מסוגלת לעקוב אחר מגע מדויק. בשל השכבה העליונה של PCT להיות זכוכית, הוא פתרון חזק יותר מאשר פחות לגעת פחות יקר הטכנולוגיה. בנוסף, בניגוד טכנולוגיית מגע קיבולי מסורתי, זה אפשרי עבור מערכת PCT לחוש חרטות פסיבית או אצבעות כפפות. עם זאת, לחות על פני השטח של הלוח, לחות גבוהה, או אבק שנאסף יכול להפריע לביצועים של מערכת PCT. ישנם שני סוגים של PCT: קיבוליות הדדית עצמית קיבול.


קיבוליות הדדית

זוהי גישה נפוצה PCT, אשר עושה שימוש בעובדה כי רוב אובייקטים מוליכים מסוגלים להחזיק תשלום אם הם קרובים מאוד זה לזה. בחיישנים קיבולי הדדי, הקבל הוא נוצר מטבעו על ידי עקבות השורה ואת עקבות העמוד בכל צומת של הרשת. מערך של 16 על 14, למשל, יהיה 224 קבלים עצמאיים. מתח מוחל על השורות או העמודות. הבאת אצבע או חרט מוליך קרוב לפני השטח של החיישן משנה את השדה האלקטרוסטטי המקומי, אשר מפחית את הקיבול הדדי. שינוי הקיבול בכל נקודה אינדיבידואלית על הרשת ניתן למדוד כדי לקבוע במדויק את מיקום המגע על ידי מדידת המתח בציר השני. קיבוליות הדדית מאפשרת פעולה רב מגע שבו אצבעות מרובות, כפות הידיים או styli ניתן לעקוב במדויק באותו זמן.


קיבול עצמי

חיישנים קיבול עצמי יכול להיות באותה רשת XY כמו חיישנים קיבוליות הדדית, אבל את השורות ואת שורות לפעול באופן עצמאי. עם קיבול עצמי, העומס הקיבולי של אצבע נמדדת על כל עמודה או שורה אלקטרודה על ידי מטר הנוכחי. שיטה זו מייצרת איתות חזק יותר מאשר קיבוליות הדדית, אבל הוא אינו מסוגל לפתור במדויק יותר מאצבע אחת, וכתוצאה מכך "רפאים", או מיקום במקום חישה.


שימוש styli על מסכי קיבולי

מסכי מגע קיבולי לא בהכרח צריך להיות מופעל על ידי אצבע, אבל עד לאחרונה את סגנונות מיוחדים הנדרשים יכול להיות יקר למדי לרכוש. העלות של טכנולוגיה זו נפלה מאוד בשנים האחרונות ו styli קיבולי זמינים כעת נרחב עבור תשלום נומינלי, ולעתים קרובות ניתנת חינם עם אביזרים ניידים.


רשת אינפרא אדום


QQ截图20170512101344.png

חיישני אינפרא אדום רכוב סביב התצוגה להציג עבור המשתמש של מסך מגע קלט על זה מסוף V פלאטו בשנת 1981. זוהר תצוגת פלזמה מונוכרומטי של זוהר כתום מאויר.


מסך מגע אינפרא אדום משתמש מערך של XY אינפרא אדום LED ו זוגות photodetector סביב הקצוות של המסך כדי לזהות הפרעה דפוס של קורות LED. אלה קורות LED לחצות זה את זה בדפוסים אנכיים ואופקיים. זה עוזר חיישנים להרים את המיקום המדויק של המגע. היתרון העיקרי של מערכת כזו היא שהוא יכול לזהות למעשה קלט כלשהו כולל אצבע, אצבע כפפה, עט או עט. הוא משמש בדרך כלל ביישומים חוצות ונקודות מכירה שלא ניתן לסמוך על מנצח (כגון אצבע חשופה) כדי להפעיל את מסך המגע. שלא כמו מסכי מגע קיבולי, מסכי מגע אינפרא אדום אינם דורשים כל דפוסים על הזכוכית אשר מגדילה עמידות בהירות אופטית של המערכת הכוללת. מסכי מגע אינפרא-אדום רגישים לכלוך / אבק שיכולים להפריע לקורות ה- IR, וסובלים מפרלקסה במשטחים מעוקלים ומכתבים מקריים כאשר המשתמש מעביר את אצבעו על המסך תוך כדי חיפוש הפריט שייבחר.


הקרנה אקרילית אינפרא אדום

גיליון אקרילי שקוף משמש כמסך הקרנה אחורית להצגת מידע. הקצוות של גיליון אקריליק מוארים על ידי נוריות אינפרא אדום, מצלמות אינפרא אדום ממוקדים בחלקו האחורי של הסדין. אובייקטים להציב על הגיליון הם לזיהוי על ידי המצלמות. כאשר הגיליון נגע על ידי המשתמש עיוות תוצאות דליפה של אור אינפרא אדום, אשר peaks בנקודות של לחץ מקסימלי המציין את המיקום של המשתמש לגעת. הטבלאות של Microsoft PixelSense משתמשות בטכנולוגיה זו.


הדמיה אופטית

מסכי מגע אופטיים הם פיתוח מודרני יחסית בטכנולוגיית מסך מגע, שבו שני חיישני תמונה או יותר ממוקמים סביב הקצוות (בעיקר הפינות) של המסך. אורות אחוריים אינפרא אדום ממוקמים בשדה הראייה של המצלמה בצד השני של המסך. מגע מופיע כצל וכל זוג מצלמות ניתן לאתר את המגע או אפילו למדוד את גודל האובייקט המגע (ראה גוף חזותי). טכנולוגיה זו גדלה בפופולריות, בשל יכולת הרחבה, גמישות, affordability, במיוחד עבור יחידות גדולות יותר.


טכנולוגיית אותות מפזר

בשנת 2002, על ידי 3M, מערכת זו משתמשת חיישנים כדי לזהות את piezoelectricity בכוס המתרחשת עקב מגע. אלגוריתמים מורכבים מפרשים מידע זה ומספקים את המיקום האמיתי של המגע. [35] הטכנולוגיה טוענת כי אינה מושפעת מאבק ומגורמים חיצוניים אחרים, כולל שריטות. מאחר שאין צורך באלמנטים נוספים על המסך, היא גם טוענת לספק בהירות אופטית מעולה. כמו כן, מאז vibrations מכני משמשים כדי לזהות אירוע מגע, כל אובייקט יכול לשמש כדי ליצור אירועים אלה, כולל אצבעות וחרט. החיסרון הוא כי לאחר המגע הראשוני המערכת לא יכולה לזהות אצבע ללא תנועה.


זיהוי דופק אקוסטי

המפתח לטכנולוגיה זו הוא כי מגע בכל מקום אחד על פני השטח מייצר גל קול במצע אשר לאחר מכן מייצר צליל משולב ייחודי לאחר שנלקחו על ידי שלושה או יותר מתמרים זעירים מחוברים על הקצוות של מסך המגע. הצליל הוא דיגיטציה מכן על ידי הבקר בהשוואה לרשימה של צלילים מוקלטים מראש עבור כל מיקום על פני השטח. מיקום הסמן מתעדכן באופן מיידי למיקום המגע. מגע מרגש הוא מעקב על ידי חזרה מהירה של תהליך זה. צלילים חיצוניים ואביזרים מתעלמים מכיוון שהם אינם תואמים פרופיל צליל מאוחסן כלשהו. הטכנולוגיה שונה מניסיונות אחרים לזהות את המיקום של מגע עם מתמרים או מיקרופונים תוך שימוש בשיטת בדיקה פשוטה של טבלה, במקום להזדקק לחומרה חזקה ויקרה לעיבוד אותות כדי לנסות לחשב את מיקום המגע ללא כל הפניות. כמו עם מערכת טכנולוגיית אותות מפזר, אצבע ללא תנועה לא ניתן לזהות לאחר המגע הראשוני. עם זאת, מאותה סיבה, זיהוי המגע אינו מופרע על ידי אובייקטים מנוחה. הטכנולוגיה הוקמה על ידי חברת SoundTouch Ltd בתחילת שנות ה -2000, כפי שתוארה על ידי משפחת הפטנטים EP1852772, והוצגה לשוק על ידי חטיבת ה- Elo של Tyco International בשנת 2006 כ"זיהוי אקוסטי של דופק ". מסך המגע המשמש את Elo עשוי מזכוכית רגילה, המעניק עמידות טובה והבהירות אופטית. אפר הוא בדרך כלל מסוגל לתפקד עם שריטות ואבק על המסך עם דיוק טוב. הטכנולוגיה מתאימה גם להצגות שהן פיזיות יותר.