باعتبارها جهاز إدخال جديد، تعد شاشة اللمس حاليًا الطريقة الأبسط والأكثر ملاءمة وطبيعية للتفاعل بين الإنسان والكمبيوتر.
شاشة اللمس، والمعروفة أيضًا باسم "شاشة اللمس" أو "لوحة اللمس"، عبارة عن جهاز عرض كريستال سائل حثي يمكنه استقبال إشارات الإدخال مثل جهات الاتصال؛عند لمس الأزرار الرسومية الموجودة على الشاشة، يمكن لنظام ردود الفعل اللمسية على الشاشة تشغيل أجهزة التوصيل المختلفة وفقًا لبرامج مبرمجة مسبقًا، والتي يمكن استخدامها لاستبدال لوحات الأزرار الميكانيكية وإنشاء تأثيرات صوتية وفيديو حية من خلال شاشات LCD.مجالات التطبيق الرئيسية لشاشات Ruixiang التي تعمل باللمس هي المعدات الطبية، والمجالات الصناعية، والأجهزة المحمولة، والمنزل الذكي، والتفاعل بين الإنسان والحاسوب، وما إلى ذلك.
التصنيفات الشائعة لشاشات اللمس
هناك عدة أنواع رئيسية من شاشات اللمس في السوق اليوم: شاشات اللمس المقاومة، وشاشات اللمس السعوية السطحية، وشاشات اللمس السعوية الاستقرائية، والموجات الصوتية السطحية، والأشعة تحت الحمراء، والموجات المنحنية، وشاشات التحويل الرقمي النشطة، وشاشات اللمس للتصوير البصري.يمكن أن يكون هناك نوعان منها، نوع واحد يتطلب ITO، مثل الأنواع الثلاثة الأولى من شاشات اللمس، والنوع الآخر لا يتطلب ITO في الهيكل، مثل الأنواع الأخيرة من الشاشات.حاليًا في السوق، تعد شاشات اللمس المقاومة وشاشات اللمس السعوية التي تستخدم مواد ITO هي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع.فيما يلي نقدم المعرفة المتعلقة بشاشات اللمس، مع التركيز على الشاشات المقاومة والسعوية.
هيكل شاشة اللمس
يتكون هيكل شاشة اللمس النموذجي عمومًا من ثلاثة أجزاء: طبقتين موصلتين مقاومتين شفافتين، وطبقة عزل بين الموصلتين، والأقطاب الكهربائية.
طبقة موصلة مقاومة: الركيزة العلوية مصنوعة من البلاستيك، والركيزة السفلية مصنوعة من الزجاج، ويتم طلاء أكسيد القصدير الإنديوم الموصل (ITO) على الركيزة.يؤدي هذا إلى إنشاء طبقتين من ITO، مفصولتين ببعض المحاور العازلة بسمك حوالي جزء من الألف من البوصة.
القطب الكهربائي: مصنوع من مواد ذات موصلية ممتازة (مثل الحبر الفضي)، وتكون موصليته حوالي 1000 مرة من ITO.(لوحة تعمل باللمس بالسعة)
طبقة العزل: تستخدم طبقة رقيقة جدًا من البوليستر المرن PET.عندما يتم لمس السطح، فإنه سوف ينحني للأسفل ويسمح لطبقتين من طلاء ITO أدناه بالاتصال ببعضهما البعض لتوصيل الدائرة.هذا هو السبب في أن شاشة اللمس يمكنها تحقيق اللمس بالمفتاح.شاشة تعمل باللمس بالسعة السطحية.
شاشة تعمل باللمس مقاوم
ببساطة، شاشة اللمس المقاومة عبارة عن مستشعر يستخدم مبدأ استشعار الضغط لتحقيق اللمس.شاشة مقاومة
مبدأ شاشة اللمس المقاومة:
عندما يضغط إصبع الشخص على سطح الشاشة المقاومة، سينحني فيلم PET المرن إلى الأسفل، مما يسمح لطبقات ITO العلوية والسفلية بالاتصال ببعضها البعض لتشكيل نقطة اتصال.يتم استخدام ADC للكشف عن جهد النقطة لحساب قيم إحداثيات المحور X و Y.شاشة تعمل باللمس مقاوم
تستخدم شاشات اللمس المقاومة عادةً أربعة أو خمسة أو سبعة أو ثمانية أسلاك لتوليد جهد انحياز الشاشة وقراءة نقطة الإبلاغ.هنا نأخذ بشكل أساسي أربعة أسطر كمثال.المبدأ هو كما يلي:
1. أضف جهدًا ثابتًا Vref إلى الأقطاب الكهربائية X+ وX-، وقم بتوصيل Y+ إلى ADC عالي المقاومة.
2. يتم توزيع المجال الكهربائي بين القطبين بشكل موحد في الاتجاه من X+ إلى X-.
3. عندما تتلامس اليد، تتلامس الطبقتان الموصلتان عند نقطة اللمس، ويتم توجيه إمكانات الطبقة X عند نقطة اللمس إلى ADC المتصل بالطبقة Y للحصول على الجهد Vx.شاشة مقاومة
4. من خلال Lx/L=Vx/Vref، يمكن الحصول على إحداثيات النقطة x.
5. بنفس الطريقة، قم بتوصيل Y+ وY- بالجهد Vref، ويمكن الحصول على إحداثيات المحور Y، ثم قم بتوصيل القطب X+ بـ ADC عالي المقاومة للحصول عليه.وفي الوقت نفسه، لا تستطيع شاشة اللمس المقاومة ذات الأربعة أسلاك الحصول على إحداثيات X/Y لجهة الاتصال فحسب، بل يمكنها أيضًا قياس ضغط جهة الاتصال.
وذلك لأنه كلما زاد الضغط، زاد الاتصال، وصغرت المقاومة.من خلال قياس المقاومة، يمكن قياس الضغط.تتناسب قيمة الجهد مع قيمة الإحداثيات، لذلك يجب معايرتها عن طريق حساب ما إذا كان هناك انحراف في قيمة الجهد لنقطة الإحداثيات (0، 0).شاشة مقاومة
مزايا وعيوب شاشة اللمس المقاومة:
1. يمكن لشاشة اللمس المقاومة الحكم على نقطة لمس واحدة فقط في كل مرة تعمل فيها.إذا كان هناك أكثر من نقطتي اتصال، فلا يمكن الحكم عليها بشكل صحيح.
2. تتطلب الشاشات المقاومة أفلامًا واقية ومعايرات أكثر تكرارًا نسبيًا، لكن شاشات اللمس المقاومة لا تتأثر بالغبار والماء والأوساخ.لوحة شاشة تعمل باللمس مقاومة
3. إن طلاء ITO لشاشة اللمس المقاومة رقيق نسبيًا وسهل الكسر.إذا كان سميكًا جدًا، فسوف يقلل من انتقال الضوء ويسبب انعكاسًا داخليًا لتقليل الوضوح.على الرغم من إضافة طبقة واقية بلاستيكية رقيقة إلى ITO، إلا أنه لا يزال من السهل شحذها.يتضرر من الأشياء.ونظرًا لأنه يتم لمسه كثيرًا، ستظهر شقوق صغيرة أو حتى تشوه على سطح ITO بعد فترة معينة من الاستخدام.إذا تعرضت إحدى طبقات ITO الخارجية للتلف والكسر، فسوف تفقد دورها كموصل ولن يكون عمر شاشة اللمس طويلاً..لوحة شاشة تعمل باللمس مقاومة
شاشات تعمل باللمس بالسعة، شاشات تعمل باللمس بالسعة
على عكس شاشات اللمس المقاومة، لا تعتمد تقنية اللمس السعوي على ضغط الإصبع لإنشاء وتغيير قيم الجهد لاكتشاف الإحداثيات.يستخدم بشكل أساسي الحث الحالي لجسم الإنسان للعمل.شاشات اللمس بالسعة
مبدأ شاشة اللمس بالسعة:
تعمل الشاشات السعوية من خلال أي جسم يحمل شحنة كهربائية، بما في ذلك جلد الإنسان.(الشحنة التي يحملها جسم الإنسان) تُصنع شاشات اللمس السعوية من مواد مثل السبائك أو أكسيد القصدير الإنديوم (ITO)، ويتم تخزين الشحنات في شبكات كهروستاتيكية دقيقة أرق من الشعر.عندما ينقر الإصبع على الشاشة، سيتم امتصاص كمية صغيرة من التيار من نقطة الاتصال، مما يتسبب في انخفاض الجهد في القطب الكهربائي الزاوية، ويتم تحقيق غرض التحكم باللمس من خلال استشعار التيار الضعيف لجسم الإنسان.ولهذا السبب لا تستجيب شاشة اللمس عندما نرتدي القفازات ونلمسها.المتوقعة شاشة تعمل باللمس بالسعة
تصنيف نوع استشعار الشاشة بالسعة
وفقا لنوع الحث، يمكن تقسيمها إلى السعة السطحية والسعة المتوقعة.يمكن تقسيم الشاشات السعوية المسقطة إلى نوعين: الشاشات السعوية الذاتية والشاشات السعوية المتبادلة.تعتبر الشاشة السعوية المتبادلة الأكثر شيوعًا مثالاً على ذلك، والتي تتكون من أقطاب القيادة وأقطاب الاستقبال.شاشة تعمل باللمس بالسعة السطحية
شاشة تعمل باللمس بالسعة السطحية:
تحتوي المكثفات السطحية على طبقة ITO مشتركة وإطار معدني، وذلك باستخدام أجهزة الاستشعار الموجودة في الزوايا الأربع وطبقة رقيقة موزعة بالتساوي عبر السطح.عندما ينقر الإصبع على الشاشة، يعمل الإصبع البشري وشاشة اللمس كموصلين مشحونين، يقتربان من بعضهما البعض لتشكيل مكثف اقتران.بالنسبة للتيار عالي التردد، يكون المكثف موصلًا مباشرًا، لذلك يسحب الإصبع تيارًا صغيرًا جدًا من نقطة الاتصال.يتدفق التيار من الأقطاب الكهربائية الموجودة في الزوايا الأربع لشاشة اللمس.تتناسب شدة التيار مع المسافة من الإصبع إلى القطب.تقوم وحدة التحكم باللمس بحساب موضع نقطة اللمس.المتوقعة شاشة تعمل باللمس بالسعة
المتوقعة شاشة تعمل باللمس بالسعة:
يتم استخدام واحد أو أكثر من ITO المحفور المصمم بعناية.يتم حفر طبقات ITO هذه لتشكيل أقطاب كهربائية أفقية ورأسية متعددة، ويتم ترتيب الرقائق المستقلة ذات وظائف الاستشعار في صفوف/أعمدة لتشكيل مصفوفة وحدة استشعار ذات إحداثيات محورية للسعة المتوقعة.: يتم استخدام المحورين X و Y كصفوف وأعمدة منفصلة لوحدات الاستشعار الإحداثية للكشف عن سعة كل وحدة استشعار للشبكة.شاشة تعمل باللمس بالسعة السطحية
المعلمات الأساسية للشاشة بالسعة
عدد القنوات: عدد خطوط القنوات المتصلة من الشريحة إلى شاشة اللمس.كلما زاد عدد القنوات، زادت التكلفة وأصبحت الأسلاك أكثر تعقيدًا.القدرة الذاتية التقليدية: M+N (أو M*2, N*2);القدرة المتبادلة: م + ن؛القدرة المتبادلة incell: M * N.شاشات تعمل باللمس بالسعة
عدد العقد: عدد البيانات الصالحة التي يمكن الحصول عليها عن طريق أخذ العينات.كلما زاد عدد العقد، زاد عدد البيانات التي يمكن الحصول عليها، وكانت الإحداثيات المحسوبة أكثر دقة، وكانت منطقة الاتصال التي يمكن دعمها أصغر.القدرة الذاتية: نفس عدد القنوات، القدرة المتبادلة: M*N.
تباعد القنوات: المسافة بين مراكز القنوات المجاورة.كلما زاد عدد العقد، كلما كانت درجة الصوت المقابلة أصغر.
طول الكود: يحتاج التسامح المتبادل فقط إلى زيادة إشارة أخذ العينات لتوفير وقت أخذ العينات.قد يحتوي نظام السعة المتبادلة على إشارات على خطوط قيادة متعددة في نفس الوقت.يعتمد عدد القنوات التي تحتوي على إشارات على طول الكود (عادةً ما تكون 4 رموز هي الأغلبية).نظرًا لأن فك التشفير مطلوب، فعندما يكون طول الكود كبيرًا جدًا، سيكون له تأثير معين على الانزلاق السريع.شاشات تعمل باللمس بالسعة
مبدأ الشاشة بالسعة المتوقعة شاشات اللمس بالسعة
(1) شاشة تعمل باللمس سعوية: يتم تشغيل كل من الأقطاب الكهربائية الأفقية والرأسية بطريقة استشعار أحادية الطرف.
يستخدم السطح الزجاجي لشاشة اللمس السعوية ذاتية الإنشاء ITO لتشكيل مصفوفات إلكترودات أفقية ورأسية.تشكل هذه الأقطاب الكهربائية الأفقية والرأسية مكثفات مع الأرض على التوالي.يشار عادة إلى هذه السعة بالسعة الذاتية.عندما يلمس الإصبع الشاشة السعوية، سيتم فرض سعة الإصبع على سعة الشاشة.في هذا الوقت، تكتشف الشاشة ذاتية السعة مصفوفات الأقطاب الكهربائية الأفقية والرأسية وتحدد الإحداثيات الأفقية والرأسية على التوالي بناءً على التغيرات في السعة قبل اللمس وبعده، ثم يتم دمج إحداثيات اللمس في مستوى.
تزداد السعة الطفيلية عندما يلمس الإصبع: Cp'=Cp + Cfinger، حيث Cp- هي السعة الطفيلية.
ومن خلال الكشف عن التغير في السعة الطفيلية، يتم تحديد الموقع الذي تم لمسه بالإصبع.شاشات اللمس بالسعة
خذ بنية السعة الذاتية ذات الطبقة المزدوجة كمثال: يتم تأريض طبقتين من ITO، الأقطاب الكهربائية الأفقية والرأسية على التوالي لتشكيل السعة الذاتية، وقنوات التحكم M + N.شاشة IPS LCD تعمل باللمس بالسعة
بالنسبة للشاشات ذاتية السعة، إذا كانت لمسة واحدة، يكون الإسقاط في اتجاهي المحور X والمحور Y فريدًا، كما تكون الإحداثيات المجمعة فريدة أيضًا.إذا تم لمس نقطتين على شاشة اللمس وكانت النقطتان في اتجاهات مختلفة لمحور XY، فستظهر 4 إحداثيات.لكن من الواضح أن هناك إحداثيين حقيقيين فقط، ويُعرف الإحداثيان الآخران باسم "نقاط الأشباح".شاشة IPS LCD تعمل باللمس بالسعة
ولذلك، تحدد الخصائص الأساسية للشاشة ذاتية السعة أنه لا يمكن لمسها إلا بنقطة واحدة ولا يمكنها تحقيق اللمس المتعدد الحقيقي.شاشة IPS LCD تعمل باللمس بالسعة
شاشة تعمل باللمس بالسعة المتبادلة: طرف الإرسال وطرف الاستقبال مختلفان ويتقاطعان عموديًا.اللمس المتعدد بالسعة
استخدم ITO لصنع أقطاب كهربائية عرضية وأقطاب كهربائية طولية.الفرق عن السعة الذاتية هو أنه سيتم تشكيل السعة حيث تتقاطع مجموعتي الأقطاب الكهربائية، أي أن مجموعتي الأقطاب الكهربائية تشكل على التوالي قطبي السعة.عندما يلمس الإصبع الشاشة السعوية، فإنه يؤثر على الاقتران بين القطبين الكهربائيين المتصلين بنقطة اللمس، وبالتالي تغيير السعة بين القطبين الكهربائيين.اللمس المتعدد بالسعة
عند الكشف عن السعة المتبادلة، ترسل الأقطاب الكهربائية الأفقية إشارات الإثارة بالتسلسل، وتستقبل جميع الأقطاب الكهربائية الرأسية إشارات في نفس الوقت.وبهذه الطريقة، يمكن الحصول على قيم السعة عند نقاط التقاطع لجميع الأقطاب الكهربائية الأفقية والرأسية، أي حجم السعة للمستوى ثنائي الأبعاد بالكامل لشاشة اللمس، بحيث يمكن تحقيقها.متعدد اللمس.
تقل سعة الاقتران عندما يلمسها الإصبع.
ومن خلال اكتشاف التغير في سعة الاقتران، يتم تحديد الموضع الذي تم لمسه بالإصبع.سم - مكثف اقتران.اللمس المتعدد بالسعة
خذ بنية السعة الذاتية مزدوجة الطبقة كمثال: طبقتان من ITO تتداخلان مع بعضهما البعض لتكوين مكثفات M*N وقنوات تحكم M+N.اللمس المتعدد بالسعة
تعتمد تقنية اللمس المتعدد على شاشات اللمس المتوافقة بشكل متبادل وتنقسم إلى تقنية Multi-TouchGesture وتقنية Multi-Touch All-Point، وهي عبارة عن التعرف متعدد اللمس على اتجاه الإيماءة وموضع لمس الإصبع.يتم استخدامه على نطاق واسع في التعرف على إيماءات الهاتف المحمول واللمس بعشرة أصابع.مشهد الإنتظار.لا يمكن التعرف على الإيماءات والتعرف على الأصابع المتعددة فحسب، بل يُسمح أيضًا بأشكال اللمس الأخرى غير الأصابع، بالإضافة إلى التعرف باستخدام راحة اليد، أو حتى ارتداء القفازات.تتطلب طريقة المسح متعدد النقاط لجميع النقاط مسحًا منفصلاً واكتشاف نقاط التقاطع لكل صف وعمود في شاشة اللمس.عدد عمليات المسح هو حاصل ضرب عدد الصفوف وعدد الأعمدة.على سبيل المثال، إذا كانت شاشة اللمس تتكون من صفوف M وأعمدة N، فيجب مسحها ضوئيًا.نقاط التقاطع هي مرات M*N، بحيث يمكن اكتشاف التغير في كل سعة متبادلة.عند وجود لمسة إصبع، تقل السعة المتبادلة لتحديد موقع كل نقطة لمس.اللمس المتعدد بالسعة
نوع هيكل شاشة اللمس بالسعة
وينقسم الهيكل الأساسي للشاشة إلى ثلاث طبقات من الأعلى إلى الأسفل، الزجاج الواقي، وطبقة اللمس، ولوحة العرض.أثناء عملية إنتاج شاشات الهاتف المحمول، يجب ربط الزجاج الواقي وشاشة اللمس وشاشة العرض مرتين.
بما أن الزجاج الواقي، شاشة اللمس، وشاشة العرض تمر بعملية تصفيح في كل مرة، فإن معدل الإنتاج سوف ينخفض بشكل كبير.إذا كان من الممكن تقليل عدد التصفيحات، فإن معدل إنتاج التصفيح الكامل سوف يتحسن بلا شك.في الوقت الحاضر، تميل الشركات المصنعة للوحة العرض الأكثر قوة إلى الترويج لحلول On-Cell أو In-Cell، أي أنها تميل إلى إنشاء طبقة اللمس على شاشة العرض؛في حين أن الشركات المصنعة لوحدات اللمس أو الشركات المصنعة للمواد الأولية تميل إلى تفضيل OGS، مما يعني أن طبقة اللمس مصنوعة على زجاج واقي.اللمس المتعدد بالسعة
داخل الخلية: يشير إلى طريقة دمج وظائف لوحة اللمس في وحدات البكسل البلورية السائلة، أي تضمين وظائف مستشعر اللمس داخل شاشة العرض، مما يجعل الشاشة أرق وأخف وزنًا.وفي الوقت نفسه، يجب أن تكون الشاشة الداخلية مدمجة مع IC مطابق يعمل باللمس، وإلا فسيؤدي ذلك بسهولة إلى إشارات استشعار خاطئة باللمس أو ضوضاء مفرطة.ولذلك، فإن الشاشات داخل الخلية مستقلة بذاتها تمامًا.اللمس المتعدد بالسعة
On-Cell: يشير إلى طريقة دمج شاشة اللمس بين ركيزة مرشح الألوان والمستقطب لشاشة العرض، أي باستخدام مستشعر اللمس على لوحة LCD، وهو أقل صعوبة بكثير من تقنية In Cell.ولذلك، فإن شاشة اللمس الأكثر استخدامًا في السوق هي شاشةncell.شاشة تعمل باللمس بالسعة IPS
OGS (حل الزجاج الواحد): تدمج تقنية OGS شاشة اللمس والزجاج الواقي، وتغطي الجزء الداخلي من الزجاج الواقي بطبقة موصلة من ITO، وتقوم بإجراء الطلاء والطباعة الحجرية الضوئية مباشرة على الزجاج الواقي.نظرًا لأن زجاج الحماية OGS وشاشة اللمس مدمجان معًا، فعادة ما يحتاجان إلى تقويتهما أولاً، ثم طلائهما وحفرهما وأخيرًا قطعهما.إن قطع الزجاج المقسى بهذه الطريقة أمر مزعج للغاية، وله تكلفة عالية، وإنتاجية منخفضة، ويتسبب في ظهور بعض الشقوق الشعرية على حواف الزجاج، مما يقلل من قوة الزجاج.شاشة آي بي إس تعمل باللمس بالسعة
مقارنة مزايا وعيوب شاشات اللمس بالسعة:
1. من حيث شفافية الشاشة والمؤثرات البصرية، OGS هو الأفضل، يليه In-Cell وOn-Cell.شاشة تعمل باللمس بالسعة IPS
2. النحافة والخفة.بشكل عام، In-Cell هو الأخف والأرق، يليه OGS.On-Cell أسوأ قليلاً من الأولين.
3. من حيث قوة الشاشة (مقاومة الصدمات ومقاومة السقوط)، فإن On-Cell هو الأفضل، وOGS في المرتبة الثانية، وIn-Cell هو الأسوأ.تجدر الإشارة إلى أن OGS تدمج زجاج الحماية Corning بشكل مباشر مع طبقة اللمس.عملية المعالجة تضعف قوة الزجاج كما أن الشاشة هشة للغاية.
4. فيما يتعلق باللمس، فإن حساسية اللمس في OGS أفضل من شاشات On-Cell/In-Cell.فيما يتعلق بدعم اللمس المتعدد، والأصابع، وقلم القلم الإلكتروني، فإن OGS في الواقع أفضل من In-Cell/On-Cell.الخلية.بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن الشاشة داخل الخلية تدمج مباشرة طبقة اللمس وطبقة الكريستال السائل، فإن ضوضاء الاستشعار تكون كبيرة نسبيًا، ويلزم وجود شريحة لمس خاصة لمعالجة التصفية والتصحيح.لا تعتمد شاشات OGS كثيرًا على شرائح اللمس.
5. المتطلبات الفنية، داخل الخلية/داخل الخلية أكثر تعقيدًا من OGS، كما أن التحكم في الإنتاج أكثر صعوبة.شاشة تعمل باللمس بالسعة IPS
الوضع الراهن لشاشات اللمس واتجاهات التطوير
ومع التطور المستمر للتكنولوجيا، تطورت شاشات اللمس من شاشات مقاومة في الماضي إلى شاشات سعوية تُستخدم الآن على نطاق واسع.في الوقت الحاضر، احتلت شاشات اللمس Incell وIncell السوق السائد لفترة طويلة وتستخدم على نطاق واسع في مجالات مختلفة مثل الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية والسيارات.أصبحت القيود المفروضة على الشاشات السعوية التقليدية المصنوعة من فيلم ITO أكثر وضوحًا، مثل المقاومة العالية، وسهولة الكسر، وصعوبة النقل، وما إلى ذلك. وخاصة في المشاهد المنحنية أو المنحنية أو المرنة، فإن الموصلية ونفاذية الضوء للشاشات السعوية ضعيفة .من أجل تلبية طلب السوق على شاشات اللمس كبيرة الحجم واحتياجات المستخدمين لشاشات اللمس التي تكون أخف وأرق وأفضل في الإمساك، ظهرت شاشات لمس مرنة منحنية وقابلة للطي، ويتم استخدامها تدريجياً في الهواتف المحمولة، وشاشات اللمس في السيارات، أسواق التعليم، ومؤتمرات الفيديو، الخ. المشاهد.أصبحت اللمسة المرنة القابلة للطي ذات السطح المنحني هي اتجاه التطوير المستقبلي.شاشة آي بي إس تعمل باللمس بالسعة
وقت النشر: 13 سبتمبر 2023