لمس المستقبل: شاشات لمس بالسعة المسقطة لقيادة أسواق جديدة

هناك نوعان رئيسيان من الشاشات التي تعمل باللمس التي تستخدم الاستشعار عن طريق السعة كطريقة الإدخال الأساسية: نوع السطح والمسقطة. توظف الشاشة التي تعمل باللمس بالسعة السطحية طبقة من أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) ولديها على الأقل أربعة أقطاب كهربائية في المحيط الخارجي. عندما يقترب كائن مؤرض ، مثل الإصبع ، فإن هذه الأقطاب يمكنها إحداث تغييرات في السعة السطحية. 3M Micro-Touch هي واحدة من أهم الموردين لهذه التكنولوجيا. تم استخدام هذه الطريقة على شاشات اللمس كشك لفترة طويلة.

ومع ذلك ، فإن شاشة اللمس بالسعة السطحية لديها بعض القيود. يمكن فقط التعرف على إصبع واحد أو لمسة واحدة. بالإضافة إلى ذلك ، مع الأخذ في الاعتبار حجم الأقطاب الكهربائية ، فإنه من غير العملي للشاشات الصغيرة الحجم ، مثل تلك المستخدمة على المنصات المحمولة.

ويطلق على خط الحقل الكهروستاتيكي المنبعث من المستشعر باستخدام قطب الشاشات التي تعمل باللمس شاشة مسقطة تعمل باللمس. هناك نوعان من المكثفات المستخدمة عادة في الاستشعار السعوي الإسقاط: السعة الذاتية والسعة المتبادلة.

السعة الذاتية ، وتسمى أيضا السعة المطلقة ، هي الطريقة الأكثر استخداما. ويستخدم الجسم الذي يتم استشعاره كصفيحة أخرى من السعة. يستشعر الجسم شحنة بين القطب المحسوس والقطب المستشعر وبالتالي يتم استشعاره. يتم تخزين الشحنة المقاسة في أداة الاقتران السعوية الناتجة. ويبين الشكل 2 كيف تعمل المبادئ المذكورة أعلاه.

وتسمى أيضا السعة المتبادلة transcapacitance ، وهو السعة الناتجة عن اقتران الأقطاب المجاورة. عندما يقترب الجسم المراد استشعاره من خط الحقل الكهربائي من إلكترود إلى آخر ، يتم إحداث تغيير في السعة المتبادلة للإبلاغ عن الموقع. في تطبيقات السيارات ، تستخدم أجهزة الاستشعار السعوية المتبادلة على نطاق واسع كأجهزة استشعار التوصيل لتنظيم البنزين.

يتم استخدام الملايين من أساليب السعة الذاتية في استشعار الموقع للحياة اليومية للناس. على سبيل المثال ، على أجهزة الكمبيوتر المحمولة اليوم ، توجد لوحات إدخال اللمس في كل مكان. تستخدم لوحة الإدخال اللمسي المحمول الأكثر استخدامًا مصفوفة إلكترود استشعار X × Y لتشكيل شبكة استشعار. عندما يكون الإصبع قريبًا من لوحة الإدخال التي تعمل باللمس ، يتم توليد كمية صغيرة من الشحن بين الإصبع وقطب الاستشعار عن بعد. يتم استخدام خوارزمية محددة لمعالجة الإشارات من مستشعرات الصفوف والأعمدة لتحديد موقع الكائن المستشع (في هذه الحالة ، الإصبع).

في النوعين السابقين من أجهزة الاستشعار السعوية المسقطة ، يمكن تصميم سعة الاستشعار وفقًا لطريقة معينة بحيث يمكن اكتشاف اللمس في أي وقت ، ولا تقتصر اللمس على إصبع واحد أو أصابع متعددة.

يمكن استخدام أجهزة الاستشعار السعوي المسقطة المبهمة على العديد من الأجهزة ، مثل منصات الإدخال التي تعمل باللمس وشاشات اللمس المسقطة المتوقعة ، والمبدأ الأساسي للعمل هو نفسه. الفرق يكمن في المواد استشعار القطب ، وطبقة الاستشعار ، وطريقة التصنيع ، والعديد من المشاكل في طريقة كومة. يمكن جعل لوحة الإدخال التي تعمل باللمس من مادة مبهمة ، مثل قطب الكربون في مجال المعادن أو النقل. الشاشات اللمسية المسقطة ، التي يجب أن تكون شفافة ، غالباً ما تكون مصنوعة من نفس المواد مثل الموصلات الشفافة على أساس الشاشات اللمسية المقاومة.

ومع ذلك ، على عكس الشاشات اللمسية المقاومة ، لا تتطلب شاشات اللمس المسقطة المتوقعة فصل الهواء بين الطبقات ، أو لا تحتاج إلى تشويه أي طبقات ، لذلك يمكن للمستشعر استخدام طبقة صلبة من الزجاج أو البلاستيك. والفرق الرئيسي بين تكوينات شاشة اللمس المسعفة والمقاومة المسقطة هو مطلب ITO. يتم استخدام ITO المسعور بشاشة تعمل باللمس المسطح كطبقة أخيرة على الطبقة السابقة ، بدلا من ترسيب الفيلم المستمر مثل شاشة اللمس مقاوم. . على الرغم من زيادة تعقيد العملية ، فإنه لا يزال من المفيد النظر في فوائد شاشة تعمل باللمس بالسعة المتوقعة.

لا يوجد فرق واضح في اختيار ركائز الزجاج والبلاستيك. يمكن تكديسها جميعًا على عدسات بلاستيكية أو زجاجية (حماية الشاشة) ، اعتمادًا على تصميم منتج الشركة المصنعة للمعدات الأصلية. الزجاج سميك نسبيًا ، مهم ، ومكلف ، ولكن بشكل عام يكون أصعب ويمكن أن يقلل من تكلفة بقية المعدات. الزجاج لديه معامل انتقال أعلى من البلاستيك ، على الرغم من أن كلا من المواد أعلى من الشاشات التي تعمل باللمس مقاوم من نفس الحجم. تعد أجهزة الاستشعار البلاستيكية رقيقة نسبياً ويسهل نسبياً صفحتها على عدسات المنتجات (نظراً لأن تغليف المواد المرنة على طبقات المواد الصلبة أسهل من تغليف طبقتين من المواد الصلبة). بما أن أساليب التصنيع متشابهة ، يمكن استخدام كل من ركائز الزجاج والبلاستيك لصنع شاشات تعمل باللمس ذاتية السعة وشاشات تعمل باللمس تفاعلية سعوية.

يستخدم معظم موردي أجهزة الاستشعار نفس الدفعة من عمليات الاخرق لتحرير نمط LTO على الركيزة.

في عام 2007 ، أعلنت شركة 3M MicroTouch عن إمكانية تصنيع أجهزة الاستشعار السعوية المسجلة. في الماضي ، على الرغم من أن تقنية النقش مثل هذا النمط كانت ناضجة للغاية ، فإن ذلك سيؤدي إلى اختلاف معامل الانعكاس لسطح شاشة اللمس ، الأمر الذي سيؤدي إلى ظهور النموذج عند رسم الضوء عبر السطح. يكون معامل الانعكاس الذي تم الحصول عليه مؤخرًا أكثر ملاءمة ونمط المستشعر بالكاد مرئيًا.

تحتوي الشاشات التي تعمل باللمس بالسعة السطحية على قيود عملية في الإنتاج على نطاق صغير ، في حين أن الشاشات اللمسية السعوية المتوقعة لها قيود بأحجام كبيرة.

يجب أن يكون إلكترود المستشعر قريبًا بما فيه الكفاية بحيث يمكن للإصبع أن يؤثر على خطوط الحقل الكهربائي لقطبين كهربائيين على الأقل لتحديد موضع الإصبع. وبالمثل ، يجب زيادة عدد أقطاب الاستشعار أيضًا وفقًا للنسبة الهندسية المقابلة عند زيادة حجم الشاشة. مع ازدياد حجم شاشة اللمس المسعّرة المسقطة ، يزداد عدد أقطاب الاستشعار التي تحتاج إلى إرسالها إلى جهاز التحكم بسرعة ، مما يؤدي إلى توسيع الحافة غير النشطة في المستشعر. هناك بعض النصائح لصنع شاشات لمس سعوية كبيرة الحجم ، ولكن هذه التصاميم لم يتم التحقق منها في المنتجات الحقيقية حتى الآن.