الوضع الحالي واتجاهات تطوير شاشات اللمس

تُعدّ شاشة اللمس نظامًا لتحديد المواقع يُستخدم بالتزامن مع شاشة العرض، وقد ازداد استخدامها بشكل ملحوظ كجهاز إدخال بسيط ومريح. ومع التطور السريع لشاشات العرض المسطحة، شاع استخدام شاشات اللمس مع شاشات الكريستال السائل (LCD)، لا سيما في تطبيقات المساعد الرقمي الشخصي (IPDA)، وآلات النسخ المتطورة، وأنظمة الملاحة في المركبات، وخاصةً في أجهزة المساعد الرقمي الشخصي المزودة بقلم إدخال.

1. شاشة لمس شائعة

1.1 شاشة اللمس المقاومة: يتكون الجزء الرئيسي من شاشة اللمس المقاومة من غشاء مركب شفاف رباعي الطبقات، ملتصق بإحكام بسطح الشاشة. يوضح الشكل 1 هذا التركيب. يتوافق الموضع نفسه مع جهود خرج مختلفة. يستقبل المتحكم بيانات الجهد المحولة بواسطة محول تناظري رقمي (ADC)، ويحسب موضع نقطة اللمس (x، Y). وفقًا لتركيب شاشة اللمس المقاومة الموضح في الشكل 1، يتم وضع المؤشر عند موضع اللمس. هذا هو المبدأ الأساسي لتقنية شاشات اللمس المقاومة. يكمن سر شاشات اللمس المقاومة في تقنية المواد المستخدمة. تشمل مواد الطلاء الموصلة الشفافة الشائعة الاستخدام طلاء أكسيد الإنديوم والقصدير (ITO) وطلاء النيكل والذهب.

1.1.1 شاشة مقاومة رباعية الأسلاك

عند تشغيل طبقتي IT0 الموصلتين الشفافتين في شاشة اللمس المقاومة رباعية الأسلاك، تُضيف كل طبقة جهدًا ثابتًا قدره 5 فولت: جهد رأسي وجهد أفقي، ويتطلب ذلك أربعة أسلاك. تتميز هذه الشاشة بسعرها المنخفض، وحساسيتها العالية للمس، ومقاومتها للأوساخ والغبار والماء والضوء، فضلًا عن ثباتها العالي في تحديد المواقع وعدم وجود أي انحراف. تُستخدم شاشة اللمس المقاومة رباعية الأسلاك على نطاق واسع، وهي من بين شاشات اللمس رباعية الأسلاك المزودة بشريحة تشغيل مخصصة ADS7843. لذا، يُعد استهلاكها المنخفض للطاقة عاملًا مهمًا في انتشار استخدامها في أجهزة المساعد الرقمي الشخصي والهواتف المحمولة وغيرها من الأجهزة المحمولة.

1.1.2 قيود الشاشات المقاومة

الطبقة الخارجية للغشاء المركب لشاشة اللمس المقاومة مصنوعة من مادة بلاستيكية. قد يؤدي الضغط المفرط أو لمسها بجسم حاد إلى خدشها وتلفها. حتى الخدش الصغير يُعدّ عيبًا قاتلًا لشاشة اللمس المقاومة ذات الأربعة أسلاك، بينما في شاشة اللمس المقاومة ذات الخمسة أسلاك، طالما أن الطبقة الموصلة الخارجية سليمة ولم تتضرر الطبقة الداخلية، فإنها ستظل تعمل بشكل طبيعي.

1.1.3 شاشة مقاومة بخمسة أسلاك

تعتمد شاشة اللمس بتقنية المقاومة الخماسية على تطبيق جهد كهربائي على سطح الزجاج الموصل، بينما تُستخدم الطبقة الخارجية الموصلة كموصل فقط. عند لمس المستخدم للشاشة، يقيس النظام موضع نقطة اللمس من خلال الكشف الزمني عن قيم الجهد على المحورين X وY لنقطة التلامس في الطبقة الداخلية المصنوعة من أكسيد الإنديوم والقصدير (ITO). تتميز هذه الشاشة بدقة عالية وسرعة استجابة فائقة. كما تتميز بصلابة سطح عالية، مما يُحسّن متانتها بشكل كبير مقارنةً بشاشة المقاومة الرباعية، حيث يمكنها تحمل 30 مليون لمسة في نفس النقطة. تتمتع الطبقة الموصلة المصنوعة من النيكل والذهب على السطح بمقاومة عالية للتلف، ويمكن استخدامها بشكل طبيعي حتى بعد تعرضها للخدوش. في الوقت نفسه، تتميز شاشة اللمس المقاومة الخماسية بنفاذية ضوئية أفضل من شاشة المقاومة الرباعية، إلا أن الأخيرة أغلى ثمناً.

1.2 شاشة لمس سعوية

تستخدم شاشة اللمس السعوية تقنية الطلاء الفراغي لتغطية السطح الداخلي والطبقة البينية للشاشة الزجاجية بطبقة من مادة IT0، بينما تُشكل الطبقة الخارجية طبقة حماية زجاجية، وتُستخدم طبقة IT0 البينية كسطح عمل. عند لمس المستخدم للطبقة المعدنية، تتشكل سعة اقتران بين المستخدم وسطح شاشة اللمس نتيجة للمجال الكهربائي لجسم الإنسان. يسحب الإصبع تيارًا صغيرًا جدًا من نقطة التلامس. يُوزع هذا التيار على الأقطاب الكهربائية الموجودة في الزوايا الأربع لشاشة اللمس، ويتناسب التيار طرديًا مع المسافة من الإصبع إلى الزوايا الأربع. يحسب المتحكم نسبة التيارات الأربعة لتحديد موضع نقطة اللمس. تتميز شاشة اللمس السعوية بإمكانية تثبيتها بإحكام على الشاشة، مما يجعلها مقاومة للتلف والكسر. يمكن استخدام طريقة الربط الخاصة بلوحة الربط، والتي تتميز بخاصية مقاومة الماء. كما تتميز هذه الشاشة بدقة عالية، واستجابة سريعة، وملمس ممتاز، ومقاومة للماء والغبار وأشعة الشمس، مما يجعلها مناسبة جدًا للبيئات القاسية. يحدد مبدأ عمل الشاشة السعوية أن الجسم المراد لمسه يجب أن يكون موصلاً، ولا توجد استجابة عند لمس يد ترتدي قفازاً أو جسم غير موصل.

1.3 شاشة لمس بموجة صوتية سطحية

عندما يلمس المستخدم الشاشة، تتصل الطبقتان الموصلتان المنفصلتان أصلاً عند نقطة اللمس. 1.3.1 بنية شاشة اللمس بالموجات الصوتية السطحية: تتميز الحواف الأربع للوحة الزجاجية لشاشة اللمس بالموجات الصوتية السطحية بنقوش بزاوية 450 درجة، تتدرج من التباعد إلى الكثافة، مع وجود شرائط عاكسة متطورة. تُثبّت في الزاويتين العلوية اليسرى والسفلية اليمنى للشاشة الزجاجية محولات طاقة إرسال فوق صوتية رأسية وأفقية على التوالي، بينما تُثبّت في الزاوية العلوية اليمنى محولان استقبال فوق صوتيان لاستقبال الإشارات فوق الصوتية المنعكسة مرتين بواسطة الشرائط العاكسة. 1.3.2 مميزات شاشة اللمس بالموجات الصوتية السطحية: تتميز شاشة اللمس بالموجات الصوتية السطحية بثباتها العالي، وعدم تأثرها بالعوامل البيئية كدرجة الحرارة والرطوبة، وعمرها الطويل (50 مليون لمسة)، ونفاذيتها العالية للضوء ووضوحها، وعدم وجود تشوه أو انحراف في الألوان، وعدم حاجتها للمعايرة بعد التركيب، ومقاومتها الممتازة للخدوش وقدرتها على تحمل اللمسات الخشنة المختلفة. بما أن شاشة اللمس الصوتية السطحية تعتمد نظام الإحداثيات المستطيلة مباشرةً، فإن تحويل البيانات يتم دون تشويه، وتتميز بدقة عالية للغاية تصل إلى 4096 × 4096 بكسل. مع ذلك، تحتاج هذه الشاشة إلى تنظيف وصيانة دورية، لأن الغبار والزيوت وحتى المطر على حوافها قد يعيق انعكاس الموجات الصوتية بشكل طبيعي، أو يُغير شكل الموجة فلا يستطيع جهاز الاستقبال التعرف عليها بشكل صحيح. كما أن قطرات الماء الكبيرة وبقع الزيت وغيرها على الشاشة قد تُفسر خطأً على أنها نقاط لمس، مما يُسبب خللاً في عملها.

1.4 شاشة تعمل باللمس بالأشعة تحت الحمراء

1.4.1 مبدأ عمل شاشة اللمس بالأشعة تحت الحمراء: تعتمد شاشة اللمس بالأشعة تحت الحمراء على تركيب إطار لوحة دوائر كهربائية مزود بأنبوب انبعاث للأشعة تحت الحمراء وأنبوب استقبال لها على سطح الشاشة. عند لمس المستخدم للشاشة، يحجب الإصبع الأشعة تحت الحمراء التي تمر عبر موضع اللمس، ويؤدي تغير إشارة الضوء إلى قيام دائرة الكشف الكهروضوئي بإخراج إشارة كهربائية متغيرة، ومن ثم تحديد موضع نقطة اللمس على الشاشة عن طريق معالجة هذه الإشارة الكهربائية. أي جسم غير شفاف للأشعة تحت الحمراء يمكنه نقل الأشعة تحت الحمراء لتحقيق تحديد موضع اللمس.

1.4.2 اتجاهات تطوير شاشات اللمس بالأشعة تحت الحمراء: تتميز شاشات اللمس بالأشعة تحت الحمراء بشفافيتها الكاملة، وعدم تأثرها بوضوح العرض، وعدم تأثرها بالتيار الكهربائي أو الجهد أو التداخلات الساكنة، مما يجعلها مناسبة لبيئات العمل الكهرومغناطيسية القاسية. مع ذلك، فإن آلية عمل هذه الشاشات تنطوي على بعض العيوب التطبيقية الحتمية. حاليًا، يتمحور تطوير تقنية شاشات اللمس بالأشعة تحت الحمراء حول اتجاهين رئيسيين: الأول هو استخدام مستشعرات جديدة لتحقيق وظيفة اللمس (iv)، والثاني هو تحسين عيوب تقنية شاشات اللمس الحالية وتعزيز وظائفها التطبيقية. يتم تطوير شاشات اللمس بالأشعة تحت الحمراء بشكل أساسي من خلال تحسين الدقة ومقاومة التداخل الضوئي. في الوقت نفسه، يُضفي توسيع وظائف التطبيق، مثل اللمس المتعدد، مزيدًا من الوظائف على شاشة اللمس.

2. الخاتمة

مع تطور مجتمع المعلومات، بات الناس بحاجة إلى الحصول على معلومات متنوعة. يعتمد نظام نقل المعلومات، الذي يستخدم شاشة اللمس كنافذة تفاعلية، على تقنيات حاسوبية متقدمة، ويستخدم أشكالًا مختلفة كالنصوص والصور والموسيقى والتعليقات والرسوم المتحركة والفيديوهات، لنقل المعلومات المختلفة إلى المستخدمين بطريقة سلسة وواضحة، مما يوفر لهم راحة كبيرة. وقد أظهر تطور شاشات اللمس توجهًا نحو تعدد الوظائف والتنوع والشاشات الكبيرة. ومن المتوقع، مع التطور السريع لتقنية شاشات اللمس، أن تتسع مجالات استخدامها وتتحسن كفاءتها باستمرار.