رویکردهای نوین ساخت صفحات لمسی

بسیاری از ابزارهای جدید، از گوشی‌های هوشمند گرفته تا سامانه‌های ناوبری در خودرو، همگی از صفحات لمسی بهره می‌برند. اما گاهی اوقات تکیه این صفحات به لمس می‌تواند دردسرساز باشد. برای نمونه خیلی پیش می‌آید که در هنگام تایپ یک پیام بر روی گوشی، به خاطر ریز بودن دگمه‌ها، دگمه‌ای دیگر را بفشاریم و به این ترتیب کلمه را به صورت اشتباه بنویسیم. همچنین گاهی اوقات صفحات لمسی از کار می‌افتند. همچنین اگر بخواهید دگمه مربوط به یکی از دستگاه‌های موجود در خودرو نظیر کولر را از میان انبوه دگمه‌های دیگر موجود بر روی صفحه لمسی بیابید، شاید لازم باشد که چشم از مسیر بردارید که این به خودی خود می‌‎تواند بسیار خطرناک باشد.

همین محدودیت‌ها سبب شده که برخی شرکت‌ها به فکر یافتن راه‌حل و یا بهتر بگوییم افزایش دامنه عملکرد این صفحات افتاده‌اند.

یک شرکت آلمانی تولید کننده لوازم جانبی خودرو به تازگی از فناوری جدید خود که صفحه لمسی با بازخورد لامسه‌ای رونمایی کرد. افکت‌های تصویری، صدا و لرزش در بیشتر صفحات لمسی به کار می‌رود. به این ترتیب کاربر می‌تواند به راحتی متوجه آیکون یا دگمه انتخاب شده بشود. در واقع این سامانه نوعی بافت سطحی را نیز به صفحه نمایش مذکور افزوده است.

در این سامانه، یک نوع بافت زیر، نرم و طرح دار می‌تواند به صفحه افزوده شود تا در نتیجه، امکان شناسایی موقعیت قرارگیری دگمه‌های مختلف با استفاده از حس لامسه فراهم شود. هدف از افزودن این قابلیت جدید، دادن امکان شناسایی دگمه بر روی صفحه نمایش، بدون نگاه کردن به صفحه است. این قابلیت به ویژه در هنگام رانندگی می‌تواند سودمند باشد.

افزودن احساس زبری و نرمی به صفحات لمسی میتواند کاربردهای زیادی به ویژه در زمینه سامانههای دیجیتالی موجود در خودرو داشته باشد.

البته برای اینکه کاربر به صورت تصادفی یکی از دگمه‌ها را در مسیر رسیدن به دگمه مورد نظر انتخاب نکند، دگمه نهایی باید کمی محکم‌تر فشرده شود. همچنین این سامانه امکان تعریف مقدار متغیری از فشار برای کارکردهایی نظیر جلو و عقب زدن سریع و آهسته فایل موسیقی و یا ایستگاه رادیویی را دارد.

این سامانه جدید neoSense نام دارد. سامانه مذکور حاصل ترکیب حسگر لمسی با حشگری است که میزان فشار وارده از انگشت را دریافت می‌کند.

اما اینکه سازوکار دقیق این فناوری چیست هنوز مشخص نشده است. با این وجود این سامانه احتمالا به این ترتیب ساخته شده است که یک لایه نازک در زیر صفحه نمایش اصلی قرار گرفته که می‌تواند ارتعاشات و لرزش را به ناحیه مورد نظر منتقل سازد. الگوی ارتعاش می‌تواند سبب ایجاد حس نرمی یا زیری بر روی سطح مذکور شود.

داستان صفحات لمسی

نختسین پژوهش‌ها برای ساخت صفحات لمسی به سال‌های دهه 1960 بازمی‌گردد. با این وجود در سال‌های دهه 1980 بود که تجهیزاتی با این صفحات لمسی وارد ابزار شدند. صفحات لمسی اولیه از نوع مقاومتی بودند و این بدان معنا بود که فشار انگشتان بر روی صفحه سبب می‌شد که دو صفحه رسانای موجود در زیر آن بهم متصل شده و جریانی در آن ایجاد شود. محاسبه نقطه فشار داده شده می‌توانست مختصات محل فشار یا همان انگشت فرد را مشخص سازد.

صفحات لمسی مقاومتی، کم هزینه تر هستند ولی حساسیت کمتری نیز در برابر لمس دارند. 

ساخت صفحات خازنی کم هزینه بوده و البته این صفحات از دوام زیادی نیز برخوردارند و هنوز هم در برخی رستوران‌ها برای دریافت سفارش مشتری و یا در برخی کارخانه‌ها برای کنترل دستگاه ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما بسیاری از دستگاه‌ها و به ویژه گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها، اکنون از فناوری دیگری که به «صفحات لمسی خازنی» معروف هستند استفاده می‌کنند. خازن‌ها می‌توانند جریان الکتریکی را در خود ذخیره کنند. این جریان در خازن ذخیره شده و اگر مداری موجود باشد نیز تخلیه می‌شود.

صفحات لمسی خازنی را به چند شیوه مختلف می‌توان ساخت. رایج ترین شیوه استفاده از یک شبکه از سیم‌های بسیار ریز ساخته شده از جنس ماده‌ای شفاف و رسانا است که معمولاً هم این ماده چیزی جز اکسید قلع ایندیوم نیست. این شبکه زیر سطح صفحه اصلی قرار می‌گیرد. وقتی انگشت صفحه را لمس می‌کند و یا به آن نزدیک می‌شود، یک میدان الکترواستاتیک ایجاد شده توسط جریانی بسیار اندک در خازن در نقطه لمس شده توزیع می‌شود. نرم افزار موجود در تراشه که صفحه لمسی را کنترل می‌کند می‌تواند موقعیت این تغییر را شناسایی و از آن برای تعیین مختصات نقطه برخورد انگشت استفاده کند. صفحات خازنی تجربه کاربری ساده‌ای دارند و کاربر فقط باید یک لمس ساده بر روی آن داشته باشد. همچنین این صفحات امکان چند لمس همزمان را نیز به کاربر می‌دهند.

استفاده از مواد و شیوه های جدید برای تولید صفحات لمسی می تواند دامنه عملکرد آنها را به طور قابل توجهی افزایش دهد.

امروزه بسیاری از پژوهشگران به بهبود عملکرد صفحات لمسی خازنی و افزودن لایه‌های رسانا برای کاهش قطر صفحه نمایشگر می‌پردازند. بسیاری از این شرکت‌ها به فکر بهره‌گیری از فناوری‌های دیگری برای استفاده از انگشت و نیز علامت‌دهی با دست برای کار با این صفحات هستند.

همچنین برای افزایش میزان پاسخگویی صفحات لمسی، برخی پژوهشگران به استفاده از مواد دیگری به جای اکسید قطع ایندیوم روی آورده‌اند. با وجود اینکه ماده مذکور شفاف است، اما رسانایی آن اندک است که همین سبب محدودیت میزان پاسخگویی صفحات لمسی می‌شود. از سویی دیگر، فلزات و به ویژه طلا و نقره از رسانایی بالایی برخوردارند، اما شفافیت ندارند. یکی از راه‌های حل این مساله استفاده از شبکه‌ای از «نانودیواره» های ساخته شده از طلا و نقره است. این نانودیواره‌ها هر کدام بین 80 تا 500 نانومتر قطر داشته و علاوه بر رسانایی، شفافیت نیز دارد. این نانودیواره‌ها به صورت perpendicular بر روی سطح لمسی قرار می‌گیرد.

پرینت نانودیواره‌ها

این نانودیواره‌ها با استفاده از شکلی جدید از پرینت سه بعدی ایجاد می‌شوند. در یان فرآیند ابتدا نانوذرات نقره و طلا در محلولی به صورت سوسپانسیون در می‌آیند. سپس این محلول وارد محفظه‌ای شده و میدانی الکتریکی شکل می‌گیرد و قطره‌ای از نوک این محفظه خارج می‌شود. با تنظیم دقیق ترکیب جوهر و نیز میدان الکتریکی، می‌توان قطرات بسیار کوچکی را شکل داد که همین قطرات می‌توانند نانودیواره ها را تشکیل دهند.

استفاده از نانوذرات به معنای کاهش قابل توجه هزینه استفاده از این فلزات گرانبها خواهد بود، میزان میزان نهایی فلزات به کار رفته در نانودیواره‌ها بسیار جزئی است. همچنین فرآیند مذکور نیز کم هزینه‌تر از شیوه‌های جاری طراحی شبکه خازنی صفحات لمسی رایج است؛ زیرا شیوه‌های جاری نیازمند جزئیاتی هستند که هزنیه نهایی فرآیند را بالا می‌برند.

بیکی دیگر از موادی که می‌توان از آن در ساخت صفحات لمسی استفاده کرد، گرافن است. گرافن شبکه‌ای از اتم‌های کربنی است که قطر آن به اندازه یک اتم است و شفافیت خوبی نیز دارد. این ماده می‌تواند در ساخت صفحات لمسی انعطاف پذیر استفاده شود.

همچنین لزومی ندارد که صفحات لمسی با لمس مستقیم کار کنند. برای نمونه یکی از شرکت‌های کره‌ای تولید کننده تجهیزات الکترونیکی حسگرهای فروسرخ را بر بالای صفحات گوشی‌های خود قرار داده تا به این ترتیب کاربر بتوان با اشاره نیز به آن دستور دهد.

همچنین گوگل نیز نوعی تراشه طراحی کرده است که می‌تواند در پشت صفحه لسمی قرار گرفته و اشاره‌ها و حرکات غیر لمسی دست را تشخیص دهد.

این فناوری‌ها می‌تواند کاربردهای زیادی در خودروها داشته باشد و در عین حال، موجب پرت شدن حواس راننده نیز نشود. برای نمونه شرکت بی.ام.دابلیو یک صفحه لمسی طراحی کرده است که با استفاده از دوربین قرارگرفته بر روی سقف خوردو، می‌تواند حرکات دست راننده را تشخیص دهد. برای نمونه در صورت متصل بودن گوشی به سامانه دیجیتال خودرو و زنگ خوردن آن، کاربر می‌تواند با حرکت دادن دست به سمت راست، تماس را قطع کند و با بردن دست به سمت صفحه آن را بپذیرد.

 

منبع: مجله اکونومیست

ترجمه: صالح سپهری فر

No tags for this post.