13

كيف تعمل شاشات اللمس؟

كيف تعمل شاشات اللمس؟ بقلم: فرع التعليم ما مكن الهواتف الذكية من الهيمنة كتقنية

لتكون غزيرًا وحيويًا في حياتنا لدرجة

انني أفضل فقدان مفاتيح سيارتي أو محفظتي عن فقدان هاتفي الذكي.

الاجابة على هذا السؤال ليست واحدة ببساطة ، بل هى مزيج من الإجابات ،

تطوير التطبيقات ، الإنترنت اللاسلكي ، شبكات الجوال ، التسويق الرائع لـ Steve Jobs ،

ومع ذلك كنت سأجادل أن أهم مساهم كان الجمع السلس بين الوظائف والتقنيات المختلفة في حزمة واحدة.

في هذه الحلقة ، سنستكشف السمة الأكثر تميزًا لدمج تقنيات الهاتف الذكي-

شاشة تعمل باللمس.

هناك ثلاث تقنيات في شاشة اللمس

يتم دمج هذه التقنيات كلها فوق بعضها البعض.

عندما شعرت واستخدمت هاتفًا ذكيًا لأول مرة ،

لقد علمت للتو أنك تحمل شيئًا ثوريًا -

شيء مختلف عن جميع الهواتف السابقة.

هذه ... لم تكن تقنيات جديدة.

استخدمت العديد من الأجهزة واجهة لمسية ،

وكانت شاشات العرض الملونة قياسية بالفعل لمعظم الهواتف.

حتى الزجاج المقوى تم اكتشافه في القرن التاسع عشر.

لكن العنصر المبتكر كان يجمعهم بسلاسة.

طبقة فوق الأخرى مثل السحر.

حسنًا ، فلننتقل إلى طبقات شاشة تعمل باللمس.

في الأعلى ، لدينا الزجاج الواقي.

الكثير منا تعرض لتحطم الشاشة ولكن فكر في عدد المرات التي أسقطتها فيه ولم يفعل.

وذلك لأن زجاج الهاتف الذكي أقوى بخمس مرات من الزجاج العادي.

وقبل ظهور iPhone الأول في عام 2007

كان المعيار لشاشات الهاتف المحمول هو البلاستيك ،

وعلى الرغم من أن البلاستيك لا يتحطم ، إلا أنه سهل الخدش.

إذا كانت الشاشة مغطاة بالبلاستيك ،

لن يدوم أسبوعًا جالسًا في جيبك

بجوار مفاتيحك قبل أن تترك عشرات الخدوش عليه.

لذا ، ما الذي يجعل الزجاج المقوى أقوى بكثير؟

زجاج الهاتف الذكي عبارة عن زجاج ألوميني سيليكات مقوى

من خلال نقعه في حمام من نترات البوتاسيوم المصهور.

هذا يتسبب في هجرة ذرات الصوديوم في الزجاج ،

، وتحل محلها ذرات بوتاسيوم أكبر بكثير.

لأن ذرات البوتاسيوم أكبر بكثير ،

أنها تولد قوة ضغط كبيرة على سطح الزجاج.

إليكم استعراضاً سريعاً

تخيل ملء المقعد الخلفي للسيارة مع 3 أشخاص متوسطى ​​الحجم.

تناسبها بشكل مريح ولكن إذا ضغطت عليها ، فإنها لا تزال قادرة على الحركة.

الآن استبدل هؤلاء الأشخاص الثلاثة بـ 3 لاعبي خط كرة القدم.

هؤلاء الظهيرون مستلقون فقط غير قادرين على الحركة.

سوف يتطلب الأمر الكثير من القوة لتحريك هؤلاء الظهير من مقاعدهم.

هذا هو المفهوم الأساسي وراء ما يجعل الزجاج المقوى مميزًا ،

يتم ضغط الذرات بحيث يستغرق كسر الزجاج قوة أكبر.

أسفل الزجاج المقوى توجد شاشة تعمل باللمس بالسعة المتوقعة

يستشعر وجود المواد الموصلة وموقعها ، مثل طرف إصبعك.

تتكون شاشة اللمس هذه من نمطين شبكيين من الألماس الشفاف

مطبوعين على البوليستر مع عازل شفاف بصريًا في المنتصف.

تتم طباعة نمط الشبكة الماسية

تسمى Indium Tin Oxide أو ITO والتي تعمل كموصل.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على كيفية عملها.

لنفترض أننا نبني مجموعة من الإلكترونات على هذا الماس الأزرق ،

ولكن بسبب وجود عازل في الطريق ، لا يمكن للإلكترونات التحرك.

تولد الإلكترونات مجالًا كهربائيًا سلبيًا

يؤدي إلى تراكم مجموعة من الشحنات الإيجابية على الماس الأصفر

هذا يسمى مكثف.

الآن ، عندما نقوم بنقل مادة موصلة مثل طرف إصبعك بالقرب من هذا المكثف

فإنه يعطل المجال الكهربائي الذي يغير كمية الشحنات الإيجابية التي تتراكم على الماس الأصفر.

يتم قياس التغيير في الشحنات الإيجابية التي يسببها هذا الانقطاع في الماس الأصفر

ويقوم المعالج بتسجيل ذلك بلمسة.

يتم الكشف عن موقع اللمس عن طريق مسح الشحنات أو الجهد على طول صفوف الماس الأزرق

أثناء قياس كل عمود من الألماس الأصفر بنشاط

لاحظ أن كل صف من الألماس الأزرق مرتبط معًا ،

كما يتم توصيل كل عمود من الماس الأصفر.

يجعل هذا الإعداد شبكة من الأعمدة الزرقاء والصفوف الصفراء.

فقط للتوضيح مرة أخرى ، كل هذه المكونات مصنوعة من مواد شفافة.

يتطلب قياس كل نقطة الكثير من الدوائر ، لذلك نقيس كل عمود فقط.

يتم إرسال الشحنة أو الجهد إلى كل صف بتتابع سريع

، بحيث يمكن للمعالج تسجيل لمسات متعددة في وقت واحد

يوجد أدناه شاشة تستخدم تقنية LCD أو OLED

بينما تنتج كل من شاشة LCD وشاشة OLED صورًا عالية الجودة ،

سنركز في هذه الحلقة على تقنية OLED لأنها المعيار في معظم الهواتف الذكية الجديدة.

OLED تشير الى الصمام الثنائي الباعث للضوء العضوي.

إن شاشة OLED عالية الدقة هي ما تولد الصور

رعالية الجودة التي نراها كلما نظرنا إلى هاتفنا الذكي.

هذه شبكة معقدة بجنون! يمكن أن تحتوي الهواتف المتطورة الحالية لعام 2018 على أكثر من 3.3 مليون بكسل.

وهذا يعني أن هناك 10 ملايين إضاءة

خضراء وزرقاء قابلة للتخفيت بشكل فردي ويمكن التحكم بها في راحة يدك.

خذ لحظة للتفكير في المستوى الهندسي المتبع للتحكم

ناهيك عن تصميم وتصنيع العديد من الأضواء المجهرية!

تتكون شاشات OLED من شبكة ضخمة من وحدات البكسل الفردية

وتتكون كل وحدة بكسل من بكسل فرعي أحمر وأزرق.

يتم التحكم في شدة الضوء لكل بكسل

فرعي بواسطة ترانزستور صغير رفيع يعمل كمفتاح باهت.

هناك العديد من الهياكل الطبقية في كل بكسل فرعي

، ولكن يجب تفسير حفظ وظيفة كل طبقة لحلقة مستقبلية.

يتم إنتاج الفوتونات في البكسل الفرعي بواسطة إلكترونات

يتم توجيهها من السالب إلى الطرف الموجب.

عندما تمر عبر هذه الطبقة الوسطى هنا ،

تسمى الطبقة الانبعاثية ، تنبعث الفوتونات من خلال إطلاق الطاقة.

تحدد المركبات المستخدمة لتكوين الطبقة الانبعاثية لون الضوء المنبعث ،

وتعتمد شدة هذا الضوء على عدد الإلكترونات التي تمر.

هذا التفسير مبسط إلى حد كبير ولكن البحث

والهندسة والعلوم وراء OLEDs واسع النطاق .

في الواقع ، تم منح جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2014 لثلاثة باحثين

لاكتشافهم الثنائيات الفعالة التي ينبعث منها الضوء الأزرق!

لذا دعونا نلخص:

يوجد في الجزء السفلي شاشة OLED تتكون من 10 مليون من الأضواء الملونة االصغيرة.

على قمة هذا ، شاشة تعمل باللمس بالسعة الشفافة

يمكن أن تشعر بلمسة واحدة أو أصابع متعددة في كل مرة.

وفوق ذلك الزجاج المقوى الذي يحمي شاشتك من الخدوش ويسقط.

أنت أيضًا خبير شاشة لمس!

إذا كان لديك أي أسئلة ، فقم بنشرها على التعليقات أدناه.

اشترك وسجل اعجابك وأخبر أصدقائك أو عائلتك عن شيء تعلمته.

تتناول هذه الحلقة تفاصيل هيكل شاشة تعمل باللمس.

فروع هذه الحلقة هي: تصميم اللمس المتعدد

والمجالات الكهربائية ،

والمكثفات

شاشات OLED وتحكمها ، شاشات الكريستال السائل ، لماذا تكون المواد شفافة؟

واجهة جمالية.

نشكرك مرة أخرى على المشاهدة

وحتى المرة القادمة ، فكر في البساطة المفاهيمية والتعقيد الهيكلي في العالم من حولنا.

0