กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 21 นาที

หน้าจอสัมผัส

หน้า จอสัมผัส (หรือ จอสัมผัส ) คือ จอแสดงผล ชนิดหนึ่งที่สามารถตรวจจับการสัมผัสจากผู้ใช้เพื่อทำงานเฉพาะอย่างได้ ประกอบด้วย อุปกรณ์ป้อนข้อมูล (แผงสัมผัส) และ อุปกรณ์แสดงผล...

หน้าจอสัมผัส

ผู้ใช้ที่กำลังใช้งานหน้าจอสัมผัส
เทอร์โมสตัทอัจฉริยะพร้อมหน้าจอสัมผัส

หน้าจอสัมผัส (หรือจอสัมผัส ) คือ จอแสดงผลชนิดหนึ่งที่สามารถตรวจจับการสัมผัสจากผู้ใช้เพื่อทำงานเฉพาะอย่างได้ ประกอบด้วยอุปกรณ์ป้อนข้อมูล (แผงสัมผัส) และอุปกรณ์แสดงผล (จอแสดงผลภาพ) โดยทั่วไปแล้ว แผงสัมผัสจะวางซ้อนอยู่ด้านบนของจอแสดงผลภาพอิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์ หน้าจอสัมผัสพบได้ทั่วไปในสมาร์ทโฟนแท็บเล็ตแล็ปท็อปและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ จอแสดงผลมักจะเป็นจอ LCD , AMOLEDหรือOLED

บุคคลสามารถป้อนข้อมูลหรือควบคุมระบบประมวลผลข้อมูลผ่าน ท่าทาง สัมผัสแบบง่ายหรือแบบหลายนิ้วโดยการสัมผัสหน้าจอด้วยสไตลัส พิเศษ หรือนิ้วเดียวขึ้นไป[ 1 ]หน้าจอสัมผัสบางรุ่นใช้ถุงมือธรรมดาหรือถุงมือเคลือบพิเศษในการทำงาน ในขณะที่บางรุ่นอาจทำงานได้โดยใช้สไตลัสหรือปากกาพิเศษเท่านั้น ผู้ใช้สามารถใช้หน้าจอสัมผัสเพื่อตอบสนองต่อสิ่งที่แสดง และหากซอฟต์แวร์อนุญาต ก็สามารถควบคุมวิธีการแสดงผลได้ เช่นการซูมเพื่อเพิ่มขนาดตัวอักษร

หน้าจอสัมผัสช่วยให้ผู้ใช้สามารถโต้ตอบกับเนื้อหาบนหน้าจอได้โดยตรง แทนที่จะใช้อุปกรณ์ป้อนข้อมูลทางอ้อม เช่น เมาส์หรือทัชแพด[ 2 ]หน้าจอสัมผัสพบได้ทั่วไปในสมาร์ทโฟน แท็บเล็ต ตู้คีออสก์ และแล็ปท็อปรุ่นใหม่หลายรุ่น ซึ่งช่วยให้สามารถแตะ ปัด และบีบเพื่อดำเนินการต่างๆ บนหน้าจอได้

หน้าจอสัมผัสพบได้ทั่วไปในอุปกรณ์ต่างๆ เช่นสมาร์ทโฟนเครื่องเล่นเกมพกพาและคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลนอกจากนี้ยังพบได้ทั่วไปใน ระบบ จุดขาย (POS) เครื่องเอทีเอ็มเครื่องลงคะแนนเสียงอิเล็กทรอนิกส์และระบบสาระบันเทิงและระบบควบคุมในรถยนต์ หน้าจอสัมผัสยังสามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์หรือเป็นเทอร์มินัลสำหรับเครือข่ายได้อีกด้วย หน้าจอสัมผัสมีบทบาทสำคัญในการออกแบบอุปกรณ์ดิจิทัล เช่นเครื่องช่วยงานดิจิทัลส่วนบุคคล (PDA) และเครื่องอ่านอีบุ๊ก บางรุ่น หน้าจอสัมผัสมีความสำคัญในสถานศึกษา เช่น ห้องเรียนหรือในมหาวิทยาลัย[ 3 ]

ความนิยมของสมาร์ทโฟน แท็บเล็ต และอุปกรณ์ข้อมูล ประเภทต่างๆ ส่งผลให้ความต้องการและการยอมรับหน้าจอสัมผัสสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาและใช้งานได้หลากหลายเพิ่มสูงขึ้น หน้าจอสัมผัสพบได้ในวงการแพทย์อุตสาหกรรมหนักตู้เอทีเอ็มและตู้คีออสก์ เช่น การจัดแสดงในพิพิธภัณฑ์ หรือ ระบบ ควบคุมห้องอัตโนมัติซึ่ง ระบบ แป้นพิมพ์และเมาส์ไม่เอื้ออำนวยให้ผู้ใช้สามารถโต้ตอบกับเนื้อหาบนหน้าจอได้อย่างเป็นธรรมชาติ รวดเร็ว และแม่นยำเพียงพอ

ในอดีต เซ็นเซอร์หน้าจอสัมผัสและ เฟิร์มแวร์ที่ใช้ตัวควบคุมนั้นมีจำหน่ายโดยผู้ประกอบระบบ หลังการขายจำนวนมาก ไม่ใช่โดยผู้ผลิตจอแสดงผล ชิป หรือเมนบอร์ดอย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตจอแสดงผลและผู้ผลิตชิปได้ตระหนักถึงแนวโน้มการยอมรับหน้าจอสัมผัสในฐานะ ส่วนประกอบของ อินเทอร์เฟซผู้ใช้และเริ่มที่จะรวมหน้าจอสัมผัสเข้ากับการออกแบบพื้นฐานของผลิตภัณฑ์ของตนแล้ว

ประวัติศาสตร์

ต้นแบบ[ 4 ]หน้าจอสัมผัสความจุร่วม xy (ซ้าย) พัฒนาขึ้นที่CERN [ 5 ] [ 6 ]ในปี 1977 โดยFrank Beckวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ชาวอังกฤษ สำหรับห้องควบคุมของเครื่องเร่งอนุภาค SPS ( Super Proton Synchrotron ) ของ CERN นี่เป็นการพัฒนาต่อยอดจากหน้าจอความจุในตัวเอง (ขวา) ซึ่ง Stumpeพัฒนาขึ้นที่ CERN [ 7 ]ในปี 1972 เช่นกัน

หนึ่งในเทคโนโลยีที่เป็นต้นกำเนิดของหน้าจอสัมผัสสมัยใหม่คือระบบที่ใช้ปากกาเขียนหน้าจอ

1946: ปากกาแสงโดยตรง

บริษัทฟิลโคได้ยื่นจดสิทธิบัตรสำหรับสไตลัสที่ออกแบบมาสำหรับการถ่ายทอดสดกีฬา ซึ่งเมื่อนำไปวางแนบกับ จอแสดง ผลหลอดรังสีแคโทด (CRT) จะช่วยขยายและเพิ่มความแรงของสัญญาณเดิม โดยหลักแล้ว อุปกรณ์นี้ใช้สำหรับวาดลูกศรหรือวงกลมลงบนภาพถ่ายทอดสดทางโทรทัศน์ชั่วคราว ดังที่อธิบายไว้ในสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 2487641Aโดยวิลเลียม อี. เดงค์ ในหัวข้อ "ตัวชี้อิเล็กทรอนิกส์สำหรับภาพโทรทัศน์" ซึ่งออกเมื่อวันที่ 8 พฤศจิกายน  1949

ทศวรรษ 1960

1962: ด้านทัศนศาสตร์

หน้าจอสัมผัสรุ่นแรกที่ทำงานได้อย่างอิสระจากแสงที่ผลิตจากหน้าจอได้รับการจดสิทธิบัตรโดยบริษัท AT&T Corporation หมายเลข US 3016421A ใน ชื่อ Harmon, Leon D, "เครื่องส่งสัญญาณอิเล็กโทรกราฟิก" ออกเมื่อวันที่ 9 มกราคม 1962หน้าจอสัมผัสนี้ใช้เมทริกซ์ของแสงที่ส่องเป็นลำแสงขนานกันในแนวตั้งฉากกับพื้นผิวสัมผัส เมื่อลำแสงถูกขัดจังหวะโดยสไตลัสตัวตรวจจับแสงที่ไม่ได้รับสัญญาณอีกต่อไปสามารถใช้เพื่อระบุตำแหน่งที่ถูกขัดจังหวะได้ รุ่นต่อมาของหน้าจอสัมผัสแบบเมทริกซ์ได้พัฒนาต่อยอดจากนี้โดยการเพิ่มตัวส่งและตัวตรวจจับมากขึ้นเพื่อปรับปรุงความละเอียด การใช้ตัวส่งแบบพัลส์เพื่อปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนและเมทริกซ์ที่ไม่ตั้งฉากเพื่อกำจัดเงาที่อ่านได้เมื่อใช้มัลติทัช  

1963: ปากกาแสงทางอ้อม

สิ่งประดิษฐ์ในภายหลังได้พัฒนาต่อยอดจากระบบนี้เพื่อปลดปล่อยสไตลัสสำหรับการเขียนทางไกลจากการยึดติดทางกลไก ในปี พ.ศ. 2506 โรเบิร์ต อี. เกรแฮม ได้จดสิทธิบัตรอุปกรณ์เขียนทางไกลด้วยปากกาแสงแบบ "ทางอ้อม" ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถวาดบนพื้นผิวแยกต่างหากในขณะที่ระบบส่งและทำซ้ำเส้นที่วาดบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ทางอิเล็กทรอนิกส์ การออกแบบนี้ช่วยลดข้อจำกัดทางกลไกของระบบที่ใช้สไตลัสรุ่นก่อนๆ และแสดงให้เห็นถึงรูปแบบแรกเริ่มของการจับภาพลายมือแบบอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้สามารถจัดเก็บหรือส่งภาพวาดและคำอธิบายประกอบเพื่อใช้ในภายหลังได้[ 8 ]

ปี 1965: หน้าจอสัมผัสที่ควบคุมด้วยนิ้ว

หน้าจอสัมผัสแบบใช้นิ้วเครื่องแรกได้รับการพัฒนาโดย Eric Johnson [ 9 ]จากRoyal Radar Establishmentที่ตั้งอยู่ในMalvernประเทศอังกฤษ ซึ่งได้อธิบายผลงานของเขาเกี่ยวกับหน้าจอสัมผัสแบบ capacitive ในบทความสั้น ๆ ที่ตีพิมพ์ในปี 1965 [ 10 ] [ 11 ]และต่อมาได้อธิบายอย่างละเอียดมากขึ้นพร้อมรูปถ่ายและแผนภาพในบทความที่ตีพิมพ์ในปี 1967 [ 12 ]

ช่วงกลางทศวรรษ 1960: ม่านอัลตราโซนิก

อุปกรณ์ชี้ตำแหน่งแบบใช้ม่านอัลตราโซนิกที่อยู่ด้านหน้าจอเทอร์มินัล ซึ่งเป็นอีกหนึ่งต้นแบบของหน้าจอสัมผัส ได้รับการพัฒนาโดยทีมงานของRainer Mallebreinที่Telefunken Konstanzสำหรับระบบควบคุมการจราจรทางอากาศ[ 13 ]ในปี 1970 อุปกรณ์นี้ได้พัฒนาเป็นอุปกรณ์ชื่อ "Touchinput- Einrichtung " ("อุปกรณ์ป้อนข้อมูลแบบสัมผัส") สำหรับเทอร์มินัล SIG 50 โดยใช้หน้าจอแก้วเคลือบสารนำไฟฟ้าอยู่ด้านหน้าจอ[ 14 ] [ 13 ]อุปกรณ์นี้ได้รับการจดสิทธิบัตรในปี 1971 และได้รับการอนุมัติในอีกไม่กี่ปีต่อมา[ 14 ] [ 13 ]ทีมงานเดียวกันนี้ได้คิดค้นและวางจำหน่าย เมาส์ Rollkugel RKS 100-86 สำหรับ SIG 100-86 ไปแล้วเมื่อสองสามปีก่อนหน้านั้น[ 14 ]

1968: เอทีซี

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีสัมผัสสำหรับการควบคุมการจราจรทางอากาศได้รับการอธิบายไว้ในบทความที่ตีพิมพ์ในปี 1968 [ 15 ]แฟรงค์ เบ็คและเบนท์ สตัมเปวิศวกรจากCERN (องค์การวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป) ได้พัฒนาหน้าจอสัมผัสแบบโปร่งใสในช่วงต้นทศวรรษ 1970 [ 16 ]โดยอิงจากงานของสตัมเปที่โรงงานโทรทัศน์ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 จากนั้น CERN เป็นผู้ผลิต และหลังจากนั้นไม่นานก็ผลิตโดยพันธมิตรในอุตสาหกรรม[ 17 ]และนำไปใช้งานในปี 1973 [ 18 ]

ทศวรรษ 1970

พ.ศ. 2515

กลุ่มวิจัยที่มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ได้ยื่นขอจดสิทธิบัตรหน้าจอสัมผัสแบบออปติคอล[ 19 ]ซึ่งกลายเป็นส่วนประกอบมาตรฐานของ เทอร์มินัลนักศึกษา Magnavox Plato IV และมีการผลิตขึ้นมาหลายพันเครื่องเพื่อจุดประสงค์นี้ หน้าจอสัมผัสเหล่านี้มีเซ็นเซอร์ตำแหน่ง อินฟราเรดแบบอาร์เรย์ไขว้ขนาด 16×16 แต่ละตัวประกอบด้วยLEDที่ขอบด้านหนึ่งของหน้าจอและโฟโตทรานซิสเตอร์ ที่เข้าคู่กัน ที่ขอบอีกด้านหนึ่ง โดยทั้งหมดติดตั้งอยู่ด้านหน้า แผง จอแสดงผลพลาสมา ขาวดำ การจัดเรียงนี้สามารถตรวจจับวัตถุทึบแสงขนาดเท่าปลายนิ้วที่อยู่ใกล้หน้าจอได้

1973: ระบบสัมผัสแบบมัลติทัช (Multi-Touch Capacitance)

ในปี พ.ศ. 2516 Beck และ Stumpe ได้ตีพิมพ์บทความอีกฉบับหนึ่งที่อธิบายถึงหน้าจอสัมผัสแบบ capacitive ของพวกเขา ซึ่งระบุว่าสามารถรองรับการสัมผัสหลายจุดได้ แต่คุณสมบัตินี้ถูกระงับไว้โดยเจตนา สันนิษฐานว่าเนื่องจากในขณะนั้นยังไม่ถือว่ามีประโยชน์ (“ตัวแปร...ที่เรียกว่า BUT จะเปลี่ยนค่าจากศูนย์เป็นห้าเมื่อแตะปุ่ม การแตะปุ่มอื่นๆ จะให้ค่า BUT ที่ไม่ใช่ศูนย์ แต่สิ่งนี้ได้รับการป้องกันโดยซอฟต์แวร์” (หน้า 6 ส่วนที่ 2.6) [ 20 ] “การสัมผัสจริงระหว่างนิ้วกับตัวเก็บประจุถูกป้องกันโดยแผ่นพลาสติกบางๆ” (หน้า 3 ส่วนที่ 2.3)

1977: ความต้านทาน

บริษัทอเมริกัน Elographics ร่วมกับ Siemens เริ่มดำเนินการพัฒนาเทคโนโลยีทัชแพดแบบโปร่งใสจากเทคโนโลยีทัชแพดแบบทึบแสงที่มีอยู่เดิม ซึ่งจดสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาเลขที่ 3,911,215 ลงวันที่ 7 ตุลาคม พ.ศ. 2518 โดย George Samuel Hurstผู้ ก่อตั้ง Elographics [ 21 ]หน้าจอสัมผัสเทคโนโลยีแบบต้านทานที่ได้นั้นถูกนำมาแสดงครั้งแรกในงานWorld's Fairที่เมืองน็อกซ์วิลล์ในปี พ.ศ. 2525 [ 22 ]

ทศวรรษ 1980

ปี 1982: กล้องมัลติทัช

เทคโนโลยี มัลติทัชเริ่มต้นขึ้นในปี 1982 เมื่อ กลุ่มวิจัยด้านการป้อนข้อมูลของ มหาวิทยาลัยโตรอนโตได้พัฒนาระบบมัลติทัชที่รับข้อมูลจากมนุษย์เป็นครั้งแรก โดยใช้แผงกระจกฝ้าที่มีกล้องติดตั้งอยู่ด้านหลังกระจก

1983: HP-150

หน้าจอสัมผัสแบบออปติคอลถูกนำมาใช้ในHP-150ตั้งแต่ปี 1983 HP 150 เป็นหนึ่งในคอมพิวเตอร์หน้าจอสัมผัสเชิงพาณิชย์รุ่นแรกๆ ของโลก[ 23 ] HP ติดตั้งตัวส่ง และตัวรับ อินฟราเรด ไว้รอบขอบจอของ หลอดภาพรังสีแคโทด (CRT) ขนาด 9 นิ้วของ Sony

ปี 1983: หน้าจอสัมผัสแบบมัลติทัชที่ตรวจจับแรงกด

Bob Boie จาก AT&T Bell Labs ใช้ความจุในการติดตามการเปลี่ยนแปลงทางกลของความหนาของเมมเบรนแบบนุ่มที่สามารถเปลี่ยนรูปได้เมื่อวัตถุทางกายภาพหนึ่งชิ้นหรือมากกว่านั้นโต้ตอบกับมัน[ 24 ]พื้นผิวที่ยืดหยุ่นสามารถเปลี่ยนได้ง่ายหากได้รับความเสียหายจากวัตถุเหล่านี้ สิทธิบัตรระบุว่า "การจัดเรียงเซ็นเซอร์สัมผัสสามารถใช้เป็นหน้าจอสัมผัสได้"

แหล่งข้อมูลอนุพันธ์จำนวนมาก[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]อธิบายย้อนหลังว่า Boie ได้สร้างความก้าวหน้าครั้งสำคัญด้วยเทคโนโลยีหน้าจอสัมผัสของเขา แต่ไม่พบหลักฐานว่าหน้าจอสัมผัสแบบ capacitive multi-touch ที่ทนทาน ซึ่งสามารถรับรู้ผ่านแผ่นปิดป้องกันที่แข็งแรง ซึ่งเป็นแบบที่ต่อมาจำเป็นสำหรับโทรศัพท์มือถือ ได้รับการพัฒนาหรือจดสิทธิบัตรโดย Boie [ 28 ]การอ้างอิงเหล่านี้จำนวนมากอาศัยหลักฐานจากคำบอกเล่าของBill Buxtonจาก Bell Labs [ 29 ]อย่างไรก็ตาม Bill Buxton ไม่ประสบความสำเร็จมากนักในการนำเทคโนโลยีนี้มาใช้ ดังที่เขากล่าวไว้ในการอ้างอิงว่า: "สมมติฐานของเรา (ซึ่งผิดในภายหลัง) คือเทคโนโลยีของ Boie จะพร้อมใช้งานสำหรับเราในอนาคตอันใกล้ ประมาณปี 1990 ผมได้พากลุ่มจาก Xerox ไปดูเทคโนโลยีนี้ เนื่องจากผมรู้สึกว่ามันจะเหมาะสมกับอินเทอร์เฟซผู้ใช้ของเครื่องประมวลผลเอกสารขนาดใหญ่ของเรา แต่มันไม่ได้ผล"

จนถึงปี 1984: ค่าความจุ

แม้ว่าดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ จอห์นสันได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้พัฒนาหน้าจอสัมผัสแบบคาปาซิทีฟและแบบต้านทานที่ใช้ปลายนิ้วเป็นครั้งแรกในปี 1965 แต่หน้าจอเหล่านี้ทำงานโดยการสัมผัสสายไฟที่อยู่ด้านหน้าของหน้าจอโดยตรง[ 11 ] สตัมเปและเบ็คได้พัฒนาหน้าจอสัมผัสแบบคาปาซิทีฟด้วยตนเองในปี 1972 และหน้าจอสัมผัสแบบคาปาซิทีฟร่วมกันในปี 1977 อุปกรณ์ทั้งสองนี้สามารถตรวจจับนิ้วได้โดยการสัมผัสโดยตรงหรือผ่านฟิล์มฉนวนบางๆ เท่านั้น[ 30 ]ซึ่งมีความหนา 11 ไมครอนตามรายงานของสตัมเปในปี 1977 [ 31 ]

1984: ทัชแพด

Fujitsuได้ออกแผ่นสัมผัสสำหรับMicro 16เพื่อรองรับความซับซ้อนของ ตัวอักษร คันจิซึ่งจัดเก็บเป็นกราฟิกแบบเรียงต่อกัน[ 32 ]

1986: ทัชแพดแบบกราฟิก

แท็บเล็ตสัมผัสกราฟิกถูกวางจำหน่ายสำหรับSega AI Computer [ 33 ] [ 34 ]

ต้นทศวรรษ 1980: การประเมินสำหรับอากาศยาน

หน่วยควบคุมและแสดงผลแบบสัมผัส(CDU) ได้รับการประเมินสำหรับห้องนักบินของเครื่องบินพาณิชย์ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 การวิจัยเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าอินเทอร์เฟซแบบสัมผัสจะช่วยลดภาระงานของนักบิน เนื่องจากลูกเรือสามารถเลือกจุดหมาย ฟังก์ชัน และการกระทำต่างๆ ได้ แทนที่จะต้อง "ก้มหน้า" พิมพ์ละติจูด ลองจิจูด และรหัสจุดหมายบนแป้นพิมพ์ การบูรณาการเทคโนโลยีนี้อย่างมีประสิทธิภาพมีจุดมุ่งหมายเพื่อช่วยให้ลูกเรือรักษาความตระหนักรู้สถานการณ์ ในระดับสูง เกี่ยวกับทุกแง่มุมที่สำคัญของการปฏิบัติงานของยานพาหนะ รวมถึงเส้นทางการบิน การทำงานของระบบต่างๆ ของเครื่องบิน และปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์ในแต่ละช่วงเวลา[ 35 ]

ต้นทศวรรษ 1980: การประเมินราคารถยนต์

นอกจากนี้ ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 เจเนอ รัลมอเตอร์สได้มอบหมายให้ แผนก Delco Electronicsดำเนินโครงการที่มุ่งเป้าไปที่การแทนที่ฟังก์ชันที่ไม่จำเป็นของรถยนต์ (เช่น นอกเหนือจากคันเร่งเกียร์เบรกและพวงมาลัย ) จากระบบกลไกหรือระบบไฟฟ้ากลไกด้วยทาง เลือกแบบ โซลิดสเตทเท่าที่จะเป็นไปได้ อุปกรณ์ที่เสร็จสมบูรณ์ได้รับการขนานนามว่า ECC ซึ่งย่อมาจาก "Electronic Control Center" ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์ดิจิทัลและระบบควบคุมซอฟต์แวร์ ที่เชื่อมต่อกับ เซ็นเซอร์รอบ ข้าง เซอร์โวกลไก โซลินอยด์เสาอากาศและ หน้าจอสัมผัส CRT ขาวดำ ต่างๆ ซึ่งทำหน้าที่ทั้งเป็นจอแสดงผลและวิธีการป้อนข้อมูลเพียงอย่างเดียว[ 36 ] ECC เข้ามาแทนที่การควบคุมและจอแสดงผลสเตอริโอ พัดลม เครื่องทำความร้อน และเครื่องปรับอากาศแบบกลไกแบบดั้งเดิมและสามารถให้ข้อมูลโดยละเอียดและเฉพาะเจาะจงเกี่ยวกับสถานะการทำงานสะสมและปัจจุบันของรถยนต์แบบเรียลไทม์ได้ ECC เป็นอุปกรณ์มาตรฐานในBuick Riviera รุ่นปี 1985–1989 และต่อมาในBuick Reatta รุ่นปี 1988–1989 แต่ไม่เป็นที่นิยมในหมู่ผู้บริโภค ส่วนหนึ่งเป็นเพราะความกลัวเทคโนโลยีของ ลูกค้า Buick ดั้งเดิมบางราย แต่ส่วนใหญ่เป็นเพราะปัญหาทางเทคนิคที่มีค่าใช้จ่ายสูงของหน้าจอสัมผัสของ ECC ซึ่งจะทำให้การควบคุมสภาพอากาศหรือการใช้งานเครื่องเสียงเป็นไปไม่ได้[ 37 ]

1985: แท็บเล็ตกราฟิก

Segaได้วางจำหน่าย Terebi Oekaki หรือที่รู้จักกันในชื่อ Sega Graphic Board สำหรับเครื่องเล่นวิดีโอเกมSG-1000 และคอมพิวเตอร์บ้านSC-3000โดยประกอบด้วยปากกาพลาสติกและกระดานพลาสติกที่มีหน้าต่างโปร่งใสซึ่งตรวจจับการกดปากกา โดยส่วนใหญ่ใช้ร่วมกับแอปพลิเคชันซอฟต์แวร์วาดภาพ[ 38 ]

ปี 1985: แท็บเล็ตมัลติทัช

กลุ่มวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตรอนโต ซึ่งรวมถึง บิล บักซ์ตัน ได้พัฒนาแท็บเล็ตมัลติทัชที่ใช้หลักการวัดความจุไฟฟ้าแทนระบบตรวจจับแสงแบบใช้กล้องขนาดใหญ่ (ดูประวัติของมัลติทัช )

ปี 1985: ใช้สำหรับจุดขาย

ซอฟต์แวร์ จุดขาย (POS) แบบกราฟิกที่วางจำหน่ายเชิงพาณิชย์ตัวแรกได้ รับการสาธิตบน คอมพิวเตอร์สีAtari 520ST 16 บิต โดยมีอินเทอร์เฟซแบบวิดเจ็ตที่ขับเคลื่อนด้วยหน้าจอสัมผัสสี [ 39 ] ซอฟต์แวร์ ViewTouch [ 40 ] POS ได้รับการสาธิตครั้งแรกโดยผู้พัฒนา Gene Mosher ที่พื้นที่สาธิตคอมพิวเตอร์ Atari ในงาน Fall COMDEX expo ในปี 1986 [ 41 ]

ปี 1987: ปุ่มกดแบบสัมผัส (Capacitance Touch Keys)

บริษัท Casio เปิด ตัวคอมพิวเตอร์พกพา Casio PB-1000ที่มาพร้อมหน้าจอสัมผัสแบบเมทริกซ์ 4x4 ทำให้มีพื้นที่สัมผัส 16 จุดบนหน้าจอ LCD ขนาดเล็ก

1988: ได้รับเลือกให้เข้าร่วมใน "Lift-Off"

หน้าจอสัมผัสมีชื่อเสียงไม่ดีในเรื่องความไม่แม่นยำจนกระทั่งปี 1988 หนังสือเกี่ยวกับอินเทอร์เฟซผู้ใช้ส่วนใหญ่จะระบุว่าการเลือกบนหน้าจอสัมผัสจำกัดอยู่ที่เป้าหมายที่มีขนาดใหญ่กว่านิ้วโดยเฉลี่ย ในขณะนั้น การเลือกจะทำในลักษณะที่ว่าเป้าหมายจะถูกเลือกทันทีที่นิ้วแตะลงไป และการกระทำที่เกี่ยวข้องจะดำเนินการทันที ข้อผิดพลาดเป็นเรื่องปกติเนื่องจากปัญหาพาราแลกซ์หรือการปรับเทียบ ทำให้ผู้ใช้รู้สึกหงุดหงิด “กลยุทธ์การยกนิ้วออก” [ 42 ]ได้รับการแนะนำโดยนักวิจัยที่ห้องปฏิบัติการปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ (HCIL) ของมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ เมื่อผู้ใช้สัมผัสหน้าจอ จะมีการให้ข้อมูลป้อนกลับเกี่ยวกับสิ่งที่จะถูกเลือก ผู้ใช้สามารถปรับตำแหน่งของนิ้วได้ และการกระทำจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อยกนิ้วออกจากหน้าจอเท่านั้น วิธีนี้ทำให้สามารถเลือกเป้าหมายขนาดเล็กได้ จนถึงพิกเซลเดียวบน หน้าจอ Video Graphics Array (VGA) ขนาด 640×480 (ซึ่งเป็นมาตรฐานในขณะนั้น)

งานมหกรรมโลกปี 1988

ระหว่างเดือนเมษายนถึงตุลาคม ปี 1988 เมืองบริสเบนประเทศออสเตรเลียเป็นเจ้าภาพจัดงาน Expo 88ซึ่งมีธีมว่า "การพักผ่อนหย่อนใจในยุคแห่งเทคโนโลยี" เพื่อสนับสนุนงานและให้ข้อมูลแก่ผู้เข้าชมงาน Telecom Australia (ปัจจุบันคือTelstra ) ได้ติดตั้งบูธข้อมูล 8 บูธรอบบริเวณจัดงาน โดยมีจอสัมผัสข้อมูลรวม 56 จอ ซึ่งเป็น เวิร์กสเตชัน Sony Videotex ที่ได้รับการดัดแปลงเป็นพิเศษ แต่ละระบบยังติดตั้งเครื่องเล่นวิดีโอดิสก์ ลำโพง และฮาร์ดไดรฟ์ขนาด 20 MB เพื่อให้ข้อมูลเป็นปัจจุบันอยู่เสมอในระหว่างการจัดงาน ฐานข้อมูลข้อมูลผู้เข้าชมจะได้รับการอัปเดตและถ่ายโอนจากระยะไกลไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกคืน ผู้เข้าชมสามารถใช้จอสัมผัสเพื่อค้นหาข้อมูลเกี่ยวกับเครื่องเล่น สถานที่ท่องเที่ยว การแสดง สิ่งอำนวยความสะดวก และพื้นที่โดยรอบของงาน นอกจากนี้ ผู้เข้าชมยังสามารถเลือกดูข้อมูลเป็นภาษาอังกฤษหรือภาษาญี่ปุ่นได้ ซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงตลาดการท่องเที่ยวต่างประเทศของออสเตรเลียในทศวรรษ 1980 เป็นที่น่าสังเกตว่าระบบ Expo Info ของ Telecom นั้นอิงตามระบบก่อนหน้านี้ที่ใช้ในงานExpo 86ที่แวนคูเวอร์ประเทศแคนาดา[ 43 ]

ทศวรรษ 1990

ปี 1990: ท่าทางสัมผัสแบบเดี่ยวและแบบหลายจุด

Sears et al. (1990) [ 44 ]ได้ทบทวนงานวิจัยทางวิชาการเกี่ยวกับการโต้ตอบระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ แบบสัมผัสเดียวและหลายสัมผัส ในช่วงเวลานั้น โดยอธิบายท่าทางต่างๆ เช่น การหมุนปุ่ม การปรับตัวเลื่อน และการปัดหน้าจอเพื่อเปิดใช้งานสวิตช์ (หรือท่าทางรูปตัว U สำหรับสวิตช์สลับ) ทีม HCIL ได้พัฒนาและศึกษาแป้นพิมพ์หน้าจอสัมผัสขนาดเล็ก (รวมถึงการศึกษาที่แสดงให้เห็นว่าผู้ใช้สามารถพิมพ์ได้ 25 คำต่อนาทีบนแป้นพิมพ์หน้าจอสัมผัส) ซึ่งช่วยในการนำไปใช้ในอุปกรณ์เคลื่อนที่ พวกเขายังออกแบบและใช้งานท่าทางสัมผัสหลายจุด เช่น การเลือกช่วงของเส้น การเชื่อมต่อวัตถุ และท่าทาง "แตะ-คลิก" เพื่อเลือกในขณะที่ยังคงตำแหน่งด้วยนิ้วอีกนิ้วหนึ่ง

ปี 1990: สวิตช์แบบเลื่อนและสวิตช์แบบโยกบนหน้าจอสัมผัส

HCIL ได้สาธิตสไลเดอร์หน้าจอสัมผัส[ 45 ]ซึ่งต่อมาถูกอ้างถึงเป็นงานก่อนหน้าใน การฟ้องร้องสิทธิบัตร หน้าจอล็อกระหว่าง Apple และผู้จำหน่ายโทรศัพท์มือถือหน้าจอสัมผัสรายอื่น ๆ (ที่เกี่ยวข้องกับสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกา 7,657,849 ) [ 46 ]

1991: การควบคุมด้วยแรงเฉื่อย

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2534 ถึง พ.ศ. 2535 ต้นแบบ PDA รุ่น Sun Star7 ได้นำหน้าจอสัมผัสที่มีการเลื่อนแบบเฉื่อย มา ใช้[ 47 ]

1993: เมาส์/แป้นพิมพ์แบบสัมผัส

Bob Boie จาก AT&T Bell Labs ได้จดสิทธิบัตรเมาส์หรือแป้นพิมพ์แบบง่ายๆ ที่ตรวจจับนิ้วเพียงนิ้วเดียวผ่านฉนวนบางๆ[ 48 ]แม้ว่าจะไม่มีการอ้างสิทธิ์หรือแม้แต่กล่าวถึงในสิทธิบัตร แต่เทคโนโลยีนี้อาจถูกนำไปใช้เป็นหน้าจอสัมผัสแบบคาปา ซิแตนซ์ได้

ปี 1993: โทรศัพท์หน้าจอสัมผัสเครื่องแรก

IBM ได้เปิดตัวIBM Simonซึ่งเป็นโทรศัพท์หน้าจอสัมผัสเครื่องแรก

ต้นทศวรรษ 1990: จอยเกมที่ถูกทิ้งร้าง

ความพยายามครั้งแรกของSega ในการสร้าง เครื่องเล่นเกมพกพาที่มีระบบควบคุม แบบหน้าจอสัมผัส คือ เครื่องเล่นเกมรุ่นต่อจาก Game Gearแต่ในที่สุดอุปกรณ์ดังกล่าวก็ถูกระงับและไม่ได้วางจำหน่าย เนื่องจากต้นทุนของเทคโนโลยีหน้าจอสัมผัสในต้นทศวรรษ 1990 นั้นสูงมาก

ทศวรรษ 2000 และหลังจากนั้น

ปี 2004: จดสิทธิบัตรอุปกรณ์มัลติทัชแบบคาปาซิแตนซ์สำหรับมือถือ

Apple จดสิทธิบัตรหน้าจอสัมผัสแบบ capacitive มัลติทัชสำหรับอุปกรณ์พกพา

ปี 2004: วิดีโอเกมที่มีหน้าจอสัมผัส

หน้าจอสัมผัสไม่ได้ถูกนำมาใช้ในวิดีโอเกมอย่างแพร่หลายจนกระทั่งมีการวางจำหน่ายNintendo DSในปี 2547 [ 49 ]

ปี 2007: โทรศัพท์มือถือที่มีหน้าจอสัมผัสแบบ capacitive

โทรศัพท์มือถือเครื่องแรกที่มีหน้าจอสัมผัสแบบ capacitive คือLG Pradaซึ่งวางจำหน่ายในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2550 (ซึ่งก่อน การวางจำหน่าย iPhone เครื่องแรก ) [ 50 ]ภายในปี พ.ศ. 2552 โทรศัพท์มือถือที่มีหน้าจอสัมผัสเริ่มเป็นที่นิยมและได้รับความนิยมอย่างรวดเร็วทั้งในรุ่นพื้นฐานและรุ่นขั้นสูง[ 51 ] [ 52 ]ในไตรมาสที่ 4 ของปี พ.ศ. 2552 เป็นครั้งแรกที่สมาร์ทโฟนส่วนใหญ่ (ไม่ใช่โทรศัพท์มือถือทั้งหมด) วางจำหน่ายพร้อมหน้าจอสัมผัสมากกว่ารุ่นที่ไม่มีหน้าจอสัมผัส[ 53 ]

2015: หน้าจอสัมผัสที่ตรวจจับแรงกด

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ หน้าจอสัมผัสสำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่สามารถรับรู้การสัมผัสได้เพียงจุดเดียวในแต่ละครั้ง และมีเพียงไม่กี่รุ่นที่มีความสามารถในการรับรู้แรงกดที่ใช้ แต่สิ่งนี้ได้เปลี่ยนแปลงไปแล้วด้วยการนำเทคโนโลยีมัลติทัชมาใช้ในเชิงพาณิชย์ และ การเปิดตัว Apple Watchที่มาพร้อมหน้าจอไวต่อแรงกดในเดือนเมษายน 2558

เทคโนโลยี

มีเทคโนโลยีหน้าจอสัมผัสหลายประเภท โดยแต่ละประเภทมีวิธีการตรวจจับการสัมผัสที่แตกต่างกัน[ 44 ]

ความต้านทาน

แผงหน้า จอสัมผัสแบบต้านทานประกอบด้วยชั้นบางๆ หลายชั้น โดยชั้นที่สำคัญที่สุดคือชั้นต้านทานไฟฟ้าโปร่งใสสองชั้นที่หันหน้าเข้าหากันโดยมีช่องว่างบางๆ คั่นอยู่ ชั้นบนสุด (ชั้นที่ถูกสัมผัส) มีการเคลือบที่พื้นผิวด้านล่าง ถัดลงมาเป็นชั้นต้านทานที่คล้ายกันอยู่บนพื้นผิว ชั้นหนึ่งมีการเชื่อมต่อแบบนำไฟฟ้าตามด้านข้าง ในขณะที่อีกชั้นหนึ่งมีการเชื่อมต่อตามด้านบนและด้านล่าง แรงดันไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังชั้นหนึ่งและตรวจจับโดยอีกชั้นหนึ่ง เมื่อวัตถุ เช่น ปลายนิ้วหรือปลายปากกาสไตลัส กดลงบนพื้นผิวด้านนอก ชั้นทั้งสองจะสัมผัสกันและเชื่อมต่อกัน ณ จุดนั้น[ 54 ]จากนั้นแผงจะทำงานเหมือนตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าสองตัว โดยทำงานทีละแกน โดยการสลับระหว่างแต่ละชั้นอย่างรวดเร็ว จะสามารถตรวจจับตำแหน่งของแรงกดบนหน้าจอได้

ระบบสัมผัสแบบต้านทานถูกนำมาใช้ในร้านอาหาร โรงงาน และโรงพยาบาล เนื่องจากมีความทนทานต่อของเหลวและสิ่งปนเปื้อนสูง ข้อดีที่สำคัญของเทคโนโลยีระบบสัมผัสแบบต้านทานคือต้นทุนต่ำ นอกจากนี้ยังสามารถใช้งานได้แม้สวมถุงมือ หรือใช้สิ่งใดๆ ที่แข็งแทนนิ้ว เนื่องจากต้องการแรงกดเพียงพอเท่านั้นจึงจะตรวจจับการสัมผัสได้ ข้อเสียได้แก่ ความจำเป็นในการกดลง และความเสี่ยงต่อความเสียหายจากวัตถุมีคม หน้าจอสัมผัสแบบต้านทานยังมีความคมชัดต่ำกว่า เนื่องจากมีแสงสะท้อนเพิ่มเติม (เช่น แสงจ้า) จากชั้นของวัสดุที่วางอยู่บนหน้าจอ[ 55 ]หน้าจอสัมผัสประเภทนี้ถูกใช้โดย Nintendo ในตระกูล DS, ตระกูล 3DSและWii U GamePad [ 56 ]

เนื่องจากโครงสร้างที่เรียบง่ายและมีอินพุตน้อยมาก หน้าจอสัมผัสแบบต้านทานจึงส่วนใหญ่ใช้สำหรับการทำงานแบบสัมผัสเดียว แม้ว่าจะมีบางรุ่นที่รองรับสองสัมผัส (มักเรียกว่ามัลติทัช) ก็ตาม[ 57 ] [ 58 ]อย่างไรก็ตาม มีหน้าจอสัมผัสแบบต้านทานมัลติทัชที่แท้จริงอยู่บ้าง ซึ่งต้องใช้อินพุตจำนวนมาก และอาศัยการมัลติเพล็กซ์ x/y เพื่อลดจำนวนอินพุต/เอาต์พุตลง

ตัวอย่างหนึ่งของหน้าจอสัมผัสแบบต้านทานมัลติทัชที่แท้จริง[ 59 ]สามารถตรวจจับนิ้วได้ 10 นิ้วพร้อมกัน มีการเชื่อมต่อ I/O 80 จุด ซึ่งอาจแบ่งเป็นอินพุต x 34 จุด / เอาต์พุต y 46 จุด ทำให้เกิดหน้าจอสัมผัสอัตราส่วนภาพมาตรฐาน 3:4 ที่มีโหนดตรวจจับการสัมผัส x/y ที่ตัดกัน 1564 จุด

คลื่นเสียงพื้นผิว

เทคโนโลยีคลื่นเสียงพื้นผิว (SAW) ใช้ คลื่น อัลตราโซนิกที่วิ่งผ่านแผงหน้าจอสัมผัส เมื่อสัมผัสแผง หน้าจอส่วนหนึ่งจะถูกดูดซับ การเปลี่ยนแปลงของคลื่นอัลตราโซนิกจะถูกประมวลผลโดยตัวควบคุมเพื่อกำหนดตำแหน่งของการสัมผัส แผงหน้าจอสัมผัสแบบคลื่นเสียงพื้นผิวอาจเสียหายได้จากปัจจัยภายนอก สารปนเปื้อนบนพื้นผิวอาจรบกวนการทำงานของหน้าจอสัมผัสได้เช่นกัน

อุปกรณ์ SAW มีการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงสายหน่วงเวลาตัวกรอง ตัวเชื่อมความสัมพันธ์ และตัวแปลง DC เป็น DC

หน้าจอสัมผัสแบบคาปาซิทีฟ

หน้าจอสัมผัสแบบคาปาซิทีฟของโทรศัพท์มือถือ
นาฬิกา Casio TC500 ระบบสัมผัสแบบ Capacitive จากปี 1983 เมื่อแสงตกกระทบในมุมต่างๆ จะเห็นแผ่นสัมผัสและร่องรอยที่สลักไว้บนพื้นผิวกระจกด้านบนของนาฬิกา

แผงหน้าจอสัมผัสแบบคาปาซิทีฟประกอบด้วยฉนวนเช่นกระจกเคลือบด้วยตัวนำ โปร่งใส เช่นอินเดียมทินออกไซด์ (ITO) [ 60 ] เนื่องจากร่างกายมนุษย์ก็เป็นตัวนำไฟฟ้าเช่นกัน การสัมผัสพื้นผิวของหน้าจอจึงส่งผลให้สนาม ไฟฟ้าสถิตของหน้าจอผิดเพี้ยนไปซึ่งสามารถวัดได้จากการเปลี่ยนแปลงของค่าความจุอาจใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกันในการกำหนดตำแหน่งของการสัมผัส จากนั้นตำแหน่งนั้นจะถูกส่งไปยังตัวควบคุมเพื่อประมวลผล หน้าจอสัมผัสบางรุ่นใช้เงินแทน ITO เนื่องจาก ITO ก่อให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อมหลายประการเนื่องจากการใช้อินเดียม[ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]ตัวควบคุมโดยทั่วไปคือ ชิป วงจรรวมเฉพาะงาน (ASIC) แบบ CMOS ( complementary metal–oxide–semiconductor ) ซึ่งโดยปกติจะส่งสัญญาณไปยังตัวประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSP) แบบ CMOS เพื่อประมวลผล[ 65 ] [ 66 ]

นอกจากอินเดียมทินออกไซด์ (ITO) แล้ว ยังมีการใช้วัสดุตัวนำโปร่งใสอื่นๆ สำหรับเซ็นเซอร์สัมผัสแบบคาปาซิทีฟ ซึ่งรวมถึงอิเล็กโทรดตาข่ายโลหะแบบมีลวดลายและเครือข่ายนาโนไวร์เงิน ซึ่งสามารถให้ความต้านทานไฟฟ้าที่ต่ำกว่าและปรับขนาดได้ดีขึ้นสำหรับแผงสัมผัสขนาดใหญ่หรือแบบยืดหยุ่น[ 67 ]ทางเลือกดังกล่าว มักถูกสำรวจในกรณีที่ต้องการการนำไฟฟ้าที่สูงขึ้นหรือความยืดหยุ่นเชิงกล

ต่างจากหน้าจอสัมผัสแบบต้านทานหน้าจอสัมผัสแบบคาปาซิทีฟบางรุ่นไม่สามารถใช้ตรวจจับนิ้วผ่านวัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้า เช่น ถุงมือได้ ข้อเสียนี้ส่งผลกระทบต่อการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคโดยเฉพาะ เช่น แท็บเล็ตพีซีแบบสัมผัสและสมาร์ทโฟนแบบคาปาซิทีฟในสภาพอากาศหนาวเย็นเมื่อผู้คนอาจสวมถุงมือ ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้ด้วยปากกาสไตลัสแบบคาปาซิทีฟโดยเฉพาะ หรือถุงมือสำหรับใช้งานพิเศษที่มีการปักเส้นใยนำไฟฟ้าเพื่อให้เกิดการสัมผัสทางไฟฟ้ากับปลายนิ้วของผู้ใช้

หน่วย จ่ายไฟแบบสวิตช์โหมดคุณภาพต่ำ ที่มี แรงดันไฟฟ้าไม่เสถียรและมีสัญญาณรบกวนอาจรบกวนความแม่นยำ ความถูกต้อง และความไวของหน้าจอสัมผัสแบบ capacitive ชั่วคราว[ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]

หน้าจอสัมผัสแบบคาปาซิทีฟที่ฉายภาพสามารถตรวจจับนิ้วที่อยู่ใกล้หน้าจอได้โดยไม่จำเป็นต้องสัมผัส ซึ่งช่วยให้การวัดมีความแม่นยำมากขึ้น รองรับการสัมผัสหลายจุด และตรวจจับได้แม้สวมถุงมือบางๆ[ 71 ]เนื่องจากระบบคาปาซิทีฟที่ฉายภาพใช้พื้นผิวกระจกแข็งแทนฟิล์มด้านบนที่ยืดหยุ่น จึงโดยทั่วไปแล้วจะมีความทนทานต่อรอยขีดข่วนและความทนทานทางกลในระยะยาวที่ดีกว่าหน้าจอสัมผัสแบบต้านทาน[ 72 ]

ผู้ผลิตจอแสดงผลแบบ capacitive บางรายยังคงพัฒนาหน้าจอสัมผัสที่บางและแม่นยำยิ่งขึ้นอย่างต่อเนื่อง ปัจจุบันหน้าจอสำหรับอุปกรณ์พกพาผลิตด้วยเทคโนโลยี 'in-cell' เช่นเดียวกับ หน้าจอ Super AMOLED ของ Samsung ซึ่งช่วยลดชั้นของตัวเก็บประจุโดยการสร้างตัวเก็บประจุไว้ภายในจอแสดงผลเอง หน้าจอสัมผัสประเภทนี้ช่วยลดระยะห่างที่มองเห็นได้ระหว่างนิ้วของผู้ใช้กับสิ่งที่ผู้ใช้สัมผัสบนหน้าจอ ทำให้ความหนาและน้ำหนักของจอแสดงผลลดลง ซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับ สมา ร์ ทโฟน

ตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนานอย่างง่ายมีตัวนำสองตัวคั่นด้วยชั้นไดอิเล็กทริก พลังงานส่วนใหญ่ในระบบนี้จะกระจุกตัวอยู่ตรงกลางระหว่างแผ่นตัวนำ พลังงานบางส่วนจะกระจายออกไปยังบริเวณนอกแผ่นตัวนำ และเส้นสนามไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์นี้เรียกว่าสนามขอบ (fringing fields) ความท้าทายอย่างหนึ่งในการสร้างเซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟที่ใช้งานได้จริงคือการออกแบบวงจรพิมพ์ที่นำสนามขอบไปยังบริเวณตรวจจับที่ผู้ใช้สามารถเข้าถึงได้ ตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนานไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีสำหรับรูปแบบเซ็นเซอร์ดังกล่าว การวางนิ้วใกล้กับสนามไฟฟ้าขอบจะเพิ่มพื้นที่ผิวตัวนำให้กับระบบคาปาซิทีฟ ความจุในการเก็บประจุเพิ่มเติมที่เพิ่มเข้ามาโดยนิ้วเรียกว่าความจุของนิ้ว (finger capacitance หรือ CF) ส่วนความจุของเซ็นเซอร์ที่ไม่มีนิ้วอยู่เรียกว่าความจุปรสิต (parasitic capacitance หรือ CP)

ความจุพื้นผิว

ในเทคโนโลยีพื้นฐานนี้ ด้านเดียวของฉนวนจะถูกเคลือบด้วยชั้นนำไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยจะถูกนำไปใช้กับชั้นดังกล่าว ส่งผลให้เกิดสนามไฟฟ้าสถิตที่สม่ำเสมอ เมื่อตัวนำ เช่น นิ้วมือของมนุษย์ สัมผัสกับพื้นผิวที่ไม่ได้เคลือบ ตัวเก็บประจุจะถูกสร้างขึ้นแบบไดนามิก ตัวควบคุมของเซ็นเซอร์สามารถกำหนดตำแหน่งของการสัมผัสได้โดยอ้อมจากการเปลี่ยนแปลงของค่าความจุที่วัดได้จากมุมทั้งสี่ของแผง เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ จึงมีความทนทานปานกลาง แต่มีความละเอียดจำกัด มีแนวโน้มที่จะเกิดสัญญาณผิดพลาดจากการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุ แบบปรสิต และจำเป็นต้องมีการสอบเทียบในระหว่างการผลิต ดังนั้นจึงมักใช้ในแอปพลิเคชันที่เรียบง่าย เช่น การควบคุมทางอุตสาหกรรมและตู้คีออสก์[ 73 ]

แม้ว่าวิธีการตรวจจับความจุมาตรฐานบางวิธีจะเป็นแบบฉายภาพ กล่าวคือสามารถใช้ตรวจจับนิ้วผ่านพื้นผิวที่ไม่นำไฟฟ้าได้ แต่ก็มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมาก ซึ่งจะทำให้แผ่นตรวจจับขยายหรือหดตัว ส่งผลให้ความจุของแผ่นเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปด้วย[ 74 ]การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ส่งผลให้เกิดสัญญาณรบกวนพื้นหลังจำนวนมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีสัญญาณนิ้วที่แรงเพื่อการตรวจจับที่แม่นยำ ซึ่งจำกัดการใช้งานเฉพาะในกรณีที่นิ้วสัมผัสกับองค์ประกอบการตรวจจับโดยตรงหรือตรวจจับผ่านพื้นผิวที่ไม่นำไฟฟ้าที่ค่อนข้างบางเท่านั้น

ความจุร่วม

สัญญาณไฟฟ้าที่ส่งไปยังตัวนำไฟฟ้าตัวหนึ่ง สามารถ "ตรวจจับ" ได้ด้วยตัวนำไฟฟ้าอีกตัวหนึ่งที่อยู่ใกล้กันมาก แต่แยกจากกันทางไฟฟ้า ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ถูกนำมาใช้ประโยชน์ในหน้าจอสัมผัสแบบความจุร่วม (mutual capacitance touchscreens) ในอาร์เรย์เซ็นเซอร์แบบความจุร่วม การตัดกัน "ร่วมกัน" ของตัวนำไฟฟ้าตัวหนึ่งกับตัวนำไฟฟ้าอีกตัวหนึ่ง แต่ไม่มีการสัมผัสทางไฟฟ้าโดยตรง จะก่อให้เกิดตัวเก็บประจุ (ดูtouchscreen#Construction )

มีการปล่อยพัลส์แรงดันไฟฟ้าความถี่สูงไปยังตัวนำเหล่านี้ทีละตัว พัลส์เหล่านี้จะเกิดการเชื่อมต่อแบบคาปาซิทีฟกับตัวนำทุกตัวที่ตัดผ่าน

การนำนิ้วหรือสไตลัสที่เป็นตัวนำมาใกล้พื้นผิวของเซ็นเซอร์จะทำให้สนามไฟฟ้าสถิตในบริเวณนั้นเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งส่งผลให้ความจุระหว่างตัวนำที่ตัดกันเหล่านี้ลดลง การเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในความแรงของสัญญาณที่ตรวจจับได้จะถูกนำมาใช้เพื่อพิจารณาว่ามีนิ้วอยู่ที่จุดตัดหรือไม่[ 75 ]

สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงค่าความจุไฟฟ้า ณ จุดตัดทุกจุดบนตารางกริด เพื่อกำหนดตำแหน่งสัมผัสหนึ่งตำแหน่งหรือมากกว่านั้นได้อย่างแม่นยำ

ความจุร่วมช่วยให้สามารถใช้งานมัลติทัชได้ โดยสามารถติดตามนิ้ว ฝ่ามือ หรือสไตลัสหลายนิ้วพร้อมกันได้อย่างแม่นยำ ยิ่งจำนวนจุดตัดมากเท่าไร ความละเอียดในการสัมผัสก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น และยิ่งสามารถตรวจจับนิ้วอิสระได้มากขึ้นเท่านั้น[ 76 ] [ 77 ]ซึ่งแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่ชัดเจนของการเดินสายแนวทแยงเหนือการเดินสาย x/y มาตรฐาน เนื่องจากการเดินสายแนวทแยงสร้างจุดตัดได้เกือบสองเท่า

ตัวอย่างเช่น อาร์เรย์ x/y ขนาด 30 อินพุต/เอาต์พุต และ 16×14 จะมีจุดตัด/ตัวเก็บประจุ 224 จุด และอาร์เรย์แบบตาข่ายแนวทแยงขนาด 30 อินพุต/เอาต์พุต อาจมีจุดตัดได้ถึง 435 จุด

แต่ละเส้นของอาร์เรย์ความจุร่วม x/y มีหน้าที่เพียงอย่างเดียว คือเป็นอินพุตหรือเอาต์พุต เส้นแนวนอนอาจเป็นตัวส่งสัญญาณ ในขณะที่เส้นแนวตั้งเป็นเซ็นเซอร์ หรือในทางกลับกัน

ความจุไฟฟ้าในตัว

เซ็นเซอร์แบบความจุในตัวเองสามารถมีโครงสร้างเหมือนกับเซ็นเซอร์แบบความจุร่วมได้ แต่ในกรณีของเซ็นเซอร์แบบความจุในตัวเองนั้น เส้นทางทั้งหมดมักจะทำงานอย่างอิสระ โดยไม่มีการปฏิสัมพันธ์ระหว่างเส้นทางต่างๆ นอกจากนี้ ยังสามารถวัดภาระความจุเพิ่มเติมของนิ้วที่สัมผัสกับอิเล็กโทรดเส้นทางได้โดยใช้เครื่องวัดกระแส หรือโดยการเปลี่ยนแปลงความถี่ของออสซิลเลเตอร์ RC ร่วมกับวิธีการอื่นๆ อีกหลายวิธี

ระบบจะตรวจจับร่องรอยทีละร่องจนกว่าจะตรวจจับได้ครบทุกร่อง อาจตรวจพบนิ้วได้ทุกที่ตามความยาวของร่องรอย (แม้กระทั่ง "นอกจอ") แต่จะไม่มีการระบุว่านิ้วนั้นอยู่ที่ตำแหน่งใดบนร่องรอยนั้น อย่างไรก็ตาม หากตรวจพบนิ้วบนร่องรอยอื่นที่ตัดกัน ก็จะถือว่าตำแหน่งของนิ้วนั้นอยู่ที่จุดตัดของร่องรอยทั้งสอง วิธีนี้ช่วยให้ตรวจจับนิ้วเดียวได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ

แม้ว่าการใช้ความจุร่วมกันจะทำให้การสัมผัสหลายจุดง่ายขึ้น แต่ก็สามารถสร้างการสัมผัสหลายจุดได้โดยใช้ความจุในตัวเอง

ชั้นหน้าจอสัมผัส แบบ Self-capacitive ถูกนำมาใช้ในโทรศัพท์มือถือ เช่นSony Xperia Sola [ 78 ] Samsung Galaxy S4 , Galaxy Note 3 , Galaxy S5และGalaxy Alpha

ความจุในตัวเองมีความไวมากกว่าความจุร่วมกันมาก และส่วนใหญ่ใช้สำหรับการสัมผัสเพียงครั้งเดียว การใช้ท่าทางง่ายๆ และการตรวจจับระยะใกล้ ซึ่งนิ้วไม่จำเป็นต้องสัมผัสพื้นผิวกระจกด้วยซ้ำ ความจุร่วมกันส่วนใหญ่ใช้สำหรับแอปพลิเคชันมัลติทัช[ 79 ]ผู้ผลิตหน้าจอสัมผัสหลายรายใช้ทั้งเทคโนโลยีความจุในตัวเองและความจุร่วมกันในผลิตภัณฑ์เดียวกัน จึงรวมข้อดีของทั้งสองเทคโนโลยีเข้าด้วยกัน[ 80 ]

การใช้ปากกา Stylus บนหน้าจอแบบ Capacitive

หน้าจอสัมผัสแบบคาปาซิทีฟไม่จำเป็นต้องใช้เพียงนิ้วสัมผัสเสมอไป แต่จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ปากกาสไตลัสแบบพิเศษที่จำเป็นนั้นอาจมีราคาค่อนข้างสูง อย่างไรก็ตาม ต้นทุนของเทคโนโลยีนี้ลดลงอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา และปัจจุบันปากกาสไตลัสแบบคาปาซิทีฟมีจำหน่ายอย่างแพร่หลายในราคาที่ไม่แพง และมักแถมฟรีมาพร้อมกับอุปกรณ์เสริมสำหรับโทรศัพท์มือถือ ปากกาสไตลัสเหล่านี้ประกอบด้วยแกนนำไฟฟ้าที่มีปลายยางนำไฟฟ้าอ่อนนุ่ม ทำให้เกิดการเชื่อมต่อแบบต้านทานระหว่างนิ้วกับปลายปากกาสไตลัส

การตรวจจับลายนิ้วมือ

เทคโนโลยีหน้าจอสัมผัสแบบคาปาซิทีฟสามารถใช้สำหรับการตรวจจับความละเอียดสูงมาก เช่น การตรวจจับลายนิ้วมือ เซ็นเซอร์ลายนิ้วมือต้องการระยะห่างระหว่างไมโครคาปาซิเตอร์ประมาณ 44 ถึง 50 ไมครอน[ 81 ]

ตารางอินฟราเรด

เซ็นเซอร์อินฟราเรดที่ติดตั้งอยู่รอบจอแสดงผลจะตรวจจับการป้อนข้อมูลแบบสัมผัสของผู้ใช้บนเครื่องเทอร์มินัล PLATO V ในปี 1981 ภาพนี้แสดงให้เห็นถึงแสงสีส้มอันเป็นเอกลักษณ์ของจอแสดงผลพลาสมาขาวดำ
แผงวงจรพิมพ์จากแผงควบคุมของอุปกรณ์ที่ใช้หน้าจอสัมผัสอินฟราเรด แสดงให้เห็นแถวของLED อินฟราเรด และโฟโตไดโอดที่ใช้ในการตรวจจับการสัมผัส

หน้า จอสัมผัส อินฟราเรดใช้ชุดLED อินฟราเรด XY และ คู่ โฟโตดีเทคเตอร์ที่เรียงตัวอยู่รอบขอบหน้าจอเพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบของลำแสง LED ลำแสง LED เหล่านี้ตัดกันในรูปแบบแนวตั้งและแนวนอน ซึ่งช่วยให้เซ็นเซอร์ตรวจจับตำแหน่งการสัมผัสได้อย่างแม่นยำ ข้อดีหลักของระบบนี้คือสามารถตรวจจับวัตถุทึบแสงได้แทบทุกชนิด รวมถึงนิ้วมือ นิ้วที่สวมถุงมือ ปากกาสไตลัส หรือปากกาเขียน โดยทั่วไปจะใช้ในงานกลางแจ้งและระบบ POS ที่ไม่สามารถใช้ตัวนำไฟฟ้า (เช่น นิ้วเปล่า) ในการเปิดใช้งานหน้าจอสัมผัสได้ แตกต่างจากหน้าจอสัมผัสแบบcapacitiveหน้าจอสัมผัสอินฟราเรดไม่จำเป็นต้องมีลวดลายบนกระจก ซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานและความคมชัดของระบบโดยรวม อย่างไรก็ตาม หน้าจอสัมผัสอินฟราเรดมีความไวต่อสิ่งสกปรกและฝุ่นละอองที่อาจรบกวนลำแสงอินฟราเรด และอาจเกิดการเหลื่อมล้ำในพื้นผิวโค้ง รวมถึงการกดโดยไม่ตั้งใจเมื่อผู้ใช้เลื่อนนิ้วไปเหนือหน้าจอขณะค้นหารายการที่ต้องการเลือก

การฉายภาพอะคริลิกอินฟราเรด

แผ่นอะคริลิกโปร่งแสงถูกใช้เป็นหน้าจอฉายภาพด้านหลังเพื่อแสดงข้อมูล ขอบของแผ่นอะคริลิกจะถูกส่องสว่างด้วย LED อินฟราเรด และกล้องอินฟราเรดจะโฟกัสไปที่ด้านหลังของแผ่น วัตถุที่วางอยู่บนแผ่นจะถูกตรวจจับโดยกล้อง เมื่อผู้ใช้สัมผัสแผ่นการสะท้อนแสงภายในทั้งหมดที่ไม่สมบูรณ์ จะทำให้แสงอินฟราเรดรั่วไหลออกมา ซึ่งจะสูงสุดที่จุดที่มีแรงกดสูงสุด บ่งบอกถึงตำแหน่งที่ผู้ใช้สัมผัส แท็บเล็ต PixelSenseของ Microsoft ใช้เทคโนโลยีนี้[ 82 ]

การถ่ายภาพด้วยแสง

หน้าจอสัมผัสแบบออปติคอลเป็นเทคโนโลยีหน้าจอสัมผัสที่ค่อนข้างใหม่ โดยใช้ เซ็นเซอร์รับภาพสองตัวขึ้นไป(เช่นเซ็นเซอร์ CMOS ) วางไว้รอบขอบ (ส่วนใหญ่อยู่ที่มุม) ของหน้าจอ และมีไฟแบ็คไลท์อินฟราเรดวางไว้ในระยะการมองเห็นของเซ็นเซอร์ที่ด้านตรงข้ามของหน้าจอ การสัมผัสจะบังแสงบางส่วนจากเซ็นเซอร์ และสามารถคำนวณตำแหน่งและขนาดของวัตถุที่สัมผัสได้ (ดูโครงสร้างภาพ ) เทคโนโลยีนี้กำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเนื่องจากความสามารถในการปรับขนาด ความหลากหลาย และราคาที่เหมาะสมสำหรับหน้าจอสัมผัสขนาดใหญ่

เทคโนโลยีสัญญาณกระจาย

ระบบนี้ เปิดตัวในปี 2545 โดย3Mตรวจจับการสัมผัสโดยการวัดผลของปรากฏการณ์เพียโซอิเล็กทริก ซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อมีการใช้แรงทางกลกับวัสดุ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อพื้นผิวกระจกถูกสัมผัส อัลกอริทึมที่ซับซ้อนจะตีความข้อมูลนี้และให้ตำแหน่งการสัมผัสที่แท้จริง[ 83 ]เทคโนโลยีนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากฝุ่นและองค์ประกอบภายนอกอื่นๆ รวมถึงรอยขีดข่วน เนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีองค์ประกอบเพิ่มเติมบนหน้าจอ จึงอ้างว่าให้ความคมชัดของภาพที่ดีเยี่ยม วัตถุใดๆ ก็สามารถใช้สร้างเหตุการณ์การสัมผัสได้ รวมถึงนิ้วที่สวมถุงมือ ข้อเสียคือหลังจากสัมผัสครั้งแรก ระบบไม่สามารถตรวจจับนิ้วที่อยู่นิ่งได้ อย่างไรก็ตาม ด้วยเหตุผลเดียวกัน วัตถุที่วางอยู่นิ่งจะไม่รบกวนการรับรู้การสัมผัส

การรับรู้พัลส์เสียง

หัวใจสำคัญของเทคโนโลยีนี้คือ การสัมผัสที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งบนพื้นผิวจะสร้างคลื่นเสียงในวัสดุรองรับ จากนั้นคลื่นเสียงนั้นจะสร้างสัญญาณผสมเฉพาะที่วัดได้โดยตัวแปลงสัญญาณขนาดเล็กสามตัวขึ้นไปที่ติดอยู่ตามขอบของหน้าจอสัมผัส สัญญาณดิจิทัลจะถูกเปรียบเทียบกับรายการที่สอดคล้องกับทุกตำแหน่งบนพื้นผิว เพื่อกำหนดตำแหน่งการสัมผัส การสัมผัสที่เคลื่อนไหวจะถูกติดตามโดยการทำซ้ำกระบวนการนี้อย่างรวดเร็ว เสียงรบกวนและเสียงรอบข้างจะถูกละเลย เนื่องจากไม่ตรงกับโปรไฟล์เสียงที่จัดเก็บไว้ เทคโนโลยีนี้แตกต่างจากเทคโนโลยีที่ใช้เสียงอื่นๆ โดยใช้วิธีการค้นหาแบบง่ายๆ แทนที่จะใช้ฮาร์ดแวร์ประมวลผลสัญญาณราคาแพง เช่นเดียวกับระบบเทคโนโลยีสัญญาณแบบกระจาย นิ้วที่อยู่นิ่งจะไม่สามารถตรวจจับได้หลังจากสัมผัสครั้งแรก อย่างไรก็ตาม ด้วยเหตุผลเดียวกัน การจดจำการสัมผัสจะไม่ถูกรบกวนโดยวัตถุที่วางอยู่ เทคโนโลยีนี้ถูกสร้างขึ้นโดย SoundTouch Ltd ในช่วงต้นทศวรรษ 2000 ดังที่ระบุไว้ในสิทธิบัตร EP1852772 และนำออกสู่ตลาดโดยแผนก Elo ของTyco International ในปี 2006 ในชื่อ Acoustic Pulse Recognition [ 84 ]หน้าจอสัมผัสที่ Elo ใช้ทำจากกระจกธรรมดา ให้ความทนทานและความคมชัดของภาพที่ดี เทคโนโลยีนี้โดยทั่วไปจะรักษาความแม่นยำแม้จะมีรอยขีดข่วนและฝุ่นบนหน้าจอ นอกจากนี้ เทคโนโลยีนี้ยังเหมาะสำหรับจอแสดงผลที่มีขนาดใหญ่กว่าด้วย

การพัฒนา

การพัฒนาหน้าจอสัมผัสแบบมัลติทัชช่วยให้สามารถติดตามการสัมผัสของนิ้วมากกว่าหนึ่งนิ้วบนหน้าจอได้ ทำให้สามารถใช้งานฟังก์ชันต่างๆ ที่ต้องใช้นิ้วมากกว่าหนึ่งนิ้วได้ อุปกรณ์เหล่านี้ยังช่วยให้ผู้ใช้หลายคนสามารถโต้ตอบกับหน้าจอสัมผัสได้พร้อมกัน

ด้วยการใช้งานหน้าจอสัมผัสที่เพิ่มมากขึ้น ต้นทุนของเทคโนโลยีหน้าจอสัมผัสจึงถูกรวมเข้ากับผลิตภัณฑ์ที่ใช้หน้าจอสัมผัสโดยอัตโนมัติและแทบจะไม่มีเลย เทคโนโลยีหน้าจอสัมผัสได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความน่าเชื่อถือและพบได้ในเครื่องบิน รถยนต์ เครื่องเล่นเกม ระบบควบคุมเครื่องจักร เครื่องใช้ไฟฟ้า และอุปกรณ์แสดงผลแบบพกพา รวมถึงโทรศัพท์มือถือ ตลาดหน้าจอสัมผัสสำหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่คาดว่าจะสร้างรายได้ 5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2552 [ 85 ]

ความสามารถในการชี้ตำแหน่งบนหน้าจอได้อย่างแม่นยำก็กำลังก้าวหน้าขึ้นเช่นกัน ด้วยแท็บเล็ตกราฟิกแบบไฮบริด รุ่นใหม่ โพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์ (PVDF) มีบทบาทสำคัญในนวัตกรรมนี้เนื่องจากคุณสมบัติเพียโซอิเล็กทริกสูง ซึ่งทำให้แท็บเล็ตสามารถรับรู้แรงกด ทำให้การวาดภาพดิจิทัลมีลักษณะคล้ายกับการใช้กระดาษและดินสอมากขึ้น[ 86 ]

TapSense ซึ่งประกาศในเดือนตุลาคม 2554 ช่วยให้หน้าจอสัมผัสสามารถแยกแยะส่วนใดของมือที่ใช้ในการป้อนข้อมูลได้ เช่น ปลายนิ้ว ข้อนิ้ว และเล็บ ซึ่งสามารถนำไปใช้ได้หลายวิธี เช่น การคัดลอกและวาง การพิมพ์ตัวอักษรตัวใหญ่ การเปิดใช้งานโหมดการวาดภาพต่างๆ เป็นต้น[ 87 ] [ 88 ]

หลักสรีรศาสตร์และการใช้งาน

หน้าจอสัมผัส

เพื่อให้หน้าจอสัมผัสเป็นอุปกรณ์ป้อนข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ ผู้ใช้ต้องสามารถเลือกเป้าหมายได้อย่างแม่นยำและหลีกเลี่ยงการเลือกเป้าหมายที่อยู่ติดกันโดยไม่ตั้งใจ การออกแบบอินเทอร์เฟซหน้าจอสัมผัสควรสะท้อนถึงความสามารถทางเทคนิคของระบบหลักการทางด้านสรีรศาสตร์จิตวิทยาการรับรู้และสรีรวิทยา ของมนุษย์

แนวทางการออกแบบหน้าจอสัมผัสได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 2000 โดยอิงจากการวิจัยเบื้องต้นและการใช้งานจริงของระบบรุ่นเก่า ซึ่งโดยทั่วไปใช้กริดอินฟราเรด ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของนิ้วผู้ใช้เป็นอย่างมาก แนวทางเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องน้อยลงสำหรับอุปกรณ์สัมผัสสมัยใหม่ส่วนใหญ่ที่ใช้เทคโนโลยีสัมผัสแบบ capacitive หรือ resistive [ 89 ] [ 90 ]

ตั้งแต่ช่วงกลางทศวรรษ 2000 ผู้ผลิตระบบปฏิบัติการสำหรับสมาร์ทโฟนได้กำหนดมาตรฐานขึ้น แต่มาตรฐานเหล่านี้แตกต่างกันไปในแต่ละผู้ผลิต และอนุญาตให้มีขนาดแตกต่างกันอย่างมากตามการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยี ดังนั้นจึงไม่เหมาะสมจากมุมมองด้านปัจจัยมนุษย์[ 91 ] [ 92 ] [ 93 ]

สิ่งที่สำคัญกว่ามากคือความแม่นยำที่มนุษย์มีในการเลือกเป้าหมายด้วยนิ้วหรือปากกาสไตลัส ความแม่นยำในการเลือกของผู้ใช้จะแตกต่างกันไปตามตำแหน่งบนหน้าจอ ผู้ใช้มีความแม่นยำมากที่สุดที่ตรงกลาง รองลงมาคือขอบด้านซ้ายและขวา และแม่นยำน้อยที่สุดที่ขอบด้านบนและโดยเฉพาะอย่างยิ่งขอบด้านล่าง ความแม่นยำ R95 (รัศมีที่ต้องการสำหรับความแม่นยำของเป้าหมาย 95%) จะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 7 มม. (0.28 นิ้ว) ที่ตรงกลางถึง 12 มม. (0.47 นิ้ว) ที่มุมด้านล่าง[ 94 ] [ 95 ] [ 96 ] [ 97 ] [ 98 ]ผู้ใช้ตระหนักถึงสิ่งนี้โดยไม่รู้ตัว และใช้เวลามากขึ้นในการเลือกเป้าหมายที่มีขนาดเล็กกว่าหรืออยู่ที่ขอบหรือมุมของหน้าจอสัมผัส[ 99 ]

ความไม่แม่นยำของผู้ใช้นี้เป็นผลมาจากพาราแลกซ์ความคมชัดของการมองเห็น และความเร็วของวงจรป้อนกลับระหว่างดวงตาและนิ้ว ความแม่นยำของนิ้วมือมนุษย์เพียงอย่างเดียวนั้นสูงกว่านี้มาก ดังนั้นเมื่อมีการนำเทคโนโลยีช่วยเหลือมาใช้ เช่น แว่นขยายบนหน้าจอ ผู้ใช้สามารถขยับนิ้ว (เมื่อสัมผัสกับหน้าจอแล้ว) ด้วยความแม่นยำที่เล็กเพียง 0.1 มม. (0.004 นิ้ว) [ 100 ]

ตำแหน่งมือ นิ้วที่ใช้ และการสลับนิ้ว

ผู้ใช้งานอุปกรณ์หน้าจอสัมผัสแบบพกพาและแบบถือด้วยมือ มักถืออุปกรณ์ในหลากหลายวิธี และมักเปลี่ยนวิธีการถือและการเลือกเพื่อให้เหมาะสมกับตำแหน่งและประเภทของการป้อนข้อมูล การใช้งานอุปกรณ์พกพามีพื้นฐานอยู่ 4 ประเภท:

  • จับอย่างน้อยบางส่วนด้วยมือทั้งสองข้าง แล้วใช้หัวแม่มือข้างเดียวเคาะเบาๆ
  • จับด้วยสองมือและเคาะด้วยนิ้วโป้งทั้งสองข้าง
  • จับด้วยมือข้างหนึ่ง แล้วใช้นิ้ว (หรือบางครั้งอาจใช้นิ้วโป้ง) ของมืออีกข้างเคาะเบาๆ
  • ถืออุปกรณ์ไว้ในมือข้างหนึ่ง แล้วใช้นิ้วโป้งของมือข้างเดียวกันนั้นแตะลงไป

อัตราการใช้งานแตกต่างกันอย่างมาก ในขณะที่การแตะด้วยนิ้วโป้งสองนิ้วพบได้ไม่บ่อยนัก (1–3%) สำหรับการโต้ตอบทั่วไปหลายอย่าง แต่มีการใช้สำหรับการโต้ตอบการพิมพ์ถึง 41% [ 101 ]

นอกจากนี้ อุปกรณ์ต่างๆ มักจะถูกวางไว้บนพื้นผิว (โต๊ะทำงานหรือโต๊ะ) และแท็บเล็ตโดยเฉพาะจะถูกใช้ในแท่นวาง ผู้ใช้สามารถชี้ เลือก หรือใช้ท่าทางด้วยนิ้วหรือนิ้วโป้งในกรณีเหล่านี้ และสามารถใช้วิธีการต่างๆ ได้หลากหลาย[ 102 ]

การศึกษาวิจัยที่เกี่ยวข้อง[ 103 ]ได้ตรวจสอบวิธีการที่ผู้ใช้โต้ตอบกับแล็ปท็อปหน้าจอสัมผัสในสภาพแวดล้อมสำนักงาน โดยระบุท่าทางแขนทั่วไป 4 ท่า ได้แก่ มือเปล่า การวางแขน การรองรับขอบ และการรองรับขอบด้านบน และพบว่าผู้ใช้มักจะผสมผสานการสัมผัสกับวิธีการป้อนข้อมูลอื่นๆ การศึกษาวิจัยรายงานว่ามีการนำการโต้ตอบแบบสัมผัสมาใช้ในระหว่างการทำงานประจำวันอย่างจำกัด ส่วนใหญ่เกิดจากความเมื่อยล้าตามหลักสรีรศาสตร์ ปัญหาความเสถียรของหน้าจอ และการรองรับแอปพลิเคชันที่ไม่สม่ำเสมอ

เมื่อผสานรวมกับระบบสัมผัส

หน้าจอสัมผัสมักใช้ร่วมกับ ระบบตอบสนอง แบบสัมผัส (Haptic Response System) ตัวอย่างที่พบได้ทั่วไปของเทคโนโลยีนี้คือการสั่นสะเทือนเมื่อแตะปุ่มบนหน้าจอสัมผัส การสัมผัสช่วยปรับปรุงประสบการณ์การใช้งานหน้าจอสัมผัสของผู้ใช้โดยการจำลองการตอบสนองทางสัมผัส และสามารถออกแบบให้ตอบสนองได้ทันที ซึ่งช่วยลดความล่าช้าในการตอบสนองบนหน้าจอได้บางส่วน งานวิจัยจากมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ (Brewster, Chohan, and Brown, 2007; และล่าสุดโดย Hogan) แสดงให้เห็นว่าผู้ใช้หน้าจอสัมผัสลดข้อผิดพลาดในการป้อนข้อมูล (20%) เพิ่มความเร็วในการป้อนข้อมูล (20%) และลดภาระทางความคิด (40%) เมื่อหน้าจอสัมผัสถูกรวมเข้ากับการสัมผัสหรือการตอบสนองทางสัมผัส นอกจากนี้ การศึกษาที่ดำเนินการในปี 2013 โดย Boston College ได้สำรวจผลกระทบของการกระตุ้นแบบสัมผัสของหน้าจอสัมผัสที่มีต่อการสร้างความรู้สึกเป็นเจ้าของผลิตภัณฑ์ในเชิงจิตวิทยา งานวิจัยของพวกเขาสรุปว่าความสามารถของหน้าจอสัมผัสในการผสานรวมการมีส่วนร่วมแบบสัมผัสในระดับสูงส่งผลให้ลูกค้ารู้สึกเป็นเจ้าของผลิตภัณฑ์ที่พวกเขากำลังออกแบบหรือซื้อมากขึ้น การศึกษายังรายงานด้วยว่าผู้บริโภคที่ใช้หน้าจอสัมผัสยินดีที่จะยอมรับราคาสินค้าที่สูงขึ้น[ 104 ]

ฝ่ายบริการลูกค้า

เทคโนโลยีหน้าจอสัมผัสได้ถูกรวมเข้ากับหลายแง่มุมของอุตสาหกรรมการบริการลูกค้าในศตวรรษที่ 21 [ 105 ]อุตสาหกรรมร้านอาหารเป็นตัวอย่างที่ดีของการนำหน้าจอสัมผัสมาใช้ในด้านนี้ ร้านอาหารเครือข่าย เช่น Taco Bell [ 106 ] Panera Bread และ McDonald's เสนอหน้าจอสัมผัสเป็นตัวเลือกเมื่อลูกค้าสั่งอาหารจากเมนู[ 107 ]แม้ว่าการเพิ่มหน้าจอสัมผัสจะเป็นการพัฒนาสำหรับอุตสาหกรรมนี้ แต่ลูกค้าอาจเลือกที่จะไม่ใช้หน้าจอสัมผัสและสั่งอาหารจากแคชเชียร์แบบดั้งเดิม[ 106 ]เพื่อให้ก้าวไปอีกขั้น ร้านอาหารแห่งหนึ่งในบังกาลอร์ได้พยายามทำให้กระบวนการสั่งอาหารเป็นไปโดยอัตโนมัติอย่างสมบูรณ์ ลูกค้านั่งลงที่โต๊ะที่มีหน้าจอสัมผัสและสั่งอาหารจากเมนูที่หลากหลาย เมื่อสั่งอาหารแล้ว ระบบจะส่งคำสั่งไปยังห้องครัวทางอิเล็กทรอนิกส์[ 108 ]หน้าจอสัมผัสประเภทนี้จัดอยู่ในระบบจุดขาย (POS) ที่กล่าวถึงในส่วนนำ

"แขนกอริลลา"

การใช้งานอินเทอร์เฟซแบบท่าทางเป็นเวลานานโดยที่ผู้ใช้ไม่สามารถพักแขนได้เรียกว่า "แขนกอริลลา" [ 109 ]ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดความเมื่อยล้า และแม้กระทั่งการบาดเจ็บจากการใช้งานซ้ำๆ เมื่อใช้งานเป็นประจำในสภาพแวดล้อมการทำงาน อินเทอร์เฟซแบบใช้ปากกาในยุคแรกๆ บางแบบกำหนดให้ผู้ใช้งานต้องทำงานในท่านี้เป็นเวลานานตลอดทั้งวันทำงาน[ 110 ]การอนุญาตให้ผู้ใช้พักมือหรือแขนบนอุปกรณ์ป้อนข้อมูลหรือกรอบรอบๆ อุปกรณ์นั้นเป็นวิธีแก้ปัญหาในหลายๆ บริบท ปรากฏการณ์นี้มักถูกยกมาเป็นตัวอย่างของการเคลื่อนไหวที่ควรลดให้น้อยที่สุดด้วยการออกแบบตามหลักสรีรศาสตร์ที่เหมาะสม

หน้าจอสัมผัสที่ไม่รองรับยังคงพบได้ทั่วไปในแอปพลิเคชันต่างๆ เช่นตู้เอทีเอ็มและตู้ข้อมูล แต่ไม่ใช่ปัญหาเพราะผู้ใช้ทั่วไปจะใช้งานเพียงช่วงเวลาสั้นๆ และห่างกันเป็นช่วงๆ เท่านั้น[ 111 ]

ลายนิ้วมือ

รอยนิ้วมือและคราบสกปรกบน หน้าจอสัมผัสของ iPad ( แท็บเล็ต ) ที่เด็กๆ ใช้

หน้าจอสัมผัสอาจประสบปัญหาเรื่องรอยนิ้วมือติดบนหน้าจอ ซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยการใช้วัสดุที่มีสารเคลือบพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อลดร่องรอยคราบน้ำมันจากรอยนิ้วมือ สมาร์ทโฟนรุ่นใหม่ส่วนใหญ่มี สารเคลือบ โอเลโอโฟบิกซึ่งช่วยลดปริมาณคราบน้ำมัน อีกทางเลือกหนึ่งคือการติดตั้งฟิล์มกันรอยหน้าจอ แบบด้านที่ช่วยลดแสงสะท้อน ซึ่งจะทำให้พื้นผิวฟิล์มมีความหยาบเล็กน้อยและไม่เก็บรอยเปื้อนได้ง่าย

สัมผัสถุงมือ

หน้าจอสัมผัสแบบคาปาซิทีฟมักใช้งานไม่ได้เมื่อผู้ใช้สวมถุงมือ ความหนาและวัสดุที่ใช้ทำถุงมือมีบทบาทสำคัญต่อการทำงานและประสิทธิภาพของหน้าจอสัมผัสในการรับสัมผัส

อุปกรณ์บางชนิดมีโหมดที่เพิ่มความไวของหน้าจอสัมผัส ซึ่งช่วยให้ใช้งานหน้าจอสัมผัสได้อย่างน่าเชื่อถือมากขึ้นแม้สวมถุงมือ แต่ก็อาจส่งผลให้การป้อนข้อมูลไม่น่าเชื่อถือและเกิดการป้อนข้อมูลผิดพลาดได้ อย่างไรก็ตาม ถุงมือบางๆ เช่น ถุงมือทางการแพทย์ มีความบางพอที่ผู้ใช้จะสวมใส่ขณะใช้งานหน้าจอสัมผัสได้ โดยส่วนใหญ่แล้วจะใช้กับอุปกรณ์และเครื่องมือทางการแพทย์

ดูเพิ่มเติม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Touchscreen&oldid=1360681979#Capacitive_touchscreen "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ หน้าจอสัมผัส

หน้า จอสัมผัส (หรือ จอสัมผัส ) คือ จอแสดงผล ชนิดหนึ่งที่สามารถตรวจจับการสัมผัสจากผู้ใช้เพื่อทำงานเฉพาะอย่างได้ ประกอบด้วย อุปกรณ์ป้อนข้อมูล (แผงสัมผัส) และ อุปกรณ์แสดงผล...

ประวัติศาสตร์

หนึ่งในเทคโนโลยีที่เป็นต้นกำเนิดของหน้าจอสัมผัสสมัยใหม่คือระบบที่ใช้ปากกาเขียนหน้าจอ

1946: ปากกาแสงโดยตรง

บริษัทฟิลโค ได้ยื่นจดสิทธิบัตรสำหรับสไตลัสที่ออกแบบมาสำหรับการถ่ายทอดสดกีฬา ซึ่งเมื่อนำไปวางแนบกับ จอแสดง ผลหลอดรังสีแคโทด (CRT) จะช่วยขยายและเพิ่มความแรงของสัญญาณเดิม โดยหลักแล้ว อุปกรณ์นี้ใช้สำหรับวาดลูกศรหรือวงกลมลงบนภาพถ่ายทอดสดทางโทรทัศน์ชั่วคราว...

ทศวรรษ 1960

หน้าจอสัมผัสรุ่นแรกที่ทำงานได้อย่างอิสระจากแสงที่ผลิตจากหน้าจอได้รับการจดสิทธิบัตรโดย บริษัท AT&T Corporation หมายเลข US 3016421A ใน ชื่อ Harmon, Leon D, "เครื่องส่งสัญญาณอิเล็กโทรกราฟิก" ออกเมื่อวันที่ 9 มกราคม 1962...