Bugün dokunmatik ekranlara, tabletlerin ve akıllı telefonların dışında otomatik para çekme makinelerinden tutun da navigasyon sistemlerine, medikal ürünlere, oyun konsollarına kadar birçok alanda rastlıyoruz. Hayatımızın her anına böylesine sokulmuş ve varlığı şaşırtmayan, kabul görmüş bir teknoloji olan dokunmatik ekranlar nasıl oldu da bugünlere geldi?
İşte dokunmatik ekranlar tarihinde evrimsel bir yolculuk:
Dokunmatik ekran teknolojisinin ortaya çıkışı 1965 yılına rastlıyor. E.A. Johson isimli bir ABD’li tarafından geliştirilen teknoloji laboratuvar dışına çıkmamıştı.
Geliştirilen ilk dokunmatik teknolojisinin patenti ise 1969 yılında alındı. Bu teknoloji, tek bir dokunuşu algılayabiliyordu.
İlk dokunmatik panellerin kullanımı ise 1985 yılına rastlıyor. Hava trafik kontrol biriminde çeşitli kumandalar için bu teknoloji kullanılmıştı. Ayrıca aynı yılda General Motors araçlarındaki çeşitli kontroller için dokunmatik ekranı tercih etmişti.
Günümüzde mobil cihazlarda kullanılan kapasitif dokunmatik ekran teknolojisinin gelişimi ise 1970 yılına dayanıyor. Bent Stumpe ve Frank Beck isimli iki mühendis, CERN’de ilk kapasitif panelleri ürettiğinde muhtemelen bugünlere dair hiçbir öngörüye sahip değildi. 1973 yılında CERN tarafından üretilen ve kullanılmaya başlanan kapasitif dokunmatik paneller, özel bir kalem aracılığı ile kullanılmak amacıyla tasarlanmıştı.
Kapasitif dokunmatik ekran teknolojisi karşısında yenik düşen rezistif panellerin ilk çıkışı ise 1971 yılına rastlıyor. Samuel G. Hurst tarafından geliştirilen bu dokunmatik ekranlara Elograph adı verildi ve yine Hurst tarafından kurulan Elographics isimli şirket tarafından 1980’lerin başına kadar kitlesel olarak üretildi ve satıldı.
Çoklu dokunmatik ekran teknolojisinin başlangıcı ise 1982 yılına dayanıyor. Toronto Üniversitesi tarafından geliştirilen bu yeni teknoloji, çoklu dokunmaları algılayabiliyordu.
Çoklu dokunmatik ekranlar üzerinde çalışmalardan bir yıl sonra yine Toronto Üniversitesi’nden Bill Buxton isimli bilgisayar mühendisi ve insan-bilgisayar etkileşimi öncüsü, kapasitif dokunmatik panellere sahip, çoklu dokunmaları algılayabilen bir tablet geliştirdi.
HP-150, dünyanın ilk dokunmatik ekranlı bilgisayarlarından biri olarak tarihe geçtiğinde takvimler 1983 yılını gösteriyordu. Bu bilgisayar 2795 Dolar gibi bir fiyattan satışa sunulmuştu.
Dünyanın ilk dokunmatik ekrana sahip telefonu IBM Simpson 1992 yılında duyuruldu. Aynı zamanda ilk akıllı telefon olan cihaz, önemli kilometre taşlarından biri olarak tarihe geçti.
Çoklu dokunmatik teknolojileri kullanan çözümler üreten Finger Works, 1998 yılında iGesture Pad ve Touch Stream klavye gibi ürünlerle gündeme geldi. Şirket 2005 yılında Apple tarafından satın alındı.
Rezistif Dokunmatik Ekranlar
Günümüzde en fazla kullanılan dokunmatik ekran tipi olan Rezistif dokunmatik paneller orta kısımda bulunan iki Indium Tin Oxide katman etrafına yerleştirilmiş iki paralel katmandan oluşmaktadır. Alt tabakada cam gibi sert bir malzeme ve kullanıcıya yakın üst tabakada polyester gibi esnek şeffaf bir malzemeden oluşmaktadır. Kullanıcı polyesterden oluşan esnek tabakaya dokunmaktadır. Kullanıcı tarafından üst tabakaya dokunma gerçekleştiğinde üst katman alt katmandaki ITO’ya temas edinceye kadar esner.
Çeşitli tipte rezistif dokunmatik paneller vardır. Bunların en basiti dört telli rezistif dokunmatik panellerdir. Üst katmanda ve alt katmanda olmak üzere toplam dört noktada kontak noktası bulunmaktadır. Panele temas gerçekleştiğinde direnç değişimi bir analog dijital çevirici tarafından okunur ve dokunma konumu dijitalleştirilmiş ve operatörün dokunma pozisyonu belirlenmiş olur.
Kapasitif Dokunmatik Ekranlar
Kapasitif dokunmatik ekranlar cam gibi bir yalıtkan ITO gibi şeffaf bir iletkenle kaplanmış katmanlardan oluşurlar. İnsan vücudu da elektriksel olarak iletkendir. Bir yüzeye dokunma ekran üzerindeki elektrostatik bir alanın bozulmasına (ölçülebilir bir kapasite değişmesine) sebep olmaktadır. Farklı teknolojilerle dokunma pozisyonu belirlenmektedir. Dokunma sonucu gerçekleşen durum kontrolöre konum belirleme yapması için aktarılmaktadır.
Rezistif dokunmatik ekranlardan farklı olarak, eldiven gibi elektriksel olarak yalıtkan bir malzeme ile kapasitif dokunmatik ekranı kullanamaz. Bu dezavantaj tüketici elektroniği sektöründe tablet pc ve cep telefonlarının soğuk hava koşullarında kullanılabilirliğini etkilemektedir. Bu durumun üstesinden gelmek için kapasitif, çıkıntılı eldivenler veya özel uygulamalar için geliştirilmiş özel desenli iletken eldivenler kullanılmaktadır.
Kapasitif dokunmatik ekran türlerinden bazıları şunlardır;
-
Yansıtılmış Kapasitif Dokunmatik Panel Teknolojisi
Yansıtılmış kapasitif dokunmatik paneller de, ITO katmanlarının paralel yerleştirilmesiyle oluşturulmuştur. Rezistif dokunmatik panellerden farklı olarak ITO katmanları iki optik olarak temiz iki cam katman arasına yapıştırılmıştır. İki cam katman arasında rezistif dokumatik panellerde olduğu gibi hava aralığı yoktur. İki ITO katmanı arasında kapasite ızgaraları vardır. Bu kondansatörlerin elektrik alanları camın üst katmanına yansıtılmıştır. Kullanıcı dokunmatik panelin üst kısmına parmağını yaklaştırdığında elektrik alanla etkileşime girecektir. Bu etkileşim, parmağın yakınındaki pek çok kondansatörün kapasite değerini değiştirmektedir. Bu kapasite değişimi bir algoritma tarafından okunarak X ve Y koordinatlarına çevrilmektedir.
Bu işlem yüksek doğrulukta ölçüm ve agresif gürültü filtreleme ve karmaşık algoritmaları kullanır. Kapasitans değişimi genel olarak femto-Farad (10-15 F) mertebesinde olmaktadır. Konum belirleyen kontrolör ölçülen sinyalleri kuvvetlendirmek durumundadır. Kontrolör,her bir kondansatör üzerindeki kapasite değişimini algıladığında ızgaralanmış kondansatörlerin merkez noktasını bularak parmağın dokunduğu noktayı bulmaya çalışır.
Yansıtılmış kapasitif dokunmatik panellerin rezistif dokunmatik panellerden temel farkı algılama alanının panel üzerine yansıtılmasıdır. Böylece kullanıcı elektrik alanla etkileşim kurar. Bu da üst katmanın optik olarak son derece şeffaf ve dayanıklı malzeme ile üst katmanın oluşturulabilmesine imkân verir. Bu durum daha uzun ömür, ekranda en az yansıma ve algılamada kullanımdan bağımsız olarak sürekli yüksek performans olarak karşımıza çıkmaktadır.
2. Yüzey Kapasitans Kapasitif Dokunmatik Paneller
Bu basit teknolojide sadece yalıtkan katmanın bir tarafı iletken yüzeyle kaplanmıştır. Katmana küçük bir voltaj uygulanır ve düzgün bir elektrostatik alan oluşturulur. İnsan parmağı gibi bir iletken kaplanmamış yüzeye temas ettiğinde bir kondansatör dinamik olarak oluşacaktır. Değişen kapasite değeri, konumu kontrolör tarafından, panelin dört köşesinden ölçülerek dokunma noktası belirlenir.
Bu tip kapasitif dokunmatik paneller üretilirken kalibrasyon yapılmaya ihtiyaç duyarlar, ayrıca çözünürlüğü düşük olduğu için hassas algılama gerekmeyen uygulama alanlarında endüstriyel uygulamalarda ve kiosklarda kullanılmaktadır.
3. Ortak Kapasitans Kapasitif Dokunmatik Paneller
Bu tür dokunmatik panellerin temelini iki iletken maddenin çok yakın oldukları durumda elektrik enerjisi taşıdığı temeline dayanır. Ortak kapasitif sensörler, ızgaralarla satır ve sütunlara ayrılmış kondansatörlerden meydana gelir. 16×14’e ayrılmış bir panelde 224 bağımsız kondansatör bulunmaktadır. Satırlara ve sütunlara bir voltaj uygulandığında bir parmağın teması veya bir iletkenin panele teması yüzeydeki yerel elektrostatik alanın değişmesine ve ortak kapasitansın düşmesine sebep olmaktadır. Her bir ızgara eksenindeki kapasitans değişimi diğer eksendeki voltaj değişimine karşılık gelecek ve dokunma konumu algılanabilecektir. Ortak kapasitans çoklu dokunmatik ekranların üretilmesine ve doğru algılanmasına imkan sağlamaktadır.
4. Self-capacitance
Kendinden kapasitif sensörler ortak kapasitif sensörler ile aynı X-Y ızgara yapısına sahiptir. Fakat satırlar ve sütunlar birbirinden bağımsız çalışırlar. Kendinden kapasitif dokunmatik ekranlarda, her bir satır ve sütundaki elektrotlar bir akım ölçer tarafından izlenir. Bu teknik ortak kapasitans kapasitif dokunmatik panellerden daha güçlü bir ortak kapasite değeri üretirler. Fakat birden fazla dokunuşu algılamada yanlış konum veya hayalet algılama gerçekleştirebilirler.
Son yorumlar