نمایشگر اولتراسونیک، راهکار اپل برای بهبود عملکرد لمسی نمایشگر آیفون زیر قطرات آب – دیجیتال مارک

اپل پس از عرضه‌ی آیفون با قابلیت مقاومت در برابر آب و گردوغبار، روشی را برای بهبود کارایی گوشی‌های خود در وضعیت بارش باران توسعه می‌دهد.

اپل در سال‌های گذشته به‌مرور مقاومت محصولات خود را در برابر نفوذ آب و گردوغبار افزایش داد. امروز آن‌ها به مرحله‌ای رسیده‌اند که اپل واچ قابلیت نظارت بر عملکرد شناگرها در زیر آب را هم دارد. به‌هرحال محصولات الکترونیکی روزبه‌روز مقاومت بیشتر و بهتری در برابر نفوذ مایعات پیدا می‌کنند. ازطرفی کاربردی بودن آن‌ها در شرایط جوی نامناسب یا خیس بودن صفحه‌ی نمایش، هنوز راهکار عملی ندارد. 

نمایشگرهای لمسی خازنی کنونی، با تشخیص تغییرات در ولتاژ و جریان الکتریسیته فعالیت می‌کنند و لمس شیشه توسط کاربر را تشخیص می‌دهند. چنین روشی در اکثر مواقع کاربردی خواهد بود. چون آب تغییرات مشابهی را در ولتاژ ایجاد می‌کند، برخی اوقات نمایشگر قطرات باران را به‌‌عنوان لمس انگشت شناسایی می‌کند. در زمان قرار گرفتن کامل دستگاه زیر آب نیز نمایشگر به‌نوعی بلااستفاده می‌شود.

مرکز ثبت اختراع و پتنت آمریکا روز پنجشنبه سندی را مرتبط با یک پتنت از اپل منتشر کرد. پتنت مذکور پیشنهاد استفاده از یک «قطبنده‌ی اولتراسونیک» را برای نمایشگرها ارائه می‌کند تا به‌عنوان سیستم تشخیص لمس، لمس کاربر را از قطرات آب متمایز کند. درنتیجه تنها لمس خود کاربر توسط دستگاه تفسیر به فرمان می‌شود.

اید‌ه‌ی اصلی پتنت، سیستم تشخیص لمس آکوستیک را پیشنهاد می‌کند که از یک یا چند مبدل متصل به سطح دستگاه در آن استفاده می‌شود. مبدل‌ها می‌توانند از نوع پیزوالکتریک باشند و امواج اولتراسونیک را از سطح، به مبدل‌های دیگر در بخش دیگر دستگاه انتقال دهند. وقتی اجسامی مانند انگشت کاربر نمایشگر دستگاه را لمس می‌کنند، جریان امواج و به‌نوعی جابه‌جایی آن‌ها را در سطح، تغییر می‌دهند. نمایشگر با تشخیص چنین بازتاب‌هایی، تأخیر در امواج یا حذف آن‌ها، ورودی لمس فیزیکی را تشخیص می‌دهد و درنهایت آن را به‌عنوان ورودی می‌پذیرد.

با نگاهی به پتنت مذکور متوجه می‌شویم که چنین سبکی از دستگاه و نمایشگر، باز هم جای بهبود دارد. درواقع سیستم پیشنهادی هم باید هنوز هرگونه تماس با نمایشگر را بررسی کند. درنهایت سیستم پایه هم شاید مجددا قطرات باران را به‌عنوان لمس شناسایی کند. راهکار کاربردی برای چالش مذکور، استفاده از نوعی قطبنده‌ی اولتراسونیک دیگر خواهد بود که بین مبدل‌ها و صفحه‌ی نمایشگر قرار می‌گیرد. در چنین وضعیتی، المان قطبنده توانایی شناسایی لمس و برخوردهای ضعیف مانند قطرات آب را از لمس شدیدتر مانند فشار انگشت خواهد داشت.

المان قطبنده را می‌توان با استفاده از چند لایه ماده‌ی پیزو الکتریک با جهت‌دهی قطبی متضاد با مبدل آماده کرد. به‌علاوه استفاده از ماده‌ی آهن‌ربایی با قابلیت ایجاد جریان‌های مخالف هم مفید خواهد بود. به‌هرحال هر دو طراحی توانایی نادیده گرفتن لمس‌های فشاری قطرات آب را خواهند داشت. ساختار چندلایه با استفاده از چند ماده‌ی متفاوت با ضخامت‌های متفاوت نیز به‌عنوان راهکاری دیگر در تشخیص لمس‌‌‌های متفرقه پیشنهاد می‌شود.

کوپرتینویی‌ها به‌صورت هفتگی پتنت‌های بسیار زیادی را به دفتر پتنت و ثبت اختراع آمریکا ارائه می‌کنند. در این میان ارائه‌ی طرح پتنت قطعا به‌معنای وجود قابلیت مرتبط در محصولات آتی نخواهد بود. البته همین اسناد نیز حداقل نشان‌دهنده‌ی جهت‌گیری تحقیقاتی و تا حدودی برنامه‌های آتی اپل هستند. درباره‌ی تشخیص لمس انگشت از قطرات آب، اپل تنها ارائه‌کننده‌ی ایده و پتنت نیست. دو پتنت دیگر در اکتبر سال گذشته مطرح شدند که با تحلیل تعداد نقاط تماسی، لمس انگشت را از موارد دیگر تشخیص می‌دهند.

لمس آکوستیک که در پتنت اپل به آن اشاره شد، قبلا در کاربردهای دیگر بررسی شده است که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به تاچ آی دی اشاره کرد. پتنت‌های متعددی استفاده از مبدل و بررسی اولتراسونیک را برای تصویربرداری اثر انگشت به‌صورت آکوستیک پیشنهاد داده‌اند. چنین ایده‌هایی نه‌تنها امکان استفاده از تاچ آی دی را در پشت آیفون آسان می‌کند، بلکه احتمالا به استفاده از آن در کل نمایشگر (و نه یک نقطه‌ی خاص و محدود) خواهد انجامید.