Ngược dòng phát triển của công nghệ màn hình cảm ứng

Công nghệ màn hình cảm ứng giờ đây không còn là một điều xa vời của tương lai mà đã gần như trở thành một tính năng chủ yếu không thể thiếu trong các thiết bị di động. Vào năm 2007, khi Apple lần đầu tiên giới thiệu về điện thoại iPhone hỗ trợ màn hình cảm ứng thì công nghệ này đã nhanh chóng phát triển với tốc độ chóng mặt. Các công nghệ cảm ứng mới liên tục ra đời và được phát hành thương mại rộng rãi.

Màn hình cảm ứng là loại màn hình rất nhạy cảm với các tương tác từ tay người hoặc các loại bút stylus, đã phát triển được khoảng gần nửa thế kỷ. Thời gian đầu, màn hình cảm ứng được sử dụng trên các máy ATM, các hệ thống GPS, tính tiền, theo dõi, giám sát y tế, máy chơi game, máy tính, điện thoại và giờ đây tiếp tục xuất hiện trong các công nghệ mới hơn.

Nguồn gốc của công nghệ màn hình cảm ứng

E.A. Johnson được cho là người đầu tiên phát minh ra công nghệ màn hình cảm ứng vào năm 1965. Sau đó, máy tính bảng áp dụng công nghệ này đã được cấp bằng sáng chế vào năm 1969, nhưng chỉ có thể hỗ trợ một điểm chạm và sử dụng hạn chế trong lĩnh vực kiểm soát không lưu tại các sân bay cho đến tận năm 1995.

Tiếp đó, Bent Stumpe và Frank Beck, hai kỹ sư tại CERN, đã phát triển một màn hình cảm ứng điện dung trong những năm đầu của thập niên 70 thế kỷ trước. Loại màn hình này khi mới ra mắt có độ nhạy không cao và thường chỉ phản ứng tốt với một số loại công cụ chuyên dụng như bút stylus. Màn hình cảm ứng điện dung được đưa vào sản xuất bởi CERN và sử dụng lần đầu tiên vào năm 1973.

Trong khi đó, Samuel G. Hurst đã nghiên cứu thành công màn hình cảm ứng điện trở vào năm 1971. Loại màn hình cảm biến này của Hurst được đặt tên gọi là “Elograph”, gần giống với tên công ty Elographics của ông. Tuy nhiên, màn hình điện trở không được sản xuất hàng loạt cho đến tận những năm 1980.

Hai loại màn hình cảm ứng điện trở và điện dung có sự khác nhau rõ ràng về bản chất. Màn hình chạm hay điện trở (resistive) là màn hình có cấu tạo gồm nhiều lớp và giữa các lớp có sự dẫn điện. Khi chạm vào màn hình bằng bút, hay ngón tay, điện trở giữa các lớp thay đổi, bộ phân cảm biến xác định tọa độ của vị trí thay đổi điện trở.

Trong khi đó, màn hình cảm ứng điện dung (capacitive) cũng bao gồm nhiều lớp nhưng không dẫn điện. Cấu tạo của màn hình này gần giống một tụ điện. Ở trạng thái bình thường, màn hình này được tích điện, khi chạm vào bằng tay, điện dung của tụ điện thay đổi (hoặc hiểu theo cách khác là điện tích truyền từ màn hình sang người là một môi trường dẫn điện), bộ phận cảm biến sẽ xác định tọa độ của của phần bị chạm. Các màn hình điện dung hiện nay mới chỉ nhận được tín hiệu khi chạm bằng ngón tay. Ngoài ra, hãng Sharp còn phát triển một loại màn hình cảm ứng khác là photodetector, loại này có thể hoạt động như một máy quét.

Công nghệ cảm ứng đa điểm bắt đầu xuất hiện vào năm 1982, khi các kỹ sư ở đại học Toronto phát triển thành công chiếc màn hình cảm ứng đa điểm đầu tiên. Từ đó, họ bắt đầu chuyển sang nghiên cứu sâu hơn về giao diện cũng như phần mềm và nền móng cho công nghệ mang tính đột phá ấy sau này. Chính trong khoảng thời gian này, Myron Krueger đã phát triển một hệ thống quang học theo dõi chuyển động của tay. Một năm sau, Đại học Toronto và ông Bill Buxton, một nhà khoa học máy tính đã đặt nền móng vững chắc khi chế tạo được máy tính bảng cảm ứng đa điểm sử dụng công nghệ điện dung.

Màn hình cảm ứng điện trở hay điện dung đều hỗ trợ công nghệ đa điểm. Nhưng với lợi thế về độ nhạy, sự chính xác và khả năng kiểm soát nhiều điểm tiếp xúc dễ dàng, màn hình cảm ứng điện dung được sử dụng phổ biến hơn cả. Nguyên lý hoạt động của đa điểm cũng tương tự như đơn điểm chỉ khác nhau ở chỗ đa chạm sẽ xác định nhiều tọa độ cùng lúc trên màn hình. Vì vậy, khả năng đáp ứng theo thời gian thực rất được chú trọng để có thể xác định chính xác thao tác của người dùng.

Trong những năm 1990, nhà khoa học máy tính Andrew Sears đã tiến hành một nghiên cứu học thuật về sự tương tác giữa con người và máy tính. Theo đó, tính năng nhận diện các cử chỉ của tay người đã trở nên thông minh hơn và hứa hẹn tiếp tục được ứng dụng trong công nghệ sản xuất màn hình cảm ứng.

Kỷ nguyên các thiết bị màn hình cảm ứng được hình thành

HP-150 là một trong những chiếc máy tính có màn hình cảm ứng đầu tiên được phát hành phiên bản thương mại vào năm 1983. Tính năng chính của thiết bị là gồm một loạt các chùm tia hồng ngoại dọc và ngang quét ở phía trước của màn hình. Khi người dùng chạm vào màn hình, chuỗi tia hồng ngoại sẽ đặt vị trí con trỏ tại điểm người dùng muốn thao tác. Khi đó, HP-150 được bán với mức giá lên tới 2.795 USD.
Atari 520ST là phiên bản thương mại đầu tiên của hệ thống POS (một loại hệ thống bán hàng tính tiền tự động khá phổ biến), ngày nay vẫn còn được sử dụng tại một số nhà hàng. Bên cạnh đó, năm 1986, phần mềm máy tính 16-bit màu được nghiên cứu thành công bởi Gene Mosher với bản quyền thuộc ViewTouch.

Năm 1987, Apple đã chế tạo ra Apple desktop bus (ADP), là cổng giao tiếp có trong máy Apple, ADP cho phép các thiết bị tốc độ thấp như chuột, bàn phím kết nối với máy tính. Công nghệ này vẫn được sử dụng phổ biến trên smartphone và tablet hiện nay.

IBM Simon là điện thoại đầu tiên sở hữu màn hình cảm ứng xuất hiện vào năm 1992 và đây cũng được coi là “smartphone” đầu tiên của nhân loại, mặc dù khi đó thuật ngữ này vẫn chưa ra đời. Sau đó, một vài đối thủ của IBM Simon có mặt vào đầu thập niên 90, nhưng hầu hết đa phần các thiết bị di động với màn hình cảm ứng đều mới chỉ giống như mọt thiết bị PDA.

FingerWorks, một công ty chuyên nghiên cứu về cử chỉ tương tác với màn hình đã sản xuất một dòng sản phẩm cảm ứng đa điểm vào năm 1998, bao gồm cả iGesture Pad và bàn phím TouchStream. Công ty này đã được mua lại bởi Apple vào năm 2005.

Trong năm 2007, Apple đã tạo nên dấu ấn đột phá và có làm rung chuyển thị trường di động khi phát hành iPhone thế hệ đầu tiên. Giao diện của iPhone là hoàn toàn dựa trên cảm ứng, bao gồm cả bàn phím ảo. Dòng điện thoại iPhone đã mở đường cho hàng loạt các thiết bị ăn theo khác của Apple như iPod Touch và iPad.

Tuy nhiên, trên thực tế không hẳn Apple là người đi tiên phong đầu tiên trong lĩnh vực sản xuất hàng loạt điện thoại có màn hình cảm ứng. Một năm trước khi iPhone được tiết lộ, LG PRADA mới là điện thoại có màn hình cảm ứng điện dung đầu tiên. Samsung và Nokia cũng đã có mầm mống ý tưởng về điện thoại di động cảm ứng, nhưng khi đó chưa được công bố chính thức.

Sự bùng nổ trong thị trường màn hình cảm ứng lan truyền từ điện thoại trong quá khứ tới các thiết bị khác, như máy chơi game hay máy tính bảng. Và chúng ta cũng đã chứng kiến một cuộc chạy đua phát triển máy tính bảng có màn hình cảm ứng vô cùng khốc liệt giữa các ông lớn công nghệ như Apple, Microsoft, Amazon, Samsung và Google. Thậm chí, một số loại màn hình cảm ứng dẻo cũng đã xuất hiện và hứa hẹn sẽ được ứng dụng trong tương lai.

Theo Genk