Bên trong một màn hình cảm ứng

Còn nhớ cách đây năm năm, ngày “hãng táo” ra mắt chiếc iPhone đầu tiên, cả thế giới đều bán tín bán nghi về sự thành công của màn hình cảm ứng. Vậy mà giờ đây, cái ý tưởng từng được cho là điên rồ ấy lại trở thành xu hướng điện thoại thông minh trên toàn cầu.

Từ lâu, con người đã phát minh ra màn hình cảm ứng và ứng dụng nó vào nhiều lĩnh vực cũng như ngành nghề khác nhau trong cuộc sống như màn hình ở các máy rút tiền, máy tính tiền trong siêu thị, máy bán nước nơi công cộng… Thời điểm ấy, màn hình cảm ứng vẫn là một cái gì đó khá mới mới mẻ và việc ứng dụng nó vào các sản phẩm thường được cho là xả xỉ.

Tuy nhiên, mọi việc đã thay đổi trong những năm gần đây khi những chiếc smartphone bắt đầu tạo được những thành công của mình. Giờ đây, với mức giá ngày càng rẻ, chức năng ngày càng nhiều, chúng đã trở thành một hiện tượng và có mặt khắp nơi đồng thời biến khái niệm cảm ứng trở nên quá đỗi bình thường. Bên cạnh đó, chúng còn đem đến cho người dùng những trải nghiệm mới trong việc tương tác và điều khiển các thiết bị, ứng dụng.

Màn hình cảm ứng là gì?

Một cách đơn giản, màn hình cảm ứng là loại màn hình có thể đáp ứng lại sự điều khiển của người dùng thông qua thao tác tiếp xúc của ngón tay hay những chiếc bút cảm ứng trong các điện thoại trước đây. Lợi thế của màn hình cảm ứng là khả năng tùy chỉnh giúp cho các nhà sản xuất có được nhiều cách thiết kế về mặt giao diện cũng như tính năng cho một chiếc smartphone. Bên cạnh đó, với việc bỏ đi các hệ thông phím bấm vật lý truyền thống trước đây, người dùng có thể được trải nghiệm những màn hình có kích thướt lớn hơn, thoáng hơn khiến cho một số chức năng như xem phim, lướt web, chơi game… trên điện thoại trở nên phổ biến và khả thi hơn.

Cấu tạo

Tùy vào mỗi loại mà màn hình cảm ứng có cấu tạo khác nhau. Điển hình, một màn hình smartphone sẽ có cấu tạo gồm nhiều lớp chất liệu mà dưới cùng là chất hỗ trợ hiển thị. “Chất nền” này có thể được làm từ một hỗn hợp dẻo, mỏng với màn hình mềm trong các loại điện thoại thời trước, hoặc là chất cứng như điện thoại hiện nay.

Phủ trên chất nền là yếu tố tạo độ sáng (như đèn chiếu từ phía sau cho màn hình LCD), trên nữa là lớp TFT (thin-film transitor - màng bán dẫn mỏng), sử dụng bóng bán dẫn để giữ cho các điểm ảnh vẫn sáng cho đến khi hình ảnh bị thay đổi.

Các bộ phận điều khiển của một màn hình cảm ứng.

Tiếp theo là lớp cảm ứng với các màng và bộ lọc để giảm bớt sự chói. Cuối cùng là lớp bao phủ, có thể nằm trên cùng như một lớp riêng biệt, hoặc có thể đi cùng với lớp cảm ứng. Điển hình trong việc chế tạo lớp này là hãng Corning với Gorilla Glass.

Gorilla Glass là loại kính mỏng được làm từ hợp kim kiềm - aluminosilicate, có mức cường lực cao hơn nhiều lần so với loại kính truyền thống. Với loại kính này, các thiết bị sử dụng có thể giảm thiểu những vết trầy xước, lõm, nứt nếu chẳng may bị va đập hay tiếp xúc vật cứng, nhọn trong quá trình sử dụng.

Hiện nay, Gorilla Glass đang được sử dụng trên rất nhiều thiết bị như laptop, máy tính bảng, smartphone thậm chí là các tivi LCD. Mặc dù không được công bố chính thức nhưng một số nguồn tin cho rằng iPhone 4 cũng được Apple sử dụng loại kính này. Hiện nay phiên bản thứ hai của Gorilla Glass đã được ra mắt với một số cải tiến đáng chú ý như mỏng hơn 20% mà vẫn giữ nguyên độ bền vững, sáng hơn, hỗ trợ tốt hơn khả năng cảm ứng. Đặc biệt, Corning còn cho biết Gorilla Glass 2 sẽ hoạt động rất tốt với những chiếc máy tính bảng chạy Windows 8.

Những thành phần vật lý nêu trên là các yếu tố ảnh hưởng không ít đến chất lượng hình ảnh cơ bản của một màn hình. Ví dụ, khi một màn hình được trang bị lớp kính phủ bảo vệ tốt nó sẽ “tống khứ” được lượng không khí bị giam giữ giữa lớp phủ và lớp dưới nó, giảm tải sự phản xạ khi ánh sáng tràn ra, từ đó cải thiện việc đọc. Còn đối với những chất liệu kém chất lượng, màn hình có thể bị thu hẹp góc nhìn giảm màu sắc. Và chính những điều này sẽ làm cho trải nghiệm di động không còn hoàn hảo.

Nguyên lý hoạt động

Bất kì một màn hình cảm ứng nào đều có nhiệm vụ chính là “số hóa” vị trí tiếp xúc thành một tọa độ xy trong không gian hai chiều và dĩ nhiên là ngay lập tức. Công việc này được thực hiện thông qua ba thành phần là cảm biến, bộ điều khiển (phần cứng) và phần mềm điều khiển.

Khi chạm màn hình cảm ứng, có hàng loạt quy trình diễn ra, nhưng với thời gian trong tích tắc.

Cảm biến chính là lớp cảm ứng như đã đề cập ở phần cấu tạo. Nó được làm từ thủy tinh hay nhựa trong suốt, trên bề mặt là các cảm biến để nhận dạng những tiếp xúc từ tay hay bút. Tùy theo loại màn hình mà người ta có các cách tạo lưới hay “giăng bẫy” sau đó thông qua sự thay đổi của điện áp, điện dung, điện trở trên màn hình để xác định tọa độ của điểm cảm ứng.

Bộ điều khiển là một mạch điện tử đóng vai trò trung gian để biên dịch các tín hiệu từ cảm biến để các thiết bị cũng như phần mềm điều khiển hiểu được chúng. Sau đó, với mỗi thiết bị cụ thể phần mềm điều khiển sẽ được tích hợp để giúp hệ điều hành và các ứng dụng khác hiểu được những tín hiệu này và đáp ứng lại phù hợp với những chức năng mà người dùng muốn tương tác với thiết bị của mình.

Phân loại
Màn hình cảm ứng thường được chia làm hai loại là cảm ứng chủ động và bị động. Cảm ứng chủ động được sử dụng trong các hệ thống lớn và giá thành cao nên không phổ biến như cảm ứng bị động.
Cảm ứng bị động ngày nay được ứng dụng trong rất nhiều các thiết bị như máy tính tiền, máy rút tiền, máy bán vé, bán hàng tự động… và đặc biệt là trong các thiết bị cầm tay như máy chơi game, điện thoại di động và máy tính bảng.

Màn hình cảm ứng bị động lại được chia làm bốn loại theo các công nghệ đó là điện trở, điện dung, hồng ngoại và sóng âm. Trong đó, ở lĩnh vực điện thoại di động, smartphone cảm ứng điện trở và điện dung được sử dụng phổ biến hơn cả.

Với ưu thế có độ nhạy cao và chính xác, cảm ứng điện dung đang lấn át cảm ứng điện trở và trở thành cộng nghệ được sử dụng nhiều nhất trong những dòng smartphone từ trung cấp đến cao cấp ngày nay. Bên cạnh đó, việc hỗ trợ tốt các thao tác phức tạp như kéo, thả, lật và cảm ứng đa điểm cũng tạo nên sự thành công cho công nghệ cảm ứng này.

Màn hình cảm ứng vẫn đang là kẻ thống trị trong các thiết bị cầm tay ngày nay. Tuy nhiên công nghệ là không ngừng thay đổi, chúng ta cùng chờ xem liệu sau cảm ứng thì cái gì sẽ dẫn đầu xu thế?

Theo Đăng Khoa - eChip