Công nghệ cảm ứng điện dung lần đầu tiên được trang bị trên thiết bị nào

Cảm ứng điện dung và cảm biến điện trở là hai công nghệ màn hình cảm ứng phổ biến nhất trên các thiết bị di động từ trước đến nay.

Cảm ứng điện dung và cảm ứng điện trở khác nhau như thế nào?

Màn hình cảm ứng nói chung bao gồm khá nhiều loại như cảm ứng điện dung, điện trở, hồng ngoại, sóng âm,… nhưng đối với điện thoại di dộng, smartphone hay máy tính bảng hai công nghệ cảm ứng điện dung và điện trở được sử dụng nhiều hơn cả. Hãy cùng tìm hiểu về hai công nghệ màn hình này nhé!

Cảm ứng điện dung là gì?

Màn hình cảm ứng điện dung là loại màn hình sử dụng một lớp tương tác [lưới điện] được bao phủ bởi một lớp dẫn xuất điện làm từ hợp chất ITO tạo nên một ma trận lưới các tụ điện bao phủ toàn bộ màn hình và không có lớp đệm. Với đặc điểm này màn hình cảm ứng điện dung sẽ cho ánh sáng đi qua nhiều hơn, lên đến 90%.

Màn hình cảm ứng điện dung hoạt động dựa trên sự hút điện của bàn tay khi chúng ta chạm lên màn hình

Cách thức hoạt động của loại màn hình này dựa trên sự hút điện của bàn tay khi chúng ta chạm lên màn hình. Nó sẽ làm mất điện ở các tụ điện nơi tiếp xúc kéo theo sự thay đổi giá trị điện dung để từ đó thiết bị điều khiển có thể nhận dạng, xác định được toạ độ xy của điểm cảm ứng. Chính nhờ việc sử dụng thuộc tính điện năng trên cơ thể con người mà loại màn hình này có thể “hiểu” được những thao tác dù là rất nhẹ giúp việc cảm ứng trở nên nhẹ nhàng và dễ dàng hơn các loại màn hình khác. Nhưng cũng chính điều này làm cho việc sử dụng bút hay găng tay không còn phát huy tác dụng.

iPhone được tích hợp màn hình cảm ứng điện dung ra đời vào năm 2007

Với ưu điểm nhanh, nhạy và chính xác cao của mình, màn hình cảm ứng điện dung đang ứng dụng rất nhiều ở các lĩnh vực khác nhau. Đặc biệt, chúng đang là công nghệ cảm ứng dẫn đầu trong thế giới của các thiết bị giải trí cầm tay mà điển hình là smartphone.

Cảm ứng điện trở

Cảm ứng điện trở là công nghệ cảm ứng dựa trên áp lực của tay, bút cảm ứng hay bất kì vật nhọn nào tác động lên màn hình. Cấu tạo của loại màn hình cảm ứng này gồm một tấm kính hoặc nhựa acrylic mỏng bao phủ hai lớp tương tác là lớp dẫn xuất điện và lớp cảm biến điện trở. Hai lớp này được phân tách bởi một lớp đệm gồm các điểm và khoảng trống mà mắt thường không thể nhìn thấy được. Trên bề mặt của mỗi lớp tương tác được phủ một hợp chất gọi là ITO [oxit thiếc và Indi], dòng điện với các mức điện thế khác nhau sẽ được truyền qua hai lớp này. 

Cần một tác động 1 lực thì màn hình sẽ ghi nhận vị trí đang nhấn

Trong quá trình sử dụng, khi có sự tác động lên màn hình, hai lớp tương tác sẽ “chạm” nhau và mạch điện sẽ được kết nối đồng thời cường độ dòng điện chạy qua mỗi lớp cũng sẽ thay đổi. Lớp phía trên sẽ lấy điện thế từ lớp phía dưới và ngược lại lớp phía dưới sẽ lấy điện thế của lớp phía trên để từ đó bộ điều khiển xác định được tọa độ xy của điểm cảm ứng. 

Để có thể nhận biết được tác động của tay người dùng hay bút cảm ứng, các màn hình cảm ứng điện trở cần phải có lớp tương tác mềm phía trên. Điều này khiến nhiều người tỏ ra lo ngại về độ bền của chiếc điện thoại bởi khi thao tác màn hình cảm ứng điện trở đòi hỏi một lực tác động lớn hơn cảm ứng điện dung. Một nhược điểm nữa của loại màn hình này đó là việc ngăn chặn đến 30% lượng ánh sáng từ đèn nền bên dưới do có quá nhiều lớp thành phần bên trong.

N97 một trong những Smartphone cao cấp cuối cùng sử dụng màn hình điện trở

Tuy nhiên với đặc điểm là giá thành rẻ và chịu được môi trường khắc nghiệt, các loại màn hình vẫn còn được sử dụng trong khá nhiều thiết bị cảm ứng nơi công cộng. Riêng ở lĩnh vực điện thoại và smartphone, loại màn hình này chỉ phổ biến trong thời gian trước đây với các sản phẩm như HTC Touch Diamond, Samsung SGH-i900 Omnia, Nokia N97, còn hiện nay hầu như không được sử dụng rộng rãi nữa.

Trên đây là những khác biệt cơ bản giữa hai loại màn hình cảm ứng phổ biến nhất từ trước đến nay. Do những ưu điểm vượt trội hơn màn hình cảm ứng điện trở nên hiện nay, đa số các hãng công nghệ đều trang bị màn hình cảm ứng điện dung cho các thiết bị di động từ bình dân cho tới cao cấp.

Nguồn: Tổng hợp viết

Hiện tại có 3 công nghệ màn hình cảm ứng được sử dụng nhiều nhất.

Năm 2007, iPhone ra đời đánh dấu một bước chuyển mình mạnh mẽ của cả thế giới điện thoại lẫn công nghệ cảm ứng. Từ chỗ là một sự lựa chọn hoàn toàn có thể thay thế, ngày nay, màn hình cảm ứng đã trở thành thứ không thể thay thế ở các thiết bị đặc biệt là smartphone.  

Ngày nay, việc sở hữu một thiết bị màn hình cảm ứng không còn quá khó khăn. Có bao giờ, bạn tò mò về lịch sử của chúng? Bạn có biết có bao nhiêu công nghệ màn hình cảm ứng hay không? Hãy cùng chúng tôi điểm qua về lịch sử và hai công nghệ cảm ứng phổ biến hiện nay.

Nhìn lại lịch sử

Cha đẻ của công nghệ màn hình cảm ứng là tiến sĩ Samuel Hurst. Vào năm 1971, khi đang làm việc tại University of Kentucky Research Foundation. Tại đây, ông phải đọc một khối lượng tài liệu tốt nghiệp của sinh viên rất lớn . Để tiết kiệm thời gian, ông đã thiết kế ra một cảm biến cảm ứng mà ông 

gọi là "Elograph" [electronic graphics] - phát minh này đã cho phép ông nhập dữ liệu nhanh hơn. Cùng với phát minh này, công ty Elographics [ngày nay là Elo TouchSystems] ra đời.  Thiết bị này không giống các công nghệ cảm ứng ngày nay nhưng đây là một bước tiến lớn dẫn đến tự hình thành của màn hình cảm ứng hiện đại.

3 năm sau, vào năm 1974, ông thiết kế màn hình cảm ứng trong suốt đầu tiên, năm 1977, Elographics phát minh và đăng ký sở hữu công nghệ 5 wire - công nghệ còn cực kỳ phổ biến hiện nay.

Phân loại công nghệ cảm ứng

Về cơ bản, hàng trăm loại màn hình cảm ứng phổ biến hiện nay đều sử dụng 2 công nghệ chính: cảm ứng điện dung và cảm ứng điện trở. Bên cạnh đó, một công nghệ tốt nhưng ít được dùng hơn là cảm ứng hồng ngoại cũng sẽ  đề cập đến trong bài viết này.

Cảm ứng điện trở

Trước năm 2007, thời điểm iPhone ra đời và thay đổi hoàn toàn làng smartphone thế giới thì đây là công nghệ cảm ứng phổ biến nhất thế giới. Hầu hết các điện thoại cảm ứng khi đó điều sử dụng công nghệ này. Nếu may mắn sở hữu một PDA hay các thiết bị chạy Windows Mobile có màn hình cảm ứng, nhiều khả năng đây là màn hình cảm ứng điện trở. Hiện nay, công nghệ này vẫn được sử dụng trên một thiết bị rẻ tiền.

Đặc điểm nổi bật nhất của công nghệ này là dễ chế tạo, rẻ tiền. Tuy nhiên, màn hình cảm ứng điện trở có một điểm yếu chết người khiến nó càng ngày càng ít được sử dụng: dễ xước và khi xước ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cảm ứng.

Màn hình cảm ứng điện trở có 3 công nghệ chính: 4, 5 và 8 dây [4-wire, 5-wire and 8-wire], trong thực tế, loại 5 dây được sử dụng nhiều nhất. Bên cạnh đó, sau này, người ta sử dụng màn hình cảm ứng điện trở 3 lớp nâng tuổi thọ cảm ứng lên rất cao [35 triệu lần click so với 1 triệu] của công nghệ 2 lớp truyền thống.

Giải pháp của công nghệ cảm ứng điện trở rất đơn giản, chúng gồm 2 lớp mạch dẫn diện và lớp mạch cảm ứng được phân cách bởi một lớp đệm [spacer dots]. Khi hoạt động, dòng điện sẽ truyền qua màn hình, các lớp mạch sẽ tương tác với nhau và xác định được vị trí mà ta "chạm" vào. Vì vậy, màn hình này có thể dùng bất cứ thứ gì để "chạm" nhưng chỉ nhận cảm ứng đơn điểm.

Như vậy, màn hình cảm ứng điện trở có:

Điểm mạnh: giá thành rẻ, dễ sản xuất, có thể dùng bất cứ thứ gì để "chạm" [bút stylus, đầu ngón tay, chìa khóa...].

Điểm yếu: dễ xước, khi xước chất lượng cảm ứng giảm. Độ bền thấp, chỉ có thể nhận cảm ứng đơn điểm, cho độ sáng yếu hơn.

Cảm ứng điện dung

Đây là công nghệ được sử dụng trong hầu hết các các màn hình cảm ứng đặc biệt là của smartphone. Nếu đang sở hữu một màn hình cảm ứng đa điểm như của iPhone, Galaxy... bạn đang sử dụng công nghệ điện dung. Apple và iPhone được coi là "công thần" giới thiệu công nghệ cảm ứng điện dung đa điểm với thế giới.

Màn hình cảm ứng điện dụng gồm hai phần chính: đơn điểm và đa điểm. Màn hình cảm ứng điện dung chỉ có 1 lớp [lưới điện] được bảo bởi một lớp dẫn xuất [thường làm từ Indium tin oxide] và không có lớp đệm. 4 điện cực đặt ở 4 góc có nhiệm vụ xác định việc "chạm" của người dùng.

Đặc điểm của màn hình điện dung là chỉ có thể tác động bằng các vật thể nhất định: ví dụ như ngón tay người. Màn hình cảm ứng điện dung có khả năng cảm ứng đa điểm, cho ánh sáng tốt hơn. Đặc biệt, tuổi thọ của màn hình điện dung rất cao [khoảng 225 triệu lần click]. 

Màn hình cảm ứng điện dung có:

Điểm mạnh: cảm ứng đa điểm, độ bền, độ sáng và độ nhạy cao. Khó bị xước.

Điểm yếu: giá thành cao, không phải thứ gì cũng có thể "chạm" được.

Cảm ứng hồng ngoại

Một loại cảm ứng ít được sử dụng hơn là cảm ứng hồng ngoại. Đúng như tên gọi, công nghệ cảm ứng này dựa trên cơ sở các tia hồng ngoại. Màn hình cảm ứng hồng ngoại được chia làm hai loại: cảm ứng nhiệt và cảm ứng quang. Cảm ứng nhiệt hoạt động dựa trên sự thay đổi nhiệt độ còn cảm ứng quang dựa trên sự thay đổi về ánh sáng [do tia hồng ngoại có khả năng "cảm nhận" cả hai].

Công nghệ cảm ứng tia hồng ngoại không được phổ biến so với các loại khác, đây là loại hình cảm ứng đắt nhất. Do đó các nhà sản xuất ít áp dụng cho việc chế tạo hàng loạt.

Các cảm biến của công nghệ này được bố trí phía trên và xung quanh màn hình phát ra các tia tạo thành lưới tia hồng ngoại. Khi chúng ta chạm vào lưới hồng ngoại sẽ bị "đứt" nhờ đó xác định vị trí của điểm chạm. Vì vậy, chỉ cần chạm rất nhẹ màn hình cũng có thể cảm nhận được. Tuy nhiên, điểm yếu của màn hình này là hoạt động không chính xác trong điều kiện ánh sáng mạnh hoặc nhiệt độ quá thấp.

Trên thực tế, dù rất tốt nhưng cảm ứng hồng ngoại ít được sử dụng do giá thành sản xuất quá cao. Cảm ứng hồng ngoại chỉ được sử dụng trong các công việc yêu cầu độ chính xác cao và cực kỳ nhạy.

Vậy màn hình cảm ứng hồng ngoại có:

Ưu điểm: cảm ứng cực nhạy, có thể dùng bất cứ thứ gì để "chạm". Chống xước, bụi...

Nhược điểm: giá thành cao. Trong một số điều kiện như ánh sáng mạnh, chất lượng cảm ứng bị giảm, nhưng với các kỹ thuật quét mã hóa hiện đại chống nhiễu nền hiệu quả vẫn đảm bảo độ nhạy cao trong điều kiện ánh sáng mạnh, tuy nhiên điều đó cũng làm tăng giá thành.

Nguồn: GenK

© Copyright by STECH 2020. All rights reserved.