Câu trả lời đó là những màn hình trình duyệt  đa điểm , đã làm ngòi nổ tăng trưởng cho thị trường mobile .

Cách đây không lâu người ta sử dụng PalmPilot với một cái bút nhỏ hoặc dùng ngón tay di chuyển trên bàn phím nhỏ của BlackBerry . Sau đó , trong tháng 1/2007 Apple giới thiệu iPhone và bắt đầu mọi thứ thay đổi . Đột nhiên người dùng  thích dùng ngón tay của mình di chuyển trên màn hình , giãn hoặc co lại những hình ảnh và thực hiện các thao tác mà trước kia chưa từng làm với giao diện của điện thoại thông minh .

Chúng ta không chỉ dùng một ngón tay để điều khiển mà còn có thể sử dụng nhiều ngón tay trên màn hình TouchScreen đa điểm . Điều gì đã làm nên cuộc cách mạng với màn hình  TouchScreen .

Có nhiều công nghệ Touch khác nhau được các kỹ sư thiết kế thực hiện .

Geoff Walker là chuyên gia công nghiệp Touch của Walker Mobile , có khoảng 18 công nghệ Touch khác nhau . Một số dùng ánh sáng nhìn thấy hoặc hồng ngoại , một số khác dùng sóng âm và một số dùng những bộ cảm biến lực . Tất cả đều có những ưu khuyết điểm riêng của nó như kích thước , độ chính xác , độ tin cậy , độ bền , số lượng cảm biến Touch và cả giá thành .

Kết cục có hai công nghệ hoàn toàn khác nhau chiếm chủ đạo trong thị trường TouchScreen trong suốt được dùng cho màn hình hiển thị trong thiết bị mobile . Một đòi hỏi những bộ phận di chuyển trong khi công nghệ kia là hợp thể thống nhất . Một dựa vào điện trở để cảm nhận Touch còn công nghệ kia lại dựa vào điện dung tụ điện . Một là analog còn kia là digital , analog được biến đổi thành giá trị số như điện áp , còn công nghệ digital dựa vào giá trị nhị phân giữa có hay không có tín hiệu .

Cảm ứng điện  trở

Công nghệ TouchScreen truyền thống là điện trở analog . Những Panel làm việc bằng cách nhận biết điện trở thay đổi là bao nhiêu khi một điểm được nhấn ( Touch ) .

Quá trình này được thực hiện bằng hai lớp riêng biệt . Thông thường lớp phía dưới được làm bằng kính và lớp phía trên là màng nhựa mỏng . Khi ấn tay xuống lớp màng , nó tạo ra tiếp điểm tiếp xúc với lớp kính và để tạo thành một mạch điện  kín .

Mỗi lớp kính và màng nhựa được phủ bằng lưới dẫn điện . Lưới này có thể làm bằng những sợi dây kim loại nhưng chúng thường được làm bằng lớp màng mỏng dẫn điện trong suốt . Và trong hầu hết các trường hợp vật liệu này là ITO (indium tin oxide) . Các điện cực trên 2 lớp chạy vuông góc với nhau : những dây dẫn song song chạy theo một hướng trên tấm kính và vuông góc với những dây dẫn trên lớp màng nhựa .

Khi ấn xuống trên màn hình cảm ứng , tiếp điểm được tạo ra giữa lưới trên kính và lưới trên lớp màng mỏng . Điện áp của mạch điện được đo , và những tọa độ X và Y của vị trí tiếp điểm được tính toán dựa trên tổng trở tại điểm tiếp xúc .

Điện áp analog này được xử lí thông qua bộ chuyển đổi ADC (analog-to-digital converter) để tạo ra tín hiệu số để mạch điều khiển của thiết bị có thể dùng như là tín hiệu đầu vào từ người dùng  .

Có gì đặc biệt với Gorilla Glass

Nhiều nhà cung cấp đã nhanh chóng thông báo dùng Gorilla Glass của Corning trong sản phẩm của mình . Đó là lớp kính được dùng để bảo vệ lớp ngoài cùng của nhiều thiết bị từ điện thoại thông minh tới những TV có kích thước lớn . Những điều gì làm cho Gorilla Glass tạo nên sự khác biệt ?

Câu trả lời nằm trong thành phần của lớp kính . Hầu hết kính màn hình có công thức Nhôm Silicate Al­₂(SiO₃)₃ , nhưng kính lại có chứa những ion Natri ( Na ) trong cả vật liệu . Và đây là sự khác biệt bắt đầu .

Kính được đặt trong bồn chứa Kali (K) nóng chảy khoảng 400^o . Các ion K đẩy các ion Na . Đó là quá trình làm giảm ion Na trên bề mặt kính bằng ion K nhưng vào sâu bên trong thì sự thay thế này càng ít đi .

Na có số nguyên tử là 11 , K có số nguyên tử là 19 , nên nguyên tử K lớn hơn so với nguyên tử Na . Bán kính nguyên tử Na là 180 picomet , của K là 220 picomet do đó K lớn hơn Na 20% .

Hãy tưởng tượng bạn có hộp chứa những quảng bóng Tennis . Điều gì sẽ xảy ra nếu bỏ lớp bóng bên ngoài và thay thế chúng bằng những quản bóng lớn hơn . Bóng sẽ bóp chặt lại với nhau hơn và rất khó để có thể lấy một quá bóng ra .

Điều gì sẽ xảy ra với lớp kính khi những ion K chiếm chỗ những ion Na khi ấy tạo nên lớp kính chặt chẽ hơn khó bị nứt vỡ điều đó làm cho kính chắc chắn hơn .

Khái niệm tăng sức chịu đựng của kính thông qua phương pháp trao đổi ion không phải là mới mẻ vì điều này đã được biết từ những năm 1960 . Và có nhiều công ty  khác đã đưa ra những kính chịu lực theo phương pháp trên nhưng nhãn hiệu Gorilla Glass của Corning có thị phần lớn hơn cả .

Một trong những ưu thế lớn của những Panel cảm ứng điện trở là có giá thành tương đối rẻ . Bên cạnh đó bạn lại có thể dùng hầu hết mọi thứ để tạo ra tín hiệu đầu vào : ngón tay , móng tay , bút chỉ … tuy nhiên theo Sharp điều đó rất dễ làm hỏng lớp màng mỏng .

Tuy nhiên công nghệ này lại có những nhược điểm . Đầu tiên hệ thống  tương tự rất dễ bị biến đổi so đó người dùng thường xuyên phải hiệu chỉnh lại panel Touch theo thời gian . Nếu đã từng sở hữu một PalmPilot hoặc PDA khác bạn nhớ thỉnh thoảng phải thực hiện bước hiệu chỉnh chuẩn trên thiết bị của mình . Tiếp theo vật liệu ITO dùng làm chất dẫn điện thường giòn không thích hợp với uốn , theo thời gian sử dụng lặp đi lặp lại khiến cho ITO bị gãy , làm hỏng phần mạch điện  tạo nên những điểm chết trên màn hình cảm ứng .

Bên cạnh đó cần một khoảng hẹp giữa phần cảm biến và vật liệu giữa đó là không khí nhưng lại có một số vấn đề về nó .

Đầu tiên khe hẹp này khiến cho module Touch và phần hiển thị dày lên . trong khi khách hàng thường yêu cầu thiết bị ngày càng mỏng hơn , chênh lệch 1mm cũng là vấn đề lớn .

Vấn đề khác đó là tính chất quang học của các lớp khác nhau . Bạn có thể thấy hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi đi qua hai môi trường trong suốt khác nhau . Bạn nhìn vào cốc nước thủy tinh có cắm ống hút thấy có hiện tượng ống hút bị bẻ gãy khi đi vào nước mặc dù không  phải như vậy . Nguyên nhân là do ánh sáng bị bẻ cong , hay còn gọi là khúc xạ , khi truyền từ môi trường vật liệu này sang môi trường vật liệu khác . Nếu vật liệu có chỉ số khúc xạ giống nhau ánh sáng không bị thay đổi đường đi , nhưng nếu chỉ số khác xạ khác nhau ánh sáng sẽ bị uốn cong .

Không gian giữa lớp kính và lớp màng nhựa mỏng của Panel cảm ứng điện trở có chứa đầy không khí và không khí có chỉ số khúc xạ khác với những lớp khác , điều đó sẽ làm cho ánh sáng bị uốn cong . Điều này làm ảnh hưởng đến chất lượng hiển thị hình ảnh .

Khe không  khí là vấn đề đặc biệt khi xem hình ảnh hiển thị trong điều kiện ánh sáng môi trường cao như ánh sáng mặt trờ bên ngoài . Ánh sáng bên ngoài qua lớp trên cùng , sau đó uốn cong khi đi vào khe không  khí , và có thể phản xạ giữa lớp kính và lớp nhựa trước khi thoát ra ngoài . Điều đó sẽ làm giảm độ tương phản của hình ảnh khiến cho người dùng khó nhìn thậm chí không  nhìn thấy gì.

Những vấn đề lớn nhất của những Panel điện trở trong mắt người dùng đó là việc họ chỉ có thể tốt khi bấm một lần Touch tại một thời điểm . Nếu chạm vào bề mặt Panel tại 2 vị trí cùng một lúc có thể tạo ra một tọa độ hoàn toàn khác với một trong hai điểm vừa bấm .Tuy nhiên cũng có cách để tạo ra những Panel cảm ứng điện  trở đa điểm nhưng rất đắt và phức tạp , ví dụ như tạo ra một ma trận những điểm tiếp xúc trên một lớp .

Điện dung

Thật may có cách làm tốt hơn so với cảm biến điện  trở và hiện nay được dùng nhiều trong các thiết bị mobile dùng công nghệ điện  dung hoặc được viết tắt là “p-cap” hoặc “pro-cap” . Theo những nguồn phân tích khác nhau thì công nghệ TouchScreen bằng điện  trở đang mất thị phần vào tay công nghệ pro-cap và dự kiến sẽ còn tiếp tục mất trong tương lai .

Pro-cap là công nghệ ở trạng thái hợp nhất không có thành phần chuyển động , không  như công nghệ cảm biến điện  trở . Thay bằng việc dựa trên điện trở mà công nghệ pro-cap dựa vào điện dung của tụ điện .

Ví dụ khi bạn đi bộ trên thảm bằng giày đế cao su vào mùa đông thì những điện  tử được nạp vào trong cơ thể của bạn do nhiễm điện  ma sát . Nếu bạn chạm thay vào một vật dẫn điện thì những điện  tử sẽ truyền qua cơ thể của bạn để tới vật thể này thậm chí còn tạo ra cả tia lửa điện .

Nếu bạn nạp điện  tới một chất dẫn điện và mang một chất dẫn điện khác tới gần , vật dẫn điện  thứ hai sẽ lấy một số điện tích từ vật dẫn đầu tiên và đó là hiện tượng nhiễm điện do cảm ứng . Nếu như biết lượng điện nạp đầu tiên thì có thể xác định khi nào lượng điện nạp thay đổi . Đó là nguyên tắc dùng trong màn hình TouchScreen bằng công nghệ điện dung pro-cap .

Những công nghệ điện dung đầu tiên yêu cầu bạn phải chạm thực sự tới lớp dẫn điện nhưng cách thức này khiến cho lớp dẫn điện  này dễ bị hỏng nên ngày nay không còn được dùng . Hiện tại công nghệ TouchScreen bằng điện dung dựa vào trường điện  từ áp lên phía trên tấm Panel của lớp cảm biến dẫn điện . Bạn có thể phủ lên module Touch lớp kính mỏng nhưng vẫn nhạy khi một chất dẫn điện tới gần .

Màn hình cảm biến điện dung pro-cap dùng 2 lớp dẫn điện đặt cách rời nhau bằng chất cách điện ( như lớp kinh mỏng hoặc có thể dùng lớp cách điện  khác ) . Phần dẫn điện thông thường được làm bằng ITO trong suốt , như của cảm biến điện  trở . Tuy nhiên lớp dẫn điện không  bao giờ bị cong nên không bị hỏng như màn hình công nghệ cảm biến điện trở .

Các dây dẫn trong mỗi lớp được tách rời do đó có thể đo được điện  dung tại mỗi vị trí riêng biệt . Như Panel cảm biến điện  trở , các dây dẫn chạy vuông góc với lớp dưới do đó thiết bị có thể xác định được vị trí tọa độ X, Y mỗi khi chạm vào . Sự khác là các dây dẫn riêng biệt được quét tuần tự với tốc độ cao do đó tất cả những vị trí được đo nhiều lần trong mỗi giây .

Khi bạn chạm vào màn hình bằng đầu ngón tay , nó “lấy” một ít điện  tử từ mỗi lớp của dây dẫn tại điểm đó . Những điện tử này có cường độ rất nhỏ nên đó là lí do tại sao bạn không hề có cảm giác gì khi chạm tới bề mặt màn hình , nhưng mặc dù ít vẫn đủ để nhận ra sự thay đổi . Bởi vì mỗi dây dẫn được kiểm tra riêng biệt nên có thể nhận dạng được nhiều điểm chạm cùng một lúc .

Công nghệ pro-cap không phải không có thách thức . Hệ thống  dây dẫn rất nhạy cảm với nhiễu điện  từ những can nhiễu điện từ EMI . Điều này là vấn đề cho những thiết bị hiển thị như Panel LCD và OLED mà dựa vào ma trận chủ động bóng bán dẫn có tốc độ chuyển mạch nhanh từ Bật sang Tắt . Mạch điều khiển TouchScreen phải lọc ra những nhiễu để phát hiện ra đâu là những điểm Touch thực sự .

Bộ điều khiển còn được yêu cầu thực thi những quyết định khác nhau . So sánh những kết quả từ những tọa độ cạnh nhau có thể hỗ trợ xác định việc chạm ( touch ) là “cứng” hoặc “mềm” , hoặc là kết quả của việc tì tay lúc nghỉ ngơi trên màn hình mà để loại trừ . Một số điện thoại thông minh dùng màn hình TouchScreen để báo hiệu khi nào điện thoại đặt cạnh mặt của người dùng do đó màn hình có thể Bật hoặc Tắt để tiết kiệm điện năng .

Tất cả những nhiệm vụ yêu cầu sức mạnh khác sẽ làm cho mạch điều khiển trở nên đắt tiền hơn . Bên cạnh đó màn hình TouchScreen chỉ làm việc khi bạn chỉ bằng đầu ngón tay mà không làm việc với đầu móng tay . Một số màn hình cảm ứng pro-cap còn làm việc khi bạn đeo găng tay phẫu thuật mỏng nhưng không  làm việc nếu bạn đeo găng tay mùa đông dày ( ngoại trừ trường hợp bạn mua găng tay đặc biệt có lớp dẫn điện tại những đầu ngón tay ) .

Mặc dù vẫn còn thiếu sót nhưng công nghệ pro-cap đã là sự lựa chọn chính cho những thiết bị mobile và nó đang trên con đường cải tiến để làm cho tốt hơn .

Có thể không quá mỏng hoặc quá nhẹ

Những người tiêu dùng thường có xu hướng muốn điện thoại thông minh và thiết bị mobile khác nhẹ nhất và mỏng nhất có thể . Kết quả là các kỹ sư thiết kế thường phải tìm cách cải tiến công nghệ để có thể gỡ bỏ các lớp và vật liệu từ sản phẩm của mình nên màn hình cảm ứng cũng không  năm  ngoài mục tiêu này .

Cấu trúc truyền thống để thêm Touch pro-cap tới màn hình hiển thị là mua một module riêng biệt . Chúng ta đầu với Panel LCD được chế tạo từ 2 lớp kính có chứa vật liệu tinh thể lỏng , lớp kính trên cùng được phủ bởi lớp phân cực .

Phía trên Panel LCD là module Touch pro-cap , được phủ bởi 2 mặt của một lớp kính với chất dẫn điện ( thông thường là ITO ) để tạo thành những điện  cực . Lớp kính này được áp tới lớp phân cực của Panel LCD .

Cuối cùng là lớp kính phủ bảo vệ đặt trên cùng của Panel Touch . Lớp phủ này cũng được trang trí ( như những logo hoặc những biểu tượng điều khiển cố định ) và được thiết kế để bảo vệ màn hình khỏi bị hỏng .

Khi ấy bạn có thể nhận có tận 4 lớp kính khác nhau xếp lớp với nhau trong khi đó những Smartphone mỏng hiện nay không thể có cấu trúc tới 4 lớp kính như vậy . Nếu những nhà sản xuất loại bỏ được một lớp kính nào đó tức là đã làm giảm khoảng trống và khối lượng của kinh đi 25% và còn tiết kiệm được giá .

Một phương pháp có tên gọi OGS ( One-Glass Solution ) - Giải pháp một kính - giúp loại bỏ một trong những lớp kính từ xếp lớp pro-cap truyền thống . Ý tưởng cơ bản là để thay thế kính module Touch bằng lớp vật liệu cách điện  mỏng và có 2 cách để làm được việc này .

Cách thứ nhất để thực hiện OGS có tên gọi “ cảm biến trên ống kính - sensor on lens” . Lens ở đây được hiểu là lớp kính phủ . Đặt lớp ITO vào mặt sau của kính phủ và từng mẩu dây dẫn tạo thành những điện  cực . Thêm lớp cách điện mỏng phía dưới và sau đó đặt lớp ITO thứ hai phía sau tạo thành những điện  cực chạy vuông góc với lớp ITO đầu tiên . Module này được ép tới Panel LCD chuẩn .

Với công nghệ Sensor-on-Lens , nhưng nhà sản xuất công nghệ Touch sẽ kiếm lời nhờ bán những module Touch .

Cách thứ hai có tên gọi “On-Cell” pro-cap , Cell ở đây là màn hình LCD .  Một lớp dẫn điện ITO được đặt trực tiếp lên lớp kính đầu tiên  của Panel LCD và những mẩu dây dẫn tạo thành điện  cực . Một lớp cách điện  mỏng được gắn tiếp theo , rồi lớp ITO thứ hai cùng với những điện  cực thứ hai . Cuối cùng là lớp phân cực trên cùng và màn hình có thêm lớp kính phủ ngoài để bảo vệ .

Với công nghệ “On-Cell” thì những nhà sản xuất Panel cần thêm lớp Touch này vào Panel của mình và những nhà lắp ráp màn hình chỉ cần mua lớp kính phủ bảo vệ đơn giản để hoàn thành một màn hình đầy đủ . Khi đó những nhà sản xuất module Touch không được xơ múi gì trong việc này .

Cho tới giờ có vẻ như Sensor-on-Lens chiếm nhiều ưu thế hơn so với “On-Cell” . Với “On-Cell” , những nhà sản xuất LCD phải có hai model riêng biệt nhau cho mỗi Panel : một với Touch và một không có Touch . Điều này làm tăng chi phí sản xuất trong khi mức lãi ngày càng giảm . Bên cạnh đó “On-Cell” bị hạn chế bởi kích thước của Panel LCD , trong khi đó Sensor-on-Lens có thể lớn hơn Panel LCD cung cấp đủ chỗ cho những điểm Touch riêng biệt và là một phần trong nhiều thiết kế điện thoại thông minh .