Trong thời đại công nghệ số hiện đại, màn hình cảm ứng đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Chúng hiện diện ở khắp mọi nơi, từ chiếc điện thoại thông minh nhỏ gọn đến những chiếc máy tính bảng, màn hình tương tác cỡ lớn, mang đến trải nghiệm tương tác trực quan và tiện lợi hơn bao giờ hết. Nhưng bạn đã bao giờ tò mò về cấu tạo màn hình cảm ứng chưa? Hãy cùng chúng tôi khám phá nhé!

=>>CẬP NHẬT THÔNG TIN: các loại màn hình LED phổ biến

1. Giới thiệu chung về màn hình cảm ứng

1.1 Định nghĩa

Màn hình cảm ứng là thiết bị đầu vào, thường được xếp trên màn hình hiển thị của hệ thống xử lý thông tin. Người dùng có thể điều khiển hệ thống bằng các cử chỉ đơn giản hoặc đa chạm, thông qua ngón tay hoặc bút stylus. Một số cấu tạo màn hình cảm ứng hoạt động với găng tay thông thường hoặc đặc biệt, trong khi số khác chỉ hoạt động với bút đặc biệt. Người dùng có thể tương tác trực tiếp với nội dung hiển thị và, nếu phần mềm cho phép, kiểm soát cách hiển thị, như phóng to văn bản. Cấu tạo màn hình cảm ứng giúp người dùng tương tác trực tiếp với nội dung mà không cần chuột hay bàn di chuột.

Minh họa màn hình cảm ứng

1.2 Lịch sử phát triển

Màn hình cảm ứng đầu tiên trên thế giới đã có những bước khởi đầu từ những năm 60 của thế kỷ trước. Eric Johnson thuộc Cơ quan Radar Hoàng gia ở Anh đã mô tả công việc của mình về cấu tạo màn hình cảm ứng điện dung trong các bài báo năm 1965 và 1967. Công nghệ này được ứng dụng trong kiểm soát không lưu vào năm 1968. Vào đầu những năm 1970, Frank Beck và Bent Stumpe từ CERN phát triển màn hình cảm ứng trong suốt, sử dụng vào năm 1973. George Samuel Hurst đã phát triển màn hình cảm ứng điện trở và được cấp bằng sáng chế vào năm 1975, phiên bản thương mại hóa ra đời năm 1982.

Năm 1972, Đại học Illinois phát triển màn hình cảm ứng quang học, sử dụng trong nhà ga sinh viên Magnavox Plato IV. Năm 1983, HP-150, một trong những máy tính màn hình cảm ứng thương mại đầu tiên, ra đời với công nghệ cảm biến hồng ngoại. Năm 1984, Fujitsu phát hành bàn phím cảm ứng cho Micro 16, và năm 1985, Sega giới thiệu Bảng đồ họa Sega. Đầu những năm 1980, CDU được đánh giá cho sàn máy bay thương mại, nhằm giảm khối lượng công việc của phi hành đoàn.

Có thể bạn chưa biết: Màn hình LED là gì? Cách lắp đặt màn hình LED nhanh nhất

General Motors phát triển ECC vào đầu những năm 1980, hệ thống điều khiển phần mềm và máy tính cho ô tô. Công nghệ cảm ứng đa điểm xuất hiện vào năm 1982 tại Đại học Toronto. Năm 1987, Casio ra mắt máy tính bỏ túi với màn hình cảm ứng ma trận 4×4. Màn hình cảm ứng được cải thiện độ chính xác vào cuối những năm 1980, giúp người dùng lựa chọn mục tiêu dễ dàng hơn. HCIL nghiên cứu và phát triển các cử chỉ đa chạm và bàn phím màn hình cảm ứng.

Năm 1993, IBM ra mắt IBM Simon, điện thoại màn hình cảm ứng đầu tiên. LG Prada, điện thoại di động đầu tiên có màn hình cảm ứng điện dung, ra mắt năm 2007. Công nghệ cấu tạo màn hình cảm ứng đa điểm và cảm ứng lực trở nên phổ biến với việc phát hành Apple Watch vào năm 2015.

(Nội dung được tổng hợp lại từ Wikipedia)

Màn hình cảm ứng thời còn sơ khai

2. Cấu tạo màn hình cảm ứng

Có hai loại màn hình cảm ứng cơ bản là điện dung và điện trở. Công nghệ màn hình cảm ứng điện trở hiện đã lỗi thời và không còn được sử dụng nhiều. Thay vào đó, màn hình cảm ứng điện dung đa điểm, kết hợp với tấm nền TFT hoặc IPS, cùng bề mặt cảm ứng phủ kính cường lực chịu va đập, là loại phổ biến nhất trên thị trường hiện nay.

Vậy màn hình cảm ứng sẽ như thế nào và hoạt động ra sao?

Màn hình cảm ứng được cấu tạo nhiều lớp, bao gồm nhiều lớp, tùy theo nhà sản xuất, nhưng lớp dưới cùng luôn là tấm nền hỗ trợ hiển thị. Tấm nền này được phủ một hợp chất dẻo, cấu tạo khác nhau tùy theo màn hình mềm hay cứng.

Phía trên tấm nền hiển thị là lớp tạo độ sáng, tiếp theo là tấm nền IPS hoặc TFT, sau đó đến lớp cảm ứng và cuối cùng là lớp bảo vệ bằng kính cường lực hoặc nhựa. Lớp bảo vệ phổ biến nhất hiện nay là Gorilla Glass (sản xuất bởi Corning) và Dragontrail (sản xuất bởi Asahi Glass). Đây là loại kính mỏng, cấu tạo từ hợp kim kiềm và aluminosilicate, có độ bền cao hơn nhiều lần so với kính thông thường, giúp bảo vệ màn hình khỏi các chấn động trong quá trình sử dụng.

Sơ đồ cấu tạo màn hình cảm ứng

Khám phá ngay: Màn hình Led cảm ứng chính hãng, giá tốt tại Maxhub

3. Nguyên lý hoạt động của màn hình cảm ứng

Màn hình cảm ứng hoạt động dựa trên việc chuyển đổi các tương tác vật lý (như chạm, vuốt) thành các tín hiệu điện tử mà thiết bị có thể hiểu được. Khi bạn chạm vào màn hình, các cảm biến bên trong màn hình sẽ phát hiện ra sự thay đổi về điện trường, điện dung hoặc áp suất tại điểm tiếp xúc. Dựa vào những thay đổi này, thiết bị sẽ xác định được vị trí chạm và thực hiện các lệnh tương ứng. 

Cấu tạo màn hình cảm ứng khác nhau sẽ có nguyên lý hoạt động khác nhau. Dưới đây là nguyên lý của một số loại màn hình cảm ứng cơ bản:

• Màn hình cảm ứng điện trở: Khi bạn chạm vào màn hình, lớp cảm ứng phía trên và phía dưới sẽ tiếp xúc nhau, tạo ra một dòng điện. Thiết bị sẽ xác định vị trí chạm dựa trên sự thay đổi điện trở tại điểm tiếp xúc.
• Màn hình cảm ứng điện dung: Màn hình tạo ra một trường điện từ. Khi ngón tay (hoặc bất kỳ vật dẫn điện nào) chạm vào màn hình, nó sẽ làm biến đổi trường điện từ này. Thiết bị sẽ xác định được vị trí chạm dựa trên sự thay đổi điện dung.
• Màn hình cảm ứng hồng ngoại: Màn hình được bao quanh bởi các diode hồng ngoại phát ra các tia hồng ngoại. Khi bạn chạm vào màn hình, các tia hồng ngoại bị chắn lại, thiết bị sẽ xác định được vị trí chạm dựa trên những điểm bị chắn.
• Màn hình cảm ứng sóng âm: Màn hình tạo ra các sóng âm và đo thời gian sóng âm phản hồi lại khi chạm vào màn hình.

Với màn hình cảm ứng lớn có kích thước tương đương một chiếc tivi, công nghệ cảm ứng được lựa chọn sẽ là cảm ứng hồng ngoại hoặc cảm ứng điện dung, mang lại tính chính xác khi người dùng thực hiện các thao tác viết vẽ lên màn hình.

Nguyên lý hoạt động của màn hình cảm ứng

4. So sánh các loại màn hình cảm ứng

Màn hình cảm ứng hiện nay được phân làm 4 loại chính gồm: màn hình cảm ứng điện trở, màn hình cảm ứng điện dung, màn hình cảm ứng hồng ngoại, màn hình cảm ứng sóng âm. Bốn loại khác nhau sẽ có cấu tạo màn hình cảm ứng khác nhau. Dưới đây là bảng so sánh nhanh sự giống và khác nhau giữa chúng:

Dựa vào bảng so sánh nhanh trên, ta có thể thấy:

• Màn hình cảm ứng điện trở: Giá rẻ, hoạt động tốt với mọi vật liệu dẫn điện nhưng độ nhạy thấp, dễ trầy xước.
• Màn hình cảm ứng điện dung: Độ nhạy cao, phản hồi nhanh nhưng giá thành cao và không hoạt động với vật liệu không dẫn điện.
• Màn hình cảm ứng hồng ngoại: Độ chính xác cao, phản hồi nhanh nhưng dễ bị ảnh hưởng bởi ánh sáng môi trường, giá thành cao.
• Màn hình cảm ứng sóng âm: Tạo ra các sóng âm và đo thời gian sóng âm phản hồi lại khi chạm vào màn hình có độ chính xác cao, có thể nhận biết nhiều điểm chạm cùng lúc. Tuy nhiên, công nghệ này giá thành rất cao, cấu tạo phức tạp.

Các loại màn hình cảm ứng hiện nay

5. Công nghệ màn hình cảm ứng hiện đại

Trải qua 60 năm hình thành và phát triển, màn hình cảm ứng ngày càng nhạy hơn, mỏng hơn, nhanh hơn, độ trễ tiến đến về 0. Và để đáp ứng các nhu cầu đó, cấu tạo màn hình cảm ứng càng ngày càng phức tạp, yêu cầu càng cao, và các công nghệ mới nhất cũng được áp dụng.

5.1 Các công nghệ mới tiến xa hơn giới hạn

Công nghệ màn hình cảm ứng hiện đại đang tiến xa với các cải tiến như màn hình uốn cong, màn hình gập. Những công nghệ này không chỉ mang lại trải nghiệm người dùng độc đáo mà còn mở ra nhiều khả năng ứng dụng mới trong thiết kế thiết bị.

Các màn hình cảm ứng ngày nay phần lớn đã được trang bị:

• Tần số quét cao: Giảm thiểu hiện tượng bóng mờ, hình ảnh mượt mà hơn.
• HDR (High Dynamic Range): Tăng cường độ tương phản, màu sắc sống động hơn.
• Tương tác đa điểm: Nhận biết nhiều điểm chạm cùng lúc, hỗ trợ các cử chỉ phức tạp.
• Cảm biến vân tay dưới màn hình: Tăng tính bảo mật và thẩm mỹ, đặc biệt cho thiết bị vừa yêu cầu bảo mật cao nhưng vẫn phải đẹp như điện thoại di động.

Công nghệ cảm ứng vân tay dưới màn hình

5.2 Xu hướng phát triển

Trong tương lai, công nghệ màn hình cảm ứng sẽ tiếp tục tiến bộ với sự kết hợp của các công nghệ mới như thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) và trí tuệ nhân tạo (AI). Các thiết bị màn hình cảm ứng sẽ ngày càng trở nên thông minh, đa năng và thân thiện hơn với người dùng, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong cuộc sống hiện đại. Các nhà sản xuất cũng đang nghiên cứu và phát triển màn hình cảm ứng với khả năng kháng nước, kháng bụi và độ bền cao hơn để phục vụ tốt hơn cho người dùng trong các môi trường khác nhau.

Một số xu hướng đáng chú ý mà các nhà sản xuất đã manh nha giới thiệu đến:

• Màn hình trong suốt: Màn hình có thể trở nên trong suốt, tạo ra các giao diện tương tác độc đáo.
• Màn hình 3D không cần kính: Trải nghiệm hình ảnh 3D chân thực hơn.
• Màn hình có khả năng tự sửa chữa: Giảm thiểu hư hỏng.
• Màn hình tích hợp trí tuệ nhân tạo: Tương tác với người dùng thông minh hơn.

Công nghệ cảm ứng trong suốt

Màn hình cảm ứng đã và đang đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hiện đại. Với cấu tạo màn hình cảm ứng phức tạp và nguyên lý hoạt động tiên tiến, màn hình cảm ứng mang lại nhiều tiện ích và trải nghiệm tuyệt vời cho người dùng. Sự phát triển liên tục của công nghệ này hứa hẹn sẽ tiếp tục cải thiện và mở rộng ứng dụng trong tương lai.