История сенсорного экрана начинается не в купертиновских лабораториях Apple, а в холодных стенах британских 1960-х годов. Долгое время технология оставалась улотом военной и промышленной сферы, скрытой от глаз обывателя. Сегодня мы привыкли к смартфонам, терминалам самообслуживания и интерактивным белым доскам, но путь к ним пролегал через десятки неудачных прототипов и инженерных прорывов.
Понимание генезиса этой технологии позволяет оценить масштаб работы инженеров, которые преодолели физические ограничения материалов и вычислительных мощностей прошлого. В статье мы разберем ключевые этапы: от первой патентированной идеи до коммерческих успехов 80-х и рождения мультитача.
Предтечи технологии: как возникала идея тактильного ввода
Еще до появления термина «тачскрин» инженеры искали способы убрать механические клавиатуры и перьевые манипуляторы типа трекбола. В 1960-е годы основным интерфейсом были перфокарты и телетайпы, что делало взаимодействие с машиной медленным и шумным. Необходимость ускорить ввод данных для систем ПВО и диспетчеризации авиарейсов стала главным драйвером инноваций.
Первые концепции опирались на световые перья и ультразвуковые сетки, но они требовали специальных стилусов и идеальных условий освещения. Идея создать поверхность, реагирующую на прикосновение пальца или обычного предметка, казалась футуристической. Именно этот вызов принял
- 💡 1965 год — публикация статьи Johnson «Touch display — a novel input/output device for computers» в Electronics Letters.
- 📐 Принцип действия — емкостное сенсирование: пальцем меняется емкость конденсатора, образованного проводящими слоями.
- 🎯 Цель — диспетчеризация авиации: быстрый выбор целей на радаре без клавиатуры.
- 🛡 Применение — военные системы Великобритании до 1990-х годов.
⚠️ Внимание: Первый прототип Джонсона был одноточечным и стеклянным, он не поддерживал жесты масштабирования или прокрутки, знакомые нам сегодня. Его задача — бинарный выбор: «нажал/не нажал».
Емкостной экран Джонсона заложил фундамент для всех современных смартфонов, но его коммерциализация заняла почти 40 лет.
Эдвард Джонсон и рождение емкостного сенсора (1965–1967)
В 1967 году Джонсон получил патент США № 3 482 241 на «Touch sensitive electronic display». Конструкция представляла собой стеклянную панель с нанесенным тонким слоем индиевого окида олова (ITO) — прозрачного проводника. Прикосновение пальца создавало утечку тока в точке контакта, которую фиксировали угловые электроды.
Система определяла координаты X и Y последовательным опросом проводников. Точность была низкой — около 1–2 см, но для выбора крупных целей на радаре этого хватало. Важно отметить: экран был прозрачным, что позволяло накладывать его на КЭП-монитор. Это ключевое отличие от последующих резистивных матриц, которые долгое время были непрозрачными.
К 1968 году технология внедрили в систему Air Traffic Control Великобритании. Диспетчеры могли «трогать» метки самолетов на экране для вывода информации о борте. Это был первый в истории случай массового профессионального использования тач-интерфейса.
⚠️ Внимание: Несмотря на приоритет, Джонсон не получил коммерческой выгоды. Патент принадлежал короне, а промышленное производство емкостных экранов запустилось только в 1980-х за океаном.
Резистивная альтернатива и система PLATO: параллельные пути
Пока Британия делала ставку на емкостность, в США развивался другой подход. В 1971 году доктор Джордж Сэмюэл Херст (Elographics) запатентовал резистивный сенсор. Две гибкие проводящие мембраны разделены микропробелами. Давление сближает их, замыкая цепь. Это решение было дешевле, работало с перчатками и стилусом, но передавало меньше света и изнашивалось быстрее.
Параллельно в Университете Иллинойса создавалась система PLATO IV (1972). Их терминалы использовали инфракрасную сетку по периметру экрана. ЛУЧИ прерывались пальцем в любой точке. Это позволяло делать огромные экраны без проводников на стекле, но рамка была толстой, а солнечный свет давал ложные срабатывания.
- 🖥 PLATO IV — первая компьютерная сеть с тач-терминалами для обучения (1972).
- 🔧 Elographics — первая компания, серийно выпускавшая резистивные оверлеи (1977).
- 🏭 Применение — промышленные контроллеры, кассовые аппараты, медицинское оборудование.
- 📉 Недостаток — одноточечность, калибровка, низкая прозрачность (75–80%).
Почему PLATO IV не стал массовым?
Терминалы PLATO стоили десятки тысяч долларов, требовали отдельного процессора для обработки прерываний ИК-сетки и были привязаны к мейнфрейму. Это была элитная образовательная платформа, а не потребительский гаджет.
Первые коммерческие устройства: HP-150 и другие пионеры
Переход от лаборатории к столу офисного работника произошел в начале 1980-х. В 1983 году Hewlett-Packard выпустила HP-150 — первый массовый персональный компьютер с сенсорным экраном. Использовалась ИК-технология: в рамке CRT-монитора находились излучатели и приемники. Пользователь тыкал пальцем в пункты меню MS-DOS.
Устройство стоило $2 795 (около $8 500 в сегодняшних деньгах). Экран быстро загрязнялся от отпечатков, а руки уставли от «горілла-руки» — вертикального положения монитора. Тем не менее, HP-150 доказал: тач-интерфейс может быть потребительским. В 1984 году появился Fujitsu с резистивным планшетом, а в 1987 — IBM 8512 с опциональным тач-оверлеем.
☑️ Чек-лист первых коммерческих тач-устройств
При восстановлении винтажных HP-150 помните: ИК-датчики боятся пыли. Чистите рамку сжатым воздухом, не используйте спиртосодержащие средства на пластике 80-х.
HP-150 показал главную эргономическую проблему вертикального тача — усталость рук, которую решили только горизонтальные планшеты и смартфоны.
Прорыв мультитача: от Университета Торонто до DigitalDesk
Долгое время все экраны были одиночными — они фиксировали только одну точку. Ситуация изменилась в 1982 году, когда Нимиш Мехта в Университете Торонто защитил диссертацию о мультитач-панели с емкостной матрицей. В 1984 году Билл Бакстон (Bell Labs) представил мультитач-панель для управления графическим редактором — впервые появились жесты «щипок» и поворота.
Настоящим манифестом стал проект DigitalDesk Пьера Велнера (1991, Rank Xerox EuroPARC). Обычный стол превращался в интерактивную поверхность благодаря проектору и камере сверху. Распознавались одновременно несколько пальцев, бумажные документы и физические объекты. Это был прообраз современных Surface и интерактивных столов.
Ключевой патент на емкостной мультитач получил Wayne Westerman (FingerWorks) в 1999 году. Их клавиатуры TouchStream и жестовые панели iGesture стали культовой нишей для энтузиастов RSI (репетitivного напряжения). В 2005 году Apple купила FingerWorks — именно эта технология легла в основу первого iPhone.
⚠️ Внимание: Многие считают, что мультитач изобрели в Apple. На самом деле, к 2007 году за плечами было 25 лет исследований: Торонто (1982), Bell Labs (1984), Xerox PARC (1991), FingerWorks (1999). Apple сделала технологию доступной и удобной.
Сравнительная таблица ранних технологий сенсорного ввода
| Технология | Изобретатель / Компания | Год прототипа | Принцип | Мультитач |
|---|---|---|---|---|
| Емкостная (стекло) | E.A. Johnson / RRE | 1965 | Изменение емкости ITO-слоя | Нет |
| Резистивная (мембраны) | G.S. Hurst / Elographics | 1971 | Замыкание двух проводящих слоев давлением | Нет (стандарт) |
| Инфракрасная рамка | Университет Иллинойса (PLATO) | 1972 | Прерывание ИК-лучей по периметру | Ограниченно |
| Емкостная матрица (мультитач) | Н. Мехта / Ун. Торонто | 1982 | Сеточный массив электродов, сканирование строк/столбцов | Да |
| Оптическая (FTIR / камера) | П. Велнер / Xerox PARC | 1991 | Рассеяние ИК-света в акрилове при контакте | Да |
Почему iPhone не изобрел тачскрин, но изменил рынок навсегда
К январю 2007 года на рынке уже были сотни устройств с тачскринами: Palm Pilot, Windows Mobile communicators, Nokia 7710, LG Prada. Все они использовали резистивные экраны, требовавшие стилуса и сильного нажатия. Инновация Apple была не в «первом», а в совокупности: емкостной мультитач + физика интерфейса (инерция, баунс) + отказ от стилуса в пользу пальца.
Стив Джобс на презентации сказал: «Мы изобрели новую технологию под названием multi-touch... Она работает как волшебство». Маркетинговый гений превратил 40-летнюю историю инженерии в «магию». Но без работы Джонсона, Херста, Мехты, Бакстона, Велнера и Вестермана этот момент бы не наступил. История технологий — это эстафета, а не спринт одного гения.
- 📱 LG Prada (KE850) — анонсирован за месяц до iPhone, емкостной, но одноточечный.
- 🌐 Jeff Han (Perceptive Pixel) — демо мультитач-стены на TED 2006, вдохновило публику.
- 🍎 iPhone 2G — первый телефон с емкостным мультитачом без стилуса в массовом сегменте.
- 📈 Результат — к 2010 году резистивные экраны практически исчезли из потребительской электроники.
Главный урок истории: фундаментальные изобретения часто лежат мертвым грузом десятилетия, пока не встретятся с правильным дизайном интерфейса и маркетингом.
FAQ: Часто задаваемые вопросы о первом сенсорном экране
Кто официально считается изобретателем первого сенсорного экрана?
Приоритет принадлежит Эдварду Артуру Джонсону (E.A. Johnson) из Royal Radar Establishment (Великобритания). В 1965 году он описал емкостной сенсор, а в 1967 получил патент США № 3 482 241. Это первое документально подтвержденное изобретение прозрачного тачскрина.
Какой экран был у первого iPhone — резистивный или емкостной?
У первого iPhone (2007) стоял емкостной мультитач-экран с технологией projected capacitance (проекционная емкость). Это позволяло управлять интерфейсом легким касанием пальца и использовать жесты двумя пальцами (pinch-to-zoom). Резистивные экраны требовали стилуса и нажатия.
Был ли у IBM Simon (1994) сенсорный экран?
Да, IBM Simon Personal Communicator считается первым смартфоном в истории и имел монохромный резистивный сенсорный экран 4.5 дюйма (160×293 пикселя). Управление осуществлялось стилусом, встроенным в корпус. Устройство поддерживало почту, факс, календарь и блокнот.
Почему емкостные экраны победили резистивные?
Емкостные панели дают высокую прозрачность (>90%), долговечность (нет подвижных мембран), поддержку мультитача и работу от легкого касания. Резистивные выигрывали только в цене, работе с перчатками и точности стилуса, что стало неактуально для массового рынка после 2010 года.
Какую роль сыграла компания FingerWorks в истории тачскринов?
FingerWorks (основатели Уэйн Вестерман и Джон Элиас) в 1999–2005 годах выпускала емкостные мультитач-клавиатуры TouchStream и панели iGesture. Их патентный портфель и инженерная экспертиза стали основой для тач-контроллеров первого iPhone после поглощения Apple в 2005 году.