電容式觸摸屏原理

添加時(shí)間：2021/04/08

    一、電容屏工作原理

    由上圖可知，電容屏控制芯片周期性產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，然后被接收電極接收，測(cè)量電荷大小。當(dāng)電容屏被按下時(shí)，相當(dāng)于為電極引入了新的電容，從而改變了接收電極測(cè)量的電荷大小。

    二、電容屏的結(jié)構(gòu)

    1、單層ITO

    優(yōu)點(diǎn)：成本低，透光率高。    缺點(diǎn)：抗干擾能力差

    2、單面雙層ITO

    優(yōu)點(diǎn)：性能好，良率高   缺點(diǎn)：成本較高

    3、雙面單層ITO

    優(yōu)點(diǎn)：性能好，抗靜電能力強(qiáng)         缺點(diǎn)：抗干擾能力差

    三、電容屏分類：

    四、表面電容式（Surface Capacitive Touch），簡稱SCT

    1、SCT的面板是一片涂抹均勻的ITO層，面板的四個(gè)角落各有一個(gè)電極(UR, UL, LR, LL)與SCT 控制器相連接。

    2、SCT控制器必須先在SCT 面板上建立一個(gè)均勻的電場(chǎng)，是由IC內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電路對(duì)面板進(jìn)行充電來達(dá)到。當(dāng)手指觸及屏?xí)r，四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn)；電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比。此時(shí)IC內(nèi)感測(cè)電路會(huì)分別解析四條電極上的電流量，并依照?qǐng)D中的公式將觸碰點(diǎn)的XY坐標(biāo)推算出來。

    3、表面電容式缺點(diǎn)

    1）、透光率不均勻，存在色彩失真的問題，還造成圖像字符的模糊。

    2）、均勻沉積的ITO還會(huì)導(dǎo)致枕形失真

    3）、當(dāng)較大面積的手掌或手持的導(dǎo)體物靠近電容屏而不是觸摸時(shí)就能引起電容屏的誤動(dòng)作，在潮濕的天氣，這種情況尤為嚴(yán)重。

    4）、用戴手套的手或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時(shí)沒有反應(yīng)，這是因?yàn)樵黾恿烁鼮榻^緣的介質(zhì)。

    5）、當(dāng)環(huán)境溫度、濕度改變時(shí)，環(huán)境電場(chǎng)發(fā)生改變時(shí)，都會(huì)引起電容屏的漂移，造成不準(zhǔn)確。

    6）、最外這層極薄的玻璃，正常情況下防刮擦性能非常好，但是易碎。

    五、投射式電容屏，簡稱PCT

    1、需要1個(gè)或多個(gè)被蝕刻的ITO層。

    2、ITO層通過蝕刻形成多個(gè)水平和垂直電極，由一個(gè)電容式感應(yīng)芯片來驅(qū)動(dòng)。該芯片既能將數(shù)據(jù)傳送到主處理器，也能自己處理觸點(diǎn)的XY軸位置。

    3、通常，水平和垂直電極都通過單端感應(yīng)方法來驅(qū)動(dòng)，即一行和一列驅(qū)動(dòng)電路相同，稱為“單端”感應(yīng)（自電容）。

    另外，一根軸通過一套AC信號(hào)來驅(qū)動(dòng)，而穿過觸摸屏的響應(yīng)則通過其它軸上的電極感測(cè)出來。這種方式稱為‘橫穿式’感應(yīng)，因?yàn)殡妶?chǎng)是以橫穿的方式通過上層面板的電介層從一個(gè)電極組（如行）傳遞到另一個(gè)電極組（如列）（互電容）。

    4、投射電容的軸坐標(biāo)式感應(yīng)單元矩陣 ：軸坐標(biāo)式感應(yīng)單元分立的行和列，以兩個(gè)交叉的滑條實(shí)現(xiàn) X軸滑條 Y軸滑條 檢測(cè)每一 格感應(yīng)單元的電容變化。（示意圖中電容，實(shí)際為透明的）

    六、自電容式

    1、在玻璃表面用ITO制作成橫向、縱向電極陣列，并分別與地構(gòu)成電容，此電容為通常所說的自電容，即電極對(duì)地的電容。當(dāng)手指觸摸到電容屏?xí)r，手指的電容將會(huì)疊加到屏體電容上，使屏體電容量增加。

    2、在觸摸檢測(cè)時(shí)，自電容屏依次分別檢測(cè)橫向與縱向電極陣列，根據(jù)觸摸前后電容的變化，分別確定橫向坐標(biāo)和縱向坐標(biāo)，然后組合成平面的觸摸坐標(biāo)。

    3、自電容的掃描方式，相當(dāng)于把觸摸屏上的觸摸點(diǎn)分別投影到X軸和Y軸方向，然后分別在X軸和Y軸方向計(jì)算出坐標(biāo)，最后組合成觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)。

    4、優(yōu)點(diǎn)：掃描速度快，掃描完一個(gè)掃描周期只需要掃描X+Y（X和Y分別是X軸和Y軸的掃描電極數(shù)量）根。

    5、缺點(diǎn)：

    1）、在使用的第一次或環(huán)境變化比較大的時(shí)候需要校準(zhǔn)。

    2）、有“鬼點(diǎn)”效應(yīng)，無法實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)觸摸。

    3）、直接受溫度、濕度、手指濕潤程度、人體體重、地面干燥程度影響，受外界大面積物體的干擾也非常大，容易產(chǎn)生“漂移”。

    七、互電容式

    1、用ITO制作橫向電極與縱向電極，它與自容的區(qū)別是兩組電極交叉的地方將會(huì)形成電容，也即這兩組電極分別構(gòu)成了電容的兩極。

    2、當(dāng)手指觸摸到電容屏?xí)r，影響了觸摸點(diǎn)附近兩個(gè)電極之間的耦合，從而改變了這兩個(gè)電極之間的電容量。檢測(cè)互電容大小時(shí)，橫向的電極依次發(fā)出激勵(lì)信號(hào)，縱向的所有電極同時(shí)接收信號(hào)，這樣可以得到所有橫向和縱向電極交匯點(diǎn)的電容值大小，即整個(gè)觸摸屏的二維平面的電容大小。

    3、當(dāng)人體手指接近時(shí)，會(huì)導(dǎo)致局部電容量減少，根據(jù)觸摸屏二維電容變化量數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出每一個(gè)觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)。就因此，屏上即使有多個(gè)觸摸點(diǎn)，也能計(jì)算出每個(gè)觸摸點(diǎn)的真實(shí)坐標(biāo)。

    4、優(yōu)點(diǎn)：

    1）、在無需校準(zhǔn)。

    2）、避免“鬼點(diǎn)”效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)觸摸。

    3）、不受溫度、濕度、手指濕潤程度、人體體重、地面干燥程度影響，不會(huì)產(chǎn)生“漂移”現(xiàn)象。

    5、缺點(diǎn)：掃描時(shí)間與自容的掃描方式相比相對(duì)來講要長一點(diǎn)。需要掃描檢測(cè)X* Y個(gè)數(shù)據(jù)。