電容觸摸屏原理教材

電容觸摸屏原理教材第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一目錄1.平板電容器基本原理2.電容觸摸屏檢測原理3.電容觸摸屏分類4.電容觸摸屏原理5.電容觸摸屏感測流程6.觸摸屏位置中心坐標(biāo)算法7.電容觸摸屏優(yōu)缺點(diǎn)8.電容觸摸屏與其他觸摸屏比較9.電容觸摸屏方案實(shí)例10.Glass電容觸摸屏層次結(jié)構(gòu)11.電容觸摸屏制作材料第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一原理：兩個(gè)帶點(diǎn)的導(dǎo)體相互靠近會形成電容。定義：平行板電容C:正比于兩平行班相對的面積A,正比于兩導(dǎo)體之間介質(zhì)的介電常數(shù)K,反比于兩導(dǎo)體之間的相對距離D;1.平板電容器基本原理真空介電常數(shù)第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一2.電容觸摸屏檢測原理當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí)，由于人體電場，用戶和觸摸屏表面形成以一個(gè)耦合電容，對于高頻電流來說，電容是直接導(dǎo)體，會影響電路整體電容特性。簡單的說就是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作；第4頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一3.電容觸摸屏分類第5頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一投射式電容觸摸屏分類根據(jù)其掃描分類：一般分自電容、互電容兩種。自電容：掃描X/Y電極與地構(gòu)成的電容?；ル娙荩簰呙鑈/Y電極之間的電容。第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一4.電容觸摸屏原理一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層ITO，最外層是一薄層矽土玻璃保護(hù)層,夾層ITO涂層作為工作面,四個(gè)角上引出四個(gè)電極，內(nèi)層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境。A.表面電容式-結(jié)構(gòu)第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí)，由于人體電場，用戶和觸摸屏表面形成以一個(gè)耦合電容，對于高頻電流來說，電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。這個(gè)電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算，得出觸摸點(diǎn)的位置。A.表面電容式-原理第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一缺點(diǎn)

1、四層復(fù)合觸摸屏對各波長光的透光率不均勻，存在色彩失真的問題，由于光線在各層間的反射，還造成圖像字符的模糊。

2、均勻沉積的ITO還會導(dǎo)致枕形失真，這通常要由低阻抗的邊緣圖案來校正。表面電容ITO涂層通常需要在屏幕的周邊加上線性化的金屬電極，來減小角落/邊緣效應(yīng)對電場的影響。

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作，在潮濕的天氣，這種情況尤為嚴(yán)重，手扶住顯示器、手掌靠近顯示器7厘米以內(nèi)或身體靠近顯示器15厘米以內(nèi)就能引起電容屏的誤動作。

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)境電場發(fā)生改變時(shí)，都會引起電容屏的漂移，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。枕形失真A.表面電容式-缺點(diǎn)第9頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一需要1個(gè)或多個(gè)精心設(shè)計(jì)的、被蝕刻的ITO層.ITO層通過蝕刻形成多個(gè)水平和垂直電極，所有這些電極都由一個(gè)電容式感應(yīng)芯片來驅(qū)動。該芯片既能將數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)主處理器，也能自己處理觸點(diǎn)的XY軸位置。通常，水平和垂直電極都通過單端感應(yīng)方法來驅(qū)動，也就是說一行和一列的驅(qū)動電路沒有什么區(qū)別，我們把這稱為‘單端’感應(yīng)（自電容）。不過，在一些方法中，一根軸通過一套AC信號來驅(qū)動，而穿過觸摸屏的響應(yīng)則通過其它軸上的電極感測出來。我們把這稱為‘橫穿式’感應(yīng)，因?yàn)殡妶鍪且詸M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）。B.投射式電容屏-簡介第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一在玻璃表面用ITO(一種透明的導(dǎo)電材料)制作成橫向與縱向電極陣列，這些橫向和縱向的電極分別與地構(gòu)成電容，這個(gè)電容就是通常所說的自電容，也就是電極對地的電容。當(dāng)手指觸摸到電容屏?xí)r，手指的電容將會疊加到屏體電容上，使屏體電容量增加。在觸摸檢測時(shí)，自電容屏依次分別檢測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)。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)。B.投射式電容屏-自電容式-原理第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一MxN個(gè)感應(yīng)電極M+N感應(yīng)電極B.投射式電容屏-自電容式-結(jié)構(gòu)第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一如果是單點(diǎn)觸摸，則在X軸和Y軸方向的投影都是唯一的，組合出的坐標(biāo)也是唯一的；如果在觸摸屏上有兩點(diǎn)觸摸并且這兩點(diǎn)不在同一X方向或者同一Y方向，則在X和Y方向分別有兩個(gè)投影，則組合出4個(gè)坐標(biāo)。顯然，只有兩個(gè)坐標(biāo)是真實(shí)的，另外兩個(gè)就是俗稱的”鬼點(diǎn)”。因此，自電容屏無法實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)觸摸.B.投射式電容屏-自電容式-鬼點(diǎn)第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一自電容觸摸屏缺點(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”。

B.投射式電容屏-自電容式-缺點(diǎn)第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一用ITO制作橫向電極與縱向電極，它與自電容屏的區(qū)別在于，兩組電極交叉的地方將會形成電容，也即這兩組電極分別構(gòu)成了電容的兩極。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。檢測互電容大小時(shí)，向的電極依次發(fā)出激勵(lì)信號，縱向的所有電極同時(shí)接收信號，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。當(dāng)人體手指接近時(shí)，會導(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)。C.投射式電容屏-互電容式-原理第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一菱形patternC.投射式電容屏-互電容式-結(jié)構(gòu)條形pattern第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一互電容觸摸屏優(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，不會產(chǎn)生“漂移”現(xiàn)象。C.投射式電容屏-互電容式-優(yōu)點(diǎn)第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一5.電容觸摸屏感測流程第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一6.觸摸屏位置中心坐標(biāo)算法第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一7.電容觸摸屏優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):1.操作新奇。支持多點(diǎn)觸控，操作直觀、更具趣味性。2.只需校正一次或不需要在校正.3.耐用度高,防塵、防水、耐磨等方面有更好的表現(xiàn)。4.不易誤操作.缺點(diǎn):1.精度不高。2.易受環(huán)境影響。3.成本偏高。第20頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一8.電容觸摸屏與其他觸摸屏比較電容觸摸屏優(yōu)點(diǎn)：1、可以實(shí)現(xiàn)真實(shí)多點(diǎn)觸摸。2、透明度高。3、耐用性好。4、分辨率高。第21頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一9.電容觸摸屏方案實(shí)例實(shí)例1第22頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)例2第23頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)例3第24頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一10.Glass電容觸摸屏層次結(jié)構(gòu)A.單面單層第25頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一A.單面雙層第26頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一A.雙面單層第27頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一A.單面三層第28頁，共30